Alternatieve energie die wordt ontvangen van windenergie-installaties veroorzaakt grote belangstelling voor de samenleving. Bewijs hiervan op het niveau van echte huisartspraktijk is er genoeg.
Eigenaren van onroerend goed in de buitenwijken bouwen windmolens met hun eigen handen en zijn tevreden met het resultaat, hoewel het effect ook van korte duur is. De reden hiervoor is dat tijdens de montage de windgenerator niet correct is berekend.
Mee eens, ik zou geen tijd en geld aan het project willen besteden om inefficiënte installatie te krijgen. Daarom is het belangrijk om te begrijpen hoe een berekening van de windgenerator te maken, en door welke parameters de belangrijkste werkeenheden van de windmolen te kiezen.
Het artikel is gewijd aan het oplossen van deze problemen. Het theoretische deel van het materiaal wordt aangevuld met illustratieve voorbeelden en praktische aanbevelingen voor het monteren van een windgeneratorinstallatie.
Inhoud van het artikel:
-
Berekening van de installatie van de windgenerator
- Hoe de kracht van de windmolen te berekenen
- Berekening van schroeven windturbines
- Selectie van generatoren voor windturbines
- Berekening en selectie van laadregelaar
- Selectie van de batterij voor het systeem
- Berekening van de omvormer voor huiswindmolen
- Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Berekening van de installatie van de windgenerator
Hoe begin je het systeem van reproductie van elektriciteit uit windenergie te tellen? Gezien het feit dat we het hebben over een windgenerator lijkt een voorlopige analyse van de windroos in een bepaald gebied logisch.
Zulke ontwerpparameters als windsnelheid en de karakteristieke richting voor een bepaald gebied zijn belangrijke ontwerpparameters. Ze bepalen in zekere mate het vermogensniveau van de windmolen, wat echt haalbaar is.
Windturbines met een dergelijke kracht zijn moeilijk voor te stellen. Maar zulke ontwerpen bestaan en werken effectief. Berekeningen van dergelijke structuren laten echter een relatief laag vermogen zien in vergelijking met traditionele energiebronnen.
Wat opmerkelijk is, dit proces is langdurig (minstens 1 maand), wat vrij duidelijk is. Bereken de maximale waarschijnlijke parameters van windsnelheid en de meest voorkomende richting is onmogelijk met een of twee metingen.
Er zijn tientallen metingen nodig. Desalniettemin is deze operatie echt noodzakelijk als er een wens is om een effectief productief systeem op te bouwen.
Hoe de kracht van de windmolen te berekenen
Binnenlandse windturbines, vooral die met hun eigen handen gemaakt, hebben mensen met een hoog vermogen nog niet verrast. Het is begrijpelijk. Je hoeft je alleen maar een massieve mast voor te stellen met een hoogte van 8-10 m, uitgerust met een generator met een span van de schroefbladen van meer dan 3 m. En dit is niet de krachtigste installatie. Slechts ongeveer 2 kW.
Voor het onderhoud van windturbines met een dergelijke kracht worden helikopters en teams van specialisten met een nummering tot tien personen gebruikt. Om zo'n energiecentrale te berekenen, zijn er nog meer uitvoerders bij betrokken.
Over het algemeen valt er iets te verrassen als u vertrouwt op een standaardtabel die de verhouding weergeeft tussen het vermogen van de windgenerator en de vereiste overspanning van de schroefbladen. Volgens de tabel is een 2-meter propeller vereist voor een 10 W windmolen.
Voor een ontwerp van 500 watt is een schroef met een diameter van 14 m vereist, in dit geval is de parameter van de meslengte afhankelijk van hun aantal. Hoe groter de bladen, hoe kleiner de zwaai.
Maar dit is slechts een theorie, vanwege de windsnelheid van maximaal 4 m / s. In de praktijk is alles enigszins anders, en de kracht van huishoudelijke installatie, die eigenlijk al heel lang in gebruik is, heeft nooit meer dan 500 watt overschreden.
Daarom is de krachtkeuze hier meestal beperkt tot een bereik van 250-500 W met een gemiddelde windsnelheid van 6-8 m / s.
Tabel van de afhankelijkheid van de kracht van het windenergiesysteem op de diameter van de werkschroef en het aantal bladen. Deze tabel kan worden gebruikt voor berekeningen, maar houdt rekening met de compilatie ervan onder de windsnelheidsparameter tot 4 m / s (+)
Vanuit een theoretische positie wordt de kracht van het windenergiestation beschouwd volgens de formule:
N = p * s * v3/2,
waarbij:
- p - dichtheid van luchtmassa's;
- S - totaal geblazen gebied van de schroefbladen;
- V - luchtsnelheid;
- N - luchtstroomsnelheid.
Aangezien N een parameter is die de kracht van een windgenerator drastisch beïnvloedt, ligt de werkelijke capaciteit van de installatie dicht bij de berekende waarde N.
Berekening van schroeven windturbines
Bij het ontwerpen van een windmolen worden meestal twee soorten schroeven gebruikt:
- vleugel - rotatie in het horizontale vlak;
- Savonius-rotor, Darier-rotor - rotatie in het verticale vlak.
Het ontwerp van schroeven met rotatie in elk van de vlakken kan worden berekend met behulp van de formule:
Z = L * W / 60 / V
waarbij:
- Z - de mate van snelheid (lage snelheid) van de schroef;
- L - de afmeting van de lengte beschreven door de bladen van een cirkel;
- w - snelheid (frequentie) van de schroef;
- V - luchtstroomsnelheid.
Op basis van deze formule kunt u eenvoudig het aantal omwentelingen W - de rotatiesnelheid berekenen.
Dit lijkt op een schroefontwerp genaamd "Rotor Daria". Deze versie van de schroef wordt als effectief beschouwd in de productie van windturbines van kleine capaciteit en grootte. Schroefberekening heeft enkele functies
Een werkverhouding van snelheid en windsnelheid is te vinden in de tabellen die beschikbaar zijn op het netwerk. Voor een schroef met twee bladen en Z = 5 geldt bijvoorbeeld de volgende relatie:
| Aantal bladen | Mate van snelheid | Windsnelheid m / s |
| 2 | 5 | 330 |
Ook een van de belangrijke indicatoren van de schroef van een windmolen is een stap.
Deze parameter kan worden bepaald met behulp van de formule:
H = 2πR * tg α,
waarbij:
- 2π - constant (2 * 3,14);
- R - de straal beschreven door het blad;
- tg α - doorsnede hoek.
Aanvullende informatie over de keuze van de vorm en het aantal bladen, evenals instructies voor de vervaardiging ervan, wordt gegeven in dit artikel.
Selectie van generatoren voor windturbines
Als u de berekende waarde van de schroefsnelheid (W) hebt, verkregen met de bovenstaande methode, kunt u de bijbehorende generator al selecteren (maken).
Als de snelheid bijvoorbeeld Z = 5 is, is het aantal bladen 2 en de snelheid 330 tpm. Met een windsnelheid van 8 m / s. generatorvermogen moet ongeveer 300 Watt zijn.
Generator windenergie-installatie "in de sectie." Een exemplarische kopie van een van de mogelijke ontwerpen van een generator van een thuiswindkrachtsysteem, onafhankelijk geassembleerd
Met dergelijke parameters kan een motor die wordt gebruikt bij de constructie van moderne elektrische fietsen een geschikte keuze zijn als generator voor een huishoudelijke windenergie-installatie. De traditionele naam van het onderdeel is de fietsmotor (gemaakt in China).
Het ziet eruit als een elektrische fietsmotor, op basis waarvan wordt voorgesteld om een generator voor een huiswindmolen te maken. Het ontwerp van de fietsmotor is ideaal voor implementatie met weinig of geen berekeningen en verbeteringen. Hun kracht is echter klein
De kenmerken van een elektromotorische motor zijn als volgt:
| parameter | betekenis |
| Voltage, V | 24 |
| Vermogen W | 250-300 |
| Rotatiesnelheid, rpm | 200-250 |
| Koppel Nm | 25 |
Een positief kenmerk van velomotors is dat ze praktisch niet hoeven te worden overgedaan. Ze werden constructief ontwikkeld als elektrische motoren met lage toerentallen en kunnen met succes worden gebruikt voor windgenerators.
Voor de vervaardiging van een windmolenbus gebruik een autogenerator of verzamelen wasmachine eenheid.
Berekening en selectie van laadregelaar
De laadregelaar van de batterij is vereist voor een windenergie-installatie van elk type, inclusief een huishoudelijke structuur.
De berekening van dit apparaat wordt beperkt tot de selectie van het elektrische circuit van het apparaat, wat overeenkomt met de berekende parameters van het windsysteem.
Van deze basisparameters zijn:
- generator nominale en maximale spanning;
- maximaal mogelijk generatorvermogen;
- maximaal mogelijke laadstroom van de batterij;
- spanning op de batterij;
- omgevingstemperatuur;
- luchtvochtigheidsniveau.
Gebaseerd op de gepresenteerde parameters, is laadregelaar vergadering met uw eigen handen of de selectie van het voltooide apparaat.
Acculaadcontroller gebruikt als onderdeel van een windenergie-installatie. Het apparaat is een industriële fabrikant, waarbij u zelf hoeft te kiezen om de technische kenmerken zorgvuldig te bestuderen voor nauwkeurige afstemming met het bestaande systeem
Het is natuurlijk wenselijk om een inrichting te selecteren (of samen te stellen) waarvan de schakeling de functie van een gemakkelijke start zou verschaffen in omstandigheden van de stroom van zwakke luchtstromen. Een controller ontworpen voor gebruik met batterijen van verschillende voltages (12, 24, 48 volt) is ook welkom.
Bij de berekening (matching) van de controller-schakeling is het ten slotte raadzaam om niet te vergeten dat er een functie als inverter-regeling aanwezig is.
Selectie van de batterij voor het systeem
In de praktijk worden verschillende soorten batterijen gebruikt en bijna allemaal zijn ze heel geschikt om te gebruiken als onderdeel van een windenergiesysteem. Maar je moet hoe dan ook een concrete keuze maken. Afhankelijk van de parameters van het windturbinestelsel, wordt de batterij geselecteerd op spanning, capaciteit en laadomstandigheden.
Traditionele componenten voor huismolens zijn de klassieke zuurloodaccu's. Ze toonden goede resultaten in praktische zin. Bovendien zijn de kosten van dit type batterij meer acceptabel in vergelijking met andere typen.
Loodzuurbatterijen zijn bijzonder onpretentieus voor het laden / ontladen, maar het is onaanvaardbaar om ze op te nemen in een systeem zonder controller.
Accupakket thuiswind generator. Niet de beste optie om te werken, gezien de chaos van de kabels en opslagvereisten. Met deze status van energieopslagapparaten is het niet nodig om te vertrouwen op hun actie op de lange termijn.
In aanwezigheid van een windgenerator set professioneel uitgevoerde laadregelaar, een volwaardig automatiseringssysteem, het gebruik van AGM-batterijen of helium.
Beide typen energieopslagapparaten worden gekenmerkt door grotere efficiëntie en een lange levensduur, maar stellen hoge eisen aan de laadomstandigheden.
Hetzelfde geldt voor de zogenaamde helium-type gepantserde batterijen. Maar de keuze van deze batterijen voor een binnenlandse windmolen wordt aanzienlijk beperkt door de prijs. De levensduur van deze dure batterijen is echter het langst in vergelijking met alle andere typen.
Deze batterijen krijgen ook een significantere laad- / ontlaadcyclus toegewezen, maar afhankelijk van het gebruik van een hoogwaardige oplader.
Berekening van de omvormer voor huiswindmolen
We moeten meteen een reservering maken: als het ontwerp van een thuis-energiewindinstallatie één batterij van 12 volt bevat, heeft het geen zin om een omvormer op een dergelijk systeem te installeren.
Gemiddeld bedraagt het energieverbruik van het huishouden ten minste 4 kW bij piekbelastingen. Vandaar de conclusie: het aantal batterijen voor een dergelijk vermogen moet minstens 10 stuks zijn en bij voorkeur onder een spanning van 24 volt. Op zoveel batterijen is het al logisch om een omvormer te installeren.
Kleine stroomomvormer (600 W), die kan worden gebruikt voor kleine huishoudelijke elektriciteitscentrales. Het is mogelijk om een tv of een kleine koelkast van dergelijke 220 volt apparatuur te voeden. Op de lamp in de kroonluchter is stroom niet genoeg
Om echter 10 batterijen te leveren met een spanning van 24 W per stuk en om hun lading stabiel te houden, is een windmolen met een capaciteit van minimaal 2-3 kW vereist. Het is duidelijk dat voor huishoudelijke niet pretentieuze ontwerpen dergelijke kracht niet is om te trekken.
Het vermogen van de omvormer kan echter als volgt worden berekend:
- Vat de kracht van alle consumenten samen.
- Bepaal de tijd van consumptie.
- Bepaal piekbelasting.
Op een concreet voorbeeld ziet het er zo uit.
Laat als een lading zijn er huishoudelijke elektrische apparaten: verlichting lampen - 3 stks. 40 W elk, tv-ontvanger 120 W, compacte 200 W koelkast. We vatten het vermogen samen: 3 * 40 + 120 + 200 en krijgen 440 W aan de uitgang.
Bepaal de kracht van consumenten voor een gemiddelde tijdsperiode van 4 uur: 440 * 4 = 1760 W. Op basis van de verkregen vermogenswaarde gedurende de verbruikstijd lijkt het logisch om een omvormer te kiezen uit dergelijke apparaten met een uitgangsvermogen van 2 kW.
Op basis van deze waarde wordt de stroom-spanningskarakteristiek van het vereiste apparaat berekend: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
Het klassieke schema van reproductie en distributie van energie ontvangen van een binnenlandse windgenerator. Om een dergelijk aantal apparaten op lange termijn te voorzien van energie, is echter een voldoende krachtige installatie (+) nodig.
In werkelijkheid zal de belasting van een huishouden naar een gezin van drie personen, waar zich een volledig apparaat met huishoudelijke apparaten bevindt, hoger zijn dan in het voorbeeld is berekend. Gewoonlijk en in verband met de laadtijd overschrijdt de parameter de 4 uur die is afgelegd. Daarom heeft een omvormer voor windenergie een krachtigere nodig.
Voorlopige berekening van de windmolen is niet alleen nuttig voor de zelfassemblage. Het bepalen van de optimale parameters is noodzakelijk en een windturbine kiezen.
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Hoe de brongegevens worden geanalyseerd en hoe de formules worden toegepast, worden in de video gepresenteerd:
Het is in ieder geval noodzakelijk om de berekende gegevens te gebruiken. Of het nu een industriële elektriciteitscentrale is of vervaardigd voor huishoudelijke omstandigheden, de berekening van elk knooppunt draagt altijd het maximale rendement van het apparaat en, het belangrijkste, operationele veiligheid.
Voorlopige berekeningen bepalen de haalbaarheid van het project, helpen vast te stellen hoe duur of economisch het project blijkt.
Heeft u ervaring met het oplossen van dergelijke problemen? Of hebt u vragen over het onderwerp? Deel alsjeblieft je vaardigheden in het berekenen en ontwerpen van een windgenerator. U kunt opmerkingen achterlaten en vragen stellen in het onderstaande formulier.
