Jak vypočítat větrný generátor pomocí vzorců

Alternativní energie získávaná z větrných elektráren je ve společnosti velmi zajímavá. Existuje o tom mnoho důkazů na úrovni skutečné každodenní praxe.

Majitelé venkovských nemovitostí staví větrné mlýny vlastníma rukama a jsou s výsledkem spokojeni, i když efekt může být krátkodobý. Důvodem je, že větrný generátor nebyl při montáži správně vypočítán.

Souhlasím, nechtěl bych utrácet čas a peníze na realizaci projektu a skončit s neúčinnou instalací. Proto je důležité pochopit, jak vypočítat větrný generátor a podle jakých parametrů vybrat hlavní provozní součásti větrné turbíny.

Článek je věnován řešení těchto problémů. Teoretická část materiálu je doplněna názornými příklady a praktickými doporučeními pro sestavení větrného generátoru.

Výpočet větrné turbíny

Kde začít s výpočtem systému pro výrobu elektřiny z větrné energie? Vzhledem k tomu, že mluvíme o větrném generátoru, zdá se logická předběžná analýza větrné růžice v konkrétní oblasti.

Výpočtové parametry, jako je rychlost větru a jeho charakteristický směr pro dané území, jsou důležitými návrhovými parametry. Do jisté míry určují úroveň výkonu větrné turbíny, která bude skutečně dosažitelná.

Je těžké si vůbec představit větrné generátory takové síly. Ale takové návrhy existují a fungují efektivně. Výpočty takových konstrukcí však ukazují relativně nízký výkon ve srovnání s tradičními zdroji energie

Pozoruhodné je, že tento proces má dlouhodobý charakter (nejméně 1 měsíc), což je zcela zřejmé. Jedním nebo dvěma měřeními nelze vypočítat maximální pravděpodobné parametry rychlosti větru a jeho nejčastějšího směru.

Budou potřeba desítky měření. Tato operace je však skutečně nezbytná, pokud existuje touha vybudovat efektivní produktivní systém.

Jak vypočítat výkon větrného mlýna

Větrné generátory pro domácí použití, zejména ty ručně vyráběné, nikdy nepřekvapily lidi s vysokým výkonem. To je pochopitelné. Stačí si představit masivní stožár 8-10 m vysoký, vybavený generátorem s rozpětím listů vrtule více než 3 m, a to není nejvýkonnější instalace. Jen asi 2 kW.

K servisu větrných turbín tohoto výkonu se používají vrtulníky a týmy specialistů v počtu až desítek lidí. Pro výpočet takové elektrárny je zapojen ještě větší počet účinkujících

Obecně platí, že pokud se spoléháte na standardní tabulku ukazující vztah mezi výkonem větrného generátoru a požadovaným rozpětím listů vrtule, je se čemu divit. Podle tabulky vyžaduje větrný mlýn 10 W dvoumetrovou vrtuli.

500wattová konstrukce bude vyžadovat vrtuli o průměru 14 m Kromě toho závisí parametr rozpětí listů na jejich počtu. Čím více lopatek, tím menší rozpětí.

Ale to je jen teorie, podmíněná rychlostí větru nepřesahující 4 m/sec. V praxi je vše poněkud jiné a výkon domácích instalací, které skutečně fungují po dlouhou dobu, nikdy nepřesáhl 500 W.

Proto je zde výběr výkonu obvykle omezen na rozsah 250-500 W při průměrné rychlosti větru 6-8 m/sec.

Tabulka závislosti výkonu větrné energetické soustavy na průměru rotoru a počtu lopatek. Tuto tabulku lze použít pro výpočty, ale s přihlédnutím k její kompilaci pro parametry rychlosti větru do 4 m/s (+)

Přečtěte si více

Kostní a masokostní moučka pro kuřata: výhody, návod k použití, skladování

Z teoretické pozice se výkon větrné elektrárny vypočítá pomocí vzorce:

N=p*S*V 3 /2,

p – hustota vzduchových hmot;
S – celková ofukovaná plocha listů vrtule;
V — rychlost proudění vzduchu;
N – výkon proudění vzduchu.

Protože N je parametr, který radikálně ovlivňuje výkon větrného generátoru, skutečný výkon instalace se bude blížit vypočítané hodnotě N.

Výpočet vrtulí větrných turbín

Při stavbě větrného mlýna se obvykle používají dva typy vrtulí:

okřídlený — rotace ve vodorovné rovině;
Savonius rotor, Darrieus rotor — rotace ve svislé rovině.

Návrhy šroubů s rotací v libovolné rovině lze vypočítat pomocí vzorce:

Z=D*Š/60/V

Z – stupeň rychlosti (nízká rychlost) vrtule;
L – velikost délky kruhu popsaného lopatkami;
W – rychlost (frekvence) otáčení vrtule;
V – rychlost proudění vzduchu.

Na základě tohoto vzorce si snadno spočítáte počet otáček W – rychlost otáčení.

Takto vypadá konstrukce šroubu zvaného „Darieu Rotor“. Tato verze vrtule je považována za účinnou při výrobě větrných generátorů malého výkonu a velikosti. Výpočet šroubu má některé funkce

A pracovní vztah mezi otáčkami a rychlostí větru lze nalézt v tabulkách, které jsou dostupné na internetu. Například pro vrtuli se dvěma listy a Z=5 platí následující vztah:

Počet lopatek	Stupeň rychlosti	Rychlost větru m/s
2	5	330

Jedním z důležitých ukazatelů vrtule větrného mlýna je také stoupání.

Tento parametr lze určit pomocí vzorce:

H=2πR* tan α,

Další informace o výběru tvaru a počtu lopatek, stejně jako pokyny pro jejich výrobu, jsou uvedeny v tomto článku.

Výběr generátorů pro větrné turbíny

S vypočtenou hodnotou počtu otáček šroubu (W), získanou výše popsanou metodou, již můžete vybrat (vyrobit) vhodný generátor.

Například při stupni rychlosti Z=5 je počet lopatek rovný 2 a rychlost 330 ot./min. Při rychlosti větru 8 m/s. Výkon generátoru by měl být přibližně 300 W.

Pohled v řezu na generátor větrné elektrárny. Demonstrativní příklad jednoho z možných návrhů generátoru domácí větrné elektrárny, sestaveného samostatně

Vzhledem k těmto parametrům může být vhodnou volbou jako generátor pro domácí větrnou elektrárnu motor používaný v návrzích moderních elektrokol. Tradiční název dílu je motor na kolo (vyrobeno v Číně).

Takto vypadá elektromotor na kolo, na jehož základě se navrhuje vyrobit generátor pro domácí větrný mlýn. Konstrukce motoru jízdního kola je ideální pro realizaci prakticky bez výpočtů a úprav. Jejich síla je však nízká

Vlastnosti elektromotoru jízdního kola jsou přibližně následující:

Parametr	Hodnoty
Napětí	24
Napájení, W	250-300
Rychlost otáčení, ot./min.	200-250
Točivý moment, Nm	25

Pozitivní vlastností motorů pro jízdní kola je, že je prakticky není nutné měnit. Konstrukčně byly navrženy jako pomaloběžné elektromotory a lze je s úspěchem použít pro větrné generátory.

Výpočet a výběr regulátoru nabíjení

Regulátor nabíjení baterie je vyžadován pro jakýkoli typ větrné elektrárny, včetně domácího provedení.

Regulátor je kompaktní, ale extrémně užitečné elektronické zařízení, které je zodpovědné za racionální rozdělení náboje přijatého větrným mlýnem. Jednoduše řečeno, jedná se o předřadný regulátor

Přečtěte si více

Jak upevnit sloupky na zábradlí a schody v Krasnojarsku | Elitní dřevo

Regulátor při překročení povoleného napětí vypíná přívod náboje do baterií a přesměruje energii přímo ke spotřebiči. Jako spotřebitel lze použít zařízení, které snadno snese změny v napájení.

V případě ztráty nabití baterií je to regulátor, který přepne dodávku energie „do rezervy“. Je nutné zabránit úplnému vybití a přebití baterií.

Pokud je energie pro objekt generována společně solárními panely a větrnými generátory, může jeden regulátor společný pro všechny instalace vyrovnávat dodávku nabíjení

Home > MOJE ŘEŠENÍ > ENERGETICKÁ KALKULAČKA PRO MŮJ DOMOV