Cara mengira penjana angin: formula + contoh pengiraan praktikal

Tenaga alternatif yang diperoleh daripada loji janakuasa angin sangat diminati oleh masyarakat.Terdapat banyak bukti tentang ini pada tahap amalan harian sebenar.

Pemilik hartanah negara membina kincir angin dengan tangan mereka sendiri dan berpuas hati dengan hasilnya, walaupun kesannya boleh jangka pendek. Sebabnya ialah penjana angin tidak dikira dengan betul semasa pemasangan.

Setuju, saya tidak mahu menghabiskan masa dan wang untuk melaksanakan projek dan berakhir dengan pemasangan yang tidak berkesan. Oleh itu, adalah penting untuk memahami cara mengira penjana angin, dan dengan parameter apa untuk memilih komponen operasi utama turbin angin.

Artikel itu dikhaskan untuk menyelesaikan soalan-soalan ini. Bahagian teori bahan ditambah dengan contoh ilustrasi dan cadangan praktikal untuk memasang penjana angin.

Pengiraan turbin angin

Di mana untuk mula mengira sistem untuk menjana elektrik daripada tenaga angin? Memandangkan kita bercakap tentang penjana angin, analisis awal angin naik di kawasan tertentu nampaknya logik.

Parameter pengiraan seperti kelajuan angin dan arah cirinya untuk wilayah tertentu adalah parameter reka bentuk yang penting. Sedikit sebanyak, mereka menentukan tahap kuasa turbin angin yang sebenarnya boleh dicapai.

Sukar untuk membayangkan penjana angin dengan kuasa sedemikian. Tetapi reka bentuk sedemikian wujud dan berfungsi dengan berkesan.Walau bagaimanapun, pengiraan struktur tersebut menunjukkan kuasa yang agak rendah berbanding sumber tenaga tradisional

Apa yang perlu diperhatikan ialah proses ini bersifat jangka panjang (sekurang-kurangnya 1 bulan), yang agak jelas. Adalah mustahil untuk mengira parameter berkemungkinan maksimum kelajuan angin dan arah yang paling kerap dengan satu atau dua ukuran.

Berpuluh-puluh ukuran akan diperlukan. Walau bagaimanapun, operasi ini benar-benar perlu jika ada keinginan untuk membina sistem produktif yang berkesan.

Bagaimana untuk mengira kuasa kincir angin

Penjana angin untuk kegunaan domestik, terutamanya yang dibuat dengan tangan, tidak pernah mengejutkan orang yang mempunyai kuasa tinggi. Ini boleh difahami. Seseorang hanya perlu membayangkan tiang besar setinggi 8-10 m, dilengkapi dengan penjana dengan rentang bilah kipas lebih daripada 3 m. Dan ini bukan pemasangan yang paling berkuasa. Hanya kira-kira 2 kW.

Untuk menservis turbin angin kuasa ini, helikopter dan pasukan pakar yang berjumlah sehingga sedozen orang digunakan. Untuk mengira loji kuasa sedemikian, bilangan penghibur yang lebih besar terlibat

Secara umum, jika anda bergantung pada jadual standard yang menunjukkan hubungan antara kuasa penjana angin dan rentang bilah kipas yang diperlukan, ada sesuatu yang perlu dikejutkan. Mengikut jadual, kincir angin 10 W memerlukan kipas dua meter.

Reka bentuk 500-watt memerlukan kipas dengan diameter 14 m. Selain itu, parameter rentang bilah bergantung pada bilangannya. Semakin banyak bilah, semakin kecil rentangnya.

Tetapi ini hanyalah teori, dikondisikan oleh kelajuan angin tidak melebihi 4 m/s.Dalam amalan, semuanya agak berbeza, dan kuasa pemasangan isi rumah yang sebenarnya beroperasi untuk masa yang lama tidak pernah melebihi 500 W.

Oleh itu, pilihan kuasa di sini biasanya terhad kepada julat 250-500 W dengan kelajuan angin purata 6-8 m/s.

Jadual pergantungan kuasa sistem tenaga angin pada diameter pemutar dan bilangan bilah. Jadual ini boleh digunakan untuk pengiraan, tetapi mengambil kira kompilasinya untuk parameter kelajuan angin sehingga 4 m/sec (+)

Dari kedudukan teori, kuasa stesen janakuasa angin dikira menggunakan formula:

N=p*S*V³/2,

di mana:

• hlm – ketumpatan jisim udara;
• S – jumlah luas hembusan bilah kipas;
• V - kelajuan aliran udara;
• N – kuasa aliran udara.

Oleh kerana N ialah parameter yang secara radikal mempengaruhi kuasa penjana angin, kuasa sebenar pemasangan akan hampir dengan nilai yang dikira N.

Pengiraan kipas turbin angin

Apabila membina kincir angin, dua jenis kipas biasanya digunakan:

• bersayap — putaran dalam satah mendatar;
• Rotor Savonius, rotor Darrieus — putaran dalam satah menegak.

Reka bentuk skru dengan putaran dalam mana-mana satah boleh dikira menggunakan formula:

Z=L*W/60/V

di mana:

• Z – tahap kelajuan (kelajuan rendah) kipas;
• L – saiz panjang bulatan yang diterangkan oleh bilah;
• W – kelajuan (kekerapan) putaran kipas;
• V – kelajuan aliran udara.

Berdasarkan formula ini, anda boleh mengira dengan mudah bilangan pusingan W - kelajuan putaran.

Beginilah rupa reka bentuk skru yang dipanggil “Darieu Rotor”. Versi kipas ini dianggap berkesan dalam pembuatan penjana angin dengan kuasa dan saiz kecil.Pengiraan skru mempunyai beberapa ciri

Dan hubungan kerja antara revolusi dan kelajuan angin boleh didapati dalam jadual yang tersedia di Internet. Sebagai contoh, untuk kipas dengan dua bilah dan Z=5, hubungan berikut adalah sah:

Selain itu, salah satu penunjuk penting kipas kincir angin ialah padang.

Parameter ini boleh ditentukan menggunakan formula:

H=2πR* tan α,

di mana:

• 2π – malar (2*3.14);
• R – jejari yang diterangkan oleh bilah;
• tan α – sudut bahagian.

Maklumat tambahan tentang memilih bentuk dan bilangan bilah, serta arahan untuk pembuatannya, disediakan dalam artikel ini.

Pemilihan penjana untuk turbin angin

Mempunyai nilai pengiraan bilangan putaran skru (W), yang diperoleh menggunakan kaedah yang diterangkan di atas, anda sudah boleh memilih (mengeluarkan) penjana yang sesuai.

Contohnya, dengan darjah kelajuan Z=5, bilangan bilah sama dengan 2 dan kelajuan 330 rpm. Pada kelajuan angin 8 m/s. Kuasa penjana hendaklah kira-kira 300 W.

Pandangan keratan rentas penjana loji kuasa angin. Contoh demonstrasi salah satu reka bentuk yang mungkin bagi penjana sistem kuasa angin rumah, dipasang secara bebas

Memandangkan parameter ini, pilihan yang sesuai sebagai penjana untuk loji kuasa angin domestik mungkin motor yang digunakan dalam reka bentuk basikal elektrik moden. Nama tradisional bahagian itu ialah motor basikal (dibuat di China).

Inilah rupa motor basikal elektrik, berdasarkan yang dicadangkan untuk membuat penjana untuk kincir angin rumah. Reka bentuk motor basikal sesuai untuk pelaksanaan tanpa pengiraan atau pengubahsuaian. Walau bagaimanapun, kuasa mereka adalah rendah

Ciri-ciri motor basikal elektrik adalah lebih kurang seperti berikut:

Ciri positif motor basikal ialah ia boleh dikatakan tidak perlu diubah. Mereka direka bentuk secara struktur sebagai motor elektrik berkelajuan rendah dan boleh digunakan dengan jayanya untuk penjana angin.

Untuk membuat kincir angin anda boleh guna generator kereta atau kumpulkan unit mesin basuh.

Pengiraan dan pemilihan pengawal caj

Pengawal cas bateri diperlukan untuk sebarang jenis loji kuasa angin, termasuk reka bentuk domestik.

Pengiraan peranti ini adalah untuk memilih litar elektrik peranti, yang sepadan dengan parameter reka bentuk sistem angin.

Daripada parameter ini, yang utama ialah:

• voltan terkadar dan maksimum penjana;
• kuasa penjana maksimum yang mungkin;
• arus pengecasan bateri maksimum yang mungkin;
• voltan bateri;
• suhu ambien;
• tahap kelembapan persekitaran.

Berdasarkan parameter yang dibentangkan, pemasangan pengawal caj lakukan sendiri atau pilih peranti siap sedia.

Pengawal cas untuk bateri yang digunakan sebagai sebahagian daripada loji kuasa angin. Peranti buatan industri, apabila memilih yang anda hanya perlu mengkaji dengan teliti ciri teknikal untuk penyelarasan yang tepat dengan sistem sedia ada

Sudah tentu, adalah dinasihatkan untuk memilih (atau memasang) peranti yang litarnya akan menyediakan fungsi permulaan yang mudah dalam keadaan aliran udara yang lemah. Pengawal yang direka untuk operasi dengan bateri voltan berbeza (12, 24, 48 volt) juga dialu-alukan.

Akhirnya, apabila mengira (memilih) litar pengawal, adalah disyorkan untuk tidak melupakan kehadiran fungsi seperti kawalan penyongsang.

Memilih bateri untuk sistem

Dalam amalan, pelbagai jenis bateri digunakan dan hampir kesemuanya agak sesuai untuk digunakan sebagai sebahagian daripada sistem tenaga angin. Tetapi pilihan khusus perlu dibuat dalam apa jua keadaan. Bergantung pada parameter sistem kincir angin, bateri dipilih berdasarkan voltan, kapasiti dan keadaan pengecasan.

Komponen tradisional untuk kincir angin rumah ialah bateri asid plumbum klasik. Mereka menunjukkan hasil yang baik dalam erti kata yang praktikal.Selain itu, kos bateri jenis ini lebih berpatutan berbanding jenis lain.

Bateri asid plumbum adalah sangat bersahaja untuk keadaan pengecasan/penyahcasan, tetapi tidak boleh diterima untuk memasukkannya ke dalam sistem tanpa pengawal.

Jika pemasangan turbin angin mengandungi pengawal cas yang direka secara profesional dengan sistem automasi sepenuhnya, nampaknya rasional untuk menggunakan bateri AGM atau helium.

Pek bateri penjana angin rumah. Bukan pilihan terbaik untuk digunakan, memandangkan kekacauan wayar dan keperluan penyimpanan. Dalam keadaan peranti storan tenaga ini, seseorang tidak boleh bergantung pada operasi jangka panjangnya.

Kedua-dua jenis peranti storan tenaga dicirikan oleh kecekapan yang lebih tinggi dan hayat perkhidmatan yang panjang, tetapi ia meletakkan permintaan yang tinggi pada keadaan pengecasan.

Perkara yang sama berlaku untuk apa yang dipanggil bateri jenis helium berperisai. Tetapi pilihan bateri ini untuk kincir angin isi rumah sangat terhad oleh harga. Walau bagaimanapun, hayat perkhidmatan bateri mahal ini adalah yang paling lama berbanding semua jenis lain.

Bateri ini juga mempunyai kitaran cas/nyahcas yang lebih panjang, tetapi hanya jika pengecas berkualiti tinggi digunakan.

Pengiraan penyongsang untuk kincir angin rumah

Perlu diperhatikan dengan segera: jika reka bentuk turbin angin rumah mengandungi satu bateri 12 volt, tidak ada gunanya memasang penyongsang pada sistem sedemikian.

Secara purata, penggunaan kuasa isi rumah adalah sekurang-kurangnya 4 kW pada beban puncak.Oleh itu kesimpulannya: bilangan bateri boleh dicas semula untuk kuasa sedemikian hendaklah sekurang-kurangnya 10 keping dan sebaik-baiknya dengan voltan 24 volt. Untuk bilangan bateri sedemikian, masuk akal untuk memasang penyongsang.

Walau bagaimanapun, untuk membekalkan tenaga sepenuhnya kepada 10 bateri dengan voltan 24 W setiap satu dan mengekalkan casnya secara stabil, kincir angin dengan kuasa sekurang-kurangnya 2-3 kW akan diperlukan. Jelas sekali, struktur isi rumah yang ringkas tidak dapat mengendalikan kuasa sedemikian.

Penyongsang kuasa rendah (600 W), yang boleh digunakan untuk pemasangan kuasa kecil di rumah. Anda boleh menghidupkan TV atau peti sejuk kecil daripada peralatan sedemikian dengan voltan 220 volt. Tiada lagi arus yang mencukupi untuk lampu di candelier

Walau bagaimanapun, anda boleh mengira kuasa penyongsang seperti berikut:

1. Jumlahkan kuasa semua pengguna.
2. Tentukan masa penggunaan.
3. Tentukan beban puncak.

Dalam contoh khusus ia akan kelihatan seperti ini.

Biarkan ada peralatan elektrik rumah sebagai beban: lampu lampu - 3 pcs. 40 W setiap satu, penerima televisyen - 120 W, peti sejuk padat 200 W. Kami merumuskan kuasa: 3*40+120+200 dan kami mendapat 440 W pada output.

Mari tentukan kuasa pengguna untuk tempoh purata 4 jam: 440*4=1760 W. Berdasarkan nilai kuasa yang diperolehi sepanjang masa penggunaan, nampaknya logik untuk memilih penyongsang daripada antara peranti sedemikian dengan kuasa output 2 kW atau lebih.

Berdasarkan nilai ini, ciri voltan semasa peranti yang diperlukan dikira: 2000*0.6=1200 V/A.

Skim klasik untuk pembiakan dan pengagihan tenaga yang diperoleh daripada penjana angin isi rumah. Walau bagaimanapun, untuk menyediakan tenaga jangka panjang kepada bilangan peranti sedemikian, pemasangan yang cukup berkuasa diperlukan (+)

Pada hakikatnya, beban isi rumah pada keluarga tiga orang, yang dilengkapi sepenuhnya dengan perkakas rumah, akan lebih tinggi daripada yang dikira dalam contoh. Lazimnya, masa sambungan beban juga melebihi 4 jam yang diperlukan. Sehubungan itu, penyongsang sistem kuasa angin memerlukan yang lebih berkuasa.

Pengiraan awal kincir angin berguna bukan sahaja untuk pemasangan sendiri. Ia juga perlu untuk menentukan parameter optimum apabila memilih penjana angin siap pakai.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Cara data sumber dianalisis dan cara formula digunakan ditunjukkan dalam video:

Ia adalah perlu untuk menggunakan data yang dikira dalam apa jua keadaan. Sama ada loji janakuasa industri atau yang dikilangkan untuk kegunaan domestik, pengiraan setiap unit sentiasa memastikan kecekapan maksimum peranti dan, yang paling penting, keselamatan operasi.

Pengiraan awal menentukan kebolehlaksanaan projek dan membantu menentukan betapa kos atau ekonomi projek itu.

Adakah anda mempunyai pengalaman dalam menyelesaikan masalah yang sama? Atau masih ada soalan mengenai topik tersebut? Sila kongsi kemahiran pengiraan turbin angin dan reka bentuk anda. Anda boleh meninggalkan komen dan bertanya soalan dalam borang di bawah.