Alternatívna energia získaná z veterných turbín je pre spoločnosť veľmi zaujímavá. Existuje veľa potvrdení na úrovni skutočnej praxe v domácnosti.
Majitelia prímestskej nehnuteľnosti stavajú veterné mlyny vlastnými rukami a sú spokojní s výsledkom, hoci tento účinok môže byť krátkodobý. Dôvod - počas montáže nebol generátor vetra vypočítaný správne.
Súhlasím, že by som nechcel tráviť čas a peniaze na projekte, aby som získal neefektívnu inštaláciu. Preto je dôležité pochopiť, ako vypočítať generátor vetra a aké parametre zvoliť hlavné pracovné jednotky veternej turbíny.
Článok je venovaný riešeniu týchto otázok. Teoretická časť materiálu je doplnená ilustratívnymi príkladmi a praktickými odporúčaniami na zostavenie veterného generátora.
Výpočet veterného generátora
Kde začať s výpočtom systému reprodukcie elektriny z veternej energie? Vzhľadom na to, že hovoríme o veternom generátore, predbežná analýza veternej ružice v konkrétnej oblasti sa zdá byť logická.
Konštrukčné parametre, ako napríklad rýchlosť vetra a jeho charakteristický smer pre dané územie, sú dôležitými konštrukčnými parametrami. Do určitej miery určujú úroveň výkonu veterného mlyna, ktorá bude dosiahnuteľná.
Je ťažké predstaviť si veterné generátory takejto energie. Podobné návrhy však existujú a fungujú efektívne. Výpočty takýchto štruktúr však vykazujú relatívne malú silu v porovnaní s tradičnými zdrojmi energie.
Je pozoruhodné, že tento proces je dlhodobého charakteru (najmenej 1 mesiac), čo je celkom zrejmé. Nie je možné vypočítať najpravdepodobnejšie parametre rýchlosti vetra a jeho najčastejší smer jedným alebo dvoma meraniami.
Vyžadujú sa desiatky meraní. Táto operácia je napriek tomu nevyhnutná, ak existuje potreba vybudovať efektívny produktívny systém.
Ako vypočítať silu veterného mlyna
Domáce veterné generátory, najmä tie, ktoré boli vyrobené vlastnými rukami, ešte nemuseli ľudí s vysokou silou prekvapiť. Je to pochopiteľné. Človek si musí len predstaviť masívny stožiar vysoký 8 - 10 m, vybavený generátorom s rozpätím lopatiek rotora väčším ako 3 m. Toto nie je najvýkonnejšia inštalácia. Iba asi 2 kW.
Na údržbu veterných mlynov s takouto energiou sa používajú vrtuľníky a tímy špecialistov, ktorých počet je tucet. Na výpočet takejto elektrárne sa podieľa ešte väčší počet výkonných umelcov
Všeobecne platí, že ak sa spoliehate na štandardnú tabuľku ukazujúcu pomer výkonu generátora vetra a požadované rozpätie lopatiek rotora, nič neprekvapuje. Podľa tabuľky je pre 10 W veterný mlyn potrebná vrtuľa 10 metrov.
Na konštrukciu 500 W sa bude vyžadovať skrutka s priemerom 14 m. V takom prípade závisí parameter rozpätia čepele od ich počtu. Čím viac čepelí, tým menší je rozsah.
Je to však iba teória, pretože rýchlosť vetra nepresahuje 4 m / s. V praxi je všetko trochu iné a výkon domácich inštalácií, ktoré boli v platnosti už dlho, nikdy neprekročil 500 wattov.
Preto je výber sily tu obvykle obmedzený na rozsah 250 až 500 W s priemernou rýchlosťou vetra 6 až 8 m / s.
Tabuľka závislosti výkonu systému veternej energie od priemeru rotora a počtu lopatiek. Táto tabuľka sa môže použiť na výpočty, ale s prihliadnutím na jej zostavenie pri parametri rýchlosti vetra do 4 m / s (+).
Z teoretického hľadiska sa energia veternej elektrárne vypočíta podľa vzorca:
N = p * S * V3/2,
Kde:
- p - hustota vzduchových hmôt;
- S - celková fúkaná plocha listov vrtule;
- V - prietok vzduchu;
- N - prietok vzduchu.
Pretože N je parameter, ktorý dramaticky ovplyvňuje výkon veterného generátora, skutočný výkon zariadenia sa bude blížiť vypočítanej hodnote N.
Výpočet skrutiek veterných turbín
Pri navrhovaní veterného mlyna sa zvyčajne používajú dva typy skrutiek:
- okrídlený - rotácia v horizontálnej rovine;
- Savonius rotor, Daria rotor - rotácia vo vertikálnej rovine.
Konštrukcia skrutiek s rotáciou v ktorejkoľvek z rovín sa môže vypočítať pomocou vzorca:
Z = L * W / 60 / V
Kde:
- Z - stupeň rýchlosti (nízka rýchlosť) skrutky;
- L - veľkosť dĺžky opísanej čepeľami kruhu;
- W - rýchlosť (frekvencia) otáčania skrutky;
- V - prietok vzduchu.
Na základe tohto vzorca je možné ľahko vypočítať počet otáčok W, rýchlosť otáčania.
Toto je konštrukcia skrutky s názvom „Rotor Darier“. Táto verzia vrtule sa považuje za účinnú pri výrobe veterných generátorov s malým výkonom a veľkosťou. Výpočet skrutky má niektoré vlastnosti
Pracovný pomer otáčok a rýchlosti vetra nájdete v tabuľkách dostupných v sieti. Napríklad pre skrutku s dvoma čepeľami a Z = 5 platí tento vzťah:
Počet čepelí | Stupeň rýchlosti | Rýchlosť vetra m / s |
2 | 5 | 330 |
Krokom je aj jeden z dôležitých ukazovateľov rektora veternej turbíny.
Tento parameter je možné určiť pomocou vzorca:
H = 2πR * tan a,
Kde:
- 2π - konštanta (2 x 3,14);
- R - polomer opísaný čepeľou;
- tg a - uhol prierezu.
V tomto článku sú uvedené ďalšie informácie o výbere tvaru a počtu čepelí, ako aj pokyny na ich výrobu.
Výber generátorov pre veterné mlyny
Po vypočítanej hodnote rýchlosti otáčania skrutky (W) získanej vyššie uvedeným spôsobom je už možné zvoliť (vyrobiť) zodpovedajúci generátor.
Napríklad, keď stupeň rýchlosti Z = 5, počet lopatiek sa rovná 2 a rýchlosť 330 ot./min. Pri rýchlosti vetra 8 m / s. výkon generátora by mal byť približne 300 wattov.
Generátor veternej elektrárne "v oddiele". Reprezentatívny príklad jedného z možných návrhov generátora domáceho veterného energetického systému zostaveného nezávisle
S týmito parametrami môže byť motor, ktorý sa používa pri konštrukcii moderných elektrických bicyklov, vhodnou voľbou ako generátor pre domácu veternú farmu. Tradičný názov tejto časti je motor bicykla (výroba ČĽR).
Vyzerá to ako motor s elektrickým cyklom, na základe ktorého sa navrhuje vytvoriť generátor pre domácu veternú turbínu. Konštrukcia motora bicykla je ideálna na implementáciu bez akýchkoľvek výpočtov a vylepšení. Ich sila je však malá
Charakteristiky motora s elektrickým cyklom sú približne tieto:
parameter | hodnoty |
Napätie | 24 |
Power, W | 250-300 |
Rýchlosť otáčania, ot / min | 200-250 |
Krútiaci moment, Nm | 25 |
Pozitívnou vlastnosťou cyklových motorov je to, že prakticky nemusia byť prepracované. Konštrukčne boli vyvinuté ako nízkorychlostné elektrické motory a dajú sa úspešne použiť pre veterné generátory.
Na výrobu veterného mlyna môžete použiť autogenerátor alebo zostaviť jednotku z práčky.
Výpočet a výber regulátora náboja
Ovládač nabíjania batérie je potrebný pre všetky typy veterných elektrární, vrátane domácej konštrukcie.
Galéria obrázkov
Foto z
Štandardný ovládač pre veterný mlyn
Ovládač v schéme pripojenia veterného generátora
Batérie súkromnej elektrárne
Kombinácia solárnych panelov a veterného mlyna
Výpočet tohto zariadenia sa obmedzuje na výber elektrického obvodu zariadenia, ktorý by zodpovedal vypočítaným parametrom veterného systému.
Medzi tieto hlavné parametre patria:
- menovité a maximálne napätie generátora;
- maximálny možný výkon generátora;
- maximálny možný nabíjací prúd batérie;
- napätie batérie;
- teplota okolia;
- úroveň vlhkosti prostredia.
Na základe predložených parametrov zostavte radič do-it-yourself charge alebo výber hotového zariadenia.
Ovládač nabíjania batérie používaný ako súčasť veternej elektrárne. Priemyselné výrobné zariadenie, ktoré si vyžaduje len dôkladné preštudovanie technických špecifikácií na presnú koordináciu s existujúcim systémom
Samozrejme je vhodné zvoliť (alebo zostaviť) zariadenie, ktorého obvody by poskytovali funkciu ľahkého štartu v prúde slabých prúdov vzduchu. Vítaný je tiež ovládač navrhnutý na použitie s batériami s rôznym napätím (12, 24, 48 V).
Nakoniec sa pri výpočte (výbere) obvodu regulátora nezabúda na prítomnosť takej funkcie, ako je riadenie meniča.
Výber batérie pre systém
V praxi sa používajú rôzne typy batérií a takmer všetky sú celkom vhodné na použitie ako súčasť systému veternej energie. Bude však potrebné urobiť konkrétny výber. V závislosti od parametrov veterného systému sa výber batérie vykonáva podľa napätia, kapacity, podmienok nabíjania.
Klasickými komponentmi pre domáce veterné mlyny sú klasické olovené akumulátory. V praktickom zmysle ukázali dobré výsledky. Cena tohto typu batérie je navyše prijateľnejšia v porovnaní s inými typmi.
Galéria obrázkov
Foto z
Batérie pre malé elektrárne
Zariadenia na spracovanie vsádzky veterných turbín
Umiestnenie batérií na stojany
Pokyny pre výber batérií
Olovené batérie sú zvlášť nenáročné na podmienky nabíjania / vybíjania, je však neprijateľné ich zahrnúť do systému bez ovládača.
Ak je v súprave generátora vetra profesionálne vyrobený regulátor nabíjania, ktorý má plnohodnotný automatizačný systém, použitie AGM alebo héliiových batérií sa považuje za racionálne.
Generátor domáceho vetra s batériou. Vzhľadom na chaos káblov a požiadavky na ukladanie nie je to najlepšia voľba. Pri tomto stave ukladania energie nemožno počítať s ich dlhodobým účinkom.
Oba typy energetických zásobníkov sa vyznačujú vyššou účinnosťou a dlhou životnosťou, ale majú vysoké požiadavky na podmienky nabíjania.
To isté platí pre tzv. Pancierové batérie typu hélium. Výber týchto batérií pre domáci veterný mlyn je však značne obmedzený cenou. Životnosť týchto drahých batérií je však najdlhšia v porovnaní so všetkými ostatnými typmi.
Tieto batérie sa vyznačujú výraznejším cyklom nabíjania / vybíjania, ale podliehajú použitiu vysokokvalitnej nabíjačky.
Výpočet meniča pre domácu veternú turbínu
Okamžite treba poznamenať: ak konštrukcia veternej turbíny s domácou energiou obsahuje jednu 12-voltovú batériu, má zmysel inštalovať menič na taký systém.
Galéria obrázkov
Foto z
Menič pre malé elektrárne
Prevádzka prevodníka jednosmerného prúdu
Modulárny princíp montáže systému
Spotreba energie v domácnosti pri priemernom zaťažení je v priemere najmenej 4 kW. Preto záver: počet batérií na takúto energiu by mal byť najmenej 10 kusov a pokiaľ možno pod napätím 24 voltov. Pre taký počet batérií už má zmysel inštalovať menič.
Avšak na zabezpečenie úplnej energie 10 batérií s napätím 24 W a na stabilné udržanie ich nabíjania bude potrebná veterná turbína s výkonom najmenej 2 až 3 kW. Je zrejmé, že pre jednoduché štruktúry domácnosti nie je možné takúto silu vytiahnuť.
Malý výkonový menič (600 W), ktorý sa dá použiť na malú domácu elektroinštaláciu. Z týchto zariadení môžete napájať televízor alebo malú chladničku s napätím 220 voltov. V lustre nie je dostatok lámp pre žiarovky
Výkon meniča sa však dá vypočítať takto:
- Zhrňte silu všetkých spotrebiteľov.
- Určte čas spotreby.
- Určite špičkové zaťaženie.
Konkrétny príklad bude vyzerať takto.
Ako záťaž nechajú spotrebiče pre domácnosť: svetelné zdroje - 3 ks. Každý 40 W, televízny prijímač - 120 W, kompaktná chladnička 200 W. Sumarizujeme výkon: 3 * 40 + 120 + 200 a získame výstup 440 wattov.
Výkon spotrebiteľov určujeme na priemernú dobu 4 hodín: 440 * 4 = 1760 wattov. Na základe získanej hodnoty výkonu podľa času spotreby sa zdá byť logické vybrať si z týchto zariadení menič s výstupným výkonom 2 kW.
Na základe tejto hodnoty sa vypočíta charakteristika prúdového napätia požadovaného zariadenia: 2000 * 0,6 = 1 200 V / A.
Klasická schéma reprodukcie a distribúcie energie získanej z veterného generátora domáceho typu. Na zabezpečenie dlhodobej energie s takým počtom zariadení je však potrebná dostatočne výkonná inštalácia (+)
V skutočnosti bude zaťaženie domácnosti pre rodinu troch osôb, kde je k dispozícii kompletné vybavenie pre domáce spotrebiče, vyššie ako v príklade. Zvyčajne, pokiaľ ide o čas pripojenia záťaže, parameter prekračuje 4 hodiny. Preto bude menič veternej elektrárne vyžadovať výkonnejší.
Predbežný výpočet veterného mlyna je užitočný nielen pre jeho nezávislú montáž. Pri výbere hotového veterného generátora je tiež potrebné určiť optimálne parametre.
Vypočítané údaje je potrebné v každom prípade použiť. Či už ide o priemyselnú elektráreň alebo je vyrobená pre použitie v domácnosti, výpočet každého uzla s ňou vždy prináša maximálnu účinnosť zariadenia a, čo je najdôležitejšie, bezpečnosť prevádzky.
Vopred zostavené výpočty určujú realizovateľnosť projektu, pomáhajú určiť, aký nákladný alebo ekonomický je projekt.
Máte skúsenosti s riešením takýchto problémov? Alebo máte otázky týkajúce sa tejto témy? Prosím, podeľte sa o svoje zručnosti vo výpočte a navrhovaní veterného generátora. Môžete zanechať pripomienky a klásť otázky vo formulári nižšie.