Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Alternativní energie získaná z větrných elektráren má velký zájem o společnost. Důkazy o tom na úrovni skutečné domácí praxe oplývají.
Majitelé příměstských nemovitostí staví větrné mlýny vlastníma rukama a jsou s výsledkem spokojeni, i když účinek je také krátkodobý. Důvodem je, že během montáže nebyl větrný generátor správně vypočítán.
Souhlasím, nechtěl bych na projekt trávit čas a peníze, abych dosáhl neefektivní instalace. Proto je důležité pochopit, jak provést výpočet větrného generátoru a podle jakých parametrů zvolit hlavní pracovní jednotky větrného mlýna.
Článek je věnován řešení těchto problémů. Teoretická část materiálu je doplněna ilustrativními příklady a praktickými doporučeními pro montáž větrné elektrárny.
Výpočet instalace větrného generátoru
Jak začít počítat systém reprodukce elektřiny z větrné energie? Vzhledem k tomu, že hovoříme o větrném generátoru, je logická předběžná analýza větrné růžice v určité oblasti.
Tyto konstrukční parametry jako rychlost větru a jeho charakteristický směr pro dané území jsou důležitými konstrukčními parametry. Do jisté míry určují úroveň výkonu větrného mlýna, který bude skutečně dosažitelný.
Větrné turbíny takové síly je těžké si představit. Tyto návrhy však existují a fungují efektivně. Výpočty těchto struktur však vykazují relativně nízký výkon ve srovnání s tradičními zdroji energie.
Je pozoruhodné, že tento proces je dlouhodobý (nejméně 1 měsíc), což je zcela zřejmé. Vypočítat maximální pravděpodobné parametry rychlosti větru a jeho nejčastější směr je nemožné s jedním nebo dvěma měřeními.
Bude zapotřebí desítek měření. Tato operace je však nezbytná, pokud existuje potřeba vybudovat efektivní produktivní systém.
Jak vypočítat sílu větrného mlýna
Domácí větrné turbíny, zejména ty, které byly vyrobeny vlastníma rukama, ještě nemusely překvapit lidi s vysokou silou. Je to pochopitelné. Člověk si jen má představit masivní stožár s výškou 8-10 m, vybavený generátorem s rozpětím vrtulových listů větším než 3 m. A to není nejsilnější instalace. Pouze asi 2 kW.
Pro servis větrných turbín takového výkonu se používají vrtulníky a týmy specialistů s počtem až deseti lidí. Pro výpočet takové elektrárny se jedná o ještě větší počet výkonných umělců.
Obecně platí, že pokud se spoléháte na standardní tabulku, která ukazuje poměr výkonu větrného generátoru a požadovaného rozpětí vrtulových listů, je něco, co je třeba překvapit. Podle tabulky je pro větrný mlýn o výkonu 10 W zapotřebí dvoumetrová vrtule.
Pro provedení s výkonem 500 W je nutný šroub o průměru 14 m. V tomto případě je parametr rozpětí lopatky závislý na jejich počtu. Čím větší ostří, tím menší je houpačka.
Ale to je jen teorie, vzhledem k rychlosti větru nepřesahující 4 m / s. V praxi je všechno poněkud odlišné a síla domácí instalace, která skutečně funguje po dlouhou dobu, nikdy nepřekročila 500 wattů.
Proto je volba výkonu zde obvykle omezena na rozsah 250-500 W s průměrnou rychlostí větru 6-8 m / s.
Tabulka závislosti výkonu větrné energie na průměru pracovního šroubu a počtu lopatek. Tato tabulka může být použita pro výpočty, ale s přihlédnutím k její kompilaci pod parametrem rychlosti větru až 4 m / s (+)
Z teoretické polohy se uvažuje výkon větrné elektrárny podle vzorce:
N = p * S * V 3/2,
kde:
- p je hustota vzdušných hmot;
- S je celková plocha foukané lopatky vrtule;
- V - rychlost vzduchu;
- N je průtok vzduchu.
Vzhledem k tomu, že N je parametr, který výrazně ovlivňuje výkon větrného generátoru, bude skutečná kapacita zařízení blízko vypočtené hodnoty N.
Výpočet šroubů větrných turbín
Při navrhování větrného mlýnu se obvykle používají dva typy šroubů:
- křídlo - rotace v horizontální rovině;
- Savonius rotor, Darierův rotor - rotace ve vertikální rovině.
Konstrukce šroubů s rotací v kterékoli rovině lze vypočítat pomocí vzorce:
Z = L * W / 60 / V
kde:
- Z - stupeň rychlosti (nízkorychlostní) šroub;
- L je délka obvodu lopatek;
- W - rychlost (frekvence) otáčení šroubu;
- V - průtok vzduchu.
Na základě tohoto vzorce můžete snadno vypočítat počet otáček W - rychlost otáčení.
Vypadá to jako šroubovák s názvem „Rotor Daria“. Tato verze vrtule je považována za efektivní při výrobě větrných turbín s malou kapacitou a velikostí. Výpočet šroubů má některé vlastnosti
Pracovní poměr rychlosti a rychlosti větru lze nalézt v tabulkách, které jsou k dispozici v síti. Například u šroubu se dvěma lopatkami a Z = 5 platí následující vztah:
| Počet lopatek | Stupeň rychlosti | Rychlost větru m / s |
| 2 | 5 | 330 |
Jedním z důležitých ukazatelů šroubu větrného mlýna je také krok.
Tento parametr lze určit pomocí vzorce:
H = 2πR * tg a,
kde:
- 2π je konstanta (2 * 3.14);
- R je poloměr popsaný čepelí;
- tg α - úhel řezu.
Další informace o volbě tvaru a počtu lopatek, jakož i pokyny pro jejich výrobu jsou uvedeny v tomto článku.
Výběr generátorů pro větrné turbíny
S vypočtenou hodnotou rychlosti šroubu (W), získanou výše uvedeným způsobem, můžete již zvolit (vytvořit) odpovídající generátor.
Například, když je stupeň rychlosti Z = 5, počet lopatek je 2 a rychlost je 330 ot / min. S rychlostí větru 8 m / s. výkon generátoru by měl být přibližně 300 wattů.
Generátor větrné elektrárny "v sekci." Příkladná kopie jedné z možných konstrukcí generátoru domácí větrné elektrárny sestavené nezávisle
S takovými parametry může být vhodným motorem pro výrobu větrné elektrárny pro domácnost motor, který se používá při stavbě moderních elektrických kol. Tradičním názvem dílu je cyklus motor (vyrobený v Číně).
Vypadá to jako elektromotor, na jehož základě se navrhuje vyrobit generátor pro domácí větrný mlýn. Konstrukce cyklického motoru je ideální pro realizaci s malými nebo žádnými výpočty a vylepšeními. Jejich síla je však malá
Charakteristiky elektromotoru jsou následující: \ t
| Parametr | Významy |
| Napětí, V | 24 |
| Výkon W | 250-300 |
| Otáčky, otáčky | 200-250 |
| Točivý moment Nm | 25 |
Pozitivním rysem velomotorů je, že prakticky nemusejí být přepracováni. Byly konstruktivně vyvinuty jako elektromotory s nízkými otáčkami a mohou být úspěšně použity pro větrné generátory.
Pro výrobu větrného mlýna můžete použít generátor automobilů nebo sestavit jednotku z pračky.
Výpočet a výběr regulátoru nabíjení
Regulátor nabíjení baterie je vyžadován pro větrnou elektrárnu jakéhokoli typu, včetně struktury pro domácnost.
Výpočet tohoto zařízení je omezen na výběr elektrického obvodu zařízení, který by odpovídal vypočteným parametrům větrného systému.
Mezi tyto základní parametry patří:
- jmenovité a maximální napětí generátoru;
- maximální možný výkon generátoru;
- maximální možný nabíjecí proud baterie;
- napětí na baterii;
- teplota okolí;
- prostředí.
Na základě předložených parametrů se regulátor nabíjení sestavuje ručně nebo volbou hotového zařízení.
Regulátor nabíjení baterií používaný jako součást větrné elektrárny. Přístroj je průmyslový výrobce, který si vybere, že je třeba pouze pečlivě prostudovat technické vlastnosti pro přesnou koordinaci se stávajícím systémem
Je samozřejmě žádoucí zvolit (nebo sestavit) zařízení, jehož obvod by poskytoval funkci snadného startu v podmínkách toku slabých proudů vzduchu. Je také vítán regulátor určený pro provoz s bateriemi různých napětí (12, 24, 48 voltů).
Při výpočtu (přizpůsobení) obvodu regulátoru se doporučuje nezapomenout na přítomnost takové funkce jako řízení měniče.
Volba baterie pro systém
V praxi se používají různé typy baterií a téměř všechny jsou vhodné pro použití jako součást větrné elektrárny. Ale stejně musíte udělat konkrétní volbu. V závislosti na parametrech systému větrné turbíny je baterie vybrána pro napětí, kapacitu, podmínky nabíjení.
Tradiční komponenty pro domácí větrné mlýny jsou klasické kyselinové baterie. V praktickém smyslu vykazovali dobré výsledky. Kromě toho jsou náklady na tento typ baterií přijatelnější ve srovnání s jinými typy.
Olověné akumulátory jsou obzvláště nenáročné na podmínky nabíjení / vybíjení, ale je nepřijatelné zahrnout je do systému bez regulátoru.
Baterie domácí větrný generátor. Není to nejlepší možnost provozu, vzhledem k chaosu vodičů a požadavkům na skladování. S tímto stavem zařízení pro skladování energie není nutné spoléhat na jejich dlouhodobé působení.
V přítomnosti větrného generátoru instalujte profesionálně vyrobený regulátor nabíjení s plnohodnotným automatizačním systémem, zdá se rozumné používat akumulátory typu AGM nebo helia.
Oba typy zařízení pro skladování energie se vyznačují vyšší účinností a dlouhou životností, ale kladou vysoké nároky na podmínky nabíjení.
Totéž platí pro tzv. Obrněné baterie typu helia. Volba těchto baterií pro domácí větrný mlýn je však výrazně omezena cenou. Životnost těchto drahých baterií je však ve srovnání se všemi ostatními typy nejdelší.
Tyto baterie mají také větší nabíjecí / vybíjecí cyklus, ale podléhají použití vysoce kvalitní nabíječky.
Výpočet střídače pro domácí větrný mlýn
Měli bychom neprodleně učinit rezervaci: pokud konstrukce větrné elektrárny pro domácnost obsahuje jednu baterii 12 voltů, nemá smysl instalovat střídač na takový systém.
V průměru je spotřeba energie v domácnostech při špičkovém zatížení nejméně 4 kW. Z toho vyplývá závěr: počet baterií pro tento výkon by měl být nejméně 10 kusů a s výhodou pod napětím 24 voltů. Na takovém počtu baterií má smysl instalovat střídač.
Malý výkonový měnič (600 W), který lze použít pro domácí malou elektrárnu. Je možné napájet televizor nebo malou chladničku z takového 220 voltového zařízení. Na lampě v lustru proud nestačí
Pro zajištění 10 baterií s napětím 24 W na každého z nich a pro udržení jejich stálosti bude vyžadován větrný mlýn s kapacitou nejméně 2-3 kW. Je zřejmé, že pro domácnosti nenáročný návrhy takové síly není tahat.
Výkon měniče však lze vypočítat následovně:
- Shrňte sílu všech spotřebitelů.
- Určete dobu spotřeby.
- Stanovte maximální zatížení.
Na konkrétním příkladu to bude vypadat takto.
Nechte jako náklad domácí elektrospotřebiče: svítidla - 3 ks. 40 W, TV přijímač 120 W, kompaktní 200 W chladnička. Shrneme výkon: 3 * 40 + 120 + 200 a na výstupu dostaneme 440 W.
Určete sílu spotřebitelů na průměrnou dobu 4 hodin: 440 * 4 = 1760 W. Na základě získané hodnoty výkonu v době spotřeby se zdá logické vybrat si měnič z takových zařízení s výkonem 2 kW.
Na základě této hodnoty se vypočte proudová charakteristika požadovaného zařízení: 2000 * 0, 6 = 1200 V / A.
Klasické schéma reprodukce a distribuce energie přijaté z domácího větrného generátoru. Pro zajištění takového množství zařízení s dlouhodobou energií je však zapotřebí dostatečně výkonná instalace (+).
Ve skutečnosti bude zatížení z domácnosti do tříčlenné rodiny, kde je plnohodnotné zařízení s domácími spotřebiči, vyšší, než je v příkladu uvedeno. Obvykle a ve spojení s dobou načítání parametr překročí 4 hodiny. Střídač větrné energie tedy bude potřebovat výkonnější měnič.
Předběžný výpočet větrného mlýnu je užitečný nejen pro vlastní montáž. Pro určení optimálních parametrů je také nutné při výběru hotového větrného generátoru.
Závěry a užitečné video na toto téma
Ve videu je prezentováno, jak jsou analyzována zdrojová data a jak jsou vzorce používány:
Vypočítaná data je nutné použít v každém případě. Ať už se jedná o průmyslovou elektrárnu nebo vyrobenou pro domácí podmínky, výpočet každého uzlu s sebou vždy nese maximální účinnost zařízení a především provozní bezpečnost.
Předběžné výpočty určují proveditelnost projektu, pomáhají zjistit, jak nákladný nebo ekonomický dopad projektu dopadá.
Máte zkušenosti s řešením takových problémů? Nebo máte otázky na toto téma? Prosím, podělte se o své dovednosti při výpočtu a navrhování větrného generátoru. Můžete zanechat komentáře a klást otázky ve formuláři níže.