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

Pagpili ng modelo

Ang halaga ng isang set ng wind generator, inverter, mast, SHAVRA - isang automatic transfer switch cabinet, direktang nakasalalay sa kapangyarihan at kahusayan.

Pinakamataas na kapangyarihan kW	diameter ng rotor m	taas ng palo m	Na-rate na bilis m/s	Boltahe Tue
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

Tulad ng nakikita mo, upang ganap o bahagyang mabigyan ng kuryente ang ari-arian, kailangan ang mga high-power generator, na medyo may problemang i-install nang mag-isa. Sa anumang kaso, ang mataas na pamumuhunan sa kapital at ang pangangailangan para sa pag-install ng palo sa tulong ng mga espesyal na kagamitan ay makabuluhang binabawasan ang katanyagan ng mga sistema ng enerhiya ng hangin para sa pribadong paggamit.

May mga portable na low power wind turbine na maaari mong dalhin sa iyong paglalakbay. Ang mga modelong ito ay compact, mabilis na naka-mount sa lupa, hindi nangangailangan ng espesyal na pangangalaga, at nagbibigay ng sapat na enerhiya para sa isang komportableng libangan sa kalikasan.

At kahit na ang maximum na kapangyarihan ng naturang modelo ay 450 W lamang, ito ay sapat na upang maipaliwanag ang buong lugar ng kamping at ginagawang posible na gumamit ng mga de-koryenteng kasangkapan sa bahay na malayo sa sibilisasyon.

Para sa katamtaman at maliliit na negosyo, ang pag-install ng ilang generating wind farm ay maaaring makapagbigay ng makabuluhang pagtitipid sa mga gastos sa enerhiya. Maraming mga kumpanya sa Europa ang nakikibahagi sa paggawa ng mga produkto ng ganitong uri.

Ang mga ito ay mga kumplikadong sistema ng engineering na nangangailangan ng preventive maintenance at maintenance, ngunit ang kanilang na-rate na kapangyarihan ay kaya nitong masakop ang mga pangangailangan ng buong produksyon. Halimbawa, sa Texas, sa pinakamalaking wind farm sa Estados Unidos, 420 lang ang naturang generator ang bumubuo ng 735 megawatts bawat taon.

Mga Kalamangan at Kahinaan ng Pag-install ng Wind Turbine

Ang kagamitang ito, tulad ng mga solar panel, ay kabilang sa kategorya ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya. Ngunit, hindi tulad ng mga photovoltaic cell, na nangangailangan ng sikat ng araw, ang wind turbine ay maaaring gumana nang mahusay 24 na oras sa isang araw, 365 araw sa isang taon.

Mga kalamangan	Bahid
Libreng enerhiya kahit saan	Presyo ng kagamitan
Enerhiya ng ekolohiya	Gastos sa pag-install
Pagsasarili ng enerhiya mula sa estado at mga taripa nito	Gastos ng serbisyo.
Kalayaan mula sa sikat ng araw	Pag-asa sa bilis ng hangin

Upang balansehin ang lahat ng mga kalamangan at kahinaan na ito, madalas silang gumawa ng isang bungkos: isang wind generator na may solar panel. Ang mga pag-install na ito ay umaakma sa isa't isa, sa gayon ay binabawasan ang pagtitiwala ng pagbuo ng kuryente sa araw at hangin.

Pagkalkula ng lakas ng generator ng hangin

Sa karamihan ng mga kaso, ang pagiging posible ng pag-install ng mga wind farm ay depende sa average na bilis ng hangin sa isang partikular na lugar. Ang pag-install ng mga wind turbine ay makatwiran na may pinakamababang lakas ng hangin na apat na metro bawat segundo. Sa bilis ng hangin na siyam hanggang labindalawang metro bawat segundo, ang wind turbine ay gagana sa pinakamataas na bilis.

Pahalang na wind generator

Bilang karagdagan, ang kapangyarihan ng naturang mga aparato ay nakasalalay din sa mga ibabaw ng mga blades na ginamit at sa diametrical na laki ng rotor device. Sa kilalang average na bilis ng hangin para sa isang partikular na rehiyon, posibleng piliin ang kinakailangang generator gamit ang isang tiyak na laki ng propeller.

Ang pagkalkula ay ginawa ayon sa formula: P \u003d 2D * 3V / 7000 kW, kung saan ang P ay ang kapangyarihan, ang D ay ang diametrical na laki ng screw device, at ang isang parameter tulad ng V ay nagpapahiwatig ng lakas ng hangin sa metro bawat segundo . Ngunit ang formula na ito ay angkop lamang para sa mga pahalang na wind turbine.

alternatibong enerhiya

Ang pagkarga ng hangin ay maaari ding maging kapaki-pakinabang, halimbawa, sa pamamagitan ng pag-convert ng puwersa ng hangin sa mga wind turbine. Kaya, sa bilis ng hangin V = 10 m/s, na may diameter ng bilog na 1 metro, ang windmill ay may mga blades d = 1.13 m at gumagawa ng mga 200-250 W ng kapaki-pakinabang na kapangyarihan. Ang isang electric plow, na kumokonsumo ng ganoong dami ng enerhiya, ay makakapag-araro ng humigit-kumulang limampung (50 m²) ng lupa sa isang personal na plot sa loob ng isang oras.

Kung ilalapat mo ang malaking sukat ng wind generator - hanggang sa 3 metro, at ang average na bilis ng daloy ng hangin na 5 m / s, maaari kang makakuha ng 1-1.5 kW ng kapangyarihan, na ganap na magbibigay ng isang maliit na bahay ng bansa na may libreng kuryente.Sa pagpapakilala ng tinatawag na "berde" na taripa, ang payback period ng mga kagamitan ay mababawasan sa 3-7 taon at, sa hinaharap, ay maaaring magdala ng netong kita.

Pagkalkula ng mga propeller ng wind turbines

Kapag nagdidisenyo ng windmill, karaniwang ginagamit ang dalawang uri ng mga turnilyo:

1. Pag-ikot sa pahalang na eroplano (vane).
2. Pag-ikot sa patayong eroplano (Savonius rotor, Darrieus rotor).

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

Z=L*W/60/V

Para sa formula na ito: Ang Z ay ang antas ng bilis (mababang bilis) ng propeller; L ay ang laki ng haba ng bilog na inilarawan ng mga blades; W ay ang bilis (dalas) ng pag-ikot ng propeller; Ang V ay ang rate ng daloy ng hangin.

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

Batay sa formula na ito, madali mong makalkula ang bilang ng mga rebolusyon W - ang bilis ng pag-ikot. At ang gumaganang ratio ng mga rebolusyon at bilis ng hangin ay matatagpuan sa mga talahanayan na magagamit sa network. Halimbawa, para sa isang propeller na may dalawang blades at Z=5, ang sumusunod na kaugnayan ay totoo:

Bilang ng mga blades	Degree ng bilis	Bilis ng hangin m/s
2	5	330

Gayundin, ang isa sa mga mahalagang tagapagpahiwatig ng windmill propeller ay ang pitch. Maaaring matukoy ang parameter na ito gamit ang formula:

H=2πR*tgα

Dito: 2π ay isang pare-pareho (2*3.14); R ay ang radius na inilarawan ng talim; Ang tg α ay ang anggulo ng seksyon.

Pagkalkula ng lakas ng generator ng hangin

Ang self-manufacturing ng windmill ay nangangailangan din ng paunang pagkalkula.Walang gustong gumugol ng oras at materyales sa paggawa ng kung sino ang nakakaalam kung ano, nais nilang magkaroon ng ideya tungkol sa mga kakayahan at inaasahang kapangyarihan ng pag-install nang maaga. Ipinapakita ng pagsasanay na ang mga inaasahan at katotohanan ay hindi maganda ang ugnayan sa isa't isa, ang mga pag-install na ginawa batay sa tinatayang mga pagtatantya o mga pagpapalagay na hindi sinusuportahan ng mga tumpak na kalkulasyon ay nagbibigay ng mahinang mga resulta.

Samakatuwid, kadalasang ginagamit ang mga pinasimpleng pamamaraan ng pagkalkula, na nagbibigay ng mga resulta na malapit sa katotohanan at hindi nangangailangan ng paggamit ng malaking halaga ng data.

Mga formula para sa pagkalkula

Para sa pagkalkula ng wind generator ay dapat gawin ang mga sumusunod na aksyon:

• Tukuyin ang mga pangangailangan ng kuryente ng iyong tahanan. Upang gawin ito, kinakailangan upang kalkulahin ang kabuuang kapangyarihan ng lahat ng mga aparato, kagamitan, ilaw at iba pang mga mamimili. Ang resultang halaga ay magpapakita ng dami ng enerhiya na kailangan para mapangyari ang bahay.
• ang resultang halaga ay dapat tumaas ng 15-20% upang magkaroon ng ilang power reserve kung sakali. Walang duda na kailangan ang reserbang ito. Sa kabaligtaran, maaari itong maging hindi sapat, bagaman, kadalasan, ang enerhiya ay hindi ganap na gagamitin.
• alam ang kinakailangang kapangyarihan, maaaring tantiyahin kung aling generator ang maaaring gamitin o gawa upang malutas ang mga gawain. Ang huling resulta ng paggamit ng windmill ay nakasalalay sa mga kakayahan ng generator, kung hindi nila natutugunan ang mga pangangailangan ng bahay, pagkatapos ay kailangan mong baguhin ang aparato o bumuo ng isang karagdagang kit
• pagkalkula ng wind turbine. Sa totoo lang, ang sandaling ito ang pinakamahirap at kontrobersyal sa buong pamamaraan. Ang mga formula para sa pagtukoy ng kapangyarihan ng daloy ay ginagamit

Halimbawa, isaalang-alang ang pagkalkula ng isang simpleng opsyon. Mukhang ganito ang formula:

P=k R V³ S/2

Kung saan ang P ay ang kapangyarihan ng daloy.

Ang K ay ang koepisyent ng paggamit ng enerhiya ng hangin (isang halaga na likas na malapit sa kahusayan) ay kinukuha sa loob ng 0.2-0.5.

R ay ang density ng hangin. Ito ay may iba't ibang mga halaga, para sa pagiging simple kukuha kami ng katumbas ng 1.2 kg/m3.

Ang V ay ang bilis ng hangin.

Ang S ay ang saklaw na lugar ng wind wheel (na sakop ng umiikot na mga blades).

Isinasaalang-alang namin: na may radius ng wind wheel na 1 m at bilis ng hangin na 4 m/s

P = 0.3 x 1.2 x 64 x 1.57 = 36.2 W

Ang resulta ay nagpapakita na ang daloy ng kuryente ay 36 watts. Ito ay napakaliit, ngunit ang meter impeller ay masyadong maliit. Sa pagsasagawa, ang mga gulong ng hangin na may haba ng talim na 3-4 metro ay ginagamit, kung hindi man ang pagganap ay masyadong mababa.

Ano ang Dapat Isaalang-alang

Kapag kinakalkula ang windmill, dapat isaalang-alang ang mga tampok ng disenyo ng rotor. Mayroong mga impeller na may patayo at pahalang na uri ng pag-ikot, na may iba't ibang kahusayan at pagganap. Ang mga pahalang na istruktura ay itinuturing na pinaka-epektibo, ngunit mayroon silang mga pangangailangan para sa mataas na mga punto ng pag-install.

Magiging pare-parehong mahalaga upang matiyak ang sapat na lakas ng impeller upang paikutin ang rotor ng generator. Ang mga aparato na may matigas na rotor, na nagbibigay-daan upang makakuha ng isang mahusay na output ng enerhiya, ay nangangailangan ng malaking kapangyarihan sa baras, na maaari lamang ibigay ng isang impeller na may malaking lugar at diameter ng mga blades.

Ang isang pantay na mahalagang punto ay ang mga parameter ng pinagmulan ng pag-ikot - ang hangin. Bago gumawa ng mga kalkulasyon, dapat mong matutunan hangga't maaari ang tungkol sa lakas at nangingibabaw na direksyon ng hangin sa isang partikular na lugar.Isaalang-alang ang posibilidad ng mga bagyo o squally gusts, alamin kung gaano kadalas ito maaaring mangyari. Ang isang hindi inaasahang pagtaas sa rate ng daloy ay mapanganib para sa pagkasira ng windmill at pagkabigo ng nagko-convert na electronics.

Ready-made vertically oriented wind generator

Nagkaroon ng panibagong interes sa mga wind turbine, lalo na nitong mga nakaraang taon. May mga bagong modelo na mas maginhawa at praktikal.

Hanggang kamakailan lamang, ang mga pahalang na wind turbine na may tatlong blades ay pangunahing ginagamit. At ang mga vertical na view ay hindi kumalat dahil sa mabigat na pagkarga sa mga bearings ng wind wheel, bilang isang resulta kung saan ang pagtaas ng alitan ay lumitaw, sumisipsip ng enerhiya.

Ngunit salamat sa paggamit ng mga prinsipyo ng magnetic levitation, ang wind generator sa neodymium magnets ay nagsimulang gamitin nang tumpak na patayo na nakatuon, na may binibigkas na libreng inertial rotation. Sa kasalukuyan, napatunayang mas epektibo ito kaysa pahalang.

Ang madaling pagsisimula ay nakakamit salamat sa prinsipyo ng magnetic levitation. At salamat sa multi-pole, na nagbibigay ng rate ng boltahe sa mababang bilis, posible na ganap na iwanan ang mga gearbox.

Ang ilang mga aparato ay maaaring magsimulang gumana kapag ang bilis ng hangin ay isa at kalahating sentimetro lamang bawat segundo, at kapag umabot lamang ito sa tatlo o apat na metro bawat segundo, maaari na itong maging katumbas ng nabuong kapangyarihan ng aparato.

Payback ng wind farms

Para sa mga wind power plant na nilikha para sa layunin ng pagbebenta ng kuryente, ibig sabihin, bilang pang-industriyang produksyon, ang isyu sa payback ay mukhang mas matagumpay. Ang pagbebenta ng mga produkto - electric current - ay nagpapahintulot sa iyo na ibalik ang mga gastos sa pagbili, pagpapatakbo at pag-aayos ng mga windmill. Kasabay nito, ang mga praktikal na resulta ay hindi palaging mukhang napakatalino.Kaya, ang pinakamalaking wind power plant na umiiral sa mundo, na may malalaking volume ng produksyon ng enerhiya, ay may napakababang kakayahang kumita, at ang ilan sa mga ito ay kinikilala bilang unsustainable.

Ang dahilan para sa sitwasyong ito ay nakasalalay sa kapus-palad na ratio ng gastos ng kagamitan, buhay ng serbisyo at pagganap ng complex. Sa madaling salita, sa panahon ng buhay ng serbisyo ng turbine ay walang oras upang makabuo ng sapat na enerhiya upang bigyang-katwiran ang gastos ng pagbili at pagpapanatili nito.

Ang sitwasyong ito ay tipikal para sa karamihan ng mga wind farm. Ang kawalang-tatag ng pinagmumulan ng enerhiya, ang mababang kahusayan ng disenyo, sa kabuuan, ay bumubuo ng isang mababang kita na produksyon, kung ang pag-uusapan natin ay puro matipid. Kabilang sa mga pagkakataon upang madagdagan ang kakayahang kumita, ang pinaka-epektibo ay:

• pagtaas ng produktibidad
• mas mababang mga gastos sa pagpapatakbo

Isinasaalang-alang ang mga kakaiba ng meteorolohiya ng Russia, ang isang promising na paraan ay upang madagdagan ang bilang ng mga wind turbine sa istasyon, ngunit bawasan ang kanilang kapangyarihan. Ito ay lumiliko ang isang sistema na may maraming mga pakinabang:

• Ang mga indibidwal na windmill ay nakakagawa ng kapangyarihan sa mahinang hangin kapag hindi makapagsimula ang malalaking modelo
• nababawasan ang mga gastos sa pagbili at pagpapanatili ng kagamitan
• ang pagkabigo ng isang indibidwal na yunit ay hindi lumilikha ng mga seryosong problema para sa planta sa kabuuan
• pinababang gastos sa pagkomisyon at transportasyon

Ang huling punto ay partikular na nauugnay para sa ating bansa, kung saan ang pag-install ng mga wind power plant ay nagaganap sa liblib o bulubunduking mga rehiyon, at ang mga isyu sa paghahatid at pagpupulong ng istraktura ay lubhang talamak.

Ang isa pang paraan upang mapataas ang kakayahang kumita ay ang paggamit ng mga patayong istruktura. Ang pagpipiliang ito ay isinasaalang-alang sa pagsasanay sa mundo bilang mababang produktibo, na angkop para sa pagbibigay ng enerhiya sa mga indibidwal na mamimili - isang pribadong bahay, ilaw, mga bomba, atbp.

Aling mga wind turbine ang pinakamabisa

Pahalang

patayo

Ang ganitong uri ng kagamitan ay nakakuha ng pinakasikat, kung saan ang axis ng pag-ikot ng turbine ay kahanay sa lupa. Ang ganitong mga wind turbine ay madalas na tinatawag na windmills, kung saan ang mga blades ay lumiliko laban sa daloy ng hangin. Kasama sa disenyo ng kagamitan ang isang sistema para sa awtomatikong pag-scroll ng ulo. Ito ay kinakailangan upang mahanap ang daloy ng hangin. Kailangan din ng device para iikot ang mga blades para kahit kaunting puwersa ay magagamit para makabuo ng kuryente. Ang paggamit ng naturang kagamitan ay mas angkop sa mga pang-industriyang negosyo kaysa sa pang-araw-araw na buhay. Sa pagsasagawa, mas madalas silang ginagamit upang lumikha ng mga sistema ng wind farm.

Ang mga device ng ganitong uri ay hindi gaanong epektibo sa pagsasanay. Ang pag-ikot ng mga blades ng turbine ay isinasagawa parallel sa ibabaw ng lupa, anuman ang lakas ng hangin at ang vector nito. Ang direksyon ng daloy ay hindi rin mahalaga, sa anumang epekto, ang mga umiikot na elemento ay nag-scroll laban dito. Bilang isang resulta, ang wind generator ay nawawala ang bahagi ng kapangyarihan nito, na humahantong sa isang pagbawas sa kahusayan ng enerhiya ng kagamitan sa kabuuan. Ngunit sa mga tuntunin ng pag-install at pagpapanatili, ang mga yunit kung saan ang mga blades ay nakaayos nang patayo ay mas angkop para sa paggamit sa bahay. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang pagpupulong ng gearbox at ang generator ay naka-mount sa lupa. Ang mga disadvantages ng naturang kagamitan ay kinabibilangan ng mamahaling pag-install at malubhang gastos sa pagpapatakbo. Sapat na espasyo ang kailangan para i-mount ang generator. Samakatuwid, ang paggamit ng mga vertical na aparato ay mas angkop sa maliliit na pribadong bukid.

Dalawang talim	Tatlong talim	multi-blade
Ang ganitong uri ng mga yunit ay nailalarawan sa pagkakaroon ng dalawang elemento ng pag-ikot. Ang pagpipiliang ito ay halos hindi mabisa ngayon, ngunit medyo karaniwan dahil sa pagiging maaasahan nito.	Ang ganitong uri ng kagamitan ay ang pinakakaraniwan. Ang mga tatlong-bladed na yunit ay ginagamit hindi lamang sa agrikultura at industriya, kundi pati na rin sa mga pribadong sambahayan. Ang ganitong uri ng kagamitan ay nakakuha ng katanyagan dahil sa pagiging maaasahan at kahusayan nito.	Ang huli ay maaaring magkaroon ng 50 o higit pang mga elemento ng pag-ikot. Upang matiyak ang pagbuo ng kinakailangang halaga ng kuryente, hindi kinakailangan na mag-scroll sa mga blades sa kanilang sarili, ngunit upang dalhin ang mga ito sa kinakailangang bilang ng mga rebolusyon. Ang pagkakaroon ng bawat karagdagang elemento ng pag-ikot ay nagbibigay ng pagtaas sa parameter ng kabuuang paglaban ng wind wheel. Bilang resulta, ang output ng kagamitan sa kinakailangang bilang ng mga rebolusyon ay magiging problema. Ang mga carousel device na nilagyan ng plurality ng mga blades ay nagsisimulang umikot na may maliit na puwersa ng hangin. Ngunit ang kanilang paggamit ay mas may kaugnayan kung ang mismong katotohanan ng pag-scroll ay gumaganap ng isang papel, halimbawa, kapag ang pumping ng tubig ay kinakailangan. Upang epektibong matiyak ang paggawa ng isang malaking halaga ng enerhiya, ang mga multi-bladed unit ay hindi ginagamit. Para sa kanilang operasyon, kinakailangan ang pag-install ng isang gear device. Hindi lamang nito ginagawang kumplikado ang buong disenyo ng kagamitan sa kabuuan, ngunit ginagawa rin itong hindi gaanong maaasahan kumpara sa dalawa at tatlong talim.

Na may matitigas na talim

Mga yunit ng paglalayag

Ang halaga ng naturang mga yunit ay mas mataas dahil sa mataas na halaga ng produksyon ng mga bahagi ng pag-ikot. Ngunit kumpara sa mga kagamitan sa paglalayag, ang mga generator na may matibay na mga blades ay mas maaasahan at may mahabang buhay ng serbisyo.Dahil ang hangin ay naglalaman ng alikabok at buhangin, ang mga elemento ng pag-ikot ay napapailalim sa isang mataas na pagkarga. Kapag gumagana ang kagamitan sa matatag na mga kondisyon, nangangailangan ito ng taunang pagpapalit ng anti-corrosion film na inilalapat sa mga dulo ng mga blades. Kung wala ito, ang elemento ng pag-ikot ay nagsisimulang mawala ang mga pag-aari nito sa paglipas ng panahon.

Ang ganitong uri ng mga blades ay mas simple sa mga tuntunin ng produksyon at mas mura kaysa sa metal o fiberglass. Ngunit ang pagtitipid sa pagmamanupaktura ay maaaring humantong sa mga seryosong gastos sa hinaharap. Sa diameter ng wind wheel na tatlong metro, ang bilis ng dulo ng talim ay maaaring hanggang 500 km / h, kapag ang mga rebolusyon ng kagamitan ay halos 600 bawat minuto. Ito ay isang seryosong pagkarga kahit para sa mga matibay na bahagi. Ipinapakita ng pagsasanay na ang mga elemento ng pag-ikot sa mga kagamitan sa paglalayag ay kailangang baguhin nang madalas, lalo na kung ang lakas ng hangin ay mataas.

Alinsunod sa uri ng rotary mechanism, ang lahat ng mga yunit ay maaaring nahahati sa ilang mga uri:

• orthogonal Darier na mga aparato;
• mga yunit na may Savonius rotary assembly;
• mga device na may vertical-axial na disenyo ng unit;
• kagamitan na may uri ng helicoid ng rotary mechanism.

Bilis ng hangin

Hindi alintana kung plano mong bumili ng isang yari na generator o itayo ito sa iyong sarili, ang bilis ng hangin ay magiging isa sa pinakamahalagang mga parameter sa pagtukoy ng kapangyarihan ng pag-install.

Una, ang bawat uri ng wind turbine ay may sariling paunang bilis. Para sa karamihan ng mga pag-install, ito ay 2-3 m/s. Kung ang bilis ng hangin ay mas mababa sa threshold na ito, ang generator ay hindi gagana sa lahat, at, nang naaayon, ang kuryente ay bubuo din.

Bilang karagdagan sa paunang bilis, mayroon ding isang nominal, kung saan naabot ng wind generator ang na-rate na kapangyarihan nito. Para sa bawat modelo, ipinahiwatig ng tagagawa ang figure na ito nang hiwalay.

Gayunpaman, kung ang bilis ay mas mataas kaysa sa una, ngunit mas mababa kaysa sa nominal, kung gayon ang pagbuo ng kuryente ay makabuluhang mababawasan. At upang hindi maiwang walang kuryente, dapat una sa lahat ay tumuon ka sa average na bilis ng hangin sa iyong rehiyon at direkta sa iyong site. Maaari mong malaman ang unang tagapagpahiwatig sa pamamagitan ng pagtingin sa mapa ng hangin, o sa pamamagitan ng pagtingin sa pagtataya ng panahon sa iyong lungsod, na karaniwang nagpapahiwatig ng bilis ng hangin.

Ang pangalawang figure, sa isip, ay dapat na masukat gamit ang mga espesyal na instrumento nang direkta sa lugar kung saan tatayo ang wind turbine. Pagkatapos ng lahat, ang iyong bahay ay maaaring pareho sa isang burol, kung saan ang bilis ng hangin ay magiging mas mataas, at sa isang mababang lupain, kung saan halos walang hangin.

Sa sitwasyong ito, ang mga patuloy na nagdurusa sa pagbugso ng bagyo ay nasa isang mas mahusay na posisyon, at maaaring umasa sa mas mahusay na pagganap ng wind turbine.

Ano ang wind load

Ang daloy ng mga masa ng hangin sa ibabaw ng lupa ay nangyayari sa iba't ibang bilis. Ang pagbangga sa anumang balakid, ang kinetic energy ng hangin ay na-convert sa pressure, na lumilikha ng wind load. Ang pagsisikap na ito ay mararamdaman ng sinumang kumikilos laban sa agos. Ang nabuong pagkarga ay nakasalalay sa ilang mga kadahilanan:

• bilis ng hangin,
• ang density ng air jet, - sa mataas na kahalumigmigan, ang tiyak na gravity ng hangin ay nagiging mas malaki, ayon sa pagkakabanggit, ang dami ng inilipat na enerhiya ay tumataas,
• hugis ng isang nakatigil na bagay.

Sa huling kaso, ang mga puwersang nakadirekta sa iba't ibang direksyon ay kumikilos sa mga indibidwal na bahagi ng istraktura ng gusali, halimbawa:

Pagpili ng mga generator para sa mga windmill

Ang pagkakaroon ng kinakalkula na halaga ng bilang ng mga rebolusyon ng tornilyo (W), na nakuha sa paraang inilarawan sa itaas, posible na pumili (paggawa) ng naaangkop na generator. Halimbawa, sa antas ng bilis Z = 5, ang bilang ng mga blades ay 2 at ang bilis ay 330 rpm. na may bilis ng hangin na 8 m/s, ang generator power ay dapat na humigit-kumulang 300 watts.

Ang generator ng wind power plant "sa konteksto". Isang huwarang kopya ng isa sa mga posibleng disenyo ng generator para sa home wind power system, na ako lang ang nag-assemble

Ganito 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 may kaunti o walang mga kalkulasyon at pagbabago. Gayunpaman, ang kanilang kapangyarihan ay mababa.

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

Parameter	Mga halaga
Boltahe, V	24
Kapangyarihan, W	250-300
Dalas ng pag-ikot, rpm	200-250
Torque, Nm	25

Ang isang positibong katangian ng mga motor ng bisikleta ay halos hindi na sila kailangang gawing muli. Ang mga ito ay idinisenyo sa istruktura bilang mga de-kuryenteng motor na may mababang bilis at maaaring matagumpay na magamit para sa mga wind turbine.

Paano mag-cut ng mga blades

Karagdagang kasama ang linya simula sa ugat ng talim tandaan ang mga sukat ng blade radius - sa column na "Blade radius" sa mga berdeng column. Ayon sa mga sukat na ito, maglagay ng mga tuldok sa linya sa kaliwa at sa kanan ng ugat ng talim. Sa kaliwa, kung titingnan mo mula sa ugat ng talim hanggang sa dulo, magkakaroon ng mga coordinate ng Rear mm pattern, at sa kanan ng linya, ang mga coordinate ng Front mm pattern.Pagkatapos mong ikonekta ang mga tuldok at mayroon kang talim, na karaniwang pinuputol gamit ang talim mula sa hacksaw, o gamit ang electric jigsaw.

Ang mga butas para sa paglakip ng talim sa hub ay ginawa nang mahigpit sa gitnang linya ng talim, na iginuhit sa tubo sa pinakadulo simula, kung ililipat mo ang mga butas, ang talim ay tatayo sa ibang anggulo sa hangin at mawawala ang lahat. mga katangian nito. mga gilid ng talim kailangang iproseso, bilugan ang harap na bahagi ng talim, patalasin ang likod na bahagi ’at bilugan ang dulo ng mga talim upang walang sumipol at mag-ingay. Isinasaalang-alang na ng Excel spreadsheet ang pagpoproseso ng gilid sa pagkalkula sa paraan tulad ng sa larawan sa ibaba.
>

Umaasa ako na naging mas malinaw sa iyo kung paano gamitin ang plato at kung paano pumili ng isang tornilyo para sa generator. Halimbawa, siyempre, pumili ako ng generator na may hindi angkop na mga parameter, dahil masyadong maaga ang pag-charge ng 12v na baterya, para sa 24v at 48 volts ang mga resulta ay magkakaiba at ang kapangyarihan ay magiging mas mataas, ngunit hindi mo mailarawan ang lahat ng mga halimbawa.

Ang pinakamahalagang bagay ay upang maunawaan ang mga prinsipyo, halimbawa, ang pagpili ng isang propeller kung ito ay may mahusay na kapangyarihan sa isang bilis, hindi ito nangangahulugan na ito ay magkakaroon nito sa pagsasanay, kung ang generator ay naglo-load ng propeller masyadong maaga, ito ay hindi maabot. ang bilis nito at hindi bubuo ng kapangyarihan na dapat ay nasa mas mababang bilis, bagaman ang hangin ay kakalkulahin o mas mataas pa. Na-customize ang mga blades sa isang tiyak na bilis at kukuha ng pinakamataas na lakas mula sa hangin sa kanilang bilis.

Device at prinsipyo ng pagpapatakbo

Gumagana ang wind generator sa tulong ng wind power. Ang disenyo ng device na ito ay dapat magsama ng mga sumusunod na elemento:

• turbine blades o propeller;
• turbina;
• electric generator;
• ang axis ng electric generator;
• isang inverter, ang function na kung saan ay upang i-convert ang alternating kasalukuyang sa direktang kasalukuyang;
• isang mekanismo na umiikot sa mga blades;
• isang mekanismo na umiikot sa turbine;
• baterya;
• palo;
• rotary motion controller;
• damper;
• sensor ng hangin;
• wind sensor shank;
• gondola at iba pang elemento.

Ang mga pang-industriyang unit ay may power cabinet, proteksyon sa kidlat, isang rotary mechanism, isang maaasahang pundasyon, isang fire extinguishing device, at telekomunikasyon.

Ang wind generator ay isang aparato na nagpapalit ng enerhiya ng hangin sa kuryente. Ang mga nangunguna sa mga modernong aggregate ay mga gilingan na gumagawa ng harina mula sa butil. Gayunpaman, ang scheme ng koneksyon at ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng generator ay hindi nagbago ng marami.

1. Dahil sa lakas ng hangin, ang mga blades ay nagsisimulang umikot, ang metalikang kuwintas na kung saan ay ipinadala sa generator shaft.
2. Ang pag-ikot ng rotor ay lumilikha ng isang three-phase alternating current.
3. Sa pamamagitan ng controller, ang alternating current ay ipinapadala sa baterya. Ang baterya ay kinakailangan upang lumikha ng isang matatag na operasyon ng wind generator. Kung may hangin, sinisingil ng unit ang baterya.
4. Upang maprotektahan laban sa isang bagyo sa wind power generation system, may mga elemento para sa pag-alis ng wind wheel mula sa hangin. Nangyayari ito sa pamamagitan ng pagtiklop sa buntot o pagpreno ng gulong gamit ang electric brake.
5. Upang ma-recharge ang baterya, kakailanganin mong i-install ang controller. Kasama sa pag-andar ng huli ang pagsubaybay sa pag-charge ng baterya upang maiwasan ang pagkasira nito. Kung kinakailangan, ang aparatong ito ay maaaring magtapon ng labis na enerhiya sa ballast.
6. Ang mga baterya ay may palaging mababang boltahe, ngunit dapat itong maabot ang mamimili na may kapangyarihan na 220 volts. Para sa kadahilanang ito, ang mga inverter ay naka-install sa mga wind turbine.Nagagawa ng huli na i-convert ang alternating current sa direktang kasalukuyang, pinatataas ang lakas nito sa 220 volts. Kung hindi naka-install ang inverter, ang mga device na idinisenyo para sa mababang boltahe lamang ang kailangang gamitin.
7. Ang na-convert na kasalukuyang ay ipinapadala sa consumer sa pagpapagana ng mga baterya ng heating, ilaw sa silid, at mga gamit sa bahay.

Mga bagong katwiran para sa mga lumang konsepto

Walang batayan ang mga pagpapalagay na ang mga modernong pag-unlad ay dapat na kapansin-pansing pataasin ang kahusayan ng mga wind turbine ay walang basehan. Ang mga modernong pahalang na modelo ay nakakamit ng 75% na kahusayan ng kanilang teoretikal na limitasyon ng Bentz (humigit-kumulang 45% na kahusayan). Pagkatapos ng lahat, ang seksyon ng pisika na kumokontrol sa kahusayan ng mga wind turbine ay hydrodynamics, at ang mga batas nito ay hindi nababago mula sa sandaling ito ay natuklasan.

Sinusubukan ng ilang mga taga-disenyo na pataasin ang kahusayan sa pamamagitan ng pagtaas ng bilang ng mga blades, na ginagawa itong mas payat. Maaari mong dagdagan ang kanilang haba, at ito ay nagbibigay ng isang mas malaking epekto dahil sa paglaki ng swept na lugar.

Ngunit gayon pa man, kinakailangang mapanatili ang balanse sa pagitan ng pagbagal ng hangin at ng natitirang bilis nito.

May isa pang direksyon - upang mapataas ang bilis ng hangin sa pamamagitan ng pagpasa nito sa isang diffuser. Ngunit ang hydrodynamics ay puno ng mga natuklasang epekto ng daloy sa paligid ng mga hadlang sa landas na hindi gaanong lumalaban.

Mayroong higit pa o hindi gaanong matagumpay na mga modelo ng DAWT na may malalaking anggulo ng kono, ngunit ang mga pagtatangkang ito na "dayain ang hangin" ay hindi nagpapataas ng kahusayan gaya ng ina-advertise.

Ang pinakamatagumpay na modernong wind turbine ay mga vertical na modelo na may Darrieus blades, na naka-mount sa magnetic levitating thrust bearings (MAGLEV).Nagtatrabaho nang halos tahimik, nagsisimula silang umikot sa bilis ng hangin na mas mababa sa 1 m / s, at makatiis ng mabibigat na pagbugso hanggang 200 km / h. Ito ay sa batayan ng naturang mga mapagkukunan ng alternatibong enerhiya na ito ay pinaka kumikita upang bumuo ng isang pribadong independiyenteng sistema ng enerhiya.

Salamat sa pagbabasa hanggang dulo! Huwag kalimutan kung nagustuhan mo ang artikulo!

Ibahagi sa mga kaibigan, iwanan ang iyong mga KOMENTO (Ang iyong mga Komento ay nakakatulong ng malaki sa pagbuo ng proyekto)

Sumali sa aming VK group:

ALTER220 Alternatibong portal ng enerhiya

at magmungkahi ng mga paksa para sa talakayan, magkasama ito ay magiging mas kawili-wili!!!

Halaga ng pamamaraan

Kung pinabayaan mo ang mga kalkulasyon ng pagkarga ng paggalaw ng hangin, maaari mong, tulad ng sinasabi nila, sirain ang buong bagay sa simula at ilagay sa panganib ang buhay ng mga tao.

Kung karaniwang walang mga paghihirap sa presyon ng niyebe sa mga dingding ng mga gusali - ang pagkarga na ito ay makikita, maaari itong timbangin at kahit na hawakan - kung gayon ang lahat ay mas kumplikado sa hangin. Hindi ito nakikita, napakahirap hulaan ito nang intuitive. Oo, siyempre, ang hangin ay may ilang epekto sa mga sumusuporta sa mga istruktura, at sa ilang mga kaso maaari itong maging mapanira: pinipilipit nito ang mga banner ng advertising, natatalo ang mga bakod at pader, at napunit ang mga bubong. Ngunit paano posible na mahulaan at isaalang-alang ang puwersang ito? Talaga bang kalkulahin ito?

bumigay! Gayunpaman, ito ay isang nakakapagod na negosyo, at ang mga hindi propesyonal ay hindi gustong kalkulahin ang pagkarga ng hangin. Mayroong isang malinaw na paliwanag para dito: ang kahalagahan ng mga kalkulasyon ay isang napaka responsable at mahirap na bagay, mas kumplikado kaysa sa mga pagkalkula ng pagkarga ng snow. Kung dalawa at kalahating pahina lamang ang nakatuon sa pag-load ng niyebe sa joint venture na espesyal na nakatuon dito, kung gayon ang pagkalkula ng pagkarga ng hangin ay tatlong beses na higit pa! Dagdag pa, ang isang ipinag-uutos na aplikasyon ay maiugnay dito, inilalagay ang mga ito sa 19 na pahina na nagpapahiwatig ng mga aerodynamic coefficient.

Kung ang mga mamamayan ng Russia ay mapalad pa rin dito, kung gayon para sa mga naninirahan sa Belarus ay mas mahirap - ang dokumentong TKP_EN_1991-1-4-2O09 "Mga epekto ng hangin", na kumokontrol sa mga pamantayan at kalkulasyon, ay may dami ng 120 na pahina!

Gamit ang Eurocode (EN_1991-1-4-2O09) sa sukat ng pagbuo ng isang pribadong istraktura para sa mga epekto ng hangin, ilang tao ang gustong humarap sa isang tasa ng tsaa sa bahay. Ang mga propesyonal na interesado ay pinapayuhan na i-download at pag-aralan itong maigi, na mayroong isang espesyalistang consultant na napapalibutan nito. Kung hindi, dahil sa maling diskarte at pag-unawa, ang mga kahihinatnan ng mga kalkulasyon ay maaaring nakapipinsala.

Salik ng paggamit ng lakas ng hangin

Dapat pansinin na para sa mga wind turbine mayroong isang tiyak na tagapagpahiwatig ng kahusayan - KIEV (Wind Energy Utilization Coefficient). Ipinapahiwatig nito kung anong porsyento ng daloy ng hangin na dumadaan sa nagtatrabaho na seksyon ang direktang nakakaapekto sa mga blades ng windmill. O, upang ilagay ito nang mas siyentipiko, ipinapakita nito ang ratio ng kapangyarihan na natanggap sa baras ng aparato sa kapangyarihan ng daloy na kumikilos sa ibabaw ng hangin ng impeller. Kaya, ang KIEV ay isang tiyak, naaangkop lamang sa mga wind turbine, analogue ng kahusayan.

Sa ngayon, ang mga halaga ng KIEV mula sa orihinal na 10-15% (mga tagapagpahiwatig ng mga lumang windmill) ay tumaas sa 356-40%. Ito ay dahil sa pagpapabuti sa disenyo ng mga windmill at ang paglitaw ng mga bago, mas mahusay na materyales at teknikal na detalye, mga pagtitipon na nakakatulong na mabawasan ang pagkalugi ng friction o iba pang banayad na epekto.

Natukoy ng mga teoretikal na pag-aaral na ang pinakamataas na kadahilanan ng paggamit para sa enerhiya ng hangin ay 0.593.

Summing up sa itaas: Ang wind turbine ba ay kumikita?

Ang mga resulta sa itaas ay malinaw na nagpapatunay sa pagbabayad ng mga gastos sa pagbili at paglulunsad ng wind generator.Lalo na mula sa:

• Ang halaga ng isang kilowatt ay patuloy na lumalaki dahil sa inflation.
• Kapag gumagamit ng windmill, ang bagay ay nagiging non-volatile.
• Ang "sobra" ng nabuong koryente ay maaaring maipon at maimbak sa kaso ng kalmado na panahon salamat sa isang walang patid na sistema ng supply ng kuryente.
• Maraming mga bagay na malayo mula sa sentralisadong network ng supply ng kuryente ay napipilitang umiral sa kawalan ng kuryente, dahil ang kanilang koneksyon ay hindi kumikita.

Kaya, ang wind generator ay kumikita. Ang pagbili nito para sa mga consumer na masigasig sa enerhiya na walang supply ng kuryente ay magagawa sa ekonomiya. Ang isang hotel sa labas ng lungsod, isang agrikultural na sakahan o isang negosyong panghayupan, isang cottage settlement - sa anumang kaso, ang mga gastos sa pagkonekta sa isang alternatibong mapagkukunan ng kuryente ay makatwiran. Ito ay nananatiling lamang upang pumili ng isang angkop na modelo ng isang windmill at i-install ito, ginagabayan ng mga rekomendasyon ng tagagawa. Ang lakas ng device ay dapat tumugma sa average na bilis ng hangin sa iyong lugar. Maaari mong tukuyin ito gamit ang isang espesyal na mapa ng hangin o ayon sa lokal na istasyon ng panahon.

Mangyaring tandaan: para sa mga wind turbine mula sa mga tagagawa ng Tsino, ang na-rate na kapangyarihan ng aparato ay kinakalkula na isinasaalang-alang ang bilis ng hangin sa 50-70% ng antas ng lupa. Ang pag-install ng windmill sa ganoong taas ay may problema

Ang masyadong mataas na palo ay mahal, at ang lakas nito ay napapailalim sa mahigpit na mga kinakailangan. Bilang karagdagan, sa ipinahiwatig na taas, ang mga bugso ng hangin ay bumubuo ng malalakas na agos ng eddy. Hindi lamang nila pinapabagal ang pagpapatakbo ng wind generator, ngunit maaari ring maging sanhi ng pagkasira ng mga blades. Ang solusyon ay i-install ang device sa taas na 30-35m, na magbibigay ng access sa malakas na hangin, ngunit pipigilan ang windmill mula sa pagsira.