Kā aprēķināt vēja turbīnu: formulas + praktisks aprēķina piemērs

Modeļa izvēle

Vēja ģeneratora, invertora, masta, SHAVRA - automātiskās pārvades sadales skapja komplekta izmaksas ir tieši atkarīgas no jaudas un efektivitātes.

Maksimālā jauda kW	Rotora diametrs m	masta augstums m	Nominālais ātrums m/s	spriegums Otr
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

Kā redzams, lai pilnībā vai daļēji nodrošinātu īpašumu ar elektrību, nepieciešami lieljaudas ģeneratori, kurus pašiem uzstādīt ir diezgan problemātiski. Jebkurā gadījumā lielie kapitālieguldījumi un nepieciešamība pēc masta uzstādīšanas ar speciālas tehnikas palīdzību būtiski samazina vēja enerģijas sistēmu popularitāti privātai lietošanai.

Ir pārnēsājamas mazjaudas vēja turbīnas, kuras varat ņemt līdzi ceļojumā. Šie modeļi ir kompakti, ātri montējami uz zemes, neprasa īpašu kopšanu un nodrošina pietiekami daudz enerģijas ērtai laika pavadīšanai dabā.

Un, lai gan šāda modeļa maksimālā jauda ir tikai 450 W, ar to pietiek, lai apgaismotu visu kempinga teritoriju un būtu iespējams izmantot sadzīves elektroierīces prom no civilizācijas.

Vidējiem un maziem uzņēmumiem vairāku ģenerējošu vēja parku uzstādīšana varētu nodrošināt ievērojamu enerģijas izmaksu ietaupījumu. Daudzi Eiropas uzņēmumi nodarbojas ar šāda veida produktu ražošanu.

Tās ir sarežģītas inženiertehniskās sistēmas, kurām nepieciešama profilaktiskā apkope un apkope, taču to nominālā jauda ir tāda, kas spēj nosegt visas ražošanas vajadzības. Piemēram, Teksasā, lielākajā vēja parkā ASV, tikai 420 šādi ģeneratori ģenerē 735 megavatus gadā.

Vēja turbīnas uzstādīšanas plusi un mīnusi

Šis aprīkojums, tāpat kā saules paneļi, pieder pie alternatīvo enerģijas avotu kategorijas. Bet atšķirībā no fotoelementiem, kam nepieciešama saules gaisma, vēja turbīna var darboties efektīvi 24 stundas diennaktī, 365 dienas gadā.

Priekšrocības	Trūkumi
Bezmaksas enerģija jebkur	Aprīkojuma cena
Ekoloģiskā enerģija	Uzstādīšanas izmaksas
Enerģētiskā neatkarība no valsts un tās tarifiem	Pakalpojuma izmaksas.
Neatkarība no saules gaismas	Atkarība no vēja ātruma

Lai līdzsvarotu visus šos plusus un mīnusus, viņi bieži veido kopu: vēja ģeneratoru ar saules bateriju. Šīs iekārtas papildina viena otru, tādējādi samazinot elektroenerģijas ražošanas atkarību no saules un vēja.

Vēja ģeneratora jaudas aprēķins

Vairumā gadījumu vēja parku uzstādīšanas iespējamība būs atkarīga no vidējiem vēja ātrumiem konkrētajā teritorijā. Vēja turbīnu uzstādīšana ir attaisnojama ar minimālo vēja spēku četri metri sekundē. Pūtot vēja ātrumam no deviņiem līdz divpadsmit metriem sekundē, vēja turbīna darbosies ar maksimālo ātrumu.

Horizontālais vēja ģenerators

Turklāt šādu ierīču jauda ir atkarīga arī no izmantoto asmeņu virsmām un rotora ierīces diametrālā izmēra. Ar zināmiem vidējiem vēja ātrumiem konkrētam reģionam ir iespējams izvēlēties vajadzīgo ģeneratoru, izmantojot noteiktu propellera izmēru.

Aprēķins tiek veikts pēc formulas: P \u003d 2D * 3V / 7000 kW, kurā P ir jauda, ​​D ir skrūves ierīces diametrālais izmērs, un tāds parametrs kā V norāda vēja stiprumu metros sekundē. . Bet šī formula ir piemērota tikai horizontālām vēja turbīnām.

alternatīvā enerģija

Vēja slodze var būt arī izdevīga, piemēram, pārveidojot vēja spēku vēja turbīnās. Tātad pie vēja ātruma V = 10 m/s, ar apļa diametru 1 metrs, vējdzirnavām ir lāpstiņas d = 1,13 m un tā saražo aptuveni 200–250 W lietderīgo jaudu. Elektriskais arkls, patērējot tik lielu enerģijas daudzumu, vienas stundas laikā varēs uzart aptuveni piecdesmit (50 m²) zemes personīgajā gabalā.

Ja izmantojat vēja ģeneratora lielo izmēru - līdz 3 metriem un vidējo gaisa plūsmas ātrumu 5 m / s, jūs varat iegūt 1-1,5 kW jaudu, kas pilnībā nodrošinās nelielu lauku māju ar bezmaksas elektrību.Ieviešot tā saukto "zaļo" tarifu, iekārtu atmaksāšanās laiks tiks samazināts līdz 3-7 gadiem un nākotnē var nest tīro peļņu.

Vēja turbīnu dzenskrūvju aprēķins

Projektējot vējdzirnavas, parasti tiek izmantotas divu veidu skrūves:

1. Rotācija horizontālā plaknē (lāpstiņa).
2. Rotācija vertikālā plaknē (Savonius rotors, Darrieus rotors).

Skrūvju konstrukcijas ar rotāciju jebkurā plaknē var aprēķināt, izmantojot formulu:

Z=L*W/60/V

Šai formulai: Z ir dzenskrūves ātruma pakāpe (mazs ātrums); L ir asmeņu aprakstītā apļa garuma izmērs; W ir dzenskrūves griešanās ātrums (frekvence); V ir gaisa plūsmas ātrums.

Šis ir skrūves ar nosaukumu "Rotor Darier" dizains. Šī dzenskrūves versija tiek uzskatīta par efektīvu mazas jaudas un izmēra vēja turbīnu ražošanā. Skrūves aprēķinam ir dažas funkcijas

Pamatojoties uz šo formulu, jūs varat viegli aprēķināt apgriezienu skaitu W - griešanās ātrumu. Un apgriezienu un vēja ātruma darba attiecību var atrast tabulās, kas ir pieejamas tīklā. Piemēram, dzenskrūvei ar divām lāpstiņām un Z=5 ir patiesa šāda sakarība:

Asmeņu skaits	Ātruma pakāpe	Vēja ātrums m/s
2	5	330

Tāpat viens no svarīgiem vējdzirnavu dzenskrūves rādītājiem ir piķis. Šo parametru var noteikt, izmantojot formulu:

H=2πR*tgα

Šeit: 2π ir konstante (2*3,14); R ir asmeņa aprakstītais rādiuss; tg α ir griezuma leņķis.

Vēja ģeneratora jaudas aprēķins

Arī vējdzirnavu pašražošanai nepieciešams iepriekšējs aprēķins. Neviens nevēlas tērēt laiku un materiālus, lai ražotu, kas zina, ko, viņi vēlas iepriekš zināt par instalācijas iespējām un paredzamo jaudu.Prakse rāda, ka cerības un realitāte slikti korelē viena ar otru, instalācijas, kas izveidotas, pamatojoties uz aptuvenām aplēsēm vai pieņēmumiem, kas nav pamatoti ar precīziem aprēķiniem, dod vājus rezultātus.

Tāpēc parasti tiek izmantotas vienkāršotas aprēķinu metodes, kas dod rezultātus pietiekami tuvu patiesībai un neprasa izmantot lielu datu apjomu.

Aprēķinu formulas

Priekš jāveic vēja ģeneratora aprēķins šādas darbības:

• Nosakiet savas mājas elektroenerģijas vajadzības. Lai to izdarītu, ir jāaprēķina visu ierīču, aprīkojuma, apgaismojuma un citu patērētāju kopējā jauda. Iegūtais daudzums parādīs enerģijas daudzumu, kas nepieciešams mājas darbināšanai.
• iegūtā vērtība jāpalielina par 15-20%, lai katram gadījumam būtu kāda jaudas rezerve. Nav šaubu, ka šī rezerve ir vajadzīga. Gluži pretēji, tas var izrādīties par maz, lai gan visbiežāk enerģija netiks pilnībā izmantota.
• zinot nepieciešamo jaudu, var novērtēt, kādu ģeneratoru var izmantot vai ražot uzdevumu risināšanai. Vējdzirnavu izmantošanas gala rezultāts ir atkarīgs no ģeneratora iespējām, ja tās neatbilst mājas vajadzībām, tad būs vai nu jāmaina ierīce vai jābūvē papildus komplekts
• vēja turbīnas aprēķins. Patiesībā šis brīdis ir visgrūtākais un strīdīgākais visā procedūrā. Tiek izmantotas plūsmas jaudas noteikšanas formulas

Piemēram, apsveriet vienkāršas opcijas aprēķinu. Formula izskatās šādi:

P=k R V³ S/2

Kur P ir plūsmas jauda.

K ir vēja enerģijas izmantošanas koeficients (lielums, kas pēc savas būtības ir tuvu efektivitātei), tiek ņemts 0,2-0,5 robežās.

R ir gaisa blīvums. Tam ir dažādas vērtības, vienkāršības labad mēs pieņemsim 1,2 kg/m3.

V ir vēja ātrums.

S ir vēja riteņa pārklājuma zona (to pārklāj ar rotējošiem asmeņiem).

Mēs uzskatām: ar vēja rata rādiusu 1 m un vēja ātrumu 4 m/s

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

Rezultāts parāda, ka jaudas plūsma ir 36 vati. Tas ir ļoti mazs, bet skaitītāja lāpstiņritenis ir pārāk mazs. Praksē tiek izmantoti vēja riteņi ar lāpstiņu attālumu 3-4 metri, pretējā gadījumā veiktspēja būs pārāk zema.

Kas jāņem vērā

Aprēķinot vējdzirnavas, jāņem vērā rotora konstrukcijas īpašības. Ir lāpstiņriteņi ar vertikālu un horizontālu rotācijas veidu, kuriem ir atšķirīga efektivitāte un veiktspēja. Horizontālās konstrukcijas tiek uzskatītas par visefektīvākajām, taču tām ir nepieciešami augsti uzstādīšanas punkti.

Tikpat svarīgi būs nodrošināt pietiekamu lāpstiņriteņa jaudu, lai grieztu ģeneratora rotoru. Ierīcēm ar stīviem rotoriem, kas ļauj iegūt labu enerģijas atdevi, uz vārpstas ir nepieciešama ievērojama jauda, ​​ko var nodrošināt tikai lāpstiņritenis ar lielu lāpstiņu laukumu un diametru.

Tikpat svarīgs punkts ir rotācijas avota - vēja - parametri. Pirms aprēķinu veikšanas jums vajadzētu pēc iespējas vairāk uzzināt par vēja stiprumu un valdošajiem virzieniem noteiktā apgabalā. Ņem vērā viesuļvētru vai vētrainu brāzmu iespējamību, noskaidro, cik bieži tās var rasties. Negaidīts plūsmas ātruma pieaugums ir bīstams vējdzirnavu iznīcināšanai un pārveidojošās elektronikas kļūmei.

Gatavs vertikāli orientēts vēja ģenerators

Interese par vēja turbīnām ir atjaunojusies, īpaši pēdējos gados. Ir jauni modeļi, kas ir ērtāki un praktiskāki.

Vēl nesen galvenokārt tika izmantotas horizontālās vēja turbīnas ar trim lāpstiņām. Un vertikālie skati neizplatījās lielās slodzes dēļ uz vēja riteņa gultņiem, kā rezultātā radās palielināta berze, absorbējot enerģiju.

Bet, pateicoties magnētiskās levitācijas principu izmantošanai, vēja ģeneratoru uz neodīma magnētiem sāka izmantot precīzi vertikāli orientētu, ar izteiktu brīvu inerciālo rotāciju. Pašlaik tas ir izrādījies efektīvāks par horizontālo.

Viegla iedarbināšana tiek panākta, pateicoties magnētiskās levitācijas principam. Un, pateicoties daudzpolu, kas dod nominālo spriegumu pie maziem apgriezieniem, ir iespējams pilnībā atteikties no pārnesumkārbām.

Dažas ierīces spēj sākt darboties, kad vēja ātrums ir tikai pusotrs centimetrs sekundē, un, kad tas sasniedz tikai trīs četrus metrus sekundē, tas jau var būt vienāds ar ierīces ģenerēto jaudu.

Vēja parku atmaksāšanās

Vēja elektrostacijām, kas izveidotas elektroenerģijas pārdošanai, t.i., kā rūpnieciskai ražošanai, atmaksāšanās jautājums izskatās nedaudz veiksmīgāks. Produkcijas - elektriskās strāvas - realizācija ļauj atlīdzināt vējdzirnavu iegādes, ekspluatācijas un remonta izmaksas. Tajā pašā laikā praktiskie rezultāti ne vienmēr izskatās izcili. Tādējādi lielākajām pasaulē esošajām vēja elektrostacijām ar lieliem enerģijas ražošanas apjomiem ir ārkārtīgi zema rentabilitāte, un dažas no tām ir atzītas par neilgtspējīgām.

Šīs situācijas iemesls ir neveiksmīgā aprīkojuma izmaksu, ekspluatācijas laika un kompleksa veiktspējas attiecība. Vienkārši sakot, turbīnas kalpošanas laikā nav laika saražot pietiekami daudz enerģijas, lai attaisnotu tās iegādes un uzturēšanas izmaksas.

Šāda situācija ir raksturīga lielākajai daļai vēja parku. Enerģijas avota nestabilitāte, konstrukcijas zemā efektivitāte kopumā veido zemas peļņas ražošanu, ja runājam tīri ekonomiski. Starp iespējām palielināt rentabilitāti visefektīvākās ir:

• produktivitātes pieaugums
• zemākas ekspluatācijas izmaksas

Ņemot vērā Krievijas meteoroloģijas īpatnības, perspektīvs veids ir palielināt vēja turbīnu skaitu stacijā, bet samazināt to jaudu. Izrādās sistēma, kurai ir daudz priekšrocību:

• atsevišķas vējdzirnavas spēj ģenerēt jaudu vieglā vējā, kad nevar iedarbināt lielus modeļus
• tiek samazinātas aprīkojuma iegādes un uzturēšanas izmaksas
• atsevišķas vienības atteice nerada nopietnas problēmas iekārtai kopumā
• samazinātas nodošanas ekspluatācijā un transportēšanas izmaksas

Pēdējais punkts ir īpaši aktuāls mūsu valstij, kur vēja elektrostaciju uzstādīšana notiek attālos vai kalnainos reģionos, un konstrukcijas piegādes un montāžas jautājumi ir ārkārtīgi aktuāli.

Vēl viens veids, kā palielināt rentabilitāti, ir vertikālu konstrukciju izmantošana. Šis variants pasaules praksē tiek uzskatīts par mazproduktīvu, piemērots enerģijas nodrošināšanai individuālajiem patērētājiem - privātmājai, apgaismojumam, sūkņiem utt.

Kuras vēja turbīnas ir visefektīvākās

Horizontāli

vertikāli

Vislielāko popularitāti ieguvusi šāda veida iekārtas, kurās turbīnas griešanās ass ir paralēla zemei. Šādas vēja turbīnas mēdz dēvēt par vējdzirnavām, kurās lāpstiņas griežas pret vēja plūsmu. Iekārtas dizains ietver sistēmu automātiskai galvas ritināšanai. Ir nepieciešams atrast vēja plūsmu. Nepieciešama arī ierīce asmeņu pagriešanai, lai elektrības ražošanai varētu izmantot pat nelielu spēku. Šādu iekārtu izmantošana ir piemērotāka rūpniecības uzņēmumos, nevis ikdienas dzīvē. Praksē tos biežāk izmanto vēja parku sistēmu izveidei.

Šāda veida ierīces praksē ir mazāk efektīvas. Turbīnas lāpstiņu rotācija tiek veikta paralēli zemes virsmai neatkarīgi no vēja stipruma un tā vektora. Arī plūsmas virzienam nav nozīmes, ar jebkādu triecienu rotācijas elementi ritina pret to. Rezultātā vēja ģenerators zaudē daļu jaudas, kas noved pie iekārtas energoefektivitātes samazināšanās kopumā. Bet uzstādīšanas un apkopes ziņā mājas lietošanai piemērotākas ir vienības, kurās asmeņi ir izvietoti vertikāli. Tas ir saistīts ar faktu, ka pārnesumkārbas bloks un ģenerators ir uzstādīti uz zemes. Šādu iekārtu trūkumi ietver dārgu uzstādīšanu un nopietnas ekspluatācijas izmaksas. Ģeneratora uzstādīšanai ir nepieciešams pietiekami daudz vietas. Tāpēc vertikālo ierīču izmantošana ir piemērotāka mazās privātās saimniecībās.

Divasmeņu	Trīs asmeņi	vairāku asmeņu
Šāda veida vienības raksturo divu rotācijas elementu klātbūtne.Šī iespēja mūsdienās ir praktiski neefektīva, taču tā ir diezgan izplatīta tās uzticamības dēļ.	Šāda veida aprīkojums ir visizplatītākais. Trīs lāpstiņu agregāti tiek izmantoti ne tikai lauksaimniecībā un rūpniecībā, bet arī privātās mājsaimniecībās. Šāda veida aprīkojums ir ieguvis popularitāti, pateicoties tā uzticamībai un efektivitātei.	Pēdējam var būt 50 vai vairāk rotācijas elementu. Lai nodrošinātu vajadzīgā elektroenerģijas daudzuma ģenerēšanu, nav nepieciešams ritināt pašus asmeņus, bet gan novest tos līdz vajadzīgajam apgriezienu skaitam. Katra papildu rotācijas elementa klātbūtne nodrošina vēja riteņa kopējās pretestības parametra palielināšanos. Rezultātā iekārtas izvade ar nepieciešamo apgriezienu skaitu būs problemātiska. Karuseļa ierīces, kas aprīkotas ar vairākiem asmeņiem, sāk griezties ar nelielu vēja spēku. Bet to izmantošana ir svarīgāka, ja ritināšanas faktam ir nozīme, piemēram, kad ir nepieciešams sūknēt ūdeni. Lai efektīvi nodrošinātu liela enerģijas daudzuma ražošanu, netiek izmantoti vairāku lāpstiņu agregāti. To darbībai ir nepieciešama pārnesuma ierīces uzstādīšana. Tas ne tikai sarežģī visu iekārtas dizainu kopumā, bet arī padara to mazāk uzticamu salīdzinājumā ar divu un trīs asmeņu ierīcēm.

Ar cietiem asmeņiem

Burāšanas vienības

Šādu vienību izmaksas ir augstākas, jo rotācijas daļu ražošanas izmaksas ir augstas. Bet, salīdzinot ar burāšanas aprīkojumu, ģeneratori ar stingriem asmeņiem ir uzticamāki un tiem ir ilgs kalpošanas laiks. Tā kā gaiss satur putekļus un smiltis, rotējošie elementi tiek pakļauti lielai slodzei.Ja iekārta darbojas stabilos apstākļos, katru gadu ir jānomaina pretkorozijas plēve, kas tiek uzklāta uz asmeņu galiem. Bez tā rotācijas elements laika gaitā sāk zaudēt savas darba īpašības.

Šāda veida asmeņi ražošanas ziņā ir vienkāršāki un lētāki nekā metāla vai stikla šķiedras. Taču ietaupījumi ražošanā nākotnē var radīt nopietnas izmaksas. Ar trīs metru vēja riteņa diametru lāpstiņas gala ātrums var būt līdz 500 km/h, kad iekārtas apgriezieni ir aptuveni 600 minūtē. Tā ir nopietna slodze pat cietām daļām. Prakse rāda, ka burāšanas aprīkojuma rotācijas elementi ir jāmaina bieži, īpaši, ja vēja spēks ir liels.

Atkarībā no rotācijas mehānisma veida visas vienības var iedalīt vairākos veidos:

• ortogonālās Darier ierīces;
• vienības ar Savonius rotējošo bloku;
• ierīces ar vienības vertikāli aksiālu dizainu;
• iekārtas ar helikoīda tipa rotācijas mehānismu.

Vēja ātrums

Neatkarīgi no tā, vai plānojat iegādāties gatavu ģeneratoru vai būvēt to pats, vēja ātrums būs viens no svarīgākajiem parametriem instalācijas jaudas noteikšanā.

Pirmkārt, katram vēja turbīnas tipam ir savs sākotnējais ātrums. Lielākajai daļai iekārtu tas ir 2-3 m/s. Ja vēja ātrums ir zem šī sliekšņa, ģenerators nedarbosies vispār, un attiecīgi tiks ražota arī elektrība.

Papildus sākotnējam ātrumam ir arī nominālais, pie kura vēja ģenerators sasniedz savu nominālo jaudu. Katram modelim ražotājs norāda šo skaitli atsevišķi.

Savukārt, ja ātrums būs lielāks par sākotnējo, bet mazāks par nominālo, tad elektroenerģijas ražošana ievērojami samazināsies. Un, lai nepaliktu bez elektrības, jums vienmēr vispirms jākoncentrējas uz vidējo vēja ātrumu jūsu reģionā un tieši jūsu vietnē. Pirmo rādītāju var uzzināt, apskatot vēja karti, vai arī apskatot laika prognozi savā pilsētā, kas parasti norāda vēja ātrumu.

Otrais skaitlis ideālā gadījumā būtu jāmēra ar speciāliem instrumentiem tieši tajā vietā, kur stāvēs vēja turbīna. Galu galā jūsu māja var atrasties gan kalnā, kur vēja ātrums būs lielāks, gan zemienē, kurā vēja praktiski nebūs.

Šādā situācijā tie, kuri pastāvīgi cieš no viesuļvētras brāzmām, atrodas labākā situācijā un var paļauties uz lielāku vēja turbīnas veiktspēju.

Kas ir vēja slodze

Gaisa masu plūsma pa zemes virsmu notiek dažādos ātrumos. Saskaroties ar jebkuru šķērsli, vēja kinētiskā enerģija tiek pārvērsta spiedienā, radot vēja slodzi. Šo piepūli var sajust ikviens, kas virzās pret straumi. Radītā slodze ir atkarīga no vairākiem faktoriem:

• vēja ātrums,
• gaisa strūklas blīvums, - pie augsta mitruma palielinās gaisa īpatnējais svars, attiecīgi palielinās pārnestās enerģijas daudzums,
• stacionāra objekta forma.

Pēdējā gadījumā spēki, kas vērsti dažādos virzienos, iedarbojas uz atsevišķām ēkas konstrukcijas daļām, piemēram:

Ģeneratoru izvēle vēja turbīnām

Ja ir aprēķināta dzenskrūves apgriezienu skaita vērtība (W), kas iegūta ar iepriekš aprakstīto metodi, jau ir iespējams izvēlēties (izgatavot) atbilstošo ģeneratoru. Piemēram, ar ātruma pakāpi Z = 5, asmeņu skaits ir 2 un ātrums ir 330 apgr./min. ar vēja ātrumu 8 m/s ģeneratora jaudai jābūt aptuveni 300 vatiem.

Vēja elektrostacijas ģenerators "kontekstā". Paraugkopija vienam no iespējamajiem mājas vēja enerģijas sistēmas ģeneratora dizainiem, ko pats samontēju

Šādi izskatās elektriskā velosipēda motors, uz kura pamata tiek piedāvāts izgatavot ģeneratoru mājas vējdzirnavām. Velosipēda motora dizains ir ideāli piemērots ieviešanai ar nelieliem aprēķiniem un modifikācijām vai bez tās. Tomēr to jauda ir zema.

Elektriskā velosipēda motora raksturlielumi ir aptuveni šādi:

Parametrs	Vērtības
Spriegums, V	24
Jauda, ​​W	250-300
Rotācijas frekvence, apgr./min	200-250
Griezes moments, Nm	25

Velosipēdu motoru pozitīvā iezīme ir tā, ka tie praktiski nav jāpārtaisa. Tie ir konstruktīvi veidoti kā zema ātruma elektromotori, un tos var veiksmīgi izmantot vēja turbīnām.

Kā griezt asmeņus

Tālāk pa līniju, sākot no asmens sakne atzīmējiet lāpstiņas rādiusa izmērus - ailē "Asmens rādiuss" zaļajās kolonnās. Atbilstoši šiem izmēriem novietojiet punktus uz līnijas pa kreisi un pa labi no asmens saknes. Pa kreisi, ja skatāties no asmeņa saknes līdz galam, būs redzamas aizmugurējā mm raksta koordinātas, bet pa labi no līnijas - priekšējā mm raksta koordinātas. Pēc tam, kad punkti ir savienoti un jums ir asmens, kas parasti tiek izgriezts ar zāģa asmeni vai elektrisko finierzāģi.

Caurumi asmeņa piestiprināšanai pie rumbas tiek veidoti stingri gar asmens viduslīniju, kas tika uzzīmēta uz caurules pašā sākumā, ja jūs pārvietojat caurumus, asmens stāvēs citā leņķī pret vēju un zaudēs visu tās īpašības. asmeņu malas nepieciešams apstrādāt, noapaļot asmens priekšējo daļu, uzasināt aizmugurējo daļu un noapaļot asmeņu galus, lai nekas nesvilptu un neradītu troksni. Excel izklājlapa aprēķinos jau ņem vērā malu apstrādi, kā parādīts attēlā zemāk.
>

Es ceru, ka jums kļuva skaidrāks, kā izmantot plāksni un kā izvēlēties ģeneratora skrūvi. Piemēram, es, protams, izvēlējos ģeneratoru ar nepiemērotiem parametriem, jo ​​12v akumulatora uzlāde sākas pārāk agri, 24 V un 48 voltiem rezultāti būtu atšķirīgi un jauda būtu vēl lielāka, bet jūs nevarat aprakstīt visus piemēri.

Pats svarīgākais ir saprast principus, piemēram, izvēloties dzenskrūvi, ja tam ir laba jauda pie viena ātruma, tas nenozīmē, ka praksē tā būs, ja ģenerators pārāk agri noslogos propelleri, tas nesasniegs savu ātrumu un neattīstīs tādu jaudu, kādai vajadzētu būt pie mazākiem ātrumiem, lai gan vējš būs aprēķināts vai pat lielāks. Asmeņi pielāgoti līdz noteiktam ātrumam un savā ātrumā paņems maksimālo jaudu no vēja.

Ierīce un darbības princips

Vēja ģenerators darbojas ar vēja enerģijas palīdzību. Šīs ierīces dizainā jāiekļauj šādi elementi:

• turbīnu lāpstiņas vai dzenskrūve;
• turbīna;
• elektriskais ģenerators;
• elektriskā ģeneratora ass;
• invertors, kura funkcija ir pārveidot maiņstrāvu līdzstrāvā;
• mehānisms, kas griež asmeņus;
• mehānisms, kas rotē turbīnu;
• akumulators;
• masts;
• rotācijas kustības kontrolieris;
• amortizators;
• vēja sensors;
• vēja sensora kāts;
• gondola un citi elementi.

Rūpnieciskajās vienībās ir strāvas skapis, zibensaizsardzība, rotācijas mehānisms, uzticams pamats, ugunsdzēsības iekārta un telekomunikācijas.

Vēja ģenerators ir ierīce, kas pārvērš vēja enerģiju elektroenerģijā. Mūsdienu agregātu priekšteči ir dzirnavas, kas ražo miltus no graudiem. Taču pieslēguma shēma un ģeneratora darbības princips nav īpaši mainījušies.

1. Vēja spēka ietekmē sāk griezties asmeņi, kuru griezes moments tiek pārsūtīts uz ģeneratora vārpstu.
2. Rotora rotācija rada trīsfāzu maiņstrāvu.
3. Caur kontrolieri uz akumulatoru tiek nosūtīta maiņstrāva. Akumulators ir nepieciešams, lai nodrošinātu stabilu vēja ģeneratora darbību. Ja pūš vējš, ierīce uzlādē akumulatoru.
4. Lai aizsargātu pret viesuļvētru, vēja enerģijas ražošanas sistēmai ir elementi, kas virza vēja ratu prom no vēja. Tas notiek, salokot asti vai bremzējot riteni ar elektrisko bremzi.
5. Lai uzlādētu akumulatoru, jums būs jāinstalē kontrolieris. Pēdējā funkcija ietver akumulatora uzlādes uzraudzību, lai novērstu tā sabojāšanos. Ja nepieciešams, šī ierīce var izmest lieko enerģiju balastā.
6. Baterijām ir nemainīgs zemspriegums, bet tam ir jāsasniedz patērētājs ar 220 voltu jaudu. Šī iemesla dēļ invertorus uzstāda vēja turbīnās. Pēdējie spēj pārveidot maiņstrāvu līdzstrāvā, palielinot tās spēku līdz 220 voltiem.Ja invertors nav uzstādīts, tad būs jāizmanto tikai tās ierīces, kas paredzētas zemspriegumam.
7. Pārveidotā strāva tiek nosūtīta patērētājam, lai darbinātu apkures baterijas, telpu apgaismojumu un sadzīves tehniku.

Jauni pamatojumi vecajām koncepcijām

Nepamatotiem pieņēmumiem, ka mūsdienu attīstībai vajadzētu krasi palielināt vēja turbīnu efektivitāti, nav nekāda pamata. Mūsdienu horizontālie modeļi sasniedz 75% efektivitāti no to teorētiskās Bentz robežas (apmēram 45% efektivitāte). Galu galā fizikas sadaļa, kas regulē vēja turbīnu efektivitāti, ir hidrodinamika, un tās likumi ir nemainīgi no brīža, kad tie tika atklāti.

Daži dizaineri cenšas palielināt efektivitāti, palielinot asmeņu skaitu, padarot tos plānākus. Jūs varat palielināt to garumu, un tas dod lielāku efektu, jo palielinās izslaucītais laukums.

Bet tomēr ir nepieciešams saglabāt līdzsvaru starp vēja palēnināšanos un tā atlikušo ātrumu.

Ir vēl viens virziens - palielināt vēja ātrumu, izlaižot to caur difuzoru. Taču hidrodinamika ir pilna ar jau atklātām plūsmas sekām ap šķēršļiem pa vismazākās pretestības ceļu.

Ir vairāk vai mazāk veiksmīgi DAWT modeļi ar lieliem konusa leņķiem, taču šie mēģinājumi “apkrāpt vēju” nepalielina efektivitāti tik daudz, kā tiek reklamēts.

Visveiksmīgākās mūsdienu vēja turbīnas ir vertikāli modeļi ar Darrieus lāpstiņām, kas uzstādītas uz magnētiskiem levitējošiem vilces gultņiem (MAGLEV). Strādājot gandrīz klusi, tie sāk griezties ar vēja ātrumu, kas mazāks par 1 m / s, un iztur spēcīgas brāzmas līdz 200 km / h.Tieši uz šādu alternatīvās enerģijas avotu bāzes ir visizdevīgāk veidot privātu neatkarīgu energosistēmu.

Paldies, ka izlasījāt līdz galam! Neaizmirstiet, vai jums patika raksts!

Dalieties ar draugiem, atstājiet KOMENTĀRUS (Jūsu komentāri ir ļoti noderīgi projekta attīstībai)

Pievienojieties mūsu VK grupai:

ALTER220 Alternatīvās enerģijas portāls

un iesakiet diskusijas tēmas, kopā būs interesantāk!!!

Procedūras vērtība

Ja neņem vērā gaisa kustības slodzes aprēķinus, jūs, kā saka, visu var sabojāt un apdraudēt cilvēku dzīvības.

Ja ar sniega spiedienu uz ēku sienām parasti grūtības nesagādā - šo slodzi var redzēt, to var nosvērt un pat aptaustīt - tad ar vēju viss ir daudz sarežģītāk. Tas nav redzams, to ir ļoti grūti paredzēt intuitīvi. Jā, protams, vējam ir zināma ietekme uz nesošajām konstrukcijām, un dažos gadījumos tas var būt pat iznīcinošs: tas sagroza reklāmas banerus, nomāc žogus un sienu rāmjus un norauj jumtus. Bet kā ir iespējams paredzēt un ņemt vērā šo spēku? Vai tas tiešām ir aprēķināms?

Padodas! Tomēr tas ir drūms bizness, un neprofesionāļiem nepatīk aprēķināt vēja slodzi. Tam ir skaidrs izskaidrojums: aprēķinu nozīme ir ļoti atbildīga un sarežģīta lieta, daudz sarežģītāka nekā sniega slodzes aprēķini. Ja speciāli tam veltītajā kopuzņēmumā sniega slodzei veltītas tikai divarpus lappuses, tad vēja slodzes aprēķins ir trīsreiz lielāks! Turklāt tam tiek piešķirts obligāts pieteikums, tie ir izvietoti uz 19 lapām, norādot aerodinamiskos koeficientus.

Ja Krievijas pilsoņiem ar to vēl paveicas, tad Baltkrievijas iedzīvotājiem tas ir vēl grūtāk - dokuments TKP_EN_1991-1-4-2O09 "Vēja efekti", kas regulē standartus un aprēķinus, ir 120 lappušu apjomā!

Tā kā Eirokodekss (EN_1991-1-4-2O09) ir privātas ēkas būvniecības mērogs vēja ietekmei, tikai daži cilvēki vēlas tikt galā ar tējas tasi mājās. Profesionāli interesentiem ieteicams to lejupielādēt un rūpīgi izpētīt, pieaicinot speciālistu konsultantu. Pretējā gadījumā nepareizas pieejas un izpratnes dēļ aprēķinu sekas var būt postošas.

Vēja enerģijas izmantošanas koeficients

Jāpiebilst, ka vēja turbīnām ir specifisks efektivitātes rādītājs - KIEV (Wind Energy Utilisation Coefficient). Tas norāda, cik procentu no gaisa plūsmas, kas iet caur darba sekciju, tieši ietekmē vējdzirnavu lāpstiņas. Vai, zinātniskāk sakot, tas parāda uz ierīces vārpstas saņemtās jaudas attiecību pret plūsmas jaudu, kas iedarbojas uz lāpstiņriteņa vēja virsmu. Tādējādi KIEV ir specifisks, piemērojams tikai vēja turbīnām, efektivitātes analogs.

Līdz šim KIEV vērtības no sākotnējiem 10-15% (veco vējdzirnavu rādītāji) ir palielinājušās līdz 356-40%. Tas ir saistīts ar vējdzirnavu konstrukcijas uzlabojumiem un jaunu, efektīvāku materiālu un tehnisko detaļu rašanos, mezgliem, kas palīdz samazināt berzes zudumus vai citus smalkus efektus.

Teorētiskajos pētījumos vēja enerģijas maksimālais izmantošanas koeficients ir noteikts 0,593.

Apkopojot iepriekš minēto: vai vēja turbīna ir rentabla?

Iepriekš minētie rezultāti skaidri pierāda investīciju atdevi vēja turbīnas iegādei un palaišanai. Jo īpaši tāpēc, ka:

• Inflācijas dēļ kilovatu izmaksas nepārtraukti pieaug.
• Lietojot vējdzirnavas, objekts kļūst negaistošs.
• Saražotās elektroenerģijas "pārpalikumu" mierīgā laikā var uzkrāt un uzglabāt, pateicoties nepārtrauktās barošanas sistēmai.
• Daudzi objekti, kas atrodas attālināti no centralizētā elektroapgādes tīkla, ir spiesti pastāvēt bez elektrības, jo to pieslēgšana ir nerentabla.

Tātad vēja ģenerators ir izdevīgs. Tā iegāde energoietilpīgiem patērētājiem bez elektroapgādes ir ekonomiski izdevīga. Viesnīca ārpus pilsētas, lauksaimniecības saimniecība vai lopkopības uzņēmums, kotedžu apmetne - jebkurā gadījumā alternatīva elektroenerģijas avota pieslēgšanas izmaksas būs pamatotas. Atliek tikai izvēlēties piemērotu vējdzirnavu modeli un uzstādīt to, vadoties pēc ražotāja ieteikumiem. Ierīces jaudai jāatbilst vidējam vēja ātrumam jūsu reģionā. Varat to norādīt, izmantojot īpašu vēja karti vai saskaņā ar vietējo meteoroloģisko staciju.

Lūdzu, ņemiet vērā: Ķīnas ražotāju vēja turbīnām ierīces nominālā jauda tiek aprēķināta, ņemot vērā vēja ātrumu 50-70% no zemes līmeņa. Vējdzirnavu uzstādīšana šādā augstumā ir problemātiska

Pārāk augsts masts ir dārgs, un uz tā stiprību attiecas stingras prasības. Turklāt norādītajā augstumā vēja brāzmas veido spēcīgas virpuļstraumes. Tie ne tikai palēnina vēja ģeneratora darbību, bet arī var izraisīt lāpstiņu lūšanu.Risinājums ir uzstādīt iekārtu 30-35m augstumā, kas nodrošinās piekļuvi stipram vējam, bet neļaus vējdzirnavām salūzt.