Nadomestna energija, pridobljena iz vetrnic, je za družbo zelo zanimiva. Za to obstaja veliko potrditev na ravni resnične gospodinjske prakse.
Lastniki primestnih nepremičnin gradijo vetrnice z lastnimi rokami in so zadovoljni z rezultatom, čeprav je učinek lahko kratkotrajen. Razlog - med montažo vetrni generator ni bil pravilno izračunan.
Strinjam se, ne bi želel porabiti časa in denarja za projekt, da bi dobil neučinkovito namestitev. Zato je pomembno razumeti, kako izračunati vetrni generator in po katerih parametrih izbrati glavne delovne enote vetrne turbine.
Članek je namenjen rešitvi teh vprašanj. Teoretični del gradiva je dopolnjen z ilustrativnimi primeri in praktičnimi priporočili za sestavljanje vetrnega generatorja.
Izračun vetrnega generatorja
Kje začeti izračunavati sistem reprodukcije električne energije iz vetrne energije? Glede na to, da govorimo o vetrnem generatorju, se zdi predhodna analiza vrtnice vetra na določenem območju logična.
Oblikovni parametri so pomembni oblikovni parametri, kot so hitrost vetra in njegova značilna smer za dano ozemlje. Do neke mere določajo stopnjo moči vetrnice, ki bo dosegljiva.
Težko si je predstavljati vetrne generatorje takšne moči. Toda podobni modeli obstajajo in delujejo učinkovito. Vendar izračuni takšnih struktur kažejo na razmeroma majhno moč v primerjavi s tradicionalnimi viri energije.
Kar je pomembno, je ta postopek dolgoročne narave (vsaj 1 mesec), kar je povsem očitno. Nemogoče je izračunati najverjetnejše parametre hitrosti vetra in njegove najpogostejše smeri z eno ali dvema meritvama.
Potrebnih bo več deset meritev. Kljub temu je ta operacija res potrebna, če obstaja želja po izgradnji učinkovitega produktivnega sistema.
Kako izračunati moč vetrnice
Gospodinjski vetrni generatorji, zlasti tisti, izdelani z lastnimi rokami, še niso morali presenetiti ljudi z veliko močjo. Razumljivo je. Treba si je samo zamisliti masivni jambor visok 8–10 m, opremljen z generatorjem z razponom lopatic rotorja več kot 3 m. In to ni najmočnejša namestitev. Le približno 2 kW.
Za servisiranje vetrnic take moči se uporabljajo helikopterji in skupine specialistov, ki štejejo do ducat ljudi. Za izračun takšne elektrarne je vključeno še večje število izvajalcev
Če se zanašate na standardno tabelo, ki prikazuje razmerje moči vetrnega generatorja in potrebnega razpona lopatic rotorja, se ne čudi. Glede na tabelo je za 10 W vetrnico potreben 10-metrski propeler.
Za zasnovo moči 500 W bo potreben vijak s premerom 14 m. V tem primeru je parameter razpon rezila odvisen od njihovega števila. Več rezil, manjši je obseg.
Toda to je le teorija, saj hitrost vetra ne presega 4 m / s. V praksi je vse nekoliko drugače, moč domačih instalacij, ki veljajo že dolgo, pa nikoli ni presegla 500 vatov.
Zato je tukaj izbira moči običajno omejena na območje 250-500 W s povprečno hitrostjo vetra 6-8 m / s.
Tabela odvisnosti moči sistema vetrne energije od premera rotorja in števila lopatic. Ta tabela se lahko uporablja za izračune, vendar ob upoštevanju njene sestave pod parametrom hitrosti vetra do 4 m / s (+)
S teoretičnega vidika se moč vetrne elektrarne izračuna po formuli:
N = p * S * V3/2,
Kje:
- str - gostota zračnih mas;
- S - skupno površino pihanih lopatic propelerja;
- V - pretok zraka;
- N - pretok zraka
Ker je N parameter, ki močno vpliva na moč vetrnega generatorja, bo realna moč naprave blizu izračunani vrednosti N.
Izračun vijakov za vetrne turbine
Pri načrtovanju vetrnice se običajno uporabljajo dve vrsti vijakov:
- krilati - vrtenje v vodoravni ravnini;
- Rotor Savonius, rotor Daria - vrtenje v navpični ravnini.
Zasnova vijakov z vrtenjem v kateri koli od ravnin je mogoče izračunati po formuli:
Z = L * Š / 60 / V
Kje:
- Z - stopnja hitrosti (nizka hitrost) vijaka;
- L - velikost dolžine, ki jo opisujejo lopatice kroga;
- W - hitrost (frekvenca) vrtenja vijaka;
- V - pretok zraka
Na podlagi te formule je mogoče enostavno izračunati število vrtljajev W, hitrost vrtenja.
To je zasnova vijaka, imenovanega "Rotor Darier." Ta različica propelerja velja za učinkovito pri izdelavi vetrnih generatorjev majhne moči in velikosti. Izračun vijaka ima nekatere značilnosti
Delovno razmerje vrtljajev in hitrosti vetra najdete v tabelah, ki so na voljo v omrežju. Na primer, za vijak z dvema reziloma in Z = 5 velja naslednje razmerje:
Število rezil | Stopnja hitrosti | Hitrost vetra m / s |
2 | 5 | 330 |
Eden od pomembnih kazalcev vetrnih turbin je tudi korak.
Ta parameter je mogoče določiti s formulo:
H = 2πR * tan α,
Kje:
- 2π - konstanta (2 * 3,14);
- R - polmer, opisan rezilom;
- tg α - kotni del.
Dodatne informacije o izbiri oblike in števila rezil ter navodila za njihovo izdelavo so podane v tem članku.
Izbor generatorjev za vetrnice
Glede na izračunano vrednost vrtilne hitrosti vijaka (W), dobljeno z zgornjo metodo, je že mogoče izbrati (izdelati) ustrezni generator.
Na primer, ko je stopnja hitrosti Z = 5, število rezil enako 2 in hitrost 330 vrt./min. Pri hitrosti vetra 8 m / s. moč generatorja naj bo približno 300 vatov.
Generator vetrne instalacije "v preseku". Reprezentativni primer ene od možnih zasnov generatorja domačega vetrnega sistema, sestavljenega neodvisno
S temi parametri je motor, ki se uporablja pri gradnji sodobnih električnih koles, primerna izbira kot generator za gospodinjsko vetrno elektrarno. Tradicionalno ime dela je kolesarski motor (proizvodnja LRK).
Izgleda kot motor z električnim ciklom, na podlagi katerega se predlaga izdelava generatorja za domačo vetrnico. Zasnova kolesarskega motorja je idealna za izvedbo, praktično brez izračunov in izboljšav. Vendar je njihova moč majhna
Značilnosti električnega motorja so približno naslednje:
Parameter | Vrednote |
Napetost | 24 |
Moč, W | 250-300 |
Vrtilna hitrost, vrt./min | 200-250 |
Navor, Nm | 25 |
Pozitivna lastnost cikličnih motorjev je, da jih praktično ni treba ponovno urejati. Konstruktivno so bili razviti kot elektromotorji z nizko hitrostjo in se lahko uspešno uporabljajo za vetrne generatorje.
Za izdelavo vetrnice lahko uporabite avtomobilski generator ali enoto sestavite iz pralnega stroja.
Izračun in izbira regulatorja polnjenja
Krmilnik napolnjenosti akumulatorja je potreben za vse vrste vetrnih inštalacij, vključno z domačo konstrukcijo.
Galerija slik
Fotografija s
Standardni regulator za vetrnico
Krmilnik v povezavi diagrama vetrnega generatorja
Baterije za zasebne elektrarne
Združuje sončne panele in vetrnico
Izračun te naprave se zmanjša na izbiro električnega tokokroga naprave, ki bi ustrezal izračunanim parametrom vetrnega sistema.
Med temi parametri so glavni:
- nazivna in največja napetost generatorja;
- največja možna moč generatorja;
- največji možni tok napolnjenosti baterije;
- napetost akumulatorja;
- sobna temperatura;
- stopnja vlažnosti v okolju.
Na podlagi predstavljenih parametrov sestavite samodejni regulator regulatorja polnjenja ali izbiro končne naprave.
Krmilnik napolnjenosti baterije, ki se uporablja kot del vetrne elektrarne. Naprava za industrijsko proizvodnjo, pri izbiri katere morate natančno preučiti tehnične specifikacije za natančno usklajevanje z obstoječim sistemom
Seveda je priporočljivo izbrati (ali sestaviti) napravo, katere vezje bi omogočalo enostavno funkcijo zagona pri pretoku šibkih pretokov zraka. Dobrodošli so tudi krmilnik, namenjen za uporabo z baterijami različnih napetosti (12, 24, 48 voltov).
Končno je pri izračunu (izbiri) krmilnega vezja priporočljivo, da ne pozabite na prisotnost takšne funkcije, kot je pretvornik pretvornika.
Izbira baterije za sistem
V praksi se uporabljajo različne vrste baterij in skoraj vse so povsem primerne za uporabo kot del vetrne energije. Toda konkretna izbira bo vseeno potrebna. Glede na parametre vetrnega sistema izbira baterije poteka glede na napetost, zmogljivost, pogoje napolnjenosti.
Klasične komponente za domače vetrnice so klasične baterije s svinčeno kislino. V praktičnem smislu so pokazali dobre rezultate. Poleg tega so stroški te vrste baterij bolj sprejemljivi v primerjavi z drugimi vrstami.
Galerija slik
Fotografija s
Baterije za mini elektrarne
Oprema za obdelavo polnjenja vetrnih turbin
Namestitev baterij na stojala
Smernice za izbiro baterij
Svinčeve baterije so še posebej nezahtevne do pogojev polnjenja / praznjenja, vendar je nesprejemljivo, da jih vključite v sistem brez krmilnika.
Če je v kompletu vetrnega generatorja profesionalno narejen naboj, ki ima popoln sistem za avtomatizacijo, se zdi smiselno uporabljati AGM ali helijeve baterije.
Domači vetrni generator baterije. Glede na kaos žic in zahteve za shranjevanje ni najboljša možnost. Pri takšnem stanju skladiščenja energije ni mogoče računati na njihov dolgoročni učinek.
Za obe vrsti naprav za shranjevanje energije je značilna večja učinkovitost in dolga življenjska doba, vendar imajo visoke zahteve glede pogojev polnjenja.
Enako velja za tako imenovane oklepne baterije s helijem. Toda izbira teh baterij za gospodinjsko vetrnico je bistveno omejena s ceno. Vendar je življenjska doba teh dragih baterij najdaljša v primerjavi z vsemi drugimi vrstami.
Te baterije odlikuje tudi pomembnejši cikel napolnjenosti / praznjenja, vendar pod pogojem uporabe kakovostnega polnilca.
Izračun razsmernika za domačo vetrnico
Takoj je treba opozoriti: če zasnova vetrne turbine za dom vsebuje eno 12-voltno baterijo, je smiselno namestiti pretvornik na tak sistem.
Galerija slik
Fotografija s
Pretvornik za mini elektrarne
Delovanje pretvornika enosmernega toka
Načelo sestavljanja modularnega sistema
V povprečju poraba električne energije v gospodinjstvu znaša najmanj 4 kW pri največjih obremenitvah. Od tod tudi zaključek: število baterij za takšno moč mora biti vsaj 10 kosov in po možnosti pod napetostjo 24 voltov. Za takšno število baterij je že smiselno namestiti pretvornik.
Vendar pa bo za zagotavljanje polne energije za 10 baterij z napetostjo 24 W vsaka in za stabilno vzdrževanje napolnjenosti potrebna vetrna turbina z močjo vsaj 2-3 kW. Očitno je, da za preproste gospodarske strukture takšne moči ni mogoče potegniti.
Majhen pretvornik moči (600 W), ki ga je mogoče uporabiti za majhno domačo napajalno napravo. Iz takšne opreme lahko napajate televizor ali majhen hladilnik z napetostjo 220 voltov. Žarnic v lestenec ni dovolj
Moč pretvornika pa je mogoče izračunati na naslednji način:
- Povzemite moč vseh potrošnikov.
- Določite čas porabe.
- Določite največjo obremenitev.
Za konkreten primer bo videti tako.
Naj bodo kot obremenitev gospodinjski aparati: svetilke za razsvetljavo - 3 kosi. 40 W vsak, televizijski sprejemnik - 120 W, kompaktni hladilnik 200 W. Povzemamo moč: 3 * 40 + 120 + 200 in dobimo 440 vatov izhodne moči.
Moč porabnikov določimo za povprečno časovno obdobje 4 ure: 440 * 4 = 1760 vatov. Na podlagi dobljene vrednosti moči glede na čas porabe se zdi logično, da med takšnimi napravami izberemo pretvornik z izhodno močjo 2 kW.
Na podlagi te vrednosti se izračuna značilnost tokovne napetosti potrebne naprave: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
Klasična shema reprodukcije in distribucije energije, ki jo dobimo iz vetrnega generatorja gospodinjskega tipa. Vendar pa je za zagotovitev dolgoročne energije s takšnim številom naprav potrebna dovolj zmogljiva namestitev (+)
Pravzaprav bo obremenitev gospodinjstva za družino s tremi ljudmi, kjer je polna oprema za gospodinjske aparate, višja od izračunane v primeru. Ponavadi glede na čas povezave z nakladanjem parameter preseže 4 ure. V skladu s tem bo za pretvornik vetrnega sistema potreben močnejši.
Predhodni izračun vetrnice je koristen ne samo za samostojno montažo. Prav tako je treba določiti optimalne parametre pri izbiri gotovega vetrnega generatorja.
V vsakem primeru je treba izračunane podatke uporabiti. Ne glede na to, ali gre za industrijsko elektrarno ali izdelano za domače razmere, izračun vsakega vozlišča s seboj vedno nosi največjo učinkovitost naprave in, kar je najpomembneje, varnost delovanja.
Vnaprej izdelani izračuni določajo izvedljivost projekta, pomagajo ugotoviti, kako drag ali ekonomičen je projekt.
Imate izkušnje z reševanjem takšnih težav? Ali imate vprašanja o temi? Delite svoje spretnosti za izračun in načrtovanje vetrnega generatorja. Komentarje in vprašanja lahko postavite v spodnjem obrazcu.