Алтернативна енергија добијена из ветроелектрана је од великог интереса за друштво. Постоје многе потврде за то на нивоу стварне породичне праксе.
Власници приградских некретнина граде вјетрењаче властитим рукама и задовољни су резултатом, иако учинак може бити краткотрајан. Разлог - током монтаже генератор ветра није правилно израчунан.
Слажем се, не бих хтео да трошим време и новац на пројекат, да добијем неефикасну инсталацију. Због тога је важно разумјети како израчунати генератор ветра и према којим параметрима одабрати главне радне јединице ветротурбине.
Чланак је посвећен решавању ових питања. Теоријски део материјала допуњен је илустративним примерима и практичним препорукама за састављање генератора ветра.
Прорачун генератора ветра
Где да започнемо с рачунањем система репродукције електричне енергије из енергије ветра? С обзиром да говоримо о генератору ветра, прелиминарна анализа руже ветра на одређеном подручју делује логично.
Пројектни параметри као што су брзина ветра и његов карактеристични правац за дату територију су важни параметри дизајна. Они у одређеној мери одређују ниво снаге ветрењаче, што ће бити достижно.
Тешко је замислити генераторе ветра такве снаге. Али слични дизајни постоје и делују ефикасно. Међутим, прорачуни таквих структура показују релативно малу снагу у поређењу с традиционалним изворима енергије.
Оно што је важно је да је овај процес дугорочне природе (најмање један месец), што је сасвим очигледно. Немогуће је израчунати највероватније параметре брзине ветра и његовог најчешћег смера једним или два мерења.
Биће потребно десетине мерења. Ипак, ова операција је заиста неопходна ако постоји жеља за изградњом ефикасног производног система.
Како израчунати снагу вјетрењаче
Генератори ветра у домаћинству, посебно они који су направљени властитим рукама, још увек нису морали да изненаде људе велике снаге. То је и разумљиво. Треба само замислити масивни јарбол висок 8-10 м, опремљен генератором са распоном ротора више од 3 м. А ово није најмоћнија инсталација. Само око 2 кВ.
За сервисирање вјетрењача такве снаге користе се хеликоптери и тимови специјалиста, који броје до десетак људи. Да би се израчунала таква електрана, укључен је још већи број извођача
Генерално, ако се ослоните на стандардну табелу која приказује омјер снаге генератора вјетра и потребног распона лопатица ротора, не треба се изненадити. Према табели, за вјетрењачу од 10 В потребан је пропелер величине 10 метара.
За дизајн од 500 В бит ће потребан вијак промјера 14 м. У овом случају, параметар распона лопатице овиси о њиховом броју. Што више ножа има мањи опсег.
Али ово је само теорија, због брзине ветра која не прелази 4 м / с. У пракси је све нешто другачије, а снага домаћих инсталација која је на снази већ дуже време никада није прешла 500 В.
Стога је избор снаге овде обично ограничен на распон од 250-500 В са просечном брзином ветра од 6-8 м / с.
Табела зависности снаге система енергије ветра од пречника ротора и броја лопатица. Ова табела се може користити за прорачун, али узимајући у обзир њено састављање под параметром брзине ветра до 4 м / с (+)
Са теоријског становишта, снага ветроелектране израчунава се формулом:
Н = п * С * В3/2,
Где:
- п - густина ваздушних маса;
- С - укупна површина надувавања лопатица пропелера;
- В - проток ваздуха;
- Н - проток ваздуха.
Пошто је Н параметар који драматично утиче на снагу генератора ветра, стварна снага инсталације биће близу израчунатој вредности Н.
Прорачун вијака ветротурбине
За пројектовање вјетрењаче обично се користе двије врсте вијака:
- крилати - ротација у водоравној равнини;
- Ротор Савониус, ротор Дариа - ротација у вертикалној равнини.
Дизајн вијака са ротирањем у било којој од равнина може се израчунати помоћу формуле:
З = Л * Ш / 60 / В
Где:
- З - степен брзине (мале брзине) завртња;
- Л - величину дужине коју описују оштрице круга;
- В - брзина (фреквенција) ротације вијка;
- В - проток ваздуха.
На основу ове формуле може се лако израчунати број обртаја В, брзина ротације.
Ово је дизајн вијка под називом "Ротор Дариер." Ова верзија пропелера сматра се ефикасном у производњи ветрогенератора мале снаге и величине. Прорачун вијка има неке карактеристике
Радни однос обртаја и брзине ветра можете наћи у табелама које су доступне на мрежи. На пример, за вијак са две оштрице и З = 5 важи следећи однос:
Број сечива | Степен брзине | Брзина ветра м / с |
2 | 5 | 330 |
Такође један од важних показатеља ветротурбине је корак.
Овај параметар се може одредити формулом:
Х = 2πР * тан α,
Где:
- 2π - константа (2 * 3.14);
- Р - радијус описан сечивом;
- тг α - угао пресека.
Додатне информације о избору облика и броја лопатица, као и упуте за њихову израду дате су у овом чланку.
Избор генератора за вјетрењаче
Имајући израчунату вредност брзине ротације вијка (В) добијену горњом методом, већ је могуће одабрати (направити) одговарајући генератор.
На пример, када је степен брзине З = 5, број лопатица је једнак 2, а брзина 330 о / мин. При брзини ветра од 8 м / с. снага генератора треба да буде приближно 300 В.
Генератор вјетроелектране „у секцији“. Репрезентативни пример једног од могућих дизајна генератора система кућног ветра, састављеног независно
С овим параметрима, мотор који се користи у изради модерних електричних бицикала може бити прикладан избор као генератор за кућну вјетроелектрану. Традиционални назив дела је бициклистички мотор (производња НРК).
Изгледа као мотор с електричним циклусом, на основу којег се предлаже направити генератор за кућну вјетрењачу. Дизајн моторног бицикла идеалан је за имплементацију, без икаквих калкулација и побољшања. Међутим, њихова моћ је мала
Карактеристике мотора са електричним циклусом су отприлике следеће:
Параметар | Вредности |
Напон | 24 |
Снага, В | 250-300 |
Брзина ротације, о / мин | 200-250 |
Момент, Нм | 25 |
Позитивна карактеристика мотоцикала је да их практично не треба прерадити. Конструктивно су развијени као електрични мотори мале брзине и могу се успешно користити за ветрогенерате.
Да бисте направили ветропарку, можете користити генератор аутомобила или саставити уређај из веш машине.
Прорачун и избор регулатора пуњења
Регулатор напуњености батерије потребан је за било коју врсту вјетроелектрана, укључујући и домаћу конструкцију.
Галерија слика
Пхото фром
Стандардни регулатор за вјетрењачу
Регулатор у дијаграму повезивања генератора ветра
Приватне батерије
Комбиновање соларних панела и вјетрењаче
Прорачун овог уређаја своди се на избор електричног круга уређаја, који би одговарао израчунатим параметрима система ветра.
Од ових параметара, главни су:
- називни и максимални напон генератора;
- максимална могућа снага генератора;
- максимална могућа струја напуњености батерије;
- напон батерије;
- температура околине;
- ниво влаге у околини.
На основу представљених параметара направите склоп регулатора пуњења или избор готовог уређаја.
Регулатор напуњености батерије који се користи као део ветроелектране. Уређај за индустријску производњу, бирајући који требате само пажљиво проучити техничке спецификације за тачну координацију са постојећим системом
Наравно, препоручљиво је одабрати (или саставити) уређај чији би круг пружио функцију лаког покретања у протоку слабих протока ваздуха. Такође је добродошао регулатор предвиђен за употребу са батеријама различитог напона (12, 24, 48 волти).
Коначно, приликом израчунавања (одабира) склопа регулатора, препоручује се не заборавити на присуство такве функције као што је управљање претварачем.
Избор батерије за систем
У пракси се користе различите врсте батерија и скоро све су сасвим погодне за употребу као део ветроенергетског система. Али ионако ће се морати донети конкретан избор. Овисно о параметрима система вјетрењача, избор батерије врши се према напону, капацитету, условима пуњења.
Класичне компоненте за кућне вјетрењаче су класичне батерије од оловне киселине. Показали су добре резултате у практичном смислу. Поред тога, цена ове врсте батерија је прихватљивија у поређењу с другим типовима.
Галерија слика
Пхото фром
Батерије за мини електране
Опрема за обраду набоја ветротурбина
Постављање батерија на полице
Смернице за избор батерија
Оловне батерије су посебно непретенциозне за услове пуњења / пражњења, али је неприхватљиво укључити их у систем без регулатора.
Ако у комплету генератора ветрова постоји професионално направљен регулатор пуњења који има систем за аутоматизацију, употреба АГМ или хелијумских батерија се сматра рационалним.
Кућни генератор ветра за батерије. Није најбоља опција, с обзиром на хаос жица и захтеве за складиштењем. Уз ово стање складиштења енергије, не може се рачунати на њихов дугорочни ефекат.
Оба типа уређаја за складиштење енергије карактеришу већа ефикасност и дуг радни век, али имају високе захтеве за услове пуњења.
Исто се односи и на такозване хелијумске оклопне батерије. Али избор ових батерија за кућну вјетрењачу значајно је ограничен ценом. Међутим, живот ових скупих батерија је најдужи у односу на све остале типове.
Ове батерије се такође одликују значајнијим циклусом пуњења / пражњења, али подложно су употреби висококвалитетног пуњача.
Прорачун претварача за кућну вјетрењачу
Одмах треба напоменути: ако дизајн кућне вјетротурбине за домаћинство садржи једну батерију од 12 волти, има смисла инсталирати претварач на такав систем.
Галерија слика
Пхото фром
Претварач за мини електране
Рад претварача једносмерне струје
Принцип састављања модуларног система
Потрошња електричне енергије у домаћинству је најмање 4 кВ при максималним оптерећењима. Одатле закључак: број батерија за такву снагу треба бити најмање 10 комада, а по могућности под напоном од 24 волта. За такав број батерија већ има смисла инсталирати претварач.
Међутим, да би се у потпуности обезбедило 10 батерија са напоном од 24 В свака и да би се стабилно одржало њихово наелектрисање, биће потребна ветротурбина снаге најмање 2-3 кВ. Очигледно је да се за једноставне структуре домаћинства таква снага не може повући.
Мали претварач снаге (600 В), који се може користити за малу кућну инсталацију. Из такве опреме можете напајати телевизор или мали фрижидер напоном од 220 волти. Нема довољно струје за лампе у лустеру
Међутим, снага претварача може се израчунати на следећи начин:
- Резимирајте снагу свих потрошача.
- Одредите време потрошње.
- Одредите вршно оптерећење.
За конкретан пример, изгледаће овако.
Нека као оптерећење буду кућански уређаји: лампе за осветљење - 3 ком. 40 В сваки, телевизијски пријемник - 120 В, компактни фрижидер 200 В. Резимирамо снагу: 3 * 40 + 120 + 200 и добијамо 440 вата излазне снаге.
Снагу потрошача одређујемо у просечном периоду од 4 сата: 440 * 4 = 1760 вата. На основу добијене вредности снаге према времену потрошње, чини се логичним да међу таквим уређајима одаберете претварач с излазном снагом од 2 кВ.
На основу ове вредности израчунава се карактеристика напона струје потребног уређаја: 2000 * 0,6 = 1200 В / А.
Класична шема репродукције и дистрибуције енергије добијене од ветрогенератора кућног типа. Међутим, да бисмо обезбедили дугорочну енергију са таквим бројем уређаја, потребна је довољно моћна инсталација (+)
Заправо, оптерећење домаћинства за породицу од три особе, где постоји комплетна опрема за кућанске апарате, биће веће него што је израчунато у примеру. Обично, у погледу времена повезивања са оптерећењем, параметар прелази 4 сата. Сходно томе, претварачу система за вјетроелектране бит ће потребан снажнији.
Прелиминарни прорачун вјетрењаче користан је не само за њену независну монтажу. Такође је потребно одредити оптималне параметре при избору готовог генератора ветра.
Израчунане податке је неопходно користити у сваком случају. Било да се ради о индустријској електрани или произведено за кућну употребу, прорачун сваког чвора увек са собом носи максималну ефикасност уређаја и, што је најважније, сигурност рада.
Унапријед израђене калкулације одређују изводљивост пројекта, помажу вам да се утврди колико је пројекат скуп или економичан.
Имате искуства у решавању таквих проблема? Или имате питања о овој теми? Молимо вас да поделите своје вештине у рачунању и дизајнирању ветрогенератора. Можете оставити коментаре и постављати питања у доњем обрасцу.