Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Как да изчислим скоростта на ротора на вятърен турбинен генератор - PTO engineer

Избор на модел

Цената на комплекта вятърна турбина, инвертор, мачта и SFPU (шкаф за автоматично управление на резервно захранване) зависи пряко от мощността и ефективността.

Максимална мощност kW Диаметър на ротора m Височина на мачтата

м

Номинална скорост m/s Напрежение

W

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

Както виждаме, за пълното или частичното захранване на едно стопанство с електроенергия са необходими генератори с голяма мощност, чието самостоятелно инсталиране е доста проблематично. Във всеки случай високата капиталова инвестиция и необходимостта от работа по монтажа на мачтата със специално оборудване значително намаляват популярността на системите за вятърна енергия за частно ползване.

Съществуват малки, преносими вятърни турбини, които могат да се вземат със себе си по време на пътуване. Тези модели са компактни, бързо се монтират на земята, не изискват поддръжка и осигуряват достатъчно мощност за комфортно изживяване на открито.

Въпреки че максималната мощност на такъв модел е само 450 W, тя е достатъчна, за да освети целия къмпинг и да позволи използването на домакински уреди далеч от цивилизацията.

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчислениеЗа средните и малките предприятия инсталирането на няколко вятърни електроцентрали може да доведе до значителни икономии на разходи за енергия. Много европейски компании участват в този вид производство.

Те са сложни инженерни системи, които изискват поддръжка, но са с достатъчен капацитет, за да покрият нуждите на цялата операция. Например в Тексас най-големият вятърен парк в САЩ, разполагащ само с 420 генератора, генерира 735 мегавата годишно.

Плюсове и минуси на инсталирането на вятърна турбина

Това оборудване, подобно на слънчевите панели, принадлежи към категорията на алтернативните източници на енергия. За разлика от фотоволтаичните клетки, които се нуждаят от слънчева светлина, вятърните турбини могат да работят ефективно 24 часа в денонощието и 365 дни в годината.

Предимства Недостатъци

Свободна енергия навсякъде

Цена на оборудването

Екологично чиста енергия

Разходи за инсталиране

Енергийна независимост от правителството и неговите тарифи

Разходи за поддръжка.

Зависимост от слънчевата светлина

Зависимост от скоростта на вятъра

За да се балансират всички тези предимства и недостатъци, често се прави пакет: вятърен турбинен генератор със слънчев панел. Тези системи се допълват взаимно, като по този начин намаляват зависимостта на производството на електроенергия от слънцето и вятъра.

Изчисляване на капацитета на вятърен турбинен генератор

В повечето случаи възможността за инсталиране на вятърни турбини зависи от средната скорост на вятъра в даден район. Инсталирането на вятърни турбини е оправдано при минимална скорост на вятъра от 4 метра в секунда. При скорост на вятъра от девет до дванадесет метра в секунда вятърната турбина ще работи с максимална скорост.

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Хоризонтален генератор на вятърна турбина

Освен това изходната мощност на тези устройства зависи и от повърхността на използваните лопатки и от диаметъра на ротора. Ако са известни средните скорости на вятъра за даден регион, може да се избере необходимият генератор, като се използва определен размер на витлото.

Изчислението се извършва по формулата: P=2D*3V/7000 kW, където P е мощността, D е диаметърът на роторното устройство, а параметър като V показва силата на вятъра в метри в секунда. Но тази формула е подходяща само за хоризонтални вятърни турбини.

Алтернативна енергия

Вятърната енергия може да се използва и за други приложения, например за преобразуване на силата на вятъра във вятърни турбини. Така при скорост на вятъра V = 10 m/s и диаметър на кръга 1 m вятърната турбина има лопатки d = 1,13 m и генерира около 200-250 W полезна мощност. С тази мощност електрическият плуг може да изоре половин сто (50 m²) земя за един час.

Ако се приложат големите размери на вятърните генератори - до 3 метра, и средната скорост на въздушната струя от 5 м/сек, е възможно да се получи мощност от 1-1,5 kw, която напълно ще осигури безплатна електроенергия за малка селска къща. С въвеждането на така наречената "зелена" тарифа срокът на изплащане на оборудването ще бъде намален до 3-7 години и в бъдеще може да генерира нетна печалба.

Изчисляване на вятърни турбини

При проектирането на вятърна турбина обикновено се използват два вида витла:

  1. Въртене в хоризонтална равнина (с крила).
  2. Въртене във вертикална равнина (ротор на Савониус, ротор на Дарие).

Конструкциите на винтовете с въртене в двете равнини могат да се изчислят по формулата:

Z= L*W/60/V

За тази формула: Z е степента на бързина (бавна скорост) на витлото; L е дължината на окръжността, описана от лопатките; W е скоростта (честотата) на витлото; V е скоростта на въздушния поток.

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Така изглежда конструкция на витло, наречена "ротор на Дарие". Тази версия на витлото се счита за ефективна при производството на вятърни турбини с малък капацитет и размери. Изчисляването на витлото има някои особености

Въз основа на тази формула е лесно да се изчисли броят на оборотите W - скоростта на въртене. Работното съотношение между оборотите и скоростта на вятъра може да се намери в таблиците, които са достъпни онлайн. Например за витло с две лопатки и Z=5 е вярно следното съотношение:

Брой на остриетата степен на скоростта на крилото скорост на вятъра m/s
2 5 330

Един от важните показатели за витлото на вятърната турбина е и височината на стъпката. Този параметър може да се определи с помощта на формулата:

H=2πR* tg α

Тук: 2π е константа (2*3,14); R е радиусът, описан от острието; tg α е ъгълът на сечението.

Изчисляване на мощността на вятърните турбини

Самостоятелно направената вятърна турбина също трябва да бъде предварително изчислена. Никой не иска да харчи време и материали за изработване на непознати неща, а иска предварително да има представа за възможностите и предвидената мощност на инсталацията. Опитът показва, че очакванията и реалността са слабо свързани и че инсталациите, които се основават на оценки или предположения, които не са подкрепени с точни изчисления, дават лоши резултати.

Поради това обикновено се използват опростени методи на изчисление, които дават резултати, които са сравнително близки до истината и не изискват големи количества данни.

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Формули за изчисление

За за изчисляване на вятърен турбинен генератор трябва да се извършат следните стъпки следните стъпки:

  • Определете енергийните нужди на дома си. За да направите това, изчислете общата мощност на всички уреди, съоръжения, осветление и други консуматори. Тази сума ще ви даде количеството енергия, необходимо за захранване на дома ви.
  • Ако се нуждаете от повече от 15-20% допълнителна мощност, трябва да добавите още малко към изчисленията си, за да сте сигурни, че имате допълнителен капацитет, просто за всеки случай. Не бива да се съмняваме, че това е необходимо. Напротив, тя може да се окаже недостатъчна, въпреки че през повечето време енергията не се използва напълно.
  • Като знаете каква е необходимата мощност, можете да прецените какъв генератор може да се използва или да се изгради за вашите задачи. Крайният резултат от използването на вятърната турбина зависи от капацитета на генератора, ако той не отговаря на нуждите на къщата, тогава или ще трябва да се смени устройството, или ще трябва да се изгради допълнителен комплект.
  • изчисляване на ветровото колело. Всъщност тази точка е най-трудната и противоречива в цялата процедура. Използват се формулите за определяне на капацитета на потока
Прочетете също:  Вятърна турбина от автомобилен генератор със собствените си ръце: технология за сглобяване на вятърна турбина и анализ на грешките

Например нека разгледаме изчислението на един прост вариант. Формулата е следната:

P=k-R-V³-S/2

Където P е капацитетът на потока.

K - коефициентът на използване на енергията на вятъра (който по същество е близък до коефициента на ефективност) се приема в диапазона 0,2-0,5.

R е плътността на въздуха. Той може да бъде с различни стойности, но за улеснение можем да приемем 1,2 kg/m3.

V - скорост на вятъра.

S - зона на покритие на ветровото колело (покрита от въртящите се лопатки).

Нека разгледаме: при радиус на колелото 1 метър и скорост на вятъра 4 m/s

P = 0,3 × 1,2 × 64 × 1,57 = 36,2 W

Резултатът показва, че скоростта на потока е 36 вата. Това е много малко, но и еднометровото работно колело е твърде малко. На практика се използват вятърни колела с размах на лопатките от 3 до 4 метра; в противен случай мощността би била твърде ниска.

Какво да вземете предвид

При изчисляването на вятърната турбина трябва да се вземат предвид конструктивните особености на ротора. Съществуват вертикални и хоризонтални работни колела с различна ефективност и производителност. Хоризонталните конструкции се считат за най-ефективни, но при тях има изисквания за високи монтажни точки.

Също толкова важно е да се гарантира, че работното колело има достатъчно мощност, за да завърти ротора на генератора. Устройствата с тесни ротори, които произвеждат добра мощност, изискват голяма мощност на вала, която може да бъде осигурена само от работно колело с голяма площ и диаметър на лопатките.

Не по-малко важни са параметрите на въртящия се източник - вятъра. Преди да направите изчисленията, трябва да знаете колкото е възможно повече за силата и преобладаващите посоки на вятъра в района. Вземете предвид възможността за урагани или пориви и честотата, с която те могат да се появят. Неочакваното увеличаване на скоростта на потока може да разруши вятърната турбина и да извади от строя електрониката за преобразуване.

Вертикално ориентирана готова вятърна турбина

Особено през последните години интересът към вятърните турбини е подновен. Появиха се нови модели, които са по-удобни и практични.

Как да изчислим генератора на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Доскоро се използваха предимно хоризонтални вятърни генератори с три лопатки. Вертикалните типове не се разпространяват поради голямото натоварване на лагерите на ветровото колело, което води до повишено триене, което абсорбира енергията.

Но благодарение на принципите на магнитната левитация вятърната турбина с неодимови магнити се превръща във вертикално ориентиран тип с ясно изразено свободно инерционно въртене. Сега тя е по-ефективна от хоризонталния вариант.

Лесното стартиране се постига благодарение на принципа на магнитната левитация. А благодарение на многополярността, която осигурява номинално напрежение при ниски скорости, е възможно да се премахнат изцяло скоростните кутии.

Някои устройства могат да започнат да работят, когато скоростта на вятъра е само един и половина сантиметра в секунда, а когато тя достигне само три-четири метра в секунда, вече може да се изравни с мощността на устройството.

Възвръщаемост на вятърните електроцентрали

При вятърните електроцентрали, които са създадени с цел продажба на електроенергия, т.е. като промишлено производство, възвръщаемостта изглежда малко по-добра. Продажбата на продукта - електрически ток - позволява да се възстановят разходите за закупуване, експлоатация и ремонт на вятърните турбини. В същото време практическите резултати не винаги изглеждат блестящи. Например най-големите вятърни електроцентрали в света, макар и да произвеждат големи количества енергия, имат изключително ниска рентабилност, а някои от тях се оказват нерентабилни.

Причината за това е неудачното съотношение между цена на оборудването, експлоатационен срок и производителност. Просто казано, една турбина не произвежда достатъчно енергия през целия си живот, за да оправдае разходите за закупуването и поддръжката си.

Тази ситуация е характерна за повечето вятърни паркове. Нестабилността на енергийния източник, ниската ефективност на конструкцията - всичко това води до производство с ниска печалба, чисто икономически. Сред възможностите за повишаване на рентабилността за най-ефективни се смятат:

  • по-висока производителност
  • Намаляване на оперативните разходи

Като се имат предвид особеностите на руската метеорология, перспективен начин е да се увеличи броят на вятърните турбини, но да се намали техният капацитет. Резултатът е система с много предимства:

  • отделните вятърни турбини могат да произвеждат енергия при слаб вятър, когато по-големите модели не могат да се задействат.
  • разходите за закупуване и поддръжка са намалени.
  • Отказът на една машина не води до сериозни проблеми за целия завод
  • Намаляват се разходите за приспособяване и транспорт.

Последната точка е особено актуална за нашата страна, където инсталирането на вятърни електроцентрали се извършва в отдалечени или планински райони, а въпросите, свързани с доставката и монтажа, са изключително важни.

Друг начин за повишаване на рентабилността е използването на вертикални структури. Този вариант в световен мащаб се счита за нископроизводителен, подходящ за снабдяване с енергия на индивидуални потребители - частни домове, осветление, помпи и др.

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Кои са най-ефективните вятърни генератори?

Хоризонтален Вертикален
Този тип оборудване е най-популярно, като оста на въртене на турбината е успоредна на земята. Вятърните турбини често се наричат вятърни мелници, като лопатките се въртят срещу течението на вятъра. Конструкцията включва система за автоматично завъртане на главата. Това е необходимо, за да се намери потокът на вятъра. Необходимо е и устройство за завъртане на лопатките, за да може дори малки сили да се използват за генериране на електроенергия.

Използването на такова оборудване е по-възможно в промишлените предприятия, отколкото в домакинствата. На практика те се използват по-често за системи на вятърни електроцентрали.

Устройствата от този тип са по-малко ефективни на практика. Въртенето на лопатките на турбината е успоредно на земята, независимо от силата на вятъра и неговия вектор. Посоката на потока също не играе роля, при всяко въздействие въртящите се елементи се въртят срещу него. В резултат на това вятърният генератор губи част от мощността си, което намалява енергийната ефективност на оборудването като цяло. Но от гледна точка на монтажа и поддръжката устройствата с вертикални ножове са по-подходящи за домашна употреба.

Това се дължи на факта, че редукторът и генераторът са монтирани на земята. Недостатъците на този тип оборудване са скъпият монтаж и сериозните експлоатационни разходи. Генераторът се нуждае от достатъчно място за инсталиране. Поради това използването на вертикални модули е по-подходящо за малки частни домакинства.

Две остриета Три лопатки Многоострие
Този тип устройства се характеризират с два въртящи се елемента. Този вариант днес е почти неефективен, но е доста разпространен поради своята надеждност. Този тип оборудване е най-разпространен. Триножници се използват не само в селското стопанство и промишлеността, но и в частните домакинства. Този тип оборудване е придобило популярност поради своята надеждност и ефективност. Последните могат да имат 50 или повече въртящи се елемента. За да се генерира необходимото количество електроенергия, не е необходимо самото въртене на лопатките, а извеждането им при необходимия брой обороти. Наличието на всеки допълнителен въртящ се елемент увеличава параметъра на общото съпротивление на ветровото колело. В резултат на това извеждането на оборудването на необходимия брой обороти ще бъде проблематично.

Въртележките, оборудвани с няколко лопатки, започват да се въртят, когато силата на вятъра е слаба. Но използването им е по-уместно, когато самото въртене играе роля, например когато трябва да се изпомпва вода. Устройствата с много лопатки не се използват за ефективно генериране на големи количества енергия. За работата им е необходимо да се монтира редуктор. Това не само усложнява цялостната конструкция на устройството, но и го прави по-малко надеждно от устройство с две или три лопатки.

С твърди остриета ветроходни агрегати
Цената на тези агрегати е по-висока поради високите производствени разходи на въртящите се части. Но в сравнение с платноходните генератори, генераторите с твърди лопатки са по-надеждни и имат по-дълъг експлоатационен живот. Тъй като във въздуха има прах и пясък, въртящите се части са силно натоварени. При стабилни условия на работа оборудването изисква ежегодна подмяна на антикорозионния филм, който се нанася върху краищата на лопатките. В противен случай въртящият се елемент ще започне да губи своята ефективност с течение на времето. Този тип остриета се произвеждат по-лесно и са по-евтини от тези от метал или фибростъкло. Но икономията на средства за изработка може да доведе до сериозни разходи в бъдеще. При диаметър от три метра скоростта на върховете на остриетата може да достигне 500 км/ч, когато скоростта на оборудването е около 600 в минута. Това е сериозно натоварване дори за твърдите части. Практиката показва, че въртящите се елементи на ветроходното оборудване трябва да се сменят често, особено ако силата на вятъра е голяма.
Прочетете също:  Контролер за вятърен турбинен генератор

Според вида на роторния механизъм всички устройства могат да бъдат разделени на няколко типа:

  • ортогонални единици Darje;
  • единици с роторен блок Savonius;
  • устройства с вертикална ос на устройството;
  • оборудване с хеликоидален тип роторен механизъм.

Скорост на вятъра

Независимо дали възнамерявате да закупите готов генератор или да си направите такъв сами, скоростта на вятъра ще бъде един от най-важните параметри при определяне на капацитета на инсталацията.

Първо, всеки тип вятърна турбина има своя собствена начална работна скорост. За повечето инсталации тази стойност е 2-3 m/s. Ако скоростта на вятъра е по-ниска от този праг, генераторът няма да работи изобщо и следователно няма да произвежда електроенергия.

В допълнение към началната скорост има и номинална скорост, при която вятърният генератор достига номиналната си мощност. За всеки модел производителят посочва тази стойност поотделно.

Ако обаче скоростта е по-висока от началната, но по-ниска от номиналната, производството на електроенергия значително намалява. И за да не останете без електричество, винаги трябва да се ръководите преди всичко от средната скорост на вятъра във вашия регион и директно на вашия обект. Първата цифра можете да определите, като разгледате карта на вятъра или проверите прогнозата за времето във вашия град, която обикновено показва скоростта на вятъра.

Втората цифра в идеалния случай трябва да се измерва със специални инструменти директно на мястото, където ще се монтира вятърната турбина. В края на краищата къщата ви може да бъде разположена на възвишение, където скоростта на вятъра ще бъде по-висока, или в ниското, където вятърът ще бъде слаб или никакъв.

В тази ситуация тези, които постоянно страдат от ураганни пориви на вятъра, са в по-благоприятно положение и могат да разчитат на по-голяма производителност на вятърната турбина.

Какво е натоварването от вятър

Въздушните маси се движат по повърхността на Земята с различна скорост. При сблъсък с препятствие кинетичната енергия на вятъра се превръща в налягане, което създава сила на вятъра. Тази сила може да бъде усетена от всеки, който се движи към потока. Създадената сила зависи от няколко фактора:

  • скорост на вятъра,
  • плътността на въздушната струя - при по-висока влажност специфичното тегло на въздуха става по-голямо, което води до увеличаване на количеството пренасяна енергия,
  • формата на неподвижния обект.

В последния случай силите, действащи върху отделните части на конструкцията, са насочени в различни посоки, напр:

Избор на генератори за вятърни турбини

След като е налице изчислената стойност на скоростта на ротора (W), получена по описания по-горе метод, вече може да се избере (произведе) подходящ генератор. Например, ако скоростта Z=5, броят на лопатките е 2 и скоростта е 330 об/мин при скорост на вятъра 8 m/s, мощността на генератора трябва да бъде приблизително 300 W.

Как да изчислим вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление
Генератор на вятърна електроцентрала "в участък". Пример за един от възможните дизайни на домашна вятърна електроцентрала, сглобена от самите вас

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Ето как изглежда електрическият двигател, на чиято основа се предлага да се направи генератор за домашна вятърна турбина. Конструкцията на цикличния двигател е идеална за изпълнение без почти никакви изчисления или промени. Въпреки това изходната мощност е ниска.

Спецификациите на електрическия двигател са приблизително следните:

Параметър Стойност
Напрежение, V 24
Мощност, W 250-300
Скорост, об/мин 200-250
Въртящ момент, Nm 25

Добрата страна на цикличните двигатели е, че не се нуждаят от особени преустройства. Те са проектирани като електродвигатели с ниска честота на въртене и могат да се използват успешно за вятърни турбини.

Как се режат остриетата

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Процедирайте, както следва, в ред, започващ от корен на острие отбележете размерите на радиуса на острието - в колоната "Радиус на острието" в зелените колони. В съответствие с тези размери върху линията поставете точки вляво и вдясно от корена на острието. Вляво от корена на острието до върха ще бъдат координатите на задната част на острието в мм, а вдясно от линията ще бъдат координатите на предната част на острието в мм. След това свържете точките и ще получите гребло, което обикновено се реже с ножовка или прободен трион.

Отворите за закрепване на острието към главината се правят стриктно по централната линия на острието, която сте начертали върху тръбата в началото, ако изместите отворите, острието ще застане под различен ъгъл спрямо вятъра и ще загуби всичките си качества. Краищата на острието Необходимо е да се подреже, да се заобли предната част на острието, да се заточи задната част и да се заоблят върховете на острието, за да не свири и да не издава шум. Електронната таблица на Excel вече отчита при изчислението обработката на ръбовете, както е показано на снимката по-долу.
Как да изчислим вятърен турбинен генератор: формули + практически пример за изчисление>

Надявам се, че тази таблица ще ви помогне да разберете как да я използвате и как да изберете подходящото витло за вашия генератор. Разбира се, например аз избрах алтернатор с неподходящи параметри, защото той започва да зарежда 12 V акумулатор твърде рано. При 24 V и 48 V резултатите щяха да бъдат различни и мощността дори по-висока, но не можем да опишем всички примери.

Най-важното е да се разберат принципите, например при избора на витло, ако то има добра мощност при едни обороти, това не означава, че ще я има и на практика, ако генераторът натовари витлото твърде рано, то няма да достигне своите обороти и няма да развие мощността, която би трябвало да има при по-ниски обороти, въпреки че вятърът ще е номинален или дори по-висок. Остриетата са настроени за определена скорост на духане и ще вземе максималната мощност от вятъра при неговата скорост.

Конструкция и принцип на работа

Вятърният генератор работи със силата на вятъра. Конструкцията на това устройство трябва да включва следните елементи:

  • лопатките на турбината или витлото;
  • турбина;
  • електрически генератор;
  • ос на електрическия генератор;
  • Инвертор, чиято функция е да преобразува променливия ток в постоянен;
  • механизъм, който върти лопатките;
  • механизъм, който върти турбината;
  • акумулатор;
  • мачта;
  • контролер за ротационно движение;
  • демпфер;
  • сензор за вятър;
  • дръжката на предавателя за вятър;
  • гондола и други елементи.

Индустриалните модули имат електроразпределителен шкаф, мълниезащита, механизъм за завъртане, сигурни основи, противопожарно оборудване и телекомуникации.

Вятърната турбина е устройство, което преобразува енергията на вятъра в електричество. Предшествениците на съвременните съоръжения са мелници, които произвеждат брашно от зърно. Принципът на свързване и работа на генератора обаче не се е променил.

  1. Вятърната енергия предизвиква въртене на лопатките, чийто въртящ момент се предава на вала на генератора.
  2. Въртенето на ротора генерира трифазен променлив ток.
  3. Променливият ток се изпраща към акумулатора чрез контролера. Акумулаторната батерия е необходима за осигуряване на стабилна работа на вятърния генератор. Ако има вятър, устройството зарежда батерията.
  4. За да се предпази от бури, системата за производство на електроенергия от вятър разполага с елементи за насочване на ветровото колело встрани от вятъра. Това става чрез сгъване на опашката или спиране на колелото с електрическа спирачка.
  5. За да се зарежда батерията, е необходимо да се инсталира контролер. Функцията на контролера е да следи заряда на батерията, за да предотврати повреда на батерията. Ако е необходимо, устройството ще изпуска излишната енергия към баласта.
  6. Батериите имат постоянно ниско напрежение, но то трябва да достига до потребителя при 220 волта. По тази причина във вятърните турбини се монтират инвертори. Последните могат да преобразуват променливия ток в постоянен, като увеличават силата му до 220 волта. Ако не е инсталиран инвертор, ще трябва да се използват само уреди, предназначени за ниско напрежение.
  7. Преобразуваният ток се изпраща до потребителя за захранване на отоплителни батерии, осветление на помещения и домакински уреди.
Прочетете също:  Експлоатация на мембрани за обратна осмоза

Нови аргументи за стари концепции

Устните предложения, че съвременните разработки трябва да подобрят драстично ефективността на вятърните турбини, нямат никакво основание. Съвременните модели с хоризонтално подреждане достигат 75% от ефективността на теоретичната граница на Бентц (приблизително 45% ефективност). В крайна сметка клонът на физиката, който определя ефективността на вятърните турбини, е хидродинамиката, чиито закони са неизменни още от откриването им.

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули и практически пример за изчисление

Някои разработчици се опитват да повишат ефективността, като увеличават броя на лопатките и ги правят по-тънки. Можете да увеличите дължината им и това ще има по-голям ефект, тъй като ще се увеличи площта на загребване.

Но все пак трябва да се намери баланс между забавянето на вятъра и остатъчната скорост на вятъра.

Има и друга посока - да се увеличи скоростта на вятъра, като се промуши през дифузьор. Но хидродинамиката е пълна с вече открити ефекти на заобикаляне на препятствия по пътя на най-малкото съпротивление.

Съществуват повече или по-малко успешни модели на DAWT с големи ъгли на дифузора, но тези опити за "измама на вятъра" не увеличават ефективността толкова, колкото се рекламира.Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Най-успешните съвременни вятърни турбини са вертикални модели с лопатки Darrier, монтирани на магнитно левитиращи опорни лагери (MAGLEV). Работейки почти безшумно, те започват да се въртят при скорост на вятъра по-малка от 1 m/s и могат да издържат на пориви на вятъра със скорост до 200 km/h. Въз основа на такива източници на алтернативна енергия е най-изгодно да се създаде частна независима енергийна система.

Благодарим ви, че прочетохте до края! Не забравяйте , Ако ви хареса статията!

Споделете го с приятелите си, оставете своите КОМЕНТАРИ (вашите коментари ще помогнат много на проекта)

Присъединете се към нашата група във VK:

ALTER220 Портал за алтернативна енергия

и предлагайте теми за обсъждане, ще бъде по-интересно заедно!!!

Значение на процедурата

Ако пренебрегнете изчислението на натоварванията на въздушния поток, можете, както се казва, да разрушите цялата дейност още в основата и да застрашите живота на хората.

Докато натискът от сняг върху стените на сградите обикновено не е проблем - можете да видите, претеглите и дори да докоснете товара - натоварването от вятър е много по-сложно. Не можеш да го видиш и е много трудно да го предвидиш интуитивно. Да, разбира се, вятърът оказва известно въздействие върху носещите конструкции, а в някои случаи е дори разрушителен: усуква знамена, събаря огради и стени, откъсва покриви. Но как е възможно да се предвиди и вземе предвид тази сила? Може ли да се изчисли по принцип?

Може да се изчисли. Това обаче е тромава задача, а непрофесионалистите не обичат да изчисляват ветровите натоварвания. Има разбираемо обяснение: стойността на изчисленията е много висока и трудна, много по-сложна от изчисленията на натоварването от сняг. Докато на натоварването от сняг са посветени само две страници и половина в специалния СП, изчислението на натоварването от вятър е три пъти по-дълго! Освен това има задължително приложение от 19 страници с аеродинамичните коефициенти.

Ако гражданите на Русия все още имат късмет с това, то за жителите на Беларус е още по-сложно - документът TKP_EN_1991-1-4-2O09 "Въздействие на вятъра", който регламентира стандартите и изчисленията, е дълъг 120 страници!

С Еврокод (EN_1991-1-1-4-2O09) в мащаба на строителството на частна сграда върху въздействията на вятъра малцина биха искали да се запознаят у дома на чаша чай. На тези, които проявяват професионален интерес, се препоръчва да го изтеглят и проучат внимателно, като имат на разположение експертен съветник. В противен случай, поради неправилен подход и разбиране, последствията от изчисленията могат да бъдат тежки.

Коефициент на оползотворяване на вятърната енергия

Струва си да се отбележи, че вятърните турбини имат свой собствен специфичен показател за ефективност - коефициент на използване на вятърната енергия (WUE). Той показва какъв процент от въздушния поток в дадено сечение влияе пряко върху лопатките на вятърната турбина. Или, казано по-научно, тя показва съотношението между мощността, получавана на вала на устройството, и мощността на потока, въздействащ върху ветрилната повърхност на работното колело. По този начин WECI е специфичен, приложим само за вятърни турбини, аналог на ефективността.

Днес стойностите на EFR са се увеличили от първоначалните 10-15% (производителността на древните вятърни мелници) до 356-40%. Това се дължи на подобренията в конструкцията на вятърните турбини и появата на нови, по-ефективни материали и технически части и компоненти, които намаляват загубите от триене или други неуловими ефекти.

Теоретичните проучвания са определили максималния коефициент на използване на вятърната енергия на 0,593.

В обобщение: ефективна ли е вятърната турбина

Горните резултати ясно доказват, че закупуването и експлоатацията на вятърна турбина се изплащат. Още повече:

  • Цената на киловат непрекъснато се увеличава поради инфлацията.
  • С вятърната турбина съоръжението става енергийно независимо.
  • "Излишъкът от електроенергия може да бъде съхранен за спокойно време благодарение на системата за непрекъсваемо захранване.
  • Много обекти, които са отдалечени от централизираната електроснабдителна мрежа, са принудени да съществуват без електричество, тъй като свързването им е икономически неизгодно.

Така че една вятърна турбина е рентабилна. За енергоемките потребители без електрозахранване тя е икономически изгодна. Хотел в провинцията, селскостопанска ферма или животновъдно стопанство, вилно селище - при всички случаи разходите за свързване на алтернативен източник на електроенергия ще бъдат оправдани. Остава само да се избере подходящ модел вятърна турбина и да се монтира според препоръките на производителя. Капацитетът на устройството трябва да е съобразен със средната скорост на вятъра във вашия район. Това може да се изясни, като се направи справка със специална карта на вятъра или с данни от местната метеорологична станция.

Как да изчислим генератор на вятърна турбина: формули + практически пример за изчисление

Моля, обърнете внимание: за вятърни генератори на китайски производители номиналната мощност на устройството се изчислява, като се вземе предвид скоростта на вятъра на ниво 50-70% от нивото на земята. Монтирането на вятърната турбина на такава височина е проблематично

Твърде високата мачта е скъпа, а за нейната издръжливост има строги изисквания. Освен това на тази височина поривите на вятъра предизвикват силни вихри. Те не само забавят работата на вятърната турбина, но и могат да доведат до счупване на лопатките. Решението е устройството да се монтира на височина 30-35 м, което осигурява достъп до силния вятър, но не позволява на вятърната турбина да се счупи.

Рейтинг
Сайт за водопроводни услуги

Съветваме ви да прочетете

Къде да напълните праха в пералната машина и колко прах да сложите