風力タービンから受け取る代替エネルギーは、社会にとって大きな関心事です。実際の家事慣行のレベルでこれに対する多くの確認があります。
郊外の不動産の所有者は、自分の手で風車を建て、その結果には満足していますが、効果は短期間です。理由-組み立て中に、風力発電機が正しく計算されませんでした。
同意します。非効率的なインストールを行うために、プロジェクトに時間とお金をかけたくありません。したがって、風力発電機の計算方法と、風力タービンの主な動作単位を選択するためのパラメーターを理解することが重要です。
記事はこれらの質問の解決に専念しています。材料の理論的な部分は、風力発電機の組み立てのための実例と実際的な推奨事項によって補足されます。
風力発電機の計算
風力エネルギーからの電気の再生システムの計算をどこから始めますか?風力発電機について話していることを考えると、特定の領域での風の上昇の予備的な分析は理にかなっているようです。
風速や特定の地域の特徴的な方向などの設計パラメータは、重要な設計パラメータです。それらはある程度達成可能な風車の電力レベルを決定します。
そのような力の風力発電機を想像することは困難です。しかし、同様のデザインが存在し、効果的に機能します。ただし、そのような構造の計算は、従来のエネルギー源と比較して比較的小さな電力を示します。
注目に値するのは、このプロセスが長期的な性質(少なくとも1か月)であることです。 1つまたは2つの測定値で風速とその最も頻繁な方向の最も可能性の高いパラメーターを計算することは不可能です。
何十回もの測定が必要になります。それでも、効果的な生産システムを構築したい場合は、この操作が本当に必要です。
風車の力を計算する方法
家庭用風力発電機、特に自分の手で作った風力発電機は、まだ高出力の人々を驚かせる必要はありません。理解できます。ローターブレードのスパンが3 mを超える発電機を備えた、高さ8〜10 mの巨大なマストを想像するだけで、これは最も強力な設備ではありません。約2 kW。
そのようなパワーの風車にサービスを提供するために、ヘリコプターと専門家のチームが使用され、最大で数十人が使用されます。そのような発電所を計算するには、さらに多くの実行者が関与します
一般的に、風力発電機の出力とローターブレードの必要なスパンの比率を示す標準的な表に依存している場合、驚くべきことは何もありません。表によると、10 Wの風車には10メートルのプロペラが必要です。
500ワットの設計では、直径14 mのネジが必要になりますが、この場合、ブレードスパンパラメータはその数によって異なります。ブレードが多いほど、スコープは小さくなります。
しかし、風速が4 m /秒を超えないため、これは単なる理論です。実際には、すべてが多少異なり、長い間有効であった家庭用設備の電力は500ワットを超えることはありません。
したがって、ここでの電力の選択は通常、250〜500 Wの範囲に制限され、平均風速は6〜8 m / sです。
風力エネルギーシステムの出力の、ローターの直径とブレードの数への依存性の表。この表は計算に使用できますが、最大4 m / s(+)の風速パラメーターでのコンパイルを考慮に入れます
理論的な観点から、風力発電所の電力は次の式で計算されます。
N = p * S * V3/2,
どこ:
- p -気団の密度;
- S -プロペラブレードの総吹き面積;
- V -空気流量;
- N -空気流量。
Nは風力発電機の出力に劇的な影響を与えるパラメータであるため、設備の実際の出力はNの計算値に近くなります。
風力タービンねじの計算
風車を設計する場合、通常2種類のねじが使用されます。
- 翼のある -水平面での回転;
- サボニウスローター、ダリアローター -垂直面での回転。
任意の平面で回転するねじの設計は、次の式を使用して計算できます。
Z = L * W / 60 / V
どこ:
- Z -スクリューの速度(低速)の程度。
- L -円の刃で表される長さのサイズ。
- W -スクリューの回転速度(周波数)。
- V -空気流量。
この式に基づいて、回転数W、回転速度を簡単に計算できます。
これが「ローターダリア」というネジのデザインです。このバージョンのプロペラは、小さい出力とサイズの風力発電機の製造に効果的であると考えられています。ねじの計算にはいくつかの特徴があります
回転数と風速の稼働率は、ネットワークで利用可能な表に記載されています。たとえば、2つのブレードとZ = 5のねじの場合、次の関係が成り立ちます。
ブレードの数 | スピードの程度 | 風速m / s |
2 | 5 | 330 |
また、風力タービン支柱の重要な指標の1つはステップです。
このパラメーターは、次の式を使用して決定できます。
H =2πR* tanα,
どこ:
- 2π -定数(2 * 3.14);
- R -ブレードによって記述された半径;
- tgα -セクション角度。
この記事では、ブレードの形状と数の選択、およびその製造方法に関する追加情報を提供します。
風車用発電機の選択
上記の方法で得られたスクリュー回転数(W)の計算値をもとに、対応する発電機を選択(作成)することは既に可能である。
たとえば、速度Z = 5の場合、ブレードの数は2に等しく、速度は330 rpmです。 8 m / sの風速で。発電機の電力は約300ワットでなければなりません。
「セクション内」の風力発電設備の発電機。独立して組み立てられた家庭用風力発電システムの発電機の可能な設計の1つの代表的な例
これらのパラメーターがあれば、現代の電動自転車の建設に使用されるモーターは、家庭用風力発電所の発電機として適切な選択肢となります。パーツの伝統的な名前は自転車モーター(PRCの生産)です。
それは電気サイクルモーターのように見え、それに基づいて家庭用風力タービン用の発電機を作ることが提案されています。自転車のモーターの設計は、計算や改善がほとんどない実装に最適です。しかし、彼らの力は小さいです
電気自転車モーターの特性は、おおよそ次のとおりです。
パラメータ | 価値観 |
電圧 | 24 |
パワー、W | 250-300 |
回転速度、rpm | 200-250 |
トルク、Nm | 25 |
サイクルモーターの良い点は、実際にやり直す必要がないことです。それらは低速電気モーターとして建設的に開発され、風力発電機に首尾よく使用することができます。
風車を作るには、車の発電機を使用するか、洗濯機からユニットを組み立てます。
充電コントローラーの計算と選択
バッテリー充電コントローラーは、住宅建設を含むあらゆるタイプの風力発電設備に必要です。
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風車の標準コントローラー
風力発電機接続図のコントローラー
専用発電所バッテリー
ソーラーパネルと風車を組み合わせる
このデバイスの計算は、風力システムの計算されたパラメーターに対応するデバイスの電気回路の選択に還元されます。
これらのパラメータのうち、主なものは次のとおりです。
- 発電機の定格および最大電圧;
- 最大可能な発電機電力;
- 最大可能なバッテリー充電電流;
- バッテリー電圧;
- 周囲温度;
- 環境湿度レベル。
提示されたパラメーターに基づいて、日曜大工の充電コントローラーアセンブリまたは完成したデバイスの選択。
風力発電所の一部として使用されるバッテリー充電コントローラー。既存のシステムと正確に調整するために技術仕様を慎重に検討するだけでよい産業用製造装置
もちろん、その回路が弱い空気流の流れで簡単な始動機能を提供するデバイスを選択(または組み立て)することをお勧めします。異なる電圧(12、24、48ボルト)のバッテリーで使用するように設計されたコントローラーも歓迎します。
最後に、コントローラ回路を計算(選択)するときは、インバータ制御などの機能の存在を忘れないことをお勧めします。
システムのバッテリーの選択
実際には、さまざまな種類のバッテリーが使用されており、ほとんどすべてが風力エネルギーシステムの一部として使用するのに非常に適しています。しかし、具体的な選択はとにかく行われる必要があります。風車システムのパラメーターに応じて、バッテリーの選択は電圧、容量、充電条件に従って行われます。
家庭用風車のクラシックなコンポーネントは、クラシックな鉛蓄電池です。彼らは実用的な意味で良い結果を示した。さらに、このタイプのバッテリーのコストは、他のタイプに比べて許容範囲です。
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ミニ発電所用バッテリー
風力タービンチャージ処理装置
バッテリーのラックへの配置
電池選択のガイドライン
鉛蓄電池は、充電/放電の状態に特に気を取られませんが、コントローラーなしでシステムに含めることはできません。
本格的な自動化システムを備えた風力発電機セットに専門的に作られた充電コントローラーがある場合、AGMまたはヘリウム電池の使用は合理的であると見なされます。
バッテリーパック家庭用風力発電機。ワイヤーの混乱とストレージ要件を考えると、最良の選択肢ではありません。このようなエネルギー貯蔵の状態では、長期的な効果を期待することはできません。
どちらのタイプのエネルギー貯蔵デバイスも、効率が高く、耐用年数が長いという特徴がありますが、充電条件には高い要件があります。
同じことが、いわゆるヘリウムタイプの装甲電池にも当てはまります。しかし、家庭用風車用のこれらのバッテリーの選択は、価格によって大幅に制限されています。ただし、これらの高価なバッテリーの寿命は、他のすべてのタイプと比較して最長です。
これらのバッテリーは、より重要な充電/放電サイクルによっても区別されますが、高品質の充電器を使用する必要があります。
家庭用風力タービンのインバーターの計算
すぐに注意してください:家庭用エネルギー風力タービンの設計に12ボルトのバッテリーが1つ含まれている場合、そのようなシステムにインバーターを完全に配置することは理にかなっています。
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ミニ発電所用インバーター
直流コンバーターの操作
モジュール式システムの組み立て原理
平均して、家庭の電力消費量はピーク負荷で少なくとも4 kWです。したがって、結論:そのような電力用のバッテリーの数は少なくとも10個、できれば24ボルトの電圧である必要があります。そのような数のバッテリーについては、インバーターをインストールすることはすでに理にかなっています。
ただし、それぞれ24 Wの電圧で10個のバッテリーに十分なエネルギーを供給し、それらの充電を安定して維持するために、少なくとも2〜3 kWの出力を持つ風力タービンが必要になります。明らかに、単純な家庭構造では、そのような力を引き出すことはできません。
小型の家庭用電力設備に使用できる小型電力インバーター(600 W)。そのような機器から220ボルトの電圧でテレビまたは小型冷蔵庫に電力を供給することができます。シャンデリアのランプには十分な電流がありません
ただし、インバーター電力は次のように計算できます。
- すべての消費者の力を要約します。
- 消費の時間を決定します。
- ピーク負荷を決定します。
具体例としては、次のようになります。
負荷として家庭用電化製品があるとしましょう:照明ランプ-3個。各40 W、テレビ受信機-120 W、小型冷蔵庫200W。電力を要約すると、3 * 40 + 120 + 200であり、440ワットの出力が得られます。
私たちは、平均4時間の消費者の電力を決定します:440 * 4 = 1760ワット。得られた消費時間に応じた電力値から、出力2kWの機器の中からインバータを選択するのは当然のようです。
この値に基づいて、必要なデバイスの電流-電圧特性が計算されます:2000 * 0.6 = 1200 V /A。
家庭用の風力発電機から受け取ったエネルギーの再生と分配の古典的なスキーム。ただし、このような数のデバイスで長期的なエネルギーを提供するには、十分に強力なインストールが必要です(+)
実際、家電製品の設備が整っている3人家族の世帯からの負荷は、例で計算された負荷よりも高くなります。通常、負荷接続時間の観点から、パラメーターは4時間かかります。したがって、風力発電システムのインバータには、より強力なものが必要になります。
風車の予備計算は、独立したアセンブリだけでなく有用です。既製の風力発電機を選択する際には、最適なパラメータを決定することも必要です。
いずれの場合も計算したデータを使用する必要があります。それが産業用発電所であるか、家庭用に製造されているかに関係なく、各ノードの計算には常にデバイスの最大効率、そして最も重要なのは操作の安全性が含まれます。
事前に作成された計算により、プロジェクトの実現可能性が決定され、プロジェクトのコストまたは経済性の確立に役立ちます。
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