Tuulivoimaloista saatava vaihtoehtoinen energia on erittäin kiinnostavaa yhteiskunnalle. Todellisessa kotitalouskäytännössä tähän on monia vahvistuksia.
Esikaupunkien kiinteistöjen omistajat rakentavat tuulimyllyjä omilla käsillään ja ovat tyytyväisiä tulokseen, vaikka vaikutus voi olla lyhytaikainen. Syy - kokoamisen aikana tuuligeneraattoria ei laskettu oikein.
Olen samaa mieltä, en haluaisi käyttää aikaa ja rahaa projektiin saadakseen tehoton asennuksen. Siksi on tärkeää ymmärtää, kuinka tuuligeneraattori lasketaan ja millä parametreilla tuuliturbiinin päätyöyksiköt valitaan.
Artikkeli on omistettu näiden kysymysten ratkaisuun. Aineiston teoreettista osaa täydentävät havainnollistavat esimerkit ja käytännön suositukset tuuligeneraattorin kokoamiseksi.
Tuulengeneraattorin laskeminen
Mistä aloittaa tuulienergian sähkön uusintajärjestelmän laskeminen? Kun otetaan huomioon, että puhumme tuuligeneraattorista, alustava analyysi tuulen noususta tietyllä alueella vaikuttaa loogiselta.
Suunnitteluparametrit, kuten tuulen nopeus ja sen karakteristinen suunta tietylle alueelle, ovat tärkeitä suunnitteluparametreja. Ne määräävät jossain määrin tuulimyllyn tehotason, joka on saavutettavissa.
On vaikea kuvitella tällaisen energian tuulivoimaloita. Mutta samanlaisia malleja on olemassa ja ne toimivat tehokkaasti. Tällaisten rakenteiden laskelmat osoittavat kuitenkin suhteellisen pienen tehon perinteisiin energialähteisiin verrattuna.
On huomionarvoista, että tämä prosessi on luonteeltaan pitkäaikainen (vähintään 1 kuukausi), mikä on aivan ilmeistä. Tuulen nopeuden ja sen yleisimmän suunnan todennäköisimpiä parametreja on mahdotonta laskea yhdellä tai kahdella mittauksella.
Kymmeniä mittauksia vaaditaan. Siitä huolimatta tämä toimenpide on todella välttämätön, jos halutaan rakentaa tehokas tuottava järjestelmä.
Kuinka laskea tuulimyllyn teho
Kotitalouksien tuuligeneraattorit, etenkin omilla käsillä tehdyt, eivät ole vielä joutuneet yllättämään suuritehoisia ihmisiä. Se on ymmärrettävää. On vain kuviteltava massiivinen masto, joka on 8-10 m korkea ja varustettu generaattorilla, jonka roottorin siipien span on yli 3 m. Eikä tämä ole tehokkain asennus. Vain noin 2 kW.
Tällaisen tuulimyllyn palvelemiseen käytetään helikoptereita ja asiantuntijaryhmiä, joiden lukumäärä on jopa tusina. Tällaisen voimalaitoksen laskemiseksi mukana on vielä enemmän esiintyjiä
Yleensä, jos luotat tavanomaiseen taulukkoon, joka näyttää tuulengeneraattorin tehon ja roottorin siipien vaaditun span, ei ole mitään yllättävää. Taulukon mukaan 10 W: n tuulimyllylle tarvitaan 10 metrin potkuri.
500 watin malliin tarvitaan ruuvi, jonka halkaisija on 14 m. Tässä tapauksessa terän jännitysparametri riippuu niiden lukumäärästä. Mitä enemmän terää, sitä pienempi laajuus.
Mutta tämä on vain teoria, koska tuulen nopeus ei ylitä 4 m / s. Käytännössä kaikki on jonkin verran erilaista, ja pitkään tosiasiallisesti toimivien kotitalousasennusten teho ei ole koskaan ylittänyt 500 wattia.
Siksi tehon valinta on tässä rajoitettu yleensä alueelle 250-500 W keskimääräisen tuulen nopeuden ollessa 6-8 m / s.
Taulukko tuulienergiajärjestelmän tehon riippuvuudesta roottorin halkaisijasta ja lapojen lukumäärästä. Tätä taulukkoa voidaan käyttää laskelmiin, mutta ottaen huomioon sen kokoaminen tuulen nopeusparametrilla, joka on korkeintaan 4 m / s (+)
Teoreettisesta näkökulmasta tuulivoimalan teho lasketaan kaavalla:
N = p * S * V3/2,
Missä:
- p - ilmamassajen tiheys;
- S - potkurin siipien kokonaispinta-ala;
- V - ilman virtausnopeus;
- N - ilman virtausnopeus.
Koska N on parametri, joka vaikuttaa dramaattisesti tuuligeneraattorin tehoon, asennuksen todellinen teho on lähellä N: n laskettua arvoa.
Tuulivoimalan ruuvien laskeminen
Tuulimyllyn suunnittelussa käytetään yleensä kahden tyyppisiä ruuveja:
- siivekäs - kierto vaakatasossa;
- Savonius roottori, Daria roottori - kierto pystytasossa.
Minkä tahansa tason pyörivien ruuvien suunnittelu voidaan laskea kaavalla:
Z = L * L / 60 / V
Missä:
- Z - ruuvin nopeusaste (pieni nopeus);
- L - ympyrän siipien kuvaama pituuden koko;
- W - ruuvin pyörimisnopeus (taajuus);
- V - ilman virtausnopeus.
Tämän kaavan perusteella voidaan helposti laskea kierrosten lukumäärä W, pyörimisnopeus.
Tämä on "Rotor Darier" -nimisen ruuvin malli. Tätä potkurin versiota pidetään tehokkaana pienitehoisten ja pienten tuuligeneraattorien valmistuksessa. Ruuvin laskemisella on joitain piirteitä
Ja kierrosten suhde tuulen nopeuteen löytyy verkoissa olevista taulukoista. Esimerkiksi ruuvilla, jossa on kaksi terää ja Z = 5, seuraava suhde on totta:
Terien lukumäärä | Nopeuden aste | Tuulen nopeus m / s |
2 | 5 | 330 |
Myös yksi tuuliturbiinin potkurin tärkeistä indikaattoreista on askel.
Tämä parametri voidaan määrittää kaavalla:
H = 2πR * tan α,
Missä:
- 2π - vakio (2 * 3,14);
- R - terän kuvaama säde;
- tg a - leikkauskulma.
Tässä artikkelissa on lisätietoja terien muodon ja lukumäärän valinnasta sekä niiden valmistusohjeet.
Valinta generaattoreita tuulimyllyille
Yllä olevalla menetelmällä saadun ruuvin kierrosnopeuden (W) lasketun arvon perusteella on jo mahdollista valita (valmistaa) vastaava generaattori.
Esimerkiksi kun nopeuden aste Z = 5, terien lukumäärä on 2 ja nopeus 330 rpm. Tuulen nopeudella 8 m / s. generaattorin tehon tulisi olla noin 300 wattia.
Tuulivoimalaitoksen generaattori "osassa". Edustava esimerkki yhdestä mahdollisesta kodin tuulivoimajärjestelmän generaattorin mallista, joka on koottu itsenäisesti
Näillä parametreilla moottori, jota käytetään nykyaikaisten sähköpolkupyörien rakentamisessa, voi olla sopiva valinta generaattoriksi kotitalouksien tuulipuistoon. Osan perinteinen nimi on polkupyörämoottori (Kiinan tuotanto).
Se näyttää sähköpyörämoottorilta, jonka perusteella ehdotetaan valmistamaan generaattori kodin tuuliturbiinille. Polkupyörämoottorin suunnittelu on ihanteellinen toteutettavaksi käytännössä ilman laskelmia ja parannuksia. Heidän voimansa on kuitenkin pieni
Sähkösyklimoottorin ominaisuudet ovat suunnilleen seuraavat:
Parametri | arvot |
Jännite | 24 |
Teho, W | 250-300 |
Pyörimisnopeus, rpm | 200-250 |
Vääntömomentti, Nm | 25 |
Pyörämoottorien positiivinen ominaisuus on, että niitä ei käytännössä tarvitse tehdä uudelleen. Niitä kehitettiin rakentavasti pieninopeuksisina sähkömoottoreina ja niitä voidaan menestyksekkäästi käyttää tuulivoimaloissa.
Voit tehdä tuulimyllyn käyttämällä autogeneraattoria tai kokoamalla yksikkö pesukoneesta.
Latausohjaimen laskenta ja valinta
Akun latausohjain on tarpeen kaikentyyppisissä tuulivoimalaitoksissa, mukaan lukien kotitalousrakenteet.
kuvagalleria
Kuva
Vakio-ohjain tuulimyllylle
Säädin tuuligeneraattorin kytkentäkaaviossa
Yksityiset voimalaitosakut
Aurinkopaneelien ja tuulimyllyn yhdistäminen
Tämän laitteen laskenta pienenee laitteen sähköpiirin valintaan, joka vastaisi tuulijärjestelmän laskettuja parametreja.
Näistä parametreistä tärkeimmät ovat:
- generaattorin nimellis- ja maksimijännite;
- mahdollinen generaattorin teho;
- suurin mahdollinen akun latausvirta;
- akun jännite;
- ympäristön lämpötila;
- ympäristön kosteustaso.
Esitettyjen parametrien perusteella tee-tee-itse-latausohjaimen kokoonpano tai valmiin laitteen valinta.
Akun varausohjain, jota käytetään tuulivoimalan osana. Teollinen valmistuslaite, jonka valitsemiseksi sinun on tutkittava vain huolellisesti tekniset eritelmät tarkan yhteensovittamiseksi nykyisen järjestelmän kanssa
Tietysti on suositeltavaa valita (tai koota) laite, jonka piirit tarjoavat helpon käynnistystoiminnon heikkojen ilmavirtausten virtauksessa. Myös termostaatti, joka on suunniteltu käytettäväksi eri jännitteisten paristojen (12, 24, 48 voltin) kanssa, on tervetullut.
Lopuksi, laskettaessa (valittaessa) ohjainpiiriä, suositellaan, ettei unohdeta sellaista toimintoa kuin invertteriohjaus.
Järjestelmän akun valinta
Käytännössä käytetään erityyppisiä akkuja ja melkein kaikki ovat varsin sopivia käytettäväksi osana tuulivoimajärjestelmää. Mutta konkreettinen valinta on joka tapauksessa tehtävä. Tuulimyllyjärjestelmän parametreista riippuen akku valitaan jännitteen, kapasiteetin ja latausolosuhteiden mukaan.
Kodin tuulimyllyjen klassiset komponentit ovat klassisia lyijyakkuja. He näyttivät hyviä tuloksia käytännössä. Lisäksi tämän tyyppisen akun hinta on hyväksyttävämpi muihin tyyppeihin verrattuna.
kuvagalleria
Kuva
Paristot pienvoimalaitoksille
Tuulivoimalan varauskäsittelylaitteet
Paristojen sijoittaminen telineille
Ohjeet paristojen valintaan
Lyijyakut ovat erityisen vaatimattomia lataus / purkuolosuhteisiin nähden, mutta on mahdotonta hyväksyä niiden sisällyttämistä järjestelmään ilman ohjainta.
Jos tuulengeneraattorisarjassa on ammattimaisesti valmistettu varausohjain, jossa on täysimittainen automaatiojärjestelmä, AGM- tai helium-paristojen käyttöä pidetään järkevänä.
Akun kotituuletin. Ei paras vaihtoehto, kun otetaan huomioon johtojen kaaos ja säilytysvaatimukset. Tässä energian varastointitilassa ei voida luottaa niiden pitkäaikaiseen vaikutukseen.
Molemmille energiansäästölaitteille on ominaista parempi tehokkuus ja pitkä käyttöikä, mutta niillä on korkeat vaatimukset latausolosuhteille.
Sama pätee ns. Helium-tyyppisiin panssaroituihin akkuihin. Näiden paristojen valintaa kotitaloustuulimyllyyn rajoittaa kuitenkin hinta huomattavasti. Näiden kalliiden paristojen käyttöikä on kuitenkin pisin suhteessa muihin tyyppeihin.
Nämä akut erottuvat myös merkittävämmästä lataus- / purkausjaksosta, mutta edellyttäen korkealaatuisen laturin käyttöä.
Kodin tuuliturbiinin invertterin laskeminen
On syytä huomata heti: jos kodin energiatuulivoimalan malli sisältää yhden 12 voltin akun, on järkevää asentaa invertteri tällaiseen järjestelmään.
kuvagalleria
Kuva
Taajuusmuuttaja pienvoimalaitoksille
Tasavirtamuuntimen toiminta
Modulaarisen järjestelmän kokoonpanon periaate
Kotitalouden virrankulutus huippukuormituksilla on keskimäärin vähintään 4 kW. Tästä syystä päätelmä: Tällaiselle teholle tarkoitettujen paristojen lukumäärän tulisi olla vähintään 10 kappaletta ja mieluiten alle 24 voltin jännitteellä. Tällaiselle määrälle paristoja on jo järkevää asentaa invertteri.
Kuitenkin, jotta saadaan täysi energia 10 kpl: lle paristolle, joiden jännite on 24 W, ja niiden varauksen ylläpitämiseksi vakaasti, tarvitaan vähintään 2-3 kW: n tuuliturbiini. Selvää, että yksinkertaisissa kotitalousrakenteissa tällaista virtaa ei voida vetää.
Pieni tehoinvertteri (600 W), jota voidaan käyttää pieneen kodin sähköasennukseen. Tällaisista laitteista, joiden jännite on 220 volttia, voidaan kytkeä televisio tai pieni jääkaappi. Kattokruunuissa ei ole riittävästi virtaa
Vaihtosuuntaajan teho voidaan kuitenkin laskea seuraavasti:
- Yhteenveto kaikkien kuluttajien voimasta.
- Määritä kulutusaika.
- Määritä huippukuorma.
Konkreettiselle esimerkille se näyttää tältä.
Olkoon kodinkoneita kuormana: valaistuslamput - 3 kpl. Jokainen 40 W, televisiovastaanotin - 120 W, kompakti jääkaappi 200 W. Tiivistämme teho: 3 * 40 + 120 + 200 ja saamme 440 wattia tehoa.
Määritämme kuluttajien tehon keskimäärin 4 tunnin ajaksi: 440 * 4 = 1760 wattia. Saatuun tehon arvoon kulutusajan mukaan vaikuttaa loogiselta valita invertteri sellaisten laitteiden joukosta, joiden lähtöteho on 2 kW.
Tämän arvon perusteella lasketaan vaaditun laitteen virta-jänniteominaisuudet: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
Kotitaloustyyppisestä tuuligeneraattorista vastaanotetun energian klassinen toisto- ja jakelujärjestelmä. Pitkäaikaisen energian tuottamiseksi sellaisella määrällä laitteita tarvitaan kuitenkin riittävän tehokas asennus (+)
Oikeastaan kolmen hengen perheen kotitalouden kuormitus, jossa on täydet kodinkoneiden varusteet, on suurempi kuin esimerkissä laskettu. Kuorman kytkentäaikana parametri ylittää yleensä 4 tuntia. Vastaavasti tuulivoimajärjestelmän vaihtosuuntaaja vaatii tehokkaamman.
Ennakkolaskelma tuulimyllystä on hyödyllinen paitsi sen riippumattomalle kokoonpanolle. On myös tarpeen määrittää optimaaliset parametrit, kun valitaan valmis tuuligeneraattori.
Laskettuja tietoja on joka tapauksessa käytettävä. Olipa kyse teollisuusvoimalaitoksesta vai olosuhteisiin valmistetusta, kunkin solmun laskennassa on aina laitteen maksimaalinen hyötysuhde ja mikä tärkeintä - toiminnan turvallisuus.
Ennalta tehdyt laskelmat määrittelevät hankkeen toteutettavuuden, auttavat selvittämään, kuinka kallis tai taloudellinen projekti on.
Onko sinulla kokemusta tällaisten ongelmien ratkaisemisesta? Vai sinulla on kysyttävää aiheesta? Ole hyvä ja jaa taitosi tuulengeneraattorin laskemiseen ja suunnitteluun. Voit jättää kommentteja ja esittää kysymyksiä alla olevassa lomakkeessa.