Tuuleturbiinidest saadav alternatiivne energia pakub ühiskonnale suurt huvi. Reaalse majapidamispraktika tasandil on sellele palju kinnitusi.
Äärelinna kinnisvaraomanikud ehitavad tuulikuid oma kätega ja on tulemusega rahul, kuigi mõju võib olla lühiajaline. Põhjus - montaaži ajal ei olnud tuulegeneraator korralikult arvutatud.
Nõus, ma ei tahaks projektile aega ja raha kulutada, et ebaefektiivset installi saada. Seetõttu on oluline mõista, kuidas tuulegeneraatorit arvutada ja milliste parameetrite järgi valida tuuleturbiini peamised tööüksused.
Artikkel on pühendatud nende küsimuste lahendamisele. Materjali teoreetilist osa täiendavad illustreerivad näited ja praktilised soovitused tuulegeneraatori kokkupanekuks.
Tuulegeneraatori arvutamine
Kust alustada tuuleenergiast elektrienergia reprodutseerimise süsteemi arvutamist? Arvestades, et räägime tuulegeneraatorist, näib tuuleroosi esialgne analüüs konkreetses piirkonnas loogiline.
Projekteerimisparameetrid, nagu tuule kiirus ja selle iseloomulik suund antud territooriumil, on olulised projekteerimisparameetrid. Need määravad mingil määral tuuleveski võimsuse taseme, mis on saavutatav.
Sellise võimsusega tuulegeneraatoreid on raske ette kujutada. Kuid sarnased kujundused on olemas ja töötavad tõhusalt. Selliste struktuuride arvutused näitavad siiski suhteliselt väikest võimsust võrreldes traditsiooniliste energiaallikatega.
Mis on tähelepanuväärne, see protsess on pikaajaline (vähemalt 1 kuu), mis on üsna ilmne. Tuule kiiruse ja selle kõige sagedasema suuna kõige tõenäolisemaid parameetreid on ühe või kahe mõõtmise abil võimatu arvutada.
Vaja on kümneid mõõtmisi. Sellegipoolest on see toiming tõesti vajalik, kui on soov luua tõhus tootlik süsteem.
Kuidas tuuleveski võimsust arvutada?
Kodumajapidamises kasutatavad tuulegeneraatorid, eriti oma kätega tehtud tuulegeneraatorid, pole veel pidanud suure võimsusega inimesi üllatama. See on arusaadav. Tuleb vaid ette kujutada massiivset masti, mis on 8–10 m kõrge ja varustatud generaatoriga, mille rootorilabade läbimõõt on üle 3 m. Ja see pole kõige võimsam paigaldus. Ainult umbes 2 kW.
Sellise võimsusega tuulikute teenindamiseks kasutatakse helikoptereid ja spetsialistide meeskondi, kelle arv on kuni kümmekond. Sellise elektrijaama arvutamiseks on kaasatud veelgi suurem arv esinejaid
Üldiselt, kui tugineda standardsele tabelile, mis näitab tuulegeneraatori võimsuse ja propelleri labade vajaliku ulatuse suhet, pole midagi imestada. Tabeli järgi on 10 W tuuleveski jaoks vaja 10-meetrist propellerit.
500-vatise konstruktsiooni jaoks on vaja kruvi läbimõõduga 14 m. Sel juhul sõltub lõiketera parameeter nende arvust. Mida rohkem teri, seda väiksem on ulatus.
Kuid see on vaid teooria, kuna tuule kiirus ei ületa 4 m / s. Praktikas on kõik mõnevõrra erinev ja pikka aega kehtinud kodumaiste installatsioonide võimsus pole kunagi ületanud 500 vatti.
Seetõttu piirdub siin võimsuse valik tavaliselt vahemikus 250-500 W keskmise tuulekiirusega 6-8 m / s.
Tabel tuuleenergiasüsteemi võimsuse sõltuvuse kohta rootori läbimõõdust ja labade arvust. Seda tabelit saab kasutada arvutuste tegemiseks, kuid võttes arvesse selle koostamist tuule kiiruse parameetri korral kuni 4 m / s (+)
Teoreetiliselt arvutatakse tuuleelektrijaama võimsus järgmise valemi abil:
N = p * S * V3/2,
Kus:
- lk - õhumasside tihedus;
- S - propelleri labade puhutud kogupindala;
- V - õhuvoolu kiirus;
- N - õhuvoolu kiirus.
Kuna N on parameeter, mis mõjutab tuulegeneraatori võimsust dramaatiliselt, on käitise tegelik võimsus lähedane N arvutatud väärtusele.
Tuuleturbiini kruvide arvutamine
Tuuleveski projekteerimisel kasutatakse tavaliselt kahte tüüpi kruvisid:
- tiivuline - pöörlemine horisontaaltasandil;
- Savoniuse rootor, Daria rootor - pöörlemine vertikaaltasandil.
Mõnedes tasapindades pöörlevate kruvide konstruktsiooni saab arvutada järgmise valemi abil:
Z = L * W / 60 / V
Kus:
- Z - kruvi kiirus (madal kiirus);
- L - ringi labade poolt kirjeldatud pikkuse suurus;
- W - kruvi pöörlemiskiirus (sagedus);
- V - õhuvoolu kiirus.
Selle valemi põhjal saab hõlpsalt arvutada pöörete arvu W, pöörlemiskiirust.
See on kruvi, mille nimi on "Rotor Darier", kujundus. Seda propelleri versiooni peetakse tõhusaks väikese võimsuse ja suurusega tuulegeneraatorite tootmisel. Kruvi arvutamisel on mõned omadused
Pöörde ja tuule kiiruse töösuhet leiate võrgus saadaolevatest tabelitest. Näiteks kahe labaga kruvi ja Z = 5 korral kehtib järgmine seos:
Terade arv | Kiiruse aste | Tuule kiirus m / s |
2 | 5 | 330 |
Ka tuulikute tugiposti üks olulisi näitajaid on samm.
Selle parameetri saab kindlaks määrata järgmise valemi abil:
H = 2πR * tan α,
Kus:
- 2π - konstant (2 * 3,14);
- R - tera kirjeldatud raadius;
- tg α - ristnurk.
Selles artiklis on toodud lisateave labade kuju ja arvu valimise kohta, samuti juhised nende valmistamiseks.
Tuulikute generaatorite valik
Kui ülaltoodud meetodil on saadud kruvi pöörlemiskiiruse (W) arvutatud väärtus, on juba võimalik valida (genereerida) vastav generaator.
Näiteks kui kiirusaste Z = 5, siis on labade arv võrdne 2-ga ja kiirusega 330 pööret minutis. Tuule kiirusel 8 m / s. generaatori võimsus peaks olema umbes 300 vatti.
Tuuleenergiaseadme generaator "sektsioonis". Tüüpiline näide iseseisvalt kokku pandud koduse tuuleenergia süsteemi generaatori ühe võimaliku konstruktsiooni kohta
Nende parameetrite korral võib moodsate elektriliste jalgrataste ehitamisel kasutatav mootor olla sobiv valik leibkonna tuulepargi generaatoriks. Osa traditsiooniline nimetus on jalgrattamootor (HRV tootmine).
See näeb välja nagu elektritsüklimootor, mille põhjal tehakse ettepanek teha generaator koduseks tuuleturbiiniks. Jalgrattamootori disain sobib ideaalselt rakendamiseks ilma arvutuste ja parandusteta. Nende jõud on siiski väike
Elektrimootorimootori omadused on umbes järgmised:
Parameeter | Väärtused |
Pinge | 24 |
Võimsus, W | 250-300 |
Pöörlemiskiirus, p / min | 200-250 |
Pöördemoment, Nm | 25 |
Tsüklimootorite positiivne omadus on see, et neid ei pea praktiliselt ümber tegema. Neid arendati konstruktiivselt madala kiirusega elektrimootoritena ja neid saab edukalt kasutada tuulegeneraatorite jaoks.
Tuuleveski valmistamiseks võite kasutada autogeneraatorit või monteerida seade pesumasinast.
Laadimiskontrolleri arvutamine ja valik
Aku laadimiskontroller on vajalik igat tüüpi tuuleenergia paigaldamiseks, sealhulgas koduseks ehituseks.
Pildigalerii
Foto:
Tuuleveski standardkontroller
Kontroller tuulegeneraatori ühendusskeemil
Privaatjaamade akud
Päikesepaneelide ja tuuleveski ühendamine
Selle seadme arvutus taandub seadme elektriskeemi valimisele, mis vastaks tuulesüsteemi arvutatud parameetritele.
Nendest parameetritest on peamised järgmised:
- generaatori nimivõimsus ja maksimaalne pinge;
- generaatori maksimaalne võimalik võimsus;
- aku maksimaalne võimalik laadimisvool;
- aku pinge;
- ümbritseva õhu temperatuur;
- keskkonna niiskuse tase.
Esitatud parameetrite põhjal tehke ise laadimiskontrolleri komplekt või valmis seadme valimine.
Tuuleelektrijaama osana kasutatav aku laadimiskontroller. Tööstuslik tootmisseade, valides selle, mille jaoks peate ainult põhjalikult uurima tehnilisi kirjeldusi, et täpseks kooskõlaks olemasoleva süsteemiga
Muidugi on soovitatav valida (või kokku panna) seade, mille vooluahelad tagaksid nõrkade õhuvoogude voolu korral hõlpsa käivitusfunktsiooni. Samuti on teretulnud kontroller, mis on ette nähtud kasutamiseks erineva pingega (12, 24, 48 volti) akudega.
Lõpuks soovitatakse kontrolleri vooluahela arvutamisel (valimisel) mitte unustada sellise funktsiooni olemasolu nagu muunduri juhtimine.
Süsteemi aku valik
Praktikas kasutatakse erinevat tüüpi patareisid ja peaaegu kõik sobivad üsna hästi tuuleenergia süsteemi osana. Kuid konkreetne valik tuleb igal juhul teha. Sõltuvalt tuuleveskisüsteemi parameetritest toimub aku valimine vastavalt pingele, võimsusele, laadimistingimustele.
Koduste tuulikute klassikalisteks komponentideks on klassikalised pliiakud. Nad näitasid häid tulemusi praktilises mõttes. Lisaks on seda tüüpi aku hind teiste tüüpidega võrreldes vastuvõetavam.
Pildigalerii
Foto:
Minielektrijaamade akud
Tuuleturbiini laengu töötlemise seadmed
Patareide paigutamine alustele
Juhised patareide valimiseks
Pliiaku patareid on laadimis- / tühjenemistingimuste suhtes eriti tagasihoidlikud, kuid on vastuvõetamatu lisada need süsteemi ilma kontrollerita.
Kui tuulegeneraatori komplektis on professionaalselt valmistatud laadimiskontroller, millel on täieõiguslik automaatika, peetakse AGM- või heeliumpatareide kasutamist mõistlikuks.
Kodune tuulegeneraator akuga. Pole just parim variant, arvestades juhtmete kaost ja ladustamisvajadusi. Sellise energiavarude seisukorra korral ei saa arvestada nende pikaajalise mõjuga.
Mõlemat tüüpi energiasalvestusseadmeid iseloomustab suurem tõhusus ja pikk kasutusiga, kuid neil on laadimistingimuste osas kõrged nõuded.
Sama kehtib ka nn heeliumi tüüpi soomustatud akude kohta. Kuid nende patareide valikut kodumajapidamises kasutatava tuuleveski jaoks piirab hind märkimisväärselt. Kuid nende kallite akude eluiga on kõigi teiste tüüpide suhtes kõige pikem.
Neid akusid eristab ka olulisem laadimis- / tühjenemistsükkel, kuid tingimusel, et kasutatakse kvaliteetset laadijat.
Koduse tuuleturbiini inverteri arvutamine
Tuleks kohe märkida: kui koduse energiaga tuuleturbiini kujundus sisaldab ühte 12-voldist akut, on mõistlik panna muundur sellisele süsteemile täielikult.
Pildigalerii
Foto:
Inverter mini elektrijaamadele
Alalisvoolu muunduri töö
Moodulisüsteemi kokkupaneku põhimõte
Keskmiselt on leibkonna energiatarve tippkoormuse korral vähemalt 4 kW. Siit järeldus: sellise võimsusega akude arv peaks olema vähemalt 10 tükki ja eelistatavalt pinge all 24 volti. Sellise arvu akude jaoks on juba mõtet inverter paigaldada.
Kümnele akule, mille igaühe pinge on 24 W, täies ulatuses energiat anda ja nende laetust stabiilsena säilitada, on aga vaja vähemalt 2-3 kW võimsusega tuuleturbiini. Ilmselt ei saa lihtsate majapidamiskonstruktsioonide jaoks sellist jõudu tõmmata.
Väike võimsusmuundur (600 W), mida saab kasutada väikese koduse elektripaigaldise jaoks. Sellistest seadmetest saate pingega 220 volti telerit või väikest külmikut. Lühtrisse pole lampide jaoks enam piisavalt voolu
Kuid muunduri võimsust saab arvutada järgmiselt:
- Tehke kokkuvõte kõigi tarbijate võimest.
- Määrake tarbimise aeg.
- Määrake tippkoormus.
Konkreetse näite jaoks näeb see välja järgmine.
Olgu koormusena kodumasinad: valgustuslambid - 3 tk. 40 W, televiisor - 120 W, kompaktne külmik 200 W. Me võtame kokku võimsuse: 3 * 40 + 120 + 200 ja saame väljundvõimsuse 440 vatti.
Me määrame tarbijate võimsuse keskmiselt 4 tunni jooksul: 440 * 4 = 1760 vatti. Tuginedes saadud võimsuse väärtusele vastavalt tarbimise ajale, näib loogiline valida muundur selliste seadmete hulgast, mille väljundvõimsus on 2 kW.
Selle väärtuse põhjal arvutatakse vajaliku seadme voolu-pinge karakteristik: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
Kodumajapidamises kasutatavast tuulegeneraatorist saadud energia taastootmise ja jaotamise klassikaline skeem. Sellise arvu seadmetega pikaajalise energia tagamiseks on vaja siiski piisavalt võimsat installi (+)
Tegelikult on kolmest inimesest koosneva perekonna koormus leibkonnast suurem, kui näites arvutatud. Tavaliselt ületab parameeter koormusühenduse aja osas 4 tundi. Seetõttu vajab tuuleenergia süsteemi muundur võimsamat.
Tuuleveski esialgne arvutus on kasulik mitte ainult selle iseseisva kokkupaneku jaoks. Valmis tuulegeneraatori valimisel on vaja kindlaks määrata ka optimaalsed parameetrid.
Igal juhul on vaja arvutatud andmeid kasutada. Ükskõik, kas see on tööstuslik elektrijaam või toodetud olmetingimuste jaoks, on iga sõlme arvutamisel alati kaasas seadme maksimaalne efektiivsus ja mis kõige tähtsam - töö ohutus.
Eelnevalt tehtud arvutused määravad projekti teostatavuse, aitavad kindlaks teha, kui kulukas või ökonoomne projekt on.
Kas teil on kogemusi selliste probleemide lahendamisel? Või on teil selle teema kohta küsimusi? Palun jagage oma oskusi tuulegeneraatori arvutamisel ja kujundamisel. Võite jätta kommentaarid ja esitada küsimusi alloleval kujul.