Kaip apskaičiuoti vėjo turbiną: formulės + praktinis skaičiavimo pavyzdys

Modelio pasirinkimas

Vėjo generatoriaus, inverterio, stiebo, SHAVRA - automatinio perjungimo spintos komplekto kaina tiesiogiai priklauso nuo galios ir efektyvumo.

Didžiausia galia kW	Rotoriaus skersmuo m	stiebo aukštis m	Vardinis greitis m/s	Įtampa antradienis
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

Kaip matote, norint visiškai ar iš dalies aprūpinti dvarą elektra, reikalingi didelės galios generatoriai, kuriuos savarankiškai įrengti yra gana problematiška. Bet kokiu atveju didelės kapitalo investicijos ir stiebo įrengimo poreikis specialios įrangos pagalba gerokai sumažina vėjo energijos sistemų populiarumą privačiam naudojimui.

Yra nešiojamų mažos galios vėjo turbinų, kurias galite pasiimti su savimi į kelionę. Šie modeliai yra kompaktiški, greitai montuojami ant žemės, nereikalauja ypatingos priežiūros, suteikia pakankamai energijos patogiam laisvalaikiui gamtoje.

Ir nors maksimali tokio modelio galia siekia vos 450 W, to pakanka apšviesti visą stovyklavietę ir leidžia naudoti buitinius elektros prietaisus atokiau nuo civilizacijos.

Vidutinėms ir mažoms įmonėms kelių generuojančių vėjo jėgainių įrengimas galėtų žymiai sutaupyti energijos sąnaudas. Daugelis Europos įmonių užsiima tokio tipo produktų gamyba.

Tai sudėtingos inžinerinės sistemos, reikalaujančios profilaktinės priežiūros ir priežiūros, tačiau jų vardinė galia tokia, kad gali patenkinti visos gamybos poreikius. Pavyzdžiui, Teksase, didžiausiame JAV vėjo jėgainių parke, tik 420 tokių generatorių per metus sukuria 735 megavatus.

Vėjo turbinos įrengimo privalumai ir trūkumai

Ši įranga, kaip ir saulės baterijos, priklauso alternatyvių energijos šaltinių kategorijai. Tačiau, skirtingai nuo fotovoltinių elementų, kuriems reikia saulės šviesos, vėjo turbina gali efektyviai veikti 24 valandas per parą, 365 dienas per metus.

Privalumai	Trūkumai
Nemokama energija bet kur	Įrangos kaina
Ekologinė energija	Montavimo kaina
Energetinė nepriklausomybė nuo valstybės ir jos tarifai	Paslaugos kaina.
Nepriklausomybė nuo saulės spindulių	Priklausomybė nuo vėjo greičio

Norėdami subalansuoti visus šiuos privalumus ir trūkumus, jie dažnai sudaro krūvą: vėjo generatorius su saulės kolektoriumi. Šie įrenginiai papildo vienas kitą ir taip sumažina elektros gamybos priklausomybę nuo saulės ir vėjo.

Vėjo generatoriaus galios skaičiavimas

Daugeliu atvejų vėjo jėgainių įrengimo galimybė priklausys nuo vidutinio vėjo greičio konkrečioje vietovėje. Vėjo turbinų įrengimas pateisinamas, kai vėjo jėga neviršija keturių metrų per sekundę. Vėjo greičiui esant nuo devynių iki dvylikos metrų per sekundę, vėjo jėgainė veiks maksimaliu greičiu.

Horizontalus vėjo generatorius

Be to, tokių prietaisų galia taip pat priklauso nuo naudojamų menčių paviršių ir nuo rotoriaus įtaiso diametralio. Esant žinomiems vidutiniams vėjo greičiams tam tikrame regione, galima pasirinkti reikiamą generatorių naudojant tam tikrą sraigto dydį.

Skaičiavimas atliekamas pagal formulę: P \u003d 2D * 3V / 7000 kW, kurioje P yra galia, D yra varžto įtaiso diametras, o toks parametras kaip V rodo vėjo stiprumą metrais per sekundę. . Tačiau ši formulė tinka tik horizontalioms vėjo jėgainėms.

Alternatyvi energija

Vėjo apkrova taip pat gali būti naudinga, pavyzdžiui, paverčiant vėjo jėgą vėjo jėgainėse. Taigi, esant vėjo greičiui V = 10 m/s, o apskritimo skersmuo 1 metras, malūnas turi mentes d = 1,13 m ir sukuria apie 200–250 W naudingosios galios. Elektrinis plūgas, sunaudodamas tiek energijos, per valandą galės suarti apie penkiasdešimt (50 m²) žemės asmeniniame sklype.

Jei pritaikysite didelį vėjo generatorių - iki 3 metrų, o vidutinį oro srauto greitį - 5 m / s, galite gauti 1-1,5 kW galios, kuri visiškai aprūpins nedidelį kaimo namą nemokama elektra.Įvedus vadinamąjį „žaliąjį“ tarifą, įrangos atsipirkimo laikotarpis sumažės iki 3–7 metų ir ateityje gali atnešti grynojo pelno.

Vėjo turbinų sraigtų skaičiavimas

Projektuojant vėjo malūną dažniausiai naudojami dviejų tipų varžtai:

1. Sukimasis horizontalioje plokštumoje (mentele).
2. Sukimasis vertikalioje plokštumoje (Savonius rotorius, Darrieus rotorius).

Sraigtų konstrukcijas su sukimu bet kurioje plokštumoje galima apskaičiuoti naudojant formulę:

Z=L*W/60/V

Šiai formulei: Z yra sraigto greičio (mažo greičio) laipsnis; L – ašmenimis aprašyto apskritimo ilgio dydis; W – sraigto sukimosi greitis (dažnis); V yra oro srautas.

Tai yra varžto, pavadinto „Rotor Darier“, konstrukcija. Ši sraigto versija laikoma veiksminga mažos galios ir dydžio vėjo turbinų gamyboje. Sraigto skaičiavimas turi tam tikrų savybių

Remiantis šia formule, galite lengvai apskaičiuoti apsisukimų skaičių W - sukimosi greitį. O darbinį apsisukimų ir vėjo greičio santykį galima rasti tinkle esančiose lentelėse. Pavyzdžiui, sraigtui su dviem mentėmis ir Z=5, galioja toks ryšys:

Ašmenų skaičius	Greičio laipsnis	Vėjo greitis m/s
2	5	330

Taip pat vienas iš svarbių vėjo malūno sraigto rodiklių yra žingsnis. Šį parametrą galima nustatyti naudojant formulę:

H=2πR*tgα

Čia: 2π yra konstanta (2*3,14); R yra ašmenų nurodytas spindulys; tg α yra pjūvio kampas.

Vėjo generatoriaus galios skaičiavimas

Savarankiškai gaminant vėjo malūną taip pat reikia išankstinio skaičiavimo. Niekas nenori skirti laiko ir medžiagų gaminant kas žino ką, nori iš anksto turėti supratimą apie įrenginio galimybes ir numatomą galią.Praktika rodo, kad lūkesčiai ir realybė tarpusavyje prastai koreliuoja, instaliacijos, sukurtos remiantis apytiksliais įvertinimais ar prielaidomis, neparemtos tiksliais skaičiavimais, duoda silpnus rezultatus.

Todėl dažniausiai naudojami supaprastinti skaičiavimo metodai, kurie duoda pakankamai artimus tiesai rezultatus ir nereikalauja didelio duomenų kiekio.

Skaičiavimo formulės

Dėl turi būti atliktas vėjo generatoriaus skaičiavimas šiuos veiksmus:

• Nustatykite savo namų elektros poreikį. Norėdami tai padaryti, reikia apskaičiuoti bendrą visų prietaisų, įrangos, apšvietimo ir kitų vartotojų galią. Gautas kiekis parodys energijos kiekį, reikalingą namui maitinti.
• gautą vertę reikia padidinti 15-20%, kad bet kuriuo atveju būtų šiek tiek galios rezervo. Neabejotina, kad šis rezervas reikalingas. Priešingai, jos gali pasirodyti nepakankamai, nors dažniausiai energija nebus visiškai panaudota.
• žinant reikiamą galią, galima įvertinti, koks generatorius gali būti naudojamas ar pagamintas sprendžiant užduotis. Galutinis vėjo malūno naudojimo rezultatas priklauso nuo generatoriaus galimybių, jei jie neatitiks namo poreikių, tuomet arba teks keisti įrenginį arba statyti papildomą komplektą
• vėjo turbinos skaičiavimas. Tiesą sakant, šis momentas yra pats sunkiausias ir prieštaringiausias visoje procedūroje. Naudojamos srauto galios nustatymo formulės

Pavyzdžiui, apsvarstykite paprastos parinkties apskaičiavimą. Formulė atrodo taip:

P=k R V³ S/2

Kur P yra srauto galia.

K yra vėjo energijos naudojimo koeficientas (vertė, kuri iš esmės yra artima naudingumo koeficientui), imama 0,2–0,5 ribose.

R yra oro tankis. Jis turi skirtingas vertes, paprastumo dėlei imsime 1,2 kg/m3.

V yra vėjo greitis.

S yra vėjo rato aprėpties sritis (uždengta besisukančiomis mentėmis).

Svarstome: su 1 m vėjo rato spinduliu ir 4 m/s vėjo greičiu

P = 0,3 x 1,2 x 64 x 1,57 = 36,2 W

Rezultatas rodo, kad galios srautas yra 36 vatai. Tai labai maža, bet skaitiklio sparnuotė per maža. Praktiškai naudojami vėjo ratai, kurių ašmenų ilgis yra 3–4 metrai, kitaip našumas bus per mažas.

Į ką atsižvelgti

Apskaičiuojant vėjo malūną, reikia atsižvelgti į rotoriaus konstrukcines ypatybes. Yra vertikalios ir horizontalios sukimosi sparnuotės, kurių efektyvumas ir našumas skiriasi. Horizontalios konstrukcijos laikomos efektyviausiomis, tačiau joms reikia aukštų įrengimo taškų.

Taip pat bus svarbu užtikrinti pakankamą sparnuotės galią sukti generatoriaus rotorių. Įtaisai su standžiais rotoriais, leidžiančiais gauti gerą energijos išeigą, reikalauja nemažos veleno galios, kurią gali užtikrinti tik didelio ploto ir menčių skersmens sparnuotė.

Ne mažiau svarbus momentas yra sukimosi šaltinio – vėjo – parametrai. Prieš atlikdami skaičiavimus, turėtumėte kuo daugiau sužinoti apie vėjo stiprumą ir vyraujančias kryptis tam tikroje vietovėje. Atsižvelkite į uraganų ar žvarbų gūsių tikimybę, pasidomėkite, kaip dažnai jie gali kilti. Netikėtas srauto padidėjimas yra pavojingas vėjo malūno sunaikinimui ir konvertuojančios elektronikos gedimui.

Paruoštas vertikaliai orientuotas vėjo generatorius

Ypač pastaraisiais metais atsinaujino susidomėjimas vėjo turbinomis. Atsirado naujų modelių, kurie yra patogesni ir praktiškesni.

Dar visai neseniai daugiausia buvo naudojamos horizontalios vėjo turbinos su trimis mentėmis. O vertikalūs vaizdai neišplito dėl didelės apkrovos vėjo rato guoliams, dėl to atsirado padidėjusi trintis, sugerianti energiją.

Tačiau dėl magnetinės levitacijos principų naudojimo vėjo generatorius ant neodimio magnetų buvo pradėtas naudoti tiksliai vertikaliai orientuotas, su ryškiu laisvu inerciniu sukimu. Šiuo metu jis pasirodė esąs veiksmingesnis nei horizontalus.

Lengvas startas pasiekiamas dėl magnetinės levitacijos principo. O dėl kelių polių, kuris važiuojant mažu greičiu suteikia vardinę įtampą, galima visiškai atsisakyti pavarų dėžių.

Kai kurie įrenginiai gali pradėti veikti, kai vėjo greitis siekia vos pusantro centimetro per sekundę, o pasiekus vos tris ar keturis metrus per sekundę – jau gali prilygti generuojamai įrenginio galiai.

Vėjo jėgainių atsipirkimas

Vėjo elektrinių, sukurtų elektros energijos pardavimui, t. y. kaip pramoninės gamybos, atsipirkimo klausimas atrodo kiek sėkmingesnis. Prekyba produkcija – elektros srove – leidžia kompensuoti vėjo malūnų įsigijimo, eksploatavimo ir remonto išlaidas. Tuo pačiu metu praktiniai rezultatai ne visada atrodo puikūs. Taigi didžiausios pasaulyje egzistuojančios vėjo jėgainės, gaminančios dideles energijos gamybos apimtis, pasižymi itin mažu pelningumu, o kai kurios iš jų pripažintos netvariomis.

Tokios padėties priežastis yra apgailėtinas įrangos kainos, eksploatavimo trukmės ir komplekso našumo santykis. Paprasčiau tariant, per eksploatavimo laiką turbina nespėja pagaminti pakankamai energijos, kad pateisintų jos pirkimo ir priežiūros išlaidas.

Tokia situacija būdinga daugumai vėjo jėgainių. Energijos šaltinio nestabilumas, mažas konstrukcijos efektyvumas, iš viso sudaro mažo pelno produkciją, jei kalbame grynai ekonomiškai. Tarp galimybių padidinti pelningumą efektyviausios yra:

• produktyvumo padidėjimas
• mažesnės veiklos sąnaudos

Atsižvelgiant į Rusijos meteorologijos ypatumus, perspektyvus būdas yra padidinti vėjo jėgainių skaičių stotyje, tačiau sumažinti jų galią. Pasirodo, sistema turi daug privalumų:

• atskiri vėjo malūnai gali generuoti energiją esant silpnam vėjui, kai dideli modeliai negali paleisti
• sumažėja įrangos pirkimo ir priežiūros išlaidos
• atskiro įrenginio gedimas nesukelia rimtų problemų visai gamyklai
• sumažintos paleidimo ir transportavimo išlaidos

Paskutinis punktas ypač aktualus mūsų šaliai, kur vėjo jėgainių įrengimas vyksta atokiuose ar kalnuotuose regionuose, o konstrukcijos pristatymo ir surinkimo klausimai itin opūs.

Kitas pelningumo didinimo būdas – vertikalių konstrukcijų naudojimas. Šis variantas pasaulinėje praktikoje vertinamas kaip mažai našus, tinkamas tiekti energiją individualiems vartotojams – privatus namas, apšvietimas, siurbliai ir kt.

Kurios vėjo jėgainės yra efektyviausios

Horizontaliai

vertikaliai

Didžiausio populiarumo sulaukė tokio tipo įranga, kurioje turbinos sukimosi ašis yra lygiagreti žemei. Tokie vėjo generatoriai dažnai vadinami vėjo malūnais, kurių mentės sukasi prieš vėjo srautą. Įrangos konstrukcijoje yra automatinio galvos slinkimo sistema. Būtina rasti vėjo srautą. Taip pat reikalingas įtaisas, kuris pasuktų ašmenis, kad elektros energijai gaminti būtų naudojama net nedidelė jėga. Tokią įrangą labiau tikslinga naudoti pramonės įmonėse nei kasdieniame gyvenime. Praktiškai jie dažniau naudojami vėjo jėgainių sistemoms kurti.

Tokio tipo įrenginiai praktiškai ne tokie veiksmingi. Turbinos menčių sukimasis atliekamas lygiagrečiai žemės paviršiui, neatsižvelgiant į vėjo stiprumą ir jo vektorių. Srauto kryptis taip pat nevaidina jokios įtakos, sukimosi elementai slenka prieš jį. Dėl to vėjo generatorius praranda dalį savo galios, todėl sumažėja visos įrangos energijos vartojimo efektyvumas. Tačiau montavimo ir priežiūros požiūriu įrenginiai, kuriuose peiliai išdėstyti vertikaliai, labiau tinka naudoti namuose. Taip yra dėl to, kad pavarų dėžės mazgas ir generatorius yra sumontuoti ant žemės. Tokios įrangos trūkumai yra brangus montavimas ir rimtos eksploatacijos išlaidos. Norint sumontuoti generatorių, reikia pakankamai vietos. Todėl mažuose privačiuose ūkiuose labiau tikslinga naudoti vertikalius įrenginius.

Dviejų ašmenų	Trijų ašmenų	kelių ašmenų
Šio tipo agregatams būdingi du sukimosi elementai.Ši parinktis šiandien yra praktiškai neefektyvi, tačiau gana paplitusi dėl savo patikimumo.	Šio tipo įranga yra labiausiai paplitusi. Trijų ašmenų įrenginiai naudojami ne tik žemės ūkyje ir pramonėje, bet ir privačiuose namų ūkiuose. Šio tipo įranga išpopuliarėjo dėl savo patikimumo ir efektyvumo.	Pastarasis gali turėti 50 ir daugiau sukimosi elementų. Norint užtikrinti reikiamo elektros kiekio generavimą, reikia ne pačių peiliukų slinkti, o sukti juos iki reikiamo apsisukimų skaičiaus. Kiekvieno papildomo sukimosi elemento buvimas padidina bendro vėjo rato pasipriešinimo parametrą. Dėl to įrangos išėjimas esant reikiamam apsisukimų skaičiui bus problemiškas. Karuseliniai įtaisai su daugybe menčių pradeda suktis esant nedidelei vėjo jėgai. Tačiau jų naudojimas yra aktualesnis, jei pats slinkimo faktas vaidina svarbų vaidmenį, pavyzdžiui, kai reikia siurbti vandenį. Siekiant efektyviai užtikrinti didelio energijos kiekio generavimą, kelių ašmenų įrenginiai nenaudojami. Jų veikimui reikalingas pavaros įtaiso montavimas. Tai ne tik apsunkina visą įrangos konstrukciją kaip visumą, bet ir daro ją mažiau patikimą, palyginti su dviejų ir trijų ašmenų.

Su kietais peiliukais

Buriavimo vienetai

Tokių agregatų kaina yra didesnė dėl didelių sukamųjų dalių gamybos sąnaudų. Tačiau, palyginti su buriavimo įranga, generatoriai su standžiomis mentėmis yra patikimesni ir turi ilgą tarnavimo laiką. Kadangi ore yra dulkių ir smėlio, besisukantys elementai patiria didelę apkrovą.Kai įranga veikia stabiliomis sąlygomis, reikia kasmet pakeisti antikorozinę plėvelę, kuri uždedama ant peilių galų. Be to, sukimosi elementas laikui bėgant pradeda prarasti savo darbines savybes.

Šio tipo peilius lengviau gaminti ir jie yra pigesni nei metalo ar stiklo pluošto. Tačiau taupymas gamyboje gali sukelti rimtų išlaidų ateityje. Kai vėjo rato skersmuo yra trys metrai, ašmenų galo greitis gali siekti iki 500 km/h, kai įrangos apsisukimai yra apie 600 per minutę. Tai rimta apkrova net ir kietoms dalims. Praktika rodo, kad buriavimo įrangos sukimosi elementus tenka dažnai keisti, ypač jei vėjo jėga yra didelė.

Atsižvelgiant į sukamojo mechanizmo tipą, visi įrenginiai gali būti suskirstyti į keletą tipų:

• stačiakampiai Darier prietaisai;
• įrenginiai su Savonius sukamuoju mazgu;
• prietaisai su vertikalia ašine įrenginio konstrukcija;
• įranga su spiralinio tipo sukamuoju mechanizmu.

Vėjo greitis

Nepriklausomai nuo to, ar planuojate pirkti gatavą generatorių, ar jį statyti patys, vėjo greitis bus vienas iš svarbiausių parametrų nustatant įrenginio galią.

Pirma, kiekvienas vėjo turbinos tipas turi savo pradinį greitį. Daugumoje įrenginių tai yra 2–3 m/s. Jei vėjo greitis nesiekia šios ribos, generatorius visiškai neveiks, atitinkamai bus gaminama ir elektra.

Be pradinio greičio, yra ir vardinis, kuriam esant vėjo generatorius pasiekia vardinę galią. Kiekvienam modeliui gamintojas nurodo šį skaičių atskirai.

Tačiau jei greitis bus didesnis nei pradinis, bet mažesnis už vardinį, tai elektros gamyba gerokai sumažės. Ir kad neliktumėte be elektros, visada pirmiausia turėtumėte sutelkti dėmesį į vidutinį vėjo greitį jūsų regione ir tiesiai į savo svetainę. Pirmąjį rodiklį galite sužinoti pažiūrėję į vėjo žemėlapį, arba pasižiūrėję į savo miesto orų prognozes, kurios dažniausiai nurodo vėjo greitį.

Antrasis skaičius, idealiu atveju, turėtų būti matuojamas specialiais prietaisais tiesiai toje vietoje, kur stovės vėjo turbina. Juk jūsų namas gali būti ir ant kalvos, kur vėjo greitis bus didesnis, ir žemumoje, kurioje vėjo praktiškai nebus.

Esant tokiai situacijai, tie, kurie nuolat kenčia nuo uragano gūsių, yra geresnėje padėtyje ir gali tikėtis didesnio vėjo turbinos našumo.

Kas yra vėjo apkrova

Oro masių srautas išilgai žemės paviršiaus vyksta skirtingu greičiu. Atsitrenkus į bet kokią kliūtį, vėjo kinetinė energija paverčiama slėgiu, sukuriant vėjo apkrovą. Šias pastangas gali pajusti kiekvienas judantis prieš srovę. Sukurta apkrova priklauso nuo kelių veiksnių:

• vėjo greitis,
• oro srovės tankis, - esant didelei drėgmei, padidėja savitasis oro svoris, atitinkamai padidėja perduodamos energijos kiekis,
• nejudančio objekto forma.

Pastaruoju atveju skirtingomis kryptimis nukreiptos jėgos veikia atskiras pastato konstrukcijos dalis, pavyzdžiui:

Vėjo turbinų generatorių parinkimas

Turint apskaičiuotą sraigto apsisukimų skaičiaus reikšmę (W), gautą aukščiau aprašytu būdu, jau galima pasirinkti (pagaminti) tinkamą generatorių. Pavyzdžiui, kai greičio laipsnis Z = 5, ašmenų skaičius yra 2, o greitis yra 330 aps./min. kai vėjo greitis 8 m/s, generatoriaus galia turėtų būti maždaug 300 vatų.

Vėjo jėgainės generatorius „kontekste“. Pavyzdinė vieno iš galimų namų vėjo energijos sistemos generatoriaus konstrukcijų kopija, kurią surinkau pats

Taip atrodo elektrinis dviračio variklis, kurio pagrindu siūloma pagaminti generatorių namų vėjo malūnui. Dviračio variklio konstrukcija idealiai tinka įgyvendinimui su mažais skaičiavimais ir pakeitimais arba be jų. Tačiau jų galia yra maža.

Elektrinio dviračio variklio charakteristikos yra maždaug tokios:

Parametras	Vertybės
Įtampa, V	24
Galia, W	250-300
Sukimosi dažnis, aps./min	200-250
Sukimo momentas, Nm	25

Teigiama dviračių variklių savybė – jų praktiškai nereikia perdaryti. Jie yra struktūriškai suprojektuoti kaip mažo greičio elektros varikliai ir gali būti sėkmingai naudojami vėjo turbinoms.

Kaip pjauti peilius

Toliau palei liniją, pradedant nuo ašmenų šaknis atkreipkite dėmesį į ašmenų spindulio matmenis - stulpelyje "Ašmenų spindulys" žaliuose stulpeliuose. Pagal šiuos matmenis uždėkite taškus ant linijos, esančios kairėje ir dešinėje nuo ašmenų šaknies. Kairėje pusėje, jei žiūrite nuo ašmenų šaknies iki galo, bus galinio mm modelio koordinatės, o linijos dešinėje - priekinio mm modelio koordinatės. Sujungę taškus ir turėsite geležtę, kuri dažniausiai išpjaunama geležte iš metalo pjūklo arba elektriniu dėlioniu.

Skylės peiliui pritvirtinti prie stebulės daromos griežtai išilgai ašmenų vidurio linijos, kuri buvo nubrėžta ant vamzdžio pačioje pradžioje, jei perkelsite skylutes, ašmenys atsistos kitu kampu vėjo atžvilgiu ir praras viską. jo savybes. ašmenų kraštai reikia apdoroti, apvalinti priekinę ašmenų dalį, pagaląsti galą ir suapvalinti ašmenų galiukus, kad niekas nešvilptų ir nekeltų triukšmo. „Excel“ skaičiuoklėje skaičiuojant jau atsižvelgiama į krašto apdorojimą, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.
>

Tikiuosi, kad jums tapo aiškiau, kaip naudoti plokštę ir kaip pasirinkti generatoriaus varžtą. Pvz, aišku, pasirinkau netinkamų parametrų generatorių, kadangi 12v baterijos krovimas prasideda per anksti, 24v ir 48 voltų rezultatai būtų skirtingi ir galia būtų dar didesnė, bet neaprašysi visų pavyzdžių.

Svarbiausia suprasti principus, pvz., renkantis sraigtą, jei jis turi gerą galią vienu greičiu, tai nereiškia, kad jis praktiškai ją turės, jei generatorius per anksti apkraus propelerį, jis nepasieks jo greitis ir neišvystys galios, kuri turėtų būti mažesniu greičiu, nors vėjas bus skaičiuojamas ar net didesnis. Ašmenys pritaikyti pagal užsakymą iki tam tikro greičio ir savo greičiu pasiims maksimalią vėjo galią.

Įrenginys ir veikimo principas

Vėjo generatorius veikia vėjo energijos pagalba. Šio įrenginio konstrukcijoje turi būti šie elementai:

• turbinos mentės arba propeleris;
• turbina;
• elektros generatorius;
• elektros generatoriaus ašis;
• keitiklis, kurio funkcija kintamąją srovę paversti nuolatine;
• mechanizmas, kuris suka ašmenis;
• mechanizmas, kuris suka turbiną;
• baterija;
• stiebas;
• sukamojo judesio valdiklis;
• sklendė;
• vėjo jutiklis;
• vėjo jutiklio kotas;
• gondola ir kiti elementai.

Pramoniniai mazgai turi elektros spintą, apsaugą nuo žaibo, sukamąjį mechanizmą, patikimus pamatus, gaisro gesinimo įrenginį, telekomunikacijas.

Vėjo generatorius yra prietaisas, paverčiantis vėjo energiją į elektros energiją. Šiuolaikinių agregatų pirmtakai yra malūnai, gaminantys miltus iš grūdų. Tačiau pajungimo schema ir generatoriaus veikimo principas beveik nepasikeitė.

1. Dėl vėjo jėgos pradeda suktis mentės, kurių sukimo momentas perduodamas generatoriaus velenui.
2. Rotoriaus sukimasis sukuria trifazę kintamąją srovę.
3. Per valdiklį į akumuliatorių siunčiama kintamoji srovė. Akumuliatorius reikalingas stabiliam vėjo generatoriaus veikimui. Jei pučia vėjas, įrenginys įkrauna akumuliatorių.
4. Siekiant apsisaugoti nuo uragano, vėjo energijos gamybos sistemoje yra elementai, nukreipiantys vėjo ratą nuo vėjo. Tai atsitinka užlenkus uodegą arba stabdant ratą elektriniu stabdžiu.
5. Norėdami įkrauti akumuliatorių, turėsite įdiegti valdiklį. Pastarojo funkcija apima akumuliatoriaus įkrovimo stebėjimą, kad būtų išvengta jo gedimo. Jei reikia, šis prietaisas gali išmesti energijos perteklių į balastą.
6. Baterijos turi nuolatinę žemą įtampą, tačiau ji turi pasiekti vartotoją su 220 voltų galia. Dėl šios priežasties inverteriai montuojami vėjo jėgainėse. Pastarieji sugeba kintamąją srovę paversti nuolatine srove, padidindami jos stiprumą iki 220 voltų.Jei keitiklis neįdiegtas, reikės naudoti tik tuos įrenginius, kurie yra skirti žemai įtampai.
7. Konvertuota srovė siunčiama vartotojui šildymo akumuliatoriams, patalpų apšvietimui ir buitiniams prietaisams maitinti.

Nauji senų sąvokų pagrindimai

Nepagrįstos prielaidos, kad šiuolaikinė plėtra turėtų smarkiai padidinti vėjo jėgainių efektyvumą, neturi jokio pagrindo. Šiuolaikiniai horizontalūs modeliai pasiekia 75 % savo teorinės Bentz ribos efektyvumą (maždaug 45 % efektyvumo). Juk fizikos skyrius, reguliuojantis vėjo jėgainių efektyvumą, yra hidrodinamika, o jos dėsniai yra nekintantys nuo pat jų atradimo momento.

Kai kurie dizaineriai bando padidinti efektyvumą didindami peiliukų skaičių, darydami juos plonesnius. Galite padidinti jų ilgį, o tai suteikia didesnį efektą dėl šluojamo ploto augimo.

Tačiau vis tiek būtina išlaikyti pusiausvyrą tarp vėjo lėtėjimo ir jo liekamojo greičio.

Yra ir kita kryptis – didinti vėjo greitį praleidžiant jį per difuzorių. Tačiau hidrodinamika yra kupina jau atrastų srauto efektų aplink kliūtis mažiausio pasipriešinimo keliu.

Yra daugiau ar mažiau sėkmingų DAWT modelių su dideliais kūgio kampais, tačiau šie bandymai „apgauti vėją“ nepadidina efektyvumo tiek, kiek reklamuojama.

Sėkmingiausios šiuolaikinės vėjo turbinos yra vertikalūs modeliai su Darrieus mentėmis, sumontuotomis ant magnetinių levituojančių traukos guolių (MAGLEV). Dirbdami beveik tyliai, jie pradeda suktis, kai vėjo greitis mažesnis nei 1 m / s, ir atlaiko stiprius gūsius iki 200 km / h.Būtent tokių alternatyvios energijos šaltinių pagrindu yra pelningiausia formuoti privačią nepriklausomą energetikos sistemą.

Ačiū, kad perskaitėte iki galo! Nepamirškite, ar jums patiko straipsnis!

Pasidalinkite su draugais, palikite savo KOMENTARUS (Jūsų komentarai labai naudingi projekto plėtrai)

Prisijunkite prie mūsų VK grupės:

ALTER220 Alternatyvios energijos portalas

ir siūlykite temas diskusijoms, kartu bus įdomiau!!!

Procedūros vertė

Jei nepaisysite oro judėjimo apkrovos skaičiavimų, galite, kaip sakoma, sugadinti visą reikalą ir sukelti pavojų žmonių gyvybei.

Jei dažniausiai nekyla sunkumų dėl sniego spaudimo ant pastatų sienų – ši apkrova matosi, ją galima pasverti ir net paliesti – tada su vėju viskas daug sudėtingiau. Tai nematoma, labai sunku tai intuityviai nuspėti. Taip, žinoma, vėjas šiek tiek veikia laikančiąsias konstrukcijas, o kai kuriais atvejais netgi gali būti žalingas: susuka reklaminius banerius, užgožia tvoras ir sienų karkasus, nuplėšia stogus. Tačiau kaip galima numatyti šią jėgą ir į ją atsižvelgti? Ar tai iš tikrųjų galima apskaičiuoti?

Pasiduoda! Tačiau tai niūrus reikalas, o vėjo apkrovos skaičiuoti neprofesionalai nemėgsta. Tam yra aiškus paaiškinimas: skaičiavimų reikšmė yra labai atsakingas ir sudėtingas dalykas, daug sudėtingesnis nei sniego apkrovos skaičiavimai. Jei specialiai tam skirtoje bendroje įmonėje sniego apkrovai yra skirti tik du su puse puslapio, tai vėjo apkrovos apskaičiavimas yra tris kartus didesnis! Be to, jai priskiriama privaloma programa, jie pateikiami 19 puslapių, nurodant aerodinaminius koeficientus.

Jei Rusijos piliečiams tai dar pasiseka, tai Baltarusijos gyventojams dar sunkiau – standartus ir skaičiavimus reglamentuojantis dokumentas TKP_EN_1991-1-4-2O09 „Vėjo efektai“ yra 120 puslapių apimties!

Pagal Eurokodas (EN_1991-1-4-2O09) privataus statinio, skirto vėjo poveikiui, statybos mastu, mažai žmonių nori namuose išgerti arbatos. Profesionaliai besidomintiems patariama jį atsisiųsti ir nuodugniai išstudijuoti, šalia turint specialistą konsultantą. Priešingu atveju dėl neteisingo požiūrio ir supratimo skaičiavimų pasekmės gali būti pražūtingos.

Vėjo energijos panaudojimo koeficientas

Pažymėtina, kad vėjo jėgainėms yra specifinis efektyvumo rodiklis – KIEV (Vėjo energijos panaudojimo koeficientas). Tai rodo, kiek procentų oro srauto, einančio per darbo sekciją, tiesiogiai veikia vėjo malūno mentes. Arba, moksliškiau tariant, jis parodo ant įrenginio veleno gaunamos galios santykį su srauto, veikiančio sparnuotės vėjo paviršių, galia. Taigi KIEV yra specifinis, taikomas tik vėjo jėgainėms, efektyvumo analogas.

Iki šiol KIEV vertės nuo pradinių 10–15% (senų vėjo malūnų rodikliai) išaugo iki 356–40%. Taip yra dėl vėjo malūnų konstrukcijos tobulinimo ir naujų, efektyvesnių medžiagų ir techninių detalių, mazgų, padedančių sumažinti trinties nuostolius ar kitus subtilius efektus, atsiradimą.

Teoriniais tyrimais nustatytas maksimalus vėjo energijos panaudojimo koeficientas yra 0,593.

Apibendrinant tai, kas išdėstyta pirmiau: ar vėjo turbina yra pelninga?

Aukščiau pateikti rezultatai aiškiai įrodo investicijų grąžą perkant ir paleidžiant vėjo turbiną. Juolab kad:

• Kilovato kaina nuolat auga dėl infliacijos.
• Naudojant vėjo malūną, objektas tampa nepastovus.
• Pagamintos elektros „perteklius“ esant ramiam orui gali būti sukauptas ir saugomas dėl nepertraukiamo maitinimo sistemos.
• Daugelis objektų, nutolusių nuo centralizuoto maitinimo tinklo, yra priversti egzistuoti be elektros, nes jų prijungimas yra nuostolingas.

Taigi vėjo generatorius yra pelningas. Jo pirkimas daug energijos vartojantiems vartotojams be elektros energijos tiekimo yra ekonomiškai pagrįstas. Viešbutis už miesto, žemės ūkio ūkis ar gyvulininkystės įmonė, kotedžų gyvenvietė – bet kokiu atveju alternatyvaus elektros šaltinio prijungimo išlaidos bus pateisinamos. Belieka tik pasirinkti tinkamą vėjo malūno modelį ir jį sumontuoti, vadovaujantis gamintojo rekomendacijomis. Prietaiso galia turi atitikti vidutinį vėjo greitį jūsų vietovėje. Jį galite nurodyti naudodami specialų vėjo žemėlapį arba pagal vietinę meteorologinę stotį.

Atkreipkite dėmesį: Kinijos gamintojų vėjo turbinoms įrenginio vardinė galia apskaičiuojama atsižvelgiant į vėjo greitį 50–70% žemės lygio. Tokiame aukštyje įrengti vėjo malūną yra problematiška

Per aukštas stiebas yra brangus, o jo stiprumui keliami griežti reikalavimai. Be to, nurodytame aukštyje vėjo gūsiai formuoja stiprias sūkurines sroves. Jie ne tik sulėtina vėjo generatoriaus darbą, bet ir gali lūžti mentėms.Išeitis – įrenginį sumontuoti 30-35m aukštyje, kuris užtikrins prieigą prie stipraus vėjo, bet neleis vėjo malūnui sulūžti.