Paano makalkula ang isang wind generator: mga formula + praktikal na halimbawa ng pagkalkula

Ang alternatibong enerhiya na nakuha mula sa mga wind power plant ay may mataas na interes sa lipunan.Mayroong maraming katibayan nito sa antas ng tunay na pang-araw-araw na pagsasanay.

Ang mga may-ari ng ari-arian ng bansa ay nagtatayo ng mga windmill gamit ang kanilang sariling mga kamay at nasisiyahan sa resulta, kahit na ang epekto ay maaaring panandalian. Ang dahilan ay ang wind generator ay hindi nakalkula nang maayos sa panahon ng pagpupulong.

Sumang-ayon, hindi ko nais na gumastos ng oras at pera sa pagpapatupad ng proyekto at humantong sa isang hindi epektibong pag-install. Samakatuwid, mahalagang maunawaan kung paano makalkula ang isang wind generator, at sa pamamagitan ng kung anong mga parameter ang pipiliin ang mga pangunahing bahagi ng operating ng isang wind turbine.

Ang artikulo ay nakatuon sa paglutas ng mga tanong na ito. Ang teoretikal na bahagi ng materyal ay pupunan ng mga halimbawa ng paglalarawan at praktikal na mga rekomendasyon para sa pag-assemble ng wind generator.

Pagkalkula ng wind turbine

Saan magsisimulang magkalkula ng isang sistema para sa pagbuo ng kuryente mula sa enerhiya ng hangin? Isinasaalang-alang na pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang wind generator, ang isang paunang pagsusuri ng pagtaas ng hangin sa isang partikular na lugar ay tila lohikal.

Ang mga parameter ng pagkalkula tulad ng bilis ng hangin at ang katangiang direksyon nito para sa isang partikular na teritoryo ay mahalagang mga parameter ng disenyo. Sa ilang lawak, tinutukoy nila ang antas ng lakas ng wind turbine na talagang makakamit.

Mahirap kahit na isipin ang mga generator ng hangin ng gayong kapangyarihan. Ngunit ang gayong mga disenyo ay umiiral at gumagana nang epektibo.Gayunpaman, ang mga kalkulasyon ng naturang mga istraktura ay nagpapakita ng medyo mababang kapangyarihan kumpara sa mga tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya

Ang kapansin-pansin ay ang prosesong ito ay pangmatagalan sa kalikasan (hindi bababa sa 1 buwan), na medyo halata. Imposibleng kalkulahin ang maximum na posibleng mga parameter ng bilis ng hangin at ang pinakamadalas na direksyon nito na may isa o dalawang sukat.

Dose-dosenang mga sukat ang kakailanganin. Gayunpaman, ang operasyong ito ay talagang kinakailangan kung may pagnanais na bumuo ng isang epektibong produktibong sistema.

Paano makalkula ang kapangyarihan ng isang windmill

Ang mga wind generator para sa domestic na paggamit, lalo na ang mga gawa ng kamay, ay hindi kailanman nagulat sa mga taong may mataas na kapangyarihan. Ito ay naiintindihan. Ang isa ay dapat lamang isipin ang isang napakalaking palo na 8-10 m ang taas, na nilagyan ng generator na may propeller blade span na higit sa 3 m. At hindi ito ang pinakamakapangyarihang pag-install. Halos 2 kW lang.

Upang mapagsilbihan ang mga wind turbine ng kapangyarihang ito, ginagamit ang mga helicopter at pangkat ng mga espesyalista na umaabot sa isang dosenang tao. Upang makalkula ang naturang planta ng kuryente, mas malaking bilang ng mga gumaganap ang kasangkot

Sa pangkalahatan, kung umaasa ka sa isang karaniwang talahanayan na nagpapakita ng ugnayan sa pagitan ng kapangyarihan ng wind generator at ang kinakailangang span ng propeller blades, mayroong isang bagay na dapat ikagulat. Ayon sa talahanayan, ang 10 W windmill ay nangangailangan ng dalawang metrong propeller.

Ang isang 500-watt na disenyo ay mangangailangan ng propeller na may diameter na 14 m. Bukod dito, ang parameter ng blade span ay depende sa kanilang numero. Ang mas maraming blades, mas maliit ang span.

Ngunit ito ay isang teorya lamang, na kinokondisyon ng bilis ng hangin na hindi hihigit sa 4 m/sec.Sa pagsasagawa, ang lahat ay medyo naiiba, at ang kapangyarihan ng mga pag-install ng sambahayan na aktwal na nagpapatakbo sa loob ng mahabang panahon ay hindi kailanman lumampas sa 500 W.

Samakatuwid, ang pagpili ng kapangyarihan dito ay karaniwang limitado sa hanay na 250-500 W na may average na bilis ng hangin na 6-8 m/sec.

Talahanayan ng pag-asa ng kapangyarihan ng isang sistema ng enerhiya ng hangin sa diameter ng rotor at ang bilang ng mga blades. Maaaring gamitin ang talahanayang ito para sa mga kalkulasyon, ngunit isinasaalang-alang ang compilation nito para sa mga parameter ng bilis ng hangin hanggang 4 m/sec (+)

Mula sa isang teoretikal na posisyon, ang kapangyarihan ng isang wind power station ay kinakalkula gamit ang formula:

N=p*S*V³/2,

saan:

• p - density ng masa ng hangin;
• S - kabuuang tinatangay na lugar ng mga blades ng propeller;
• V - bilis ng daloy ng hangin;
• N – lakas ng daloy ng hangin.

Dahil ang N ay isang parameter na radikal na nakakaapekto sa kapangyarihan ng isang wind generator, ang aktwal na kapangyarihan ng pag-install ay magiging malapit sa kinakalkula na halaga ng N.

Pagkalkula ng wind turbine propellers

Kapag gumagawa ng windmill, dalawang uri ng propeller ang karaniwang ginagamit:

• may pakpak — pag-ikot sa pahalang na eroplano;
• Savonius rotor, Darrieus rotor — pag-ikot sa isang patayong eroplano.

Ang mga disenyo ng tornilyo na may pag-ikot sa anumang eroplano ay maaaring kalkulahin gamit ang formula:

Z=L*W/60/V

saan:

• Z – antas ng bilis (mababang bilis) ng propeller;
• L – ang laki ng haba ng bilog na inilarawan ng mga blades;
• W – bilis (dalas) ng pag-ikot ng propeller;
• V - bilis ng daloy ng hangin.

Batay sa formula na ito, madali mong makalkula ang bilang ng mga rebolusyon W - bilis ng pag-ikot.

Ito ang hitsura ng disenyo ng tornilyo na tinatawag na "Darieu Rotor". Ang bersyon na ito ng propeller ay itinuturing na epektibo sa paggawa ng mga wind generator ng maliit na kapangyarihan at laki.Ang pagkalkula ng tornilyo ay may ilang mga tampok

At ang gumaganang relasyon sa pagitan ng mga rebolusyon at bilis ng hangin ay matatagpuan sa mga talahanayan na magagamit sa Internet. Halimbawa, para sa isang propeller na may dalawang blades at Z=5, ang sumusunod na kaugnayan ay wasto:

Gayundin, ang isa sa mga mahalagang tagapagpahiwatig ng isang windmill propeller ay ang pitch.

Maaaring matukoy ang parameter na ito gamit ang formula:

H=2πR* tan α,

saan:

• 2π – pare-pareho (2*3.14);
• R – radius na inilarawan ng talim;
• tan α – anggulo ng seksyon.

Karagdagang impormasyon sa pagpili ng hugis at bilang ng mga blades, pati na rin ang mga tagubilin para sa kanilang paggawa, ay ibinigay sa Ang artikulong ito.

Pagpili ng mga generator para sa mga wind turbine

Ang pagkakaroon ng kinakalkula na halaga ng bilang ng mga turnilyo na rebolusyon (W), na nakuha gamit ang pamamaraan na inilarawan sa itaas, maaari mo nang piliin (paggawa) ang naaangkop na generator.

Halimbawa, na may antas ng bilis Z=5, ang bilang ng mga blades ay katumbas ng 2 at isang bilis na 330 rpm. Sa bilis ng hangin na 8 m/s. Ang lakas ng generator ay dapat na humigit-kumulang 300 W.

Cross-sectional na view ng wind power plant generator. Demonstrative na halimbawa ng isa sa mga posibleng disenyo ng home wind power system generator, na binuo nang nakapag-iisa

Dahil sa mga parameter na ito, ang isang angkop na pagpipilian bilang generator para sa isang domestic wind power plant ay maaaring ang motor na ginagamit sa mga disenyo ng mga modernong electric bicycle. Ang tradisyonal na pangalan ng bahagi ay motor ng bisikleta (ginawa sa China).

Ito ang hitsura ng isang de-koryenteng bisikleta na motor, batay sa kung saan iminungkahi na gumawa ng generator para sa isang windmill sa bahay. Ang disenyo ng motor ng bisikleta ay perpekto para sa pagpapatupad na halos walang mga kalkulasyon o pagbabago. Gayunpaman, ang kanilang kapangyarihan ay mababa

Ang mga katangian ng isang de-kuryenteng bisikleta ay humigit-kumulang sa mga sumusunod:

Ang isang positibong katangian ng mga motor ng bisikleta ay halos hindi nila kailangang baguhin. Ang mga ito ay idinisenyo sa istruktura bilang mga de-kuryenteng motor na may mababang bilis at maaaring matagumpay na magamit para sa mga generator ng hangin.

Upang gumawa ng windmill kaya mo gumamit ng generator ng kotse o mangolekta yunit ng washing machine.

Pagkalkula at pagpili ng charge controller

Ang controller ng charge ng baterya ay kinakailangan para sa anumang uri ng wind power plant, kabilang ang isang domestic na disenyo.

Ang pagkalkula ng device na ito ay bumaba sa pagpili ng electrical circuit ng device, na tumutugma sa mga parameter ng disenyo ng wind system.

Sa mga parameter na ito, ang mga pangunahing ay:

• rate at maximum na boltahe ng generator;
• maximum na posibleng kapangyarihan ng generator;
• maximum na posibleng kasalukuyang pag-charge ng baterya;
• boltahe ng baterya;
• temperatura ng kapaligiran;
• antas ng ambient humidity.

Batay sa ipinakita na mga parameter, pagpupulong ng charge controller gawin ito sa iyong sarili o pumili ng isang handa na aparato.

Charge controller para sa mga bateryang ginagamit bilang bahagi ng wind power plant. Isang aparatong gawa sa industriya, kapag pumipili kung saan kailangan mo lamang maingat na pag-aralan ang mga teknikal na katangian para sa tumpak na koordinasyon sa umiiral na sistema

Siyempre, ipinapayong pumili (o mag-ipon) ng isang aparato na ang circuit ay magbibigay ng madaling pag-andar sa pagsisimula sa mga kondisyon ng mahinang daloy ng hangin. Ang isang controller na idinisenyo para sa operasyon sa mga baterya ng iba't ibang mga boltahe (12, 24, 48 volts) ay tinatanggap din.

Sa wakas, kapag kinakalkula (pinipili) ang controller circuit, inirerekumenda na huwag kalimutan ang tungkol sa pagkakaroon ng naturang function bilang kontrol ng inverter.

Pagpili ng baterya para sa system

Sa pagsasagawa, iba't ibang uri ng mga baterya ang ginagamit at halos lahat ay angkop para gamitin bilang bahagi ng sistema ng enerhiya ng hangin. Ngunit ang isang tiyak na pagpipilian ay kailangang gawin sa anumang kaso. Depende sa mga parameter ng windmill system, ang baterya ay pinili batay sa boltahe, kapasidad, at mga kondisyon ng pag-charge.

Ang mga tradisyonal na bahagi para sa mga windmill sa bahay ay mga klasikong lead-acid na baterya. Nagpakita sila ng magagandang resulta sa praktikal na kahulugan.Bilang karagdagan, ang halaga ng ganitong uri ng baterya ay mas makatwiran kumpara sa iba pang mga uri.

Ang mga lead-acid na baterya ay partikular na hindi mapagpanggap sa mga kundisyon ng pag-charge/discharge, ngunit hindi katanggap-tanggap na isama ang mga ito sa isang system na walang controller.

Kung ang pag-install ng wind turbine ay naglalaman ng isang propesyonal na idinisenyong charge controller na may ganap na sistema ng automation, tila makatuwiran na gumamit ng mga baterya ng AGM o helium.

Home wind generator battery pack. Hindi ang pinakamahusay na opsyon para sa paggamit, dahil sa kaguluhan ng mga wire at mga kinakailangan sa imbakan. Sa ganitong estado ng mga kagamitan sa pag-iimbak ng enerhiya, hindi mabibilang ang isa sa kanilang pangmatagalang operasyon.

Ang parehong mga uri ng mga aparato sa pag-iimbak ng enerhiya ay nailalarawan sa pamamagitan ng higit na kahusayan at isang mahabang buhay ng serbisyo, ngunit naglalagay sila ng mataas na pangangailangan sa mga kondisyon ng pagsingil.

Ang parehong naaangkop sa tinatawag na armored helium-type na mga baterya. Ngunit ang pagpili ng mga bateryang ito para sa isang windmill ng sambahayan ay makabuluhang limitado sa presyo. Gayunpaman, ang buhay ng serbisyo ng mga mamahaling baterya na ito ay ang pinakamahabang kumpara sa lahat ng iba pang mga uri.

Ang mga bateryang ito ay mayroon ding mas mahabang cycle ng pag-charge/discharge, ngunit kung gumamit lang ng de-kalidad na charger.

Pagkalkula ng isang inverter para sa isang windmill sa bahay

Dapat itong pansinin kaagad: kung ang disenyo ng isang home wind turbine ay naglalaman ng isang 12-volt na baterya, walang punto sa pag-install ng isang inverter sa naturang sistema.

Sa karaniwan, ang pagkonsumo ng kuryente ng sambahayan ay hindi bababa sa 4 kW sa peak load.Kaya ang konklusyon: ang bilang ng mga rechargeable na baterya para sa naturang kapangyarihan ay dapat na hindi bababa sa 10 piraso at mas mabuti na may boltahe na 24 volts. Para sa gayong bilang ng mga baterya, makatuwirang mag-install ng inverter.

Gayunpaman, upang ganap na makapagbigay ng enerhiya sa 10 baterya na may boltahe na 24 W bawat isa at matatag na mapanatili ang kanilang singil, isang windmill na may lakas na hindi bababa sa 2-3 kW ay kinakailangan. Malinaw, ang mga simpleng istruktura ng sambahayan ay hindi makayanan ang gayong kapangyarihan.

Mababang power inverter (600 W), na maaaring magamit para sa mga maliliit na pag-install ng kuryente sa bahay. Maaari mong paganahin ang isang TV o isang maliit na refrigerator mula sa naturang kagamitan na may boltahe na 220 volts. Wala nang sapat na kasalukuyang para sa mga lamp sa chandelier

Gayunpaman, maaari mong kalkulahin ang kapangyarihan ng inverter tulad ng sumusunod:

1. Isama ang kapangyarihan ng lahat ng mga mamimili.
2. Tukuyin ang oras ng pagkonsumo.
3. Tukuyin ang peak load.

Sa isang partikular na halimbawa ito ang magiging hitsura nito.

Hayaang magkaroon ng mga electrical appliances sa sambahayan bilang isang load: lighting lamp - 3 pcs. 40 W bawat isa, telebisyon receiver - 120 W, compact refrigerator 200 W. Binubuo namin ang kapangyarihan: 3*40+120+200 at nakakakuha kami ng 440 W sa output.

Tukuyin natin ang kapangyarihan ng mga consumer sa average na 4 na oras: 440*4=1760 W. Batay sa nakuhang halaga ng kuryente sa paglipas ng panahon ng pagkonsumo, tila lohikal na pumili ng isang inverter mula sa mga naturang device na may output power na 2 kW o higit pa.

Batay sa halagang ito, ang kasalukuyang boltahe na katangian ng kinakailangang aparato ay kinakalkula: 2000*0.6=1200 V/A.

Isang klasikong pamamaraan para sa pagpaparami at pamamahagi ng enerhiya na nakuha mula sa isang wind generator ng sambahayan. Gayunpaman, upang makapagbigay ng pangmatagalang enerhiya sa ganoong bilang ng mga device, kinakailangan ang isang sapat na malakas na pag-install (+)

Sa katotohanan, ang kargada ng sambahayan sa isang pamilya na may tatlong tao, na kumpleto sa gamit sa mga gamit sa bahay, ay mas mataas kaysa sa kinakalkula sa halimbawa. Karaniwan, ang oras ng koneksyon sa pagkarga ay lumalampas din sa kinakailangang 4 na oras. Alinsunod dito, ang wind power system inverter ay mangangailangan ng mas malakas.

Ang paunang pagkalkula ng isang windmill ay kapaki-pakinabang hindi lamang para sa sarili nitong pagpupulong. Kinakailangan din na matukoy ang pinakamainam na mga parameter kung kailan pagpili ng isang yari na generator ng hangin.

Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa

Paano sinusuri ang source data at kung paano inilalapat ang mga formula ay ipinakita sa video:

Kinakailangang gumamit ng kinakalkula na data sa anumang kaso. Isa man itong planta ng kuryenteng pang-industriya o isa na ginawa para sa domestic na paggamit, palaging tinitiyak ng pagkalkula ng bawat yunit ang maximum na kahusayan ng device at, higit sa lahat, kaligtasan sa pagpapatakbo.

Tinutukoy ng mga paunang kalkulasyon ang pagiging posible ng pagpapatupad ng proyekto at nakakatulong na matukoy kung gaano kamahal o katipid ang proyekto.

Mayroon ka bang karanasan sa paglutas ng mga katulad na problema? O mayroon pa ring mga katanungan sa paksa? Mangyaring ibahagi ang iyong pagkalkula ng wind turbine at mga kasanayan sa disenyo. Maaari kang mag-iwan ng mga komento at magtanong sa form sa ibaba.