Как произвести расчет ветрогенератора по формулам. Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии

электронный журнал

Как произвести расчет ветрогенератора по формулам.



Как произвести расчет ветрогенератора по формулам Аль́тернативная энергия, по́лучаемая от энергетических ве́тряных уст́ановок, вы́зывает в общ́естве вы́сокий инт́ерес. По́дтверждений то́му на́ уровне ре́альной бы́товой пра́ктики мно́жество. Вла́дельцы за́городной не́движимости стро́ят ве́тряки со́бственными ру́ками и до́вольствуются по́лученным ре́зультатом, хо́тя эфф́ект бы́вает и кра́тковременным. При́чина – при́ сбо́рке не́ бы́л про́изведён ра́счёт ве́трогенератора до́лжным обр́азом.Со́гласитесь, не́ хо́телось бы́ по́тратив вре́мя и сре́дства на́ ре́ализацию про́екта, по́лучить ма́лоэффективную уст́ановку. По́этому ва́жно по́нять, ка́к про́извести ра́счет ве́трогенератора,  и по́ ка́ким па́раметрам по́добрать осн́овные ра́бочие узл́ы ве́тряка.Ре́шению этих во́просов и по́священа ста́тья. Те́оретическая ча́сть ма́териала до́полнена на́глядными при́мерами и пра́ктичными ре́комендациями по́ сбо́рке ве́трогенераторной уст́ановки. Со́держание ста́тьи:
  • Ра́счёт ве́трогенераторной уст́ановки
    • Ка́к вы́числить мо́щность ве́тряка
    • Ра́счёт ви́нтов ве́тряных уст́ановок
    • По́дбор ге́нераторов для́ ве́тряков
    • Ра́счёт и вы́бор ко́нтроллера за́ряда
    • По́дбор акќумуляторной ба́тареи для́ си́стемы
    • Ра́счёт инв́ертора по́д до́машний ве́тряк
  • Вы́воды и по́лезное ви́део по́ те́ме

Ра́счёт ве́трогенераторной уст́ановки

С че́го на́чать ра́ссчитывать си́стему во́спроизво́дства электроэнергии из энергии ве́тра? Учитывая, что́ ре́чь идёт о ве́трогенераторе, ло́гичным ви́дится пре́дварительный анализ ро́зы ве́тров в ко́нкретной ме́стности. Та́кие ра́счётные па́раметры, ка́к ско́рость ве́тра и ха́рактерное его на́правление для́ да́нной те́рритории – это ва́жные ра́счётные па́раметры. Ими в ка́кой-то́ сте́пени опр́еделяется то́т уровень мо́щности ве́тряка, ко́торый бу́дет ре́ально до́стижим.Ве́трогенераторы та́кой мо́щности сло́жно да́же пре́дставить. Но́ по́добные ко́нструкции су́ществуют и эфф́ективно ра́ботают. Одн́ако ра́счёты по́добных ко́нструкций по́казывают отн́осительно не́большую мо́щность по́ сра́внению с тра́диционными ист́очниками энергииЧто при́мечательно, про́цесс этот но́сит до́лговременный ха́рактер (не́ ме́нее 1 ме́сяца), что́ впо́лне очевидно. Вы́числить ма́ксима́льно ве́роятные па́раметры ско́рости ве́тра и его на́иболее ча́стое на́правление не́возможно одн́им или дву́мя за́мерами.По́требуется вы́полнить де́сятки за́меров. Те́м не́ ме́нее, операция эта де́йствительно не́обходима, есл́и ест́ь же́лание по́строить эфф́ективную про́изводительную си́стему.Ка́к вы́числить мо́щность ве́трякаВетрогенераторам бы́тового на́зна́чения, те́м бо́лее сде́ланным сво́ими ру́ками, удивлять на́род вы́сокими мо́щностями ещё не́ при́ходилось. Оно и по́нятно. Сто́ит ли́шь пре́дставить ма́ссивную ма́чту вы́сотой 8-10 м, осн́ащённую ге́нератором с ра́змахом ло́пастей ви́нта бо́лее 3 м. И это не́ са́мая мо́щная уст́ановка. Все́го-то́ около 2 кВт.Для́ обс́луживания ве́тряков та́кой мо́щности исп́ользуются ве́ртолёты и бри́гады спе́циалистов, на́считывающие до́ де́сятка че́ловек. Что́бы про́извести ра́счёт та́кой энергоустановки, при́влекается ещё бо́льшее чи́сло исп́олнителейВообще, есл́и опираться на́ ста́ндартную та́блицу, по́казывающую со́отношение мо́щности ве́трогенератора и тре́буемого ра́змаха ло́пастей ви́нта, ест́ь че́му удивиться. Со́гласно та́блице, для́ ве́тряка мо́щностью 10 Вт не́обходим дву́хметровый про́пеллер.На́ 500-ва́ттную ко́нструкцию по́требуется уже ви́нт ди́аметром 14 м. При́ этом па́раметр ра́змаха ло́пастей за́висит от их ко́личества. Че́м бо́льше ло́пастей, те́м ме́ньше ра́змах. Но́ это все́го ли́шь те́ория, обусловленная ско́ростью ве́тра, не́ пре́вышающей зна́чения 4 м/се́к. На́ пра́ктике всё́ не́сколько иначе, а мо́щность уст́ановок бы́тового на́зна́чения, ре́ально де́йствующих про́должительное вре́мя, ещё ни́когда не́ пре́вышала 500 Вт.По́этому вы́бор мо́щности зде́сь обычно огр́аничен ди́апазоном 250-500 Вт при́ сре́дней ско́рости ве́тра 6-8 м/се́к.Та́блица за́висимости мо́щности ве́тряной энергетической си́стемы от ди́аметра ра́бочего ви́нта и ко́личества ло́пастей. Эту та́блицу мо́жно при́менить для́ ра́счётов, но́ с учётом её со́ставления по́д па́раметр ско́рости ве́тра до́ 4 м/се́к (+)С те́оретической по́зиции, мо́щность ве́тряной энергетической ста́нции счи́тают по́ фо́рмуле:N=p*S*V3/2,где́:
  • p – пло́тность во́здушных ма́сс;
  • S – общ́ая обд́уваемая пло́щадь ло́пастей ви́нта;
  • V – ско́рость во́здушного по́тока;
  • N – мо́щность по́тока во́здуха.
Та́к ка́к N – па́раметр, ка́рдинально вли́яющий на́ мо́щность ве́трогенератора, то́ ре́альная мо́щность уст́ановки бу́дет на́ходиться не́далеко от вы́численного зна́чения N.Ра́счёт ви́нтов ве́тряных уст́ановокПри ко́нструировании ве́тряка обычно при́меняются два́ ви́да ви́нтов:
  • кры́льчатые – вра́щение в го́ризонтальной пло́скости;
  • ро́тор Са́вониуса, ро́тор Да́рье – вра́щение в ве́ртикальной пло́скости.
Ко́нструкции ви́нтов с вра́щением в лю́бой из пло́скостей мо́жно ра́ссчитать при́ по́мощи фо́рмулы:Z= L*W/60/Vгде́:
  • Z – сте́пень бы́строходности (ти́хоходности́) ви́нта;
  • L – ра́змер дли́ны описываемой ло́пастями окр́ужности;
  • W – ско́рость (ча́стота) вра́щения ви́нта;
  • V – ско́рость по́тока во́здуха.
Отт́алкиваясь от этой фо́рмулы, мо́жно ле́гко ра́ссчитать чи́сло оборотов W – ско́рость вра́щения.Та́кой вы́глядит ко́нструкция ви́нта по́д на́званием «Ро́тор Да́рье». Этот ва́риант про́пеллера счи́тается эфф́ективным при́ изѓотовлении ве́трогенераторов не́большой мо́щности и ра́змеров. Ра́счёт ви́нта имеет не́которые особенностиА ра́бочее со́отношение оборотов и ско́рости ве́тра мо́жно на́йти в та́блицах, ко́торые до́ступны в се́ти. На́пример, для́ ви́нта с дву́мя ло́пастями и Z=5, спра́ведливо сле́дующее со́отношение:Чи́сло ло́пастейСте́пень бы́строходностиСко́рость ве́тра м/с25330Также одн́им из ва́жных по́казателей ви́нта ве́тряка явл́яется ша́г.Этот па́раметр мо́жно опр́еделить, есл́и во́спользоваться фо́рмулой:H=2πR* tg α,где́:
  • – ко́нстанта (2*3.14);
  • R – ра́диус, описываемый ло́пастью;
  • tg α – угол се́чения.
До́полнительная инф́ормация о вы́боре фо́рмы и ко́личества ло́пастей, а та́кже инс́трукция по́ их изѓотовлению при́ведена в этой ста́тье.По́дбор ге́нераторов для́ ве́тряковИмея ра́счётное зна́чение чи́сла оборотов ви́нта (W), по́лученное по́ вы́шеописанной ме́тодике, мо́жно уже по́дбирать (изѓотавливать) со́ответствующий ге́нератор. На́пример, при́ сте́пени бы́строходности Z=5, ко́личестве ло́пастей ра́вном 2 и ча́стоте оборотов 330 об/ми́н. При́ ско́рости ве́тра 8 м/с. мо́щность ге́нератора при́близительно до́лжна со́ставлять 300 Вт.Ге́нератор ве́тряной энергетической уст́ановки «в ра́зрезе». По́казательный экз́емпляр одн́ой из во́зможных ко́нструкций ге́нератора до́машней ве́тряной энергосистемы, со́бранной са́мостоятельноПри та́ких па́раметрах по́дходящим вы́бором в ка́честве ге́нератора для́ бы́товой ве́тряной электростанции мо́жет ста́ть мо́тор, ко́торый исп́ользуется в ко́нструкциях со́временных электровелосипедов. Тра́диционное на́именование де́тали – ве́ломотор (про́изводство КНР).Та́к вы́глядит электрический ве́ломотор, на́ ба́зе ко́торого пре́длагается де́лать ге́нератор для́ до́машнего ве́тряка. Ко́нструкция ве́ломотора идеально по́дходит для́ вне́дрения пра́ктически бе́з ра́счётов и до́работок. Одн́ако мо́щность их не́великаХарактеристики электрического ве́ломотора при́мерно сле́дующие:Па́раметрЗна́ченияНа́пряжение, В24Мощность, Вт250-300Частота вра́щения, об/ми́н.200-250Крутящий мо́мент, Нм25Положительная особенность ве́ломоторов в то́м, что́ их пра́ктически не́ ну́жно пе́ределывать. Они ко́нструктивно ра́зра́батывались ка́к электродвигатели с Как произвести расчет ветрогенератора по формулам Точка J ни́зкими оборотами и усп́ешно мо́гут при́меняться по́д ве́трогенераторы.Для́ изѓотовления ве́тряка мо́жно исп́ользовать авт́омобильный ге́нератор или со́брать агр́егат из сти́ральной ма́шинки.Ра́счёт и вы́бор ко́нтроллера за́рядаКонтроллер за́ряда АКБ́ не́обходим для́ ве́тряной энергетической уст́ановки лю́бого ти́па, вклю́чая бы́товую ко́нструкцию. Ра́счёт этого уст́ройства сво́дится к по́дбору электрической схе́мы при́бора, ко́торая бы́ со́ответствовала ра́счётным па́раметрам ве́тровой си́стемы.Из ти́х па́раметров осн́овными явл́яются:
  • но́минально́е и ма́ксима́льное на́пряжение ге́нератора;
  • ма́ксима́льно во́зможная мо́щность ге́нератора;
  • ма́ксима́льно во́зможный то́к за́ряда АКБ́;
  • на́пряжение на́ АКБ́;
  • те́мпература окр́ужающего во́здуха;
  • уровень вла́жности окр́ужающей сре́ды.
Исх́одя из пре́дставленных па́раметров, ве́дётся сбо́рка ко́нтроллера за́ряда сво́ими ру́ками или по́дбор го́тового́ уст́ройства.Ко́нтроллер за́ряда акќумуляторов, при́меняемых в со́ставе ве́тровой энергоустановки. При́бор про́мышленного изѓотовления, вы́бирая ко́торый тре́буется ли́шь вни́мательно изучить те́хнические ха́рактеристики для́ то́чного со́гласо́вания с имеющейся си́стемойКонечно, же́лательно по́дбирать (или со́бирать) уст́ройство, схе́ма ко́торого обеспечивала бы́ фу́нкцию лё́гкого ста́рта в усл́овиях те́чения сла́бых по́токов во́здуха. Ко́нтроллер, ра́ссчитанный по́д экс́плуатацию с ба́тареями ра́зного на́пряжения (12, 24, 48 во́льт) то́же ли́шь при́ветствуется. На́конец, при́ ра́счёте (по́дборе) схе́мы ко́нтроллера, ре́комендуется не́ за́бывать о при́сутствии та́кой фу́нкции, ка́к упр́авление инв́ертором.По́дбор акќумуляторной ба́тареи для́ си́стемыНа пра́ктике исп́ользуются акќумуляторы ра́зного ти́па и по́чти все́ впо́лне при́годны для́ исп́ользования в со́ставе ве́тряной энергетической си́стемы. Но́ ко́нкретный вы́бор при́дётся де́лать в лю́бом слу́чае. В за́висимости от па́раметров си́стемы ве́тряка, по́дбор акќумулятора ве́дётся по́ на́пряжению, ёмќости, усл́овиям за́ряда. Тра́диционными ко́мплектующими для́ до́машних ве́тряков счи́таются кла́ссические ки́слотно-сви́нцовые акќумуляторы. Они по́казали не́плохие ре́зультаты в пра́ктическом смы́сле. К то́му же́ сто́имость этого ти́па ба́тарей бо́лее при́емлема по́ сра́внению с дру́гими ви́дами.Сви́нцово-ки́слотные АКБ́ особо не́прихотливы к усл́овиям за́ряда/ра́зряда, но́ вклю́чать их в си́стему бе́з ко́нтроллера не́допустимо.Бло́к акќумуляторов до́машнего ве́трогенератора. Не́ са́мый лу́чший ва́риант экс́плуатации, учитывая ха́ос из про́водов и тре́бования к хра́нению. При́ та́ком со́стоянии на́копителей энергии ра́ссчитывать на́ их до́лгосрочное де́йствие не́ при́ходитсяПри на́личии в со́ставе ве́трогенераторной уст́анови про́фессионально вы́полненного ко́нтроллера за́ряда, имеющего по́лноценную си́стему авт́оматики, ра́циональным ви́дится при́менение акќумуляторов ти́па AGM или ге́лиевых.Оба ви́да на́копителей энергии ха́рактеризуются бо́льшей эфф́ективностью и до́лгим сро́ком слу́жбы, но́ пре́дъявляют вы́сокие тре́бования к усл́овиям за́ряда. То́ же́ са́мое отн́осится к та́к на́зываемым па́нцирным АКБ́ ге́лиевого ти́па. Но́ вы́бор этих акќумуляторов для́ бы́тового ве́тряка зна́чительно огр́аничивается це́ной. Одн́ако сро́к слу́жбы этих до́рогостоящих ба́тарей са́мый про́должительный по́ отн́ошению ко́ все́м дру́гим ви́дам.Эти акќумуляторы вы́деляются та́кже бо́лее зна́чительным ци́клом за́ряда/ра́зряда, но́ при́ усл́овии при́менения к ни́м ка́чественного за́рядного уст́ройства.Ра́счёт инв́ертора по́д до́машний ве́трякСразу сле́дует оговориться: есл́и ко́нструкция до́машней энергетической ве́троустановки со́держит один акќумулятор на́ 12 во́льт, смы́сл ста́вить инв́ертор на́ та́кую си́стему по́лностью исќлючается.В сре́днем по́требляемая мо́щность бы́тового хо́зяйства со́ставляет не́ ме́нее 4 кВт на́ пи́ковых на́грузках. Отс́юда вы́вод: ко́личество акќумуляторных ба́тарей для́ та́кой мо́щности до́лжно со́ставлять не́ ме́нее 10 шту́к и же́лательно по́д на́пряжение 24 во́льта. На́ та́кое ко́личество АКБ́ уже ест́ь смы́сл уст́анавливать инв́ертор.Инв́ертор не́большой мо́щности (600 Вт), ко́торый мо́жет бы́ть исп́ользован для́ до́машней ма́лой энергетической уст́ановки. За́питать от та́кой те́хники на́пряжением 220 во́льт мо́жно те́левизор или не́большой хо́лодильник. На́ ла́мпы в лю́стре то́ка уже не́ хва́титОднако что́бы обеспечить по́лностью энергией 10 акќумуляторов с на́пряжением по́ 24 Вт на́ ка́ждый и ста́бильно по́ддерживать их за́ряд, по́требуется ве́тряк мо́щностью не́ ме́нее 2-3 кВт. Очевидно, для́ бы́товых про́стеньких ко́нструкций та́кую мо́щность не́ по́тянуть.Те́м не́ ме́нее, ра́ссчитать мо́щность инв́ертора мо́жно сле́дующим обр́азом:
  1. Су́ммировать мо́щность все́х по́требителей.
  2. Опр́еделить вре́мя по́требления.
  3. Опр́еделить пи́ковую на́грузку.
На́ ко́нкретном при́мере это бу́дет вы́глядеть та́к.Пу́сть в ка́честве на́грузки ест́ь бы́товые электроприборы: ла́мпы осв́ещения – 3 шт. по́ 40 Вт, те́левизионный при́ёмник – 120 Вт, ко́мпактный хо́лодильник 200 Вт. Су́ммируем мо́щность: 3*40+120+200 и по́лучаем на́ вы́ходе 440 Вт. Опр́еделим мо́щность по́требителей для́ сре́днего пе́риода вре́мени в 4 ча́са: 440*4=1760 Вт. Исх́одя из по́лученного зна́чения мо́щности по́ вре́мени по́требления, ло́гичным ви́дится по́дбор инв́ертора из чи́сла та́ких при́боров с вы́ходной мо́щностью от 2 кВт.Опираясь на́ это зна́чение, ра́ссчитывается во́льт-амп́ерная ха́рактеристика тре́буемого при́бора: 2000*0,6=1200 В/А.Кла́ссическая схе́ма во́спроизво́дства и ра́спределения энергии, по́лученной от ве́тряного ге́нератора бы́тового ти́па. Одн́ако что́бы обеспечить до́лговременной энергией та́кое ко́личество при́боров, ну́жна до́статочно мо́щная уст́ановка (+)Ре́ально на́грузка от до́машнего хо́зяйства на́ се́мью в три́ че́ловека, где́ имеется по́лноценное осн́ащение бы́товой те́хникой, бу́дет вы́ше ра́ссчитанной в при́мере. Обычно и по́ вре́мени по́дключения на́грузки па́раметр пре́вышает взя́тые 4 ча́са. Со́ответственно, инв́ертор ве́тряной энергосистемы по́требуется бо́лее мо́щный.Пре́дварительный ра́счет ве́тряка при́годится не́ то́лько для́ его са́мостоятельной сбо́рки. Опр́еделиться с опт́имальными па́раметрами не́обходимо и при́ вы́боре го́тового́ ве́трогенератора.

Вы́воды и по́лезное ви́део по́ те́ме

Ка́к про́исходит анализ исх́одных да́нных и ка́к при́меняются фо́рмулы, пре́дставлено на́ ви́део:По́льзоваться ра́счётными да́нными не́обходимо в лю́бом слу́чае. Бу́дь то́ про́мышленная энергетическая уст́ановка или изѓотовленная по́д бы́товые усл́овия, ра́счёт ка́ждого узл́а все́гда не́сёт за́ со́бой ма́ксимум эфф́ективности уст́ройства и гла́вное – бе́зопасность экс́плуатации.Пре́дварительно вы́полненные ра́счёты опр́еделяют це́лесообразность ре́ализации про́екта, по́могают уст́ановить, на́сколько за́тратным или экономным по́лучается про́ект.Имеете опыт в ре́шении по́добных за́дач? Или ост́ались во́просы по́ те́ме? По́жалуйста, по́делитесь сво́ими на́выками ра́счета и про́ектирования ве́трогенератора. Ост́авлять ко́мментарии и за́давать во́просы мо́жно в фо́рме, ра́сположенной ни́же. Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Статьи

  • Как произвести расчет ветрогенератора по формулам Точка J
  • Расчет ветрогенератора формулы и рекомендации
  • Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета
  • Как произвести расчет ветрогенератора по формулам
  • Расчет ветрогенератора реальная мощность самодельного ветряка и ветроколеса
  • Расчет самодельного ветрогенератора примеры расчета
  • Расчет ветрогенератора. Расчет мощности ветрогенератора. Расчет ветряка.
  • Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета СоветИнженера
  • Расчет ветрогенератора методика самостоятельного расчета мощности вертикального ветрогенератора
  • Расчет выработки энергии вырабатывемой ветровой станцией