كيفية حساب مولد الرياح: الصيغ + مثال عملي للحساب

الطاقة البديلة الواردة من توربينات الرياح ذات أهمية كبيرة في المجتمع. هناك العديد من التأكيدات على ذلك على مستوى الممارسة المنزلية الحقيقية.

يقوم أصحاب العقارات في الضواحي ببناء طواحين الهواء بأيديهم وهم راضون عن النتيجة ، على الرغم من أن التأثير يمكن أن يكون قصير الأجل. السبب - أثناء التجميع ، لم يتم حساب مولد الرياح بشكل صحيح.

أوافق ، لا أريد أن أقضي الوقت والمال في المشروع ، للحصول على تثبيت غير فعال. لذلك ، من المهم فهم كيفية حساب مولد الرياح ، وما هي المعلمات لاختيار وحدات العمل الرئيسية لتوربين الرياح.

المقالة مخصصة لحل هذه الأسئلة. يتم استكمال الجزء النظري من المادة بأمثلة توضيحية وتوصيات عملية لتجميع مولد الرياح.

حساب مولد الرياح

من أين نبدأ بحساب نظام إعادة إنتاج الكهرباء من طاقة الرياح؟ وبالنظر إلى أننا نتحدث عن مولد الرياح ، يبدو أن التحليل الأولي لرياح الريح في منطقة معينة منطقي.

تعتبر معلمات التصميم مثل سرعة الرياح واتجاهها المميز لمنطقة معينة معلمات تصميم مهمة. إنها تحدد إلى حد ما مستوى قوة الطاحونة الهوائية ، والتي يمكن تحقيقها.

من الصعب تخيل مولدات الرياح لهذه الطاقة. ولكن توجد تصميمات مماثلة وتعمل بشكل فعال. ومع ذلك ، تظهر حسابات هذه الهياكل قوة صغيرة نسبيًا مقارنة بمصادر الطاقة التقليدية.

الجدير بالذكر أن هذه العملية لها طبيعة طويلة الأمد (شهر واحد على الأقل) ، وهو أمر واضح تمامًا. من المستحيل حساب المعلمات الأكثر احتمالية لسرعة الرياح واتجاهها الأكثر تكرارًا بقياس واحد أو اثنين.

العشرات من القياسات ستكون مطلوبة. ومع ذلك ، فإن هذه العملية ضرورية حقًا إذا كانت هناك رغبة في بناء نظام إنتاجي فعال.

كيفية حساب قوة طاحونة هوائية

لم تضطر مولدات الرياح المنزلية ، ولا سيما تلك المصنوعة بأيديهم ، إلى مفاجأة الناس بقوة عالية. إنه أمر مفهوم. على المرء فقط أن يتخيل سارية ضخمة بارتفاع 8-10 أمتار ، ومجهزة بمولد بامتداد ريش المروحة يزيد عن 3 أمتار ، وهذا ليس أقوى التثبيت. فقط حوالي 2 كيلوواط.

لخدمة طواحين الهواء لهذه الطاقة ، يتم استخدام المروحيات وفرق من المتخصصين ، يصل عددهم إلى اثني عشر شخصًا. لحساب محطة توليد الكهرباء هذه ، يشارك عدد أكبر من الفنانين

بشكل عام ، إذا كنت تعتمد على جدول قياسي يوضح نسبة طاقة مولد الرياح والامتداد المطلوب لشفرات الدوار ، فلا داعي للدهشة. وفقًا للجدول ، يلزم وجود مروحة طولها 10 أمتار لطاحونة هوائية بقدرة 10 واط.

ستحتاج إلى برغي بقطر 14 م لتصميم 500 واط ، علاوة على ذلك ، تعتمد معلمة امتداد الشفرة على عددها. كلما زادت الشفرات ، كان النطاق أصغر.

لكن هذه مجرد نظرية ، بسبب سرعة الرياح التي لا تتجاوز 4 م / ث. من الناحية العملية ، كل شيء مختلف إلى حد ما ، ولم تتجاوز قوة التركيبات المحلية التي كانت سارية لفترة طويلة 500 واط.

لذلك ، يقتصر اختيار الطاقة هنا عادة على نطاق 250-500 واط بمتوسط ​​سرعة رياح 6-8 م / ث.

جدول اعتماد قوة نظام طاقة الرياح على قطر الدوار وعدد الشفرات. يمكن استخدام هذا الجدول للحسابات ، ولكن مع مراعاة تجميعه لمعلمة سرعة الرياح التي تصل إلى 4 م / ث (+)

من وجهة نظر نظرية ، يتم حساب قوة محطة طاقة الرياح بالصيغة:

N = p * S * V³/2,

حيث:

• ص - كثافة الكتل الهوائية ؛
• ق - منطقة النفخ الكلية من ريش المروحة ؛
• خامسا - معدل تدفق الهواء ؛
• ن - معدل تدفق الهواء.

نظرًا لأن N هي معلمة تؤثر بشكل كبير على قوة مولد الرياح ، فإن الطاقة الحقيقية للتثبيت ستكون قريبة من القيمة المحسوبة لـ N.

حساب مسامير توربينات الرياح

عادة ما يتم استخدام نوعين من المسامير عند تصميم طاحونة هو:

• مجنح - الدوران في المستوى الأفقي ؛
• دوار سافونيوس ، دوار داريا - دوران في مستوى عمودي.

يمكن حساب تصميم البراغي مع الدوران في أي طائرة باستخدام الصيغة:

Z = L * W / 60 / V

حيث:

• ض - درجة السرعة (السرعة المنخفضة) للمسمار ؛
• لام - حجم الطول الموصوف بواسطة ريش الدائرة ؛
• دبليو - سرعة (تردد) دوران المسمار ؛
• خامسا - معدل تدفق الهواء.

استنادًا إلى هذه الصيغة ، يمكن للمرء بسهولة حساب عدد الثورات W - سرعة الدوران.

هذا هو تصميم البرغي المسمى "داريا روتور". تعتبر هذه النسخة من المروحة فعالة في تصنيع مولدات الرياح ذات الحجم والحجم الصغير. حساب المسمار لديه بعض الميزات

يمكن العثور على نسبة عمل للثورات وسرعة الرياح في الجداول المتاحة على الشبكة. على سبيل المثال ، بالنسبة للمسمار ذي الشفرتين و Z = 5 ، تكون العلاقة التالية صحيحة:

أيضا أحد المؤشرات الهامة للدعامة توربينات الرياح خطوة.

يمكن تحديد هذه المعلمة باستخدام الصيغة:

H = 2πR * tan α,

حيث:

• 2π - ثابت (2 * 3.14) ؛
• ص - نصف القطر الموصوف بالنصل ؛
• TG α - زاوية المقطع.

يتم توفير معلومات إضافية حول اختيار الشكل وعدد الشفرات ، بالإضافة إلى تعليمات لتصنيعها هذه المقالة.

اختيار مولدات لطواحين الهواء

بعد الحصول على القيمة المحسوبة للسرعة الدورانية للمسمار (W) التي تم الحصول عليها بالطريقة المذكورة أعلاه ، فمن الممكن بالفعل تحديد (صنع) المولد المقابل.

على سبيل المثال ، عندما تكون درجة السرعة Z = 5 ، فإن عدد الشفرات يساوي 2 وسرعة 330 دورة في الدقيقة. بسرعة الرياح 8 م / ث. يجب أن تكون طاقة المولد حوالي 300 واط.

مولد لتركيب طاقة الرياح "في القسم".مثال تمثيلي لأحد التصاميم المحتملة لمولد نظام طاقة الرياح المنزلية ، تم تجميعه بشكل مستقل

باستخدام هذه المعلمات ، يمكن أن يكون المحرك المستخدم في بناء الدراجات الكهربائية الحديثة خيارًا مناسبًا كمولد لمزرعة رياح منزلية. الاسم التقليدي للجزء هو محرك دورة (إنتاج جمهورية الصين الشعبية).

يبدو وكأنه محرك دورة كهربائية ، على أساسه يقترح إنشاء مولد لتوربينات الرياح المنزلية. يعتبر تصميم محرك الدورة مثاليًا للتنفيذ بدون أي حسابات وتحسينات تقريبًا. ومع ذلك ، قوتهم صغيرة

إن خصائص محرك الدورة الكهربائية هي كالتالي:

السمة الإيجابية لمحركات الدورة هي أنها لا تحتاج عمليًا إلى إعادة بنائها. تم تطويرها بشكل بناء كمحركات كهربائية منخفضة السرعة ويمكن استخدامها بنجاح لمولدات الرياح.

لجعل طاحونة ، يمكنك استخدام مولد السيارة أو جمع وحدة الغسالة.

حساب واختيار وحدة تحكم المسؤول

مطلوب وحدة تحكم شحن البطارية لأي نوع من تركيب طاقة الرياح ، بما في ذلك البناء المنزلي.

يتم تقليل حساب هذا الجهاز إلى اختيار الدائرة الكهربائية للجهاز ، والتي تتوافق مع المعلمات المحسوبة لنظام الرياح.

من هذه المعلمات ، أهمها:

• تصنيف والجهد الأقصى للمولد ؛
• أقصى طاقة ممكنة للمولد ؛
• أقصى قدر ممكن من شحن البطارية الحالية ؛
• جهد البطارية
• درجة الحرارة المحيطة
• مستوى الرطوبة البيئية.

بناء على المعلمات المقدمة ، الجمعية تحكم المسؤول تفعل ذلك بنفسك أو اختيار الجهاز النهائي.

تستخدم وحدة تحكم شحن البطارية كجزء من محطة طاقة الرياح. جهاز تصنيع صناعي ، يختار ما تحتاجه فقط لدراسة المواصفات الفنية بعناية للتنسيق الدقيق مع النظام الحالي

بالطبع ، من المستحسن اختيار (أو تجميع) جهاز توفر داراته وظيفة بدء سهلة في تدفق تدفقات الهواء الضعيفة. كما أن جهاز التحكم المصمم للاستخدام مع بطاريات الفولتية المختلفة (12 ، 24 ، 48 فولت) مرحب به أيضًا.

أخيرًا ، عند حساب (اختيار) دائرة التحكم ، يوصى بعدم نسيان وجود وظيفة مثل التحكم في العاكس.

اختيار البطارية للنظام

من الناحية العملية ، يتم استخدام أنواع مختلفة من البطاريات وكلها تقريبًا مناسبة تمامًا للاستخدام كجزء من نظام طاقة الرياح. ولكن يجب أن يتم الاختيار الملموس على أي حال. اعتمادًا على معلمات نظام الطاحونة الهوائية ، يتم اختيار البطارية وفقًا للجهد والقدرة وظروف الشحن.

تعتبر المكونات الكلاسيكية لطواحين الهواء المنزلية بطاريات حمض الرصاص الكلاسيكية. أظهروا نتائج جيدة من الناحية العملية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكلفة هذا النوع من البطاريات مقبولة أكثر مقارنة بالأنواع الأخرى.

بطاريات الرصاص الحمضية متواضعة بشكل خاص لظروف الشحن / التفريغ ، ولكن من غير المقبول إدراجها في النظام بدون وحدة تحكم.

إذا كان هناك جهاز تحكم بالشحن مصنوع بشكل احترافي في مجموعة مولدات الرياح التي تحتوي على نظام أتمتة كامل ، فيبدو من المنطقي استخدام AGM أو بطاريات الهيليوم.

بطارية المنزل مولد الرياح حزمة. ليس الخيار الأفضل ، بالنظر إلى فوضى الأسلاك ومتطلبات التخزين. مع حالة تخزين الطاقة هذه ، لا يمكن للمرء الاعتماد على تأثيرها على المدى الطويل.

يتميز كلا النوعين من أجهزة تخزين الطاقة بكفاءة أكبر وعمر خدمة طويل ، ولكن لديهم متطلبات عالية لظروف الشحن.

وينطبق الشيء نفسه على ما يسمى بالبطاريات المدرعة من نوع الهيليوم. لكن اختيار هذه البطاريات لطاحونة منزلية محدودة بشكل كبير بالسعر. ومع ذلك ، فإن عمر هذه البطاريات باهظة الثمن هو الأطول بالنسبة لجميع الأنواع الأخرى.

تتميز هذه البطاريات أيضًا بدورة شحن / تفريغ أكثر أهمية ، ولكنها تخضع لاستخدام شاحن عالي الجودة.

حساب العاكس لتوربينات الرياح المنزلية

تجدر الإشارة على الفور: إذا كان تصميم توربينات طاقة الرياح المنزلية يحتوي على بطارية واحدة 12 فولت ، فمن المنطقي وضع العاكس على مثل هذا النظام تمامًا.

في المتوسط ​​، يبلغ استهلاك الطاقة المنزلية 4 كيلو وات على الأقل عند ذروة الأحمال. ومن هنا الاستنتاج: يجب أن يكون عدد البطاريات لهذه الطاقة 10 قطع على الأقل ويفضل أن يكون تحت جهد 24 فولت. بالنسبة لهذا العدد من البطاريات ، من المنطقي بالفعل تثبيت العاكس.

ومع ذلك ، من أجل توفير الطاقة الكاملة لـ 10 بطاريات بجهد 24 وات لكل منها وللحفاظ على شحنتها بشكل ثابت ، ستكون هناك حاجة إلى توربين رياح بطاقة لا تقل عن 2-3 كيلو واط. من الواضح ، بالنسبة للتصميمات المنزلية البسيطة ، لا يمكن سحب هذه القوة.

عاكس طاقة صغير (600 واط) يمكن استخدامه لتركيب طاقة منزلية صغيرة. يمكنك تشغيل جهاز تلفزيون أو ثلاجة صغيرة من هذه المعدات بجهد 220 فولت. لا يوجد تيار كاف للمصابيح في الثريا

ومع ذلك ، يمكن حساب طاقة العاكس على النحو التالي:

1. تلخيص قوة جميع المستهلكين.
2. تحديد وقت الاستهلاك.
3. تحديد حمل الذروة.

كمثال ملموس ، سيبدو مثل هذا.

يجب ألا يكون هناك أجهزة منزلية كحمولة: مصابيح إضاءة - 3 قطع. 40 وات لكل منها ، جهاز استقبال تلفزيون - 120 واط ، ثلاجة مدمجة 200 واط. نلخص القوة: 3 * 40 + 120 + 200 ونحصل على 440 وات من الخرج.

نحدد قوة المستهلكين لمدة 4 ساعات في المتوسط: 440 * 4 = 1760 واط. استنادًا إلى قيمة الطاقة التي تم الحصول عليها وفقًا لوقت الاستهلاك ، يبدو من المنطقي تحديد العاكس من بين هذه الأجهزة بقدرة خرج تبلغ 2 كيلو واط.

بناءً على هذه القيمة ، يتم حساب خاصية الجهد الحالي للجهاز المطلوب: 2000 * 0.6 = 1200 فولت / أ.

المخطط الكلاسيكي لاستنساخ وتوزيع الطاقة المتلقاة من مولد الرياح من النوع المنزلي. ومع ذلك ، من أجل توفير طاقة طويلة المدى مع هذا العدد من الأجهزة ، يلزم تثبيت قوي بما فيه الكفاية (+)

في الواقع ، سيكون الحمل من الأسرة لثلاثة أشخاص ، حيث توجد معدات كاملة للأجهزة المنزلية ، أعلى من المحسوب في المثال. عادة ، من حيث وقت اتصال الحمل ، تتجاوز المعلمة 4 ساعات. وبناءً على ذلك ، فإن عاكس نظام طاقة الرياح يتطلب نظامًا أكثر قوة.

الحساب الأولي لطاحونة الهواء مفيد ليس فقط لتجميعها المستقل. من الضروري تحديد المعلمات المثلى عندما اختيار مولد الرياح النهائي.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

كيفية عرض تحليل البيانات المصدر وكيفية تطبيق الصيغ في الفيديو:

من الضروري استخدام البيانات المحسوبة في أي حال. سواء كانت محطة طاقة صناعية أو مصنعة لظروف المعيشة ، فإن حساب كل عقدة يحمل دائمًا معه أقصى كفاءة للجهاز ، والأهم من ذلك ، سلامة التشغيل.

تحدد الحسابات المعدة مسبقًا جدوى المشروع ، وتساعد في تحديد مدى تكلفة أو تكلفة المشروع.

هل لديك خبرة في حل مثل هذه المشاكل؟ أو لديك أسئلة حول الموضوع؟ يرجى مشاركة مهاراتك في حساب وتصميم مولد الرياح. يمكنك ترك التعليقات وطرح الأسئلة في النموذج أدناه.