Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Содержание
  1. Расчет мощности ветроколеса
  2. Как произвести расчет ветрогенератора по формулам — рассмотрим вопрос
  3. Базовые советы
  4. Полезное видео по теме
  5. Расчёт ветрогенераторной установки
  6. Реальная мощность самодельного ветрогенератора
  7. Как произвести расчет ветрогенератора
  8. Как работает простой ветрогенератор
  9. Какие ветряные генераторы наиболее эффективные
  10. Что следует рассчитать при подборе генератора
  11. Расчет мощности ветрогенератора
  12. Расчёт винтов ветряных установок
  13. Выбор генераторов для ветряков
  14. Расчёт и выбор контроллера заряда
  15. Расчёт преобразователя напряжения под домашний ветряк
  16. Расчёт лопастей
  17. Базовые советы
  18. Ветрогенератор собственными руками: расчет винта и генератора электрического тока
  19. Расчет рабочего винта (ветроколеса)
  20. Расчет генератора

Расчет мощности ветроколеса

Методика расчета мощности ветроколеса ветрогенератора относительно точная и самая обычная.
Ниже формула расчета мощности энергии ветра P=0.6*S*V^3, где

V^3- Скорость ветра в кубе м/с
r- радиус окружности в квадрате
Например если взять площадь винта 3кв.м. и сосчитать мощность на ветре 10 м/с, то выйдет 0,6*3*10*10*10=1800ватт. Однако это мощность ветрового потока, а винт заберет часть мощности, какая в теории достигает 57%, но в действительности для горизонтальных трехлопастных ветрогенераторов такой параметр 35-45%.

А для вертикальных типа Савониус 15-25%.
Тогда в среднем для горизонтального трехлопастного винта показатель применения энергии ветра поставим 40% и посчитаем, 1800*0,4= 720 ватт.

Винт заберет 720 ватт у ветра, но еще есть КПД генератора, который у генераторов на постоянных магнитах приблизительно 0,8 , а с электровозбуждением 0,6. Тогда 720*0,8=576 ватт.
Но в действительности все может быть намного хуже, так-как генератор не во всех режимах работы имеет большой коэффициэнт полезного действия, так-же eсть потери в проводах, на диодном мосту, в контроллере, и в аккумуляторе.

Благодаря этому можно сбросить смело еще 20% мощности и остается приблизительно 576-20%=640,8 ватт.
У вертикального ветрогенератора это параметр будет еще меньше так-как во-первых КИЭВ всего 20%, а так-же мультипликатор, КПД которого 70-90%. Тогда изначальные из 1800 ватт мощности ветра лопасти заберут 1800*0,2=360ватт.

Минус КПД генератора 0,8 и мультипликатора 0,8 равно 360*0,8*0,8=230,4ватт. И еще минус 20% на потери в проводах, диодном мосту, контроллере и АКБ., и остается 230,4-20%=183,6ватт.

Из настоящей жизни фактический расчет мощности ветрогенератора.

Эту формулу можно повстречать на многих форумах и сайтах по ветрогенераторам. Для контроля формулы я хочу сопоставить настоящие данные 2-ух ветрогенераторов маленькой мощности с практически похожими по площади винтами, но один горизонтальный, а второй вертикальный.

На фото два настоящих самодельных ветрогенератора, первый горизотальный трехлопастной с диаметром винта 1,5м., второй вертикальный шириной 1м высотой 1,8м. Не считая данные сразу напишу что мощность горизонтального на ветру 10м/с около 90 ватт, и вертикального 60ватт.

КИЭВ первого так-как лопасти выполнены на глазок наверное 0,3 , а второго вертикального вроде хорошо созданного 0,2.
Теперь вычислим площадь винта ометаемую ветром, для первого это 1,76м, для второго вертикального 1,8м.
значит для горизонтального 0,6*1,76*10*10*10=1056*0,3*0,8-20%=202ватт.

значит для вертикального 0,6*1,8*10*10*10=1080*0,2*0,8-20%=138ватт.
Получились вот такие теоретические данные, но зная настоящие становится становится ясно что КИЭВ двоих ветрогенераторов и КПД их генераторов далек от хороших критериев.

В данном случае для многих самодельных генераторов, которые выполняются на глазок без расчетов смело можно скидывать еще 50% и получить в конце концов реальную ожидаемую мощность от ветроустановки с ветроколесом конкретной площади.

Реальная мощность самодельного ветрогенератора.

Горизонтальный ветрогенератор мощностью 202ватт.-50%=101ватт, а настоящих 90ватт.
Вертикальный ветрогенератор мощностью 138ватт.-50%=69ватт,а настоящих 60ватт.
Уже долгое время интересуясь ветрогенераторами я сделал ( может и ложный) вывод что большинство самодельных ветряков далеки от фабричных заменителей.

Только лишь с использованием правильных расчетов можно достигнуть большого КПД всей ветроустановки и это получается не многим.
А с большинства самодельных ветрогенераторов можно при расчитывании мощности смело скидывать половину предвкушаемой мощности и сразу делать ветрогенератор вдвое мощнее чем необходим, чтобы возместить все недочеты домашней сборки и используемых материалов.

Как произвести расчет ветрогенератора по формулам — рассмотрим вопрос

Опубликовано Артём в 15.02.2019 15.02.2019

Перед тем как приобрести или сделать ветрогенератор, нужно определиться с его мощностью, своей потребностью в энергии и других параметрах устройства. Это очень важно при приобретении ветряка, так как цены настолько велики, что необходимо приобретать устройство, которое пользователь сможет осилить по финансам.

В большинстве случаев возможности оказываются настолько не высокими, что приобретение уже смысла нет.

Базовые советы

Понятно, что для выбора самого благоприятного диаметра винта ветрогенератора важно знать среднюю скорость ветра на месте планируемой установки. Кол-во электрической энергии, произведенной ветряком увеличивается в кубическом соответствии с повышением скорости ветра. К примеру, если скорость ветра становится больше в несколько раз, то кинетическая энергия, выработанная ротором, становится больше в 8 раз.

Благодаря этому делаем вывод, что скорость ветра считается очень важным фактором, оказывающим влияние на мощность установки в общем.
Для выбора места установки ветрогенерирующей электрической установки наиболее подходят участки с очень малым количеством преград для ветра (без больших деревьев и строений) на расстоянии от дома для жилья не менее 25-30 метров (не забудьте, что ветряные генераторы очень громко гудят в рабочий период). Высота расположения центра ротора ветряка должна быть не менее чем на 3-5 метров выше ближайших строений.

На линии ветреного прохода деревьев и строений не должно быть. Для расположения ветрогенератора наиболее подходят вершины холмов или хребты гор с открытым ландшафтом.

Например если ваш дом за городом не предполагается подсоединять к общей сети, то необходимо рассмотреть вариант комбинированных систем:

  • ВЭС + Фотоэлектрические панели
  • ВЭС + Дизель

Варианты комбинированного типа смогут помочь урегулировать вопросы в регионах, где ветер непостоянный или зависит от времени года, а еще этот вариант считается важным для фотоэлектрических панелей.

Полезное видео по теме

Как происходит анализ начальных данных и как используются формулы, продемонстрировано на видео:

Пользоваться расчётными данными нужно во всяком случае. Будь то промышленная энергетическая установка или сделанная под домашние условия, расчёт каждого узла всегда несёт за собой максимум эффективности устройства и основное – эксплуатационная безопасность.

Очень часто заранее сделанные расчёты формируют правильность реализации проекта, помогают установить, насколько расходным или экономным выходит проект.

Расчёт ветрогенераторной установки

С чего начинать рассчитывать систему воспроизводства электрической энергии из энергии ветра? Если учесть, что речь идёт о ветрогенераторе, логичным видится подготовительный анализ розы ветров в определенной местности.

Такие расчётные параметры, как скорость ветра и отличительное его направление для этой территории – это важные расчётные параметры. Ими в какой-то степени определяется тот уровень мощности ветряка, который станет по настоящему достижим.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Ветряные генераторы такой мощности трудно даже представить. Но аналогичные конструкции есть и успешно работают.

Впрочем расчёты аналогичных конструкций показывают относительно ограниченную мощность если сравнивать с обычными энергетическими источниками

Генератор с Китайского вертикального ветрогенератора

Что интересно, данный процесс носит долгосрочный характер (не менее 1 месяца), что абсолютно ясно.

Определить максимально вероятные параметры скорости ветра и его наиболее частое направление нереально одним или 2-мя замерами. Нужно будет сделать десятки замеров.

Но все таки, операция эта на самом деле нужна, если имеется желание построить эффективную производительную систему.

Как проссчитать мощность ветряка?

Ветрогенераторам домашнего применения, тем более выполненным собственными руками, поражать народ большими мощностями ещё не случалось. Оно и ясно.

Нужно только представить тяжелую мачту высотой 8-10 метров, оборудованную генератором с размахом винтовых лопастей более 3 метров. И это не самая мощная установка.

Всего-то около 2 кВт.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Для обслуживания ветряков такой мощности применяются вертолёты и бригады профессиональных мастеров, насчитующие до десятка человек. Чтобы произвести расчёт такой энергоустановки, привлекается ещё большее число исполнителей

Вообще, если опираться на типовую таблицу, показывающую соотношение мощности ветрогенератора и необходимого размаха винтовых лопастей, есть чему удивиться. Согласно таблице, для ветряка мощностью 10 Вт нужен двухметровый пропеллер. На 500-ваттную конструкцию потребуется уже винт диаметром 14 метров.

При этом параметр размаха лопастей зависит от их количества. Чем больше лопастей, тем меньше масштаб.

Но это только доктрина, обусловленная скоростью ветра, не превышающей значения 4 м/сек. В действительности все двери гладкиенемного по другому, а мощность установок домашнего применения, по настоящему действующих долгое время, ещё никогда не была больше 500 Вт.

Благодаря этому выбор мощности тут в большинстве случаев ограниченный диапазоном 250-500 Вт при средней скорости ветра 6-8 м/сек.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Таблица зависимости мощности ветряной энергетической системы от диаметра рабочего винта и количества лопастей. Эту таблицу можно задействовать для расчётов, но с учитыванием её составления под параметр скорости ветра до четырех метров/сек
С теоретической позиции, мощность ветряной энергетической станции считают по формуле:

Тут p – плотность масс воздуха; S – общая обдуваемая площадь винтовых лопастей; V- скорость потока воздуха; N – мощность воздушного потока. Так как N – параметр, радикально действующий на мощность ветрогенератора, по существу, реальная мощность установки будет располагаться недалеко от вычисленного значения N.

Расчёт винтов ветряных установок

На конструкторском уровне ветряка в большинстве случаев используются два варианта винтов:

  1. Вращение в горизонтальном положении (крыльчатые).
  2. Вращение в плоскости расположенной вертикально (ротор Савониуса, ротор Дарье).

Конструкции винтов с вращением в каждой из плоскостей можно проссчитать с помощью формулы:
Для такой формулы: Z – степень быстроходности (тихоходности) винта; L – размер длины описываемой лопастями окружности; W – скорость (частота) вращения винта; V – скорость воздушного потока.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Такой смотрится конструкция винта с названием «Ротор Дарье». Такой вариант пропеллера считается успешным во время изготовления ветрогенераторов маленькой мощности и размеров.

Расчёт винта имеет определенные свойства
Отталкиваясь от этой формулы, легко можно проссчитать число оборотов W – частота вращения. А рабочее соотношение оборотов и скорости ветра можно найти в таблицах, которые доступны в сети.

Допустим, для винта с 2-мя лопастями и Z=5, правильно следующее соотношение:

Число лопастей Степень быстроходности Скорость ветра м/с
2 5 330

Также одним из важных критериев винта ветряка считается шаг. Такой параметр можно определить, если воспользоваться формулой:

Тут: 2? – константа (2*3.14); R – радиус, описываемый лопастью; tg ? – угол сечения.

Выбор генераторов для ветряков

Имея расчётное значение числа оборотов винта (W), полученное по описанной выше методике, можно уже выбирать (делать) подходящий генератор. К примеру, при степени быстроходности Z=5, количестве лопастей равном 2 и частоте оборотов 330 оборотов в минуту. при скорости ветра 8 м/с., мощность генератора примерно должна составлять 300 Вт.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Генератор ветряной энергетической установки «в разрезе». Показательный экземпляр одной из допустимых конструкций генератора домашней ветряной энергосистемы, собранной своими силами
При подобных параметрах подходящим выбором в качестве генератора для бытовой ветроэлектростанции может стать мотор, который применяется в конструкциях современных электровелосипедов.

Классическое название детали – веломотор (производство КНР).

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Так смотрится электрический веломотор, на базе которого предлагается делать генератор для домашнего ветряка. Конструкция веломотора замечательно подойдет для внедрения фактически без расчётов и доработок.

Впрочем мощность их невелика
Характеристики электрического веломотора приблизительно такие:

Параметр Значения
Напряжение, В 24
Мощность, Вт 250-300
Скорость вращения, оборотов в минуту. 200-250
Вращающий момент, Нм 25

Положительная характерность веломоторов в том, что их практически не надо делать заново. Они конструктивно разрабатывались как электрические двигатели с невысокими оборотами и удачно используются под ветряные генераторы.

Более подробно про грубый расчёт мощности ветрогенераторов

Расчёт и выбор контроллера заряда

Контроллер заряда АКБ нужен для ветряной энергетической установки разного типа, включая бытовую конструкцию.
Расчёт данного устройства сводится к выбору электрической схемы прибора, которая бы соответствовала расчётным показателям ветровой системы.

Из тих показателей ключевыми считаются:

  • номинальное и максимальное напряжение генератора;
  • максимально допустимая мощность генератора;
  • максимально потенциальный ток заряда АКБ;
  • напряжение на АКБ;
  • температура окружающего воздуха;
  • уровень влаги внешней среды.

Исходя из представленных показателей, ведётся сборка самостоятельно или выбор готового устройства контроля заряда аккумуляторов – контроллера.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Контроллер заряда аккумуляторов, используемых в составе ветровой энергоустановки. Прибор промышленного изготовления, подбирая который требуется лишь хорошо изучить технические свойства для точного согласования с имеющейся системой

Разумеется, лучше всего выбирать (или собирать) устройство, схема которого обеспечивала бы функцию лёгкого старта в условиях направления слабых воздушных потоков. Контроллер, высчитанный под эксплуатацию с батареями различного напряжения (12, 24, 48 вольт) тоже лишь приветствуется.

Напоследок, при расчёте (подборе) схемы контроллера, рекомендуется помнить о наличии этой функции, как управление преобразователем напряжения.

Выбор батареи аккумулятора для системы

В действительности применяются аккумуляторы различного типа и практически все вполне годятся для применения в составе ветряной энергетической системы. Но определенный выбор нужно будет делать во всяком случае. В зависимости от показателей системы ветряка, выбор аккумулятора ведётся по напряжению, ёмкости, условиям заряда.

Обычными комплектующими для бытовых ветряков считаются традиционные кислотно-свинцовые аккумуляторы. Они показали неплохие результаты в практическом смысле. Также цена этого типа батарей более оптимальна от других видов.

Свинцово-кислотные АКБ особо нетребовательны к условиям заряда/разряда, но включать их в систему без контроллера непозволительно.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Блок аккумуляторов домашнего ветрогенератора. Не самый прекрасный вариант эксплуатации, имея в виду беспорядок из проводов и требования к хранению.

При подобном состоянии накопителей энергии рассчитывать на их долговременное действие не приходится
Если есть наличие в составе ветрогенераторной установи профессионально сделанной контроллера заряда, содержащего полную систему автоматики, здравым видится использование аккумуляторов типа AGM или гелиевых. Два вида накопителей энергии отличаются высокой эффективностью и большим эксплуатационным сроком, но предъявляют большие требования к условиям заряда.

Это же можно отнести к говоря иначе панцирным АКБ гелиевого типа. Но выбор данных аккумуляторов для бытового ветряка существенно исчерпывается стоимостью. Впрочем служебный срок данных очень дорогих батарей самый длительный в отношении ко всем другим видам.

Эти аккумуляторы выделяются также более существенным циклом заряда/разряда, однако при условии использования к ним хорошего устройства зарядки.

Расчёт преобразователя напряжения под домашний ветряк

Сразу следует обмолвиться: если конструкция домашней энергетической ветроустановки содержит один аккумулятор на 12 вольт, смысл устанавливать преобразователь напряжения на систему такого рода абсолютно исключается.
В среднем мощность потребления бытового хозяйства составляет не менее 4 кВт на пиковых нагрузках. Поэтому делаем вывод: кол-во батарей аккумулятора для такой мощности должно составлять не менее 10 штук и лучше всего под напряжение 24 вольта.

На подобное количество АКБ уже имеет смысл ставить преобразователь напряжения.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Преобразователь напряжения маленькой мощности (600 Вт), который может быть применен для домашней небольшой энергетической установки. Запитать от подобной техники напряжением 220 вольт можно телевизор или маленькой холодильник.

На лампы в люстре тока уже не хватит
Но для того чтобы обеспечить полностью энергетикой 10 аккумуляторов с напряжением по 24 вольта на каждый и стабильно поддерживать их заряд, потребуется ветряк мощностью не менее 2-3 кВт.

Понятно, для домашних простеньких конструкций такую мощность не потянуть. Но все таки, проссчитать мощность преобразователя напряжения можно так:

  1. Суммировать мощность всех потребителей.
  2. Определить время использования.
  3. Определить пиковую нагрузку.

На определенном примере это выглядит так.
Пускай в качестве нагрузки есть домашние электроприборы: осветительные лампы – 3 шт. по 40 Вт, телевизионный приёмник – 120 Вт, небольшой холодильник 200 Вт. Суммируем мощность: 3*40+120+200 и приобретаем на выходе 440 Вт.

Определим мощность потребителей для среднего временного периода в 4 часа: 440*4=1760 Вт. Исходя из значения которое получилось мощности по времени использования, логичным видится выбор преобразователя напряжения из подобного рода устройств с выходной мощностью от 2 кВт.

Опираясь на это значение, рассчитывается вольт-амперная характеристика необходимого прибора: 2000*0,6=1200 В/А.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Традиционная схема воспроизводства и энергораспределения, получившейся от ветряного генератора бытового типа. Но для того чтобы обеспечить долгосрочной энергетикой подобное количество приборов, необходима очень мощная установка

По настоящему нагрузка от хозяйства по дому на семью в три человека, где есть настоящее оснащение домашней техникой, будет выше рассчитанной в примере. В большинстве случаев и по времени подсоединения нагрузки параметр превосходит взятые 4 часа.

Исходя из этого, преобразователь напряжения ветряной энергосистемы потребуется более мощный.

Реальная мощность самодельного ветрогенератора

Спецификой самодельных устройств считается применение материалов которые всегда под рукой и устройств. В подобных условиях обеспечить настоящее соответствие проектным данным не всегда получается.

При этом, разница в расчетных и настоящих показателях может быть как отрицательной, так и положительной.
Величины, определяющие возможности комплекта, это мощность ветроколеса и генератора.

Насколько они будут подходить друг дружке, такая и общая мощность ветрогенератора будет получена в результате.
К примеру, если генератору для номинальной продуктивности требуется частота вращения в 2000 оборотов в минуту, то никакое ветроколесо не сможет обеспечить необходимые значения.
Благодаря этому прежде всего необходимо выбирать тихоходные образцы генераторов, которые способны на производство значимых количеств энергии при невысоких скоростях вращения.

Для этого модернизируются готовые устройства (к примеру, монтируются неодимовые магниты на ротор автомобильных генераторов), делаются свои конструкции на базе тех же неодимовых магнитов с заблаговременно подсчитанной мощностью и работоспособностью.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Кол-во блоков: 9 | Общее кол-во символов: 15908
Кол-во использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

Как произвести расчет ветрогенератора

Тут вы узнаете:

Расчет ветрогенератора нужен при приобретении и для сборки собственными руками. В подобный расчет входит: обозначение мощности, расчет винтов и лопастей, расчет и выбор преобразователя напряжения, контроллера и генератора.

Как работает простой ветрогенератор

Ветрогенератор – прибор, дающий возможность преобразовывать энергию ветра в электричество.
Рабочий принцип его состоит в том, что ветер вращает лопасти, приводит в движение вал, по которому вращение поступает на генератор через редуктор, увеличивающий скорость.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Работа ветроэлектростанции ценится по КИЭВ – коэффициенту применения энергии ветра. Когда ветроколесо крутится быстро, оно взаимодействует с очень приличным количеством ветра, а это означает забирает у него приличное количество энергии
Разделяют две основные варианты ветряных генераторов:
Вертикально ориентированные модели выстроены таким образом, чтобы ось пропеллера была расположена перпендикулярно земля. Подобным образом, любое перемещение масс воздуха, независимо от направления, приводит конструкцию в движение.

Данные генератора для расчета новых лопастей на Bekar 1000

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Такая многосторонность считается плюсом этого типа ветряков, однако они проигруют горизонтальным моделям по продуктивности и рабочей эффективности

Горизонтальный ветрогенератор напоминает флюгер. Чтобы лопасти вращались, конструкция должна быть повернута в необходимую сторону, в зависимости от направления воздушного движения.

Для контроля и улавливания изменений направления ветра устанавливают особые приборы. КПД при подобном расположении винта намного выше, чем при вертикальной ориентации.

В бытовом использовании рациональней применять ветряные генераторы данного типа.

Какие ветряные генераторы наиболее эффективные

Горизонтальные Вертикальные
Этот вид оборудования приобрел самую большую известность, в нем ось вращения турбины размещается параллельно земля. Аналогичные ветряные генераторы иногда называют ветряными мельницами, в них обороты лопастей выполняются против потока ветра. Конструкция оборудования в себя включает систему для автоматизированного прокручивания головной части. Она требуется с целью поиска ветрового потока. Плюс к этому нужно устройство для поворота лопастей, чтобы для выработки электрической энергии применять даже маленькую силу.

Использование данного оборудования более лучше на промпредприятиях, чем в бытовых условиях. В действительности они очень часто применяются для создания систем ветряных электростанций.

Устройства данного типа в действительности практически не эффективны. Вращение лопастей турбины выполняется параллельно поверхности земли независимо от силы ветра и его вектора. Направление потока также не играют роли, при любом влиянии круговые детали прокручиваются против него. Благодаря этому ветровой генератор теряет часть мощности, что приводит к уменьшению энергетической эффективности оборудования в общем. Но в плане установки и обслуживания агрегаты, в которых лопасти размещены вертикально, лучше подойдут для применения в быту.
Связывают это с тем, что редукторный узел и генератор устанавливаются на земля. К недостаткам данного оборудования необходимо отнести дорогую установку и серьезные рабочие расходы. Для монтажа генератора потребуется много места. Благодаря этому применение вертикальных устройств более лучше в маленьких приватных хозяйствах.
Двухлопастные Трехлопастные Многолопастные
Этот тип агрегатов отличается наличием 2-ух элементов вращения. Такой вариант фактически неэффективен сегодня, но довольно популярен благодаря собственной надежности. Такой вид оборудования считается очень распространенным. Трехлопастные агрегаты применяются не только в фермерских хозяйствах и промышленности, но и в приватных домовладениях. Данный тип оборудования распространение получил благодаря хорошему качеству и эффективности. Последние могут иметь от 50 и более элементов вращения. Чтобы обеспечить производство необходимого объема электрической энергии, нужно не само прокручивание лопастей, а вывод на нужное число оборотов. Наличие каждой дополнительного элемента вращения обеспечивает увеличение параметра общего сопротивления ветрового колеса. Благодаря этому выход оборудования на нужное численность оборотов будет сложным.
Карусельные устройства, оснащенные большим количеством лопастей, начинают вращение при маленькой силе ветра. Однако их использование более важно, если играет роль конкретно сам факт прокручивания, например, когда потребуется перекачка воды. Чтобы успешно обеспечить производство большого числа энергии, многолопастные агрегаты не применяются. Для их функционирования необходима установка редукторного устройства. Это не только затрудняет всю конструкцию оборудования в общем, но и ее делает менее хорошей если сравнивать с 2-ух- и трехлопастными.
С жёсткими лопастями Парусные агрегаты
Цена подобных агрегатов довольно высокая за счёт большой стоимости производства деталей вращения. Однако в отличие с парусным оборудованием, резервные электростанции с жёсткими лопастями намного надежнее и отличаются высоким ресурсом эксплуатации. Так как в воздухе содержится пыль и песок, на детали вращения действует большая нагрузка. Во время работы оборудования в стабильных условиях, ему требуется ежегодичная замена антикоррозийной пленки, которая наноситься на концы лопастей. Без этого компонент вращения с каким то периодом начинает терять собственные рабочие свойства. Подобный тип лопастей более прост в плане производства и менее дорогой, если сравнивать с металлом либо стеклокомпозитом. Но экономия во время изготовления может привести к серьезным затратам в перспективе. При диаметре ветрового колеса в три метра скорость движения конца лопасти может быть до 500 километров в час, когда обороты оборудования составляют около 600 за минуту. Это — серьезная нагрузка даже для жёстких деталей. Практика показывает, что детали вращения на парусном оборудовании необходимо заменять часто, тем более если сила ветра высокая.

В согласии с вариацией роторного механизма все агрегаты можно поделить на несколько вариантов:

  • ортогональные устройства Дарье;
  • агрегаты с роторным узлом Савониуса;
  • устройства с вертикально-осевой конструкцией агрегата;
  • оборудование с геликоидным типом роторного механизма.

Что следует рассчитать при подборе генератора

Когда вы надумали приобрести такой практичный прибор, как ветрогенератор, необходимо брать во внимание следующие параметры:

  • мощность ветрогенератора на неодимовых магнитах. Если в вашей територии нет шквальных ветров, вам необходим генератор с небольшой мощностью
  • направление ветра. Если ветра часто меняют направление, вам подойдёт только вертикальный ветрогенератор с подвижными лопастями
  • марка. От изготовителя сильно зависит цена прибора. Необходимо не забывать, что заграничный товар дороже российских заменителей

Разумеется, сначала необходимо сосчитать мощность.

Расчет мощности ветрогенератора

Самостоятельное изготовление ветряка также нуждается в ориентировочном расчете. Никто не хочет потратить время и материалы на изготовление неведомо чего, хочется иметь представление о возможностях и возможной мощности установки заблаговременно. Практика показывает, что ожидания и реальность между собой дополняют друг друга слабо, установкина основе приблизительных прикидок или предположений, не подкрепленных точным расчетами, предоставляют слабые результаты.

Произвести правильный расчет с учетом всех факторов, воздействующих на ветряк, весьма не легко. Для неподготовленных в теоретическом отношении специалистов подобный расчет чрезмерно сложен, он требует владения большим количеством данных, недоступных без специализированных измерений или расчетов.

Благодаря этому в большинстве случаев применяются самые простые способы расчетов, дающие достаточно близкие к истине результаты и не просящие применения большого числа данных.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Формулы для расчёта

Для расчета ветрогенератора нужно произвести следующие действия:

  • определить необходимость дома в электрической энергии. Чтобы это сделать нужно подсчитать общую мощность всех приборов, аппаратуры, освещения и других потребителей. Взятая сумма покажет величину энергии, нужной для питания дома
  • полученное значение нужно расширить на 15-20 %, чтобы иметь некоторый запас мощности на всякий пожарный случай. В том, что этот запас необходим, сомневаться не следует. Наоборот, он может быть недостаточным, хотя, очень часто, энергия будет применяться не полностью
  • зная требуемую мощность, можно подумать, какой генератор может быть применен или сделан с целью решения установленных задач. От возможностей генератора зависит финишный результат применения ветряка, если они не удовлетворяют потребностям дома, тогда нужно будет либо менять устройство, либо строить дополнительный набор
  • расчет ветроколеса. Собственно, данный момент и считается самым сложным и спорным во всей процедуре. Применяются формулы определения мощности потока

Например рассмотрим расчет обычного варианта. Формула выглядит так:

K — показатель применения энергии ветра (величина, по собственной сущности близкая к КПД) принимается в границах 0,2-0,5.
R — плотность воздуха.

Имеет разнообразные значения, для простоты примем равную 1,2 кг/м3.
S — площадь покрытия ветроколеса (покрываемая крутящимися лопастями).
Считаем: при радиусе ветроколеса 1 м и скорости ветра 4 м/с

P = 0,3 ? 1,2 ? 64 ? 1,57= 36,2 Вт
Результат показывает, что мощность потока равняется 36 Вт.

Этого довольно мало, но и метровая крыльчатка очень мала. В действительности применяются ветроколеса с размахом лопастей от 3-4 метров, иначе продуктивность будет очень низкой.

Что необходимо брать во внимание

При расчитывании ветряка следует учитывать характерности конструкции ротора . Есть крыльчатки с горизонтальным и вертикальным типом вращения, имеющие разную результативность и продуктивность. Самыми эффективными считаются горизонтальные конструкции, однако они имеют потребности в высоких точках установки.

Сооружение мачты обойдется в крупную денежную сумму и существенные вложения труда. Более того, обслуживание ветряка, находящегося на высоте около десяти метров над поверхностью земли чрезвычайно трудно и страшно.

Очень важным будет обеспечение достаточной мощности крыльчатки для вращения ротора генератора.

Устройства с тугими роторами, разрешающие получать хороший выход энергии, просят немалой мощности на валу, что может обеспечить только крыльчатка с увеличенной площадью и диаметром лопастей.
Не менее существенным моментом являются параметры источника вращения — ветра. Перед производством расчетов следует как можно детальнее выяснить о силе и доминирующих направлениях ветра в этой местности.

Взять во внимание возможность ураганов или шквалистых порывов, выяснить, с какой частотой они могут появляться. Спонтанное возрастание скорости потока страшно разрушением ветряка и выводом из строя преобразующей электроники.

Расчёт винтов ветряных установок

На конструкторском уровне ветряка в большинстве случаев используются два варианта винтов:

  1. Вращение в горизонтальном положении (крыльчатые).
  2. Вращение в плоскости расположенной вертикально (ротор Савониуса, ротор Дарье).

Конструкции винтов с вращением в каждой из плоскостей можно проссчитать с помощью формулы:
Для такой формулы: Z – степень быстроходности (тихоходности) винта; L – размер длины описываемой лопастями окружности; W – скорость (частота) вращения винта; V – скорость воздушного потока.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Такой смотрится конструкция винта с названием «Ротор Дарье». Такой вариант пропеллера считается успешным во время изготовления ветрогенераторов маленькой мощности и размеров.

Расчёт винта имеет определенные свойства
Отталкиваясь от этой формулы, легко можно проссчитать число оборотов W – частота вращения. А рабочее соотношение оборотов и скорости ветра можно найти в таблицах, которые доступны в сети.

Допустим, для винта с 2-мя лопастями и Z=5, правильно следующее соотношение:

Число лопастей Степень быстроходности Скорость ветра м/с
2 5 330

Также одним из важных критериев винта ветряка считается шаг. Такой параметр можно определить, если воспользоваться формулой:

Тут: 2? – константа (2*3.14); R – радиус, описываемый лопастью; tg ? – угол сечения.

Выбор генераторов для ветряков

Имея расчётное значение числа оборотов винта (W), полученное по описанной выше методике, можно уже выбирать (делать) подходящий генератор. К примеру, при степени быстроходности Z=5, количестве лопастей равном 2 и частоте оборотов 330 оборотов в минуту. при скорости ветра 8 м/с., мощность генератора примерно должна составлять 300 Вт.

Про намотку ветрогенераторов и схема магнитных полюсов bavaria / calculator winding bavaria

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Генератор ветряной энергетической установки «в разрезе». Показательный экземпляр одной из допустимых конструкций генератора домашней ветряной энергосистемы, собранной своими силами

При подобных параметрах подходящим выбором в качестве генератора для бытовой ветроэлектростанции может стать мотор, который применяется в конструкциях современных электровелосипедов. Классическое название детали – веломотор (производство КНР).

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Так смотрится электрический веломотор, на базе которого предлагается делать генератор для домашнего ветряка. Конструкция веломотора замечательно подойдет для внедрения фактически без расчётов и доработок.

Впрочем мощность их невелика
Характеристики электрического веломотора приблизительно такие:

Параметр Значения
Напряжение, В 24
Мощность, Вт 250-300
Скорость вращения, оборотов в минуту. 200-250
Вращающий момент, Нм 25

Положительная характерность веломоторов в том, что их практически не надо делать заново. Они конструктивно разрабатывались как электрические двигатели с невысокими оборотами и удачно используются под ветряные генераторы.

Расчёт и выбор контроллера заряда

Контроллер заряда АКБ нужен для ветряной энергетической установки разного типа, включая бытовую конструкцию.
Расчёт данного устройства сводится к выбору электрической схемы прибора, которая бы соответствовала расчётным показателям ветровой системы.

Из тих показателей ключевыми считаются:

  • номинальное и максимальное напряжение генератора;
  • максимально допустимая мощность генератора;
  • максимально потенциальный ток заряда АКБ;
  • напряжение на АКБ;
  • температура окружающего воздуха;
  • уровень влаги внешней среды.

Исходя из представленных показателей, ведётся сборка контроллера заряда самостоятельно или выбор готового устройства.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Контроллер заряда аккумуляторов, используемых в составе ветровой энергоустановки. Прибор промышленного изготовления, подбирая который требуется лишь хорошо изучить технические свойства для точного согласования с имеющейся системой

Разумеется, лучше всего выбирать (или собирать) устройство, схема которого обеспечивала бы функцию лёгкого старта в условиях направления слабых воздушных потоков. Контроллер, высчитанный под эксплуатацию с батареями различного напряжения (12, 24, 48 вольт) тоже лишь приветствуется.

Напоследок, при расчёте (подборе) схемы контроллера, рекомендуется помнить о наличии этой функции, как управление преобразователем напряжения.

Расчёт преобразователя напряжения под домашний ветряк

Сразу следует обмолвиться: если конструкция домашней энергетической ветроустановки содержит один аккумулятор на 12 вольт, смысл устанавливать преобразователь напряжения на систему такого рода абсолютно исключается.
В среднем мощность потребления бытового хозяйства составляет не менее 4 кВт на пиковых нагрузках. Поэтому делаем вывод: кол-во батарей аккумулятора для такой мощности должно составлять не менее 10 штук и лучше всего под напряжение 24 вольта.

На подобное количество АКБ уже имеет смысл ставить преобразователь напряжения.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Преобразователь напряжения маленькой мощности (600 Вт), который может быть применен для домашней небольшой энергетической установки. Запитать от подобной техники напряжением 220 вольт можно телевизор или маленькой холодильник. На лампы в люстре тока уже не хватит
Но для того чтобы обеспечить полностью энергетикой 10 аккумуляторов с напряжением по 24 Вт на каждый и стабильно поддерживать их заряд, потребуется ветряк мощностью не менее 2-3 кВт. Понятно, для домашних простеньких конструкций такую мощность не потянуть.
Но все таки, проссчитать мощность преобразователя напряжения можно так:

  1. Суммировать мощность всех потребителей.
  2. Определить время использования.
  3. Определить пиковую нагрузку.

На определенном примере это выглядит так.
Пускай в качестве нагрузки есть домашние электроприборы: осветительные лампы – 3 шт. по 40 Вт, телевизионный приёмник – 120 Вт, небольшой холодильник 200 Вт.

Суммируем мощность: 3*40+120+200 и приобретаем на выходе 440 Вт.
Определим мощность потребителей для среднего временного периода в 4 часа: 440*4=1760 Вт.

Исходя из значения которое получилось мощности по времени использования, логичным видится выбор преобразователя напряжения из подобного рода устройств с выходной мощностью от 2 кВт.
Опираясь на это значение, рассчитывается вольт-амперная характеристика необходимого прибора: 2000*0,6=1200 В/А.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Традиционная схема воспроизводства и энергораспределения, получившейся от ветряного генератора бытового типа. Но для того чтобы обеспечить долгосрочной энергетикой подобное количество приборов, необходима очень мощная установка (+)
По настоящему нагрузка от хозяйства по дому на семью в три человека, где есть настоящее оснащение домашней техникой, будет выше рассчитанной в примере. В большинстве случаев и по времени подсоединения нагрузки параметр превосходит взятые 4 часа.

Исходя из этого, преобразователь напряжения ветряной энергосистемы потребуется более мощный.

Ориентировочный расчет ветряка пригодится не только для его самостоятельной сборки. Определиться с оптимальными параметрами нужно и при подборе готового ветрогенератора.

Расчёт лопастей

На КПД ветрового генератора оказывает серьезное воздействие аэродинамические характеристики устанавливаемых на него лопастей, благодаря этому перед их изготовлением, производятся особые расчеты. После проведения подобных расчетов, изделия контролируются на соответствие полученных результатов необходимым условиям и прочим требованиям, предъявляемым к ним.
Ветер оказывает действие на лопасти генератора и эта сила, или говоря иначе – напор, действует в направлении потока воздуха.

Со своей стороны, перпендикулярно к силе напора действует подъемная сила, собственно которая и работает в ветровых генераторах с горизонтальной осью вращения (показано на нижеприведенной схеме).

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

При расчитывании геометрических размеров лопасти определяется ширина ее хорды и угол ее установки, на схеме ?, на всей протяженности элемента устройства.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

При проведении расчетов применяется метод конечных элементов, суть которого состоит в том, что лопасть рассматривается как комплексность индивидуальных элементов, входящих в ее состав.

Сила напора ветровых потоков направлена против движения лопасти (на схеме названа «настоящим ветром») и на диаграмме разложена на вектора — «скорость ветра» и «окружная скорость».

Окружная скорость обеспечивает движение лопастей в плоскости вращения, при этом подъемная сила оказывает действие собственно в этом направлении.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Сила напора и подъемная сила, формируют продуктивность ветрового генератора (формула приведена в разделе «Важные характеристики») и зависят от коэффициента подъемной силы, а еще коэффициента лобового сопротивления. По мимо этого, данные коэффициенты, находятся в прямой зависимости от геометрического профиля лопасти и угла между линией ее хорды и направлением потока воздуха.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Линия хорды– очень длинная линия при рассмотрении ее сечения, от носка лопасти до ее задней кромки.
Угол между линией хорды и направлением потока воздуха (набегающий поток) именуется углом атаки (угол ?).
Коэффициенты подъемной силы и лобового сопротивления установлены экспериментальным путем и занесены в особые журналы (атласы).

График зависимости подъемной силы от угла атаки (формы лопасти), выглядит так:

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Самые лучшие аэродинамические критерии имеют подобные элементы, которые обладают углом ? (углом атаки) равным значению – 5.

Ширина лопасти (размер «b») — это также основной параметр, требующий соответствующего расчета. Наиболее основополагающей частью считается внешняя, что вызвано кольцом ветра и площадью охвата, с которым данная часть устройства работает.

Расчет создается по формуле:

R – внешний радиус вращения;
r – внутренний радиус вращения, без учета комля и и прикомлевой части;
Z – быстроходность кончика.

Из этой формулы видно, что:

  • Ширина обратно пропорциональна внутреннему радиусу ее вращения, и что, со своей стороны говорит про то, что самой подходящей формой, считается треугольная форма;
  • Ветровой генератор с малым количеством лопастей обязан иметь более широкие лопасти;
  • Увеличение быстроходности понижает их ширину.

Быстроходность с критерием «5», является самой подходящей, что дает возможность уменьшить потери установки при высоком количестве лопастей. На приведенном ниже рисунке, отмечено, как кол-во однотипных элементов, установленных на ветровом генераторе, оказывает влияние на его быстроходность:

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Высокая быстроходность дает возможность повысить КПД ветровых генераторов, при этом отрицательными факторами, при работе аналогичных устройств, будут:

  • Высокий уровень производимого шума;
  • Вибрация, при применении одной или 2-ух лопастей;
  • Очень высокая эрозия кромок;
  • Трудности старта при малых потоках ветра.

Для уменьшения шумового уровня концы лопастей делают острой формы, а для облегчения старта, основания делаются чуть шире, чем размер «b».

Базовые советы

Понятно, что для выбора самого благоприятного диаметра винта ветрогенератора важно знать среднюю скорость ветра на месте планируемой установки. Кол-во электрической энергии, произведенной ветряком увеличивается в кубическом соответствии с повышением скорости ветра.

К примеру, если скорость ветра становится больше в несколько раз, то кинетическая энергия, выработанная ротором, становится больше в 8 раз. Благодаря этому делаем вывод, что скорость ветра считается очень важным фактором, оказывающим влияние на мощность установки в общем.

Для выбора места установки ветрогенерирующей электрической установки наиболее подходят участки с очень малым количеством преград для ветра (без больших деревьев и строений) на расстоянии от дома для жилья не менее 25-30 метров (не забудьте, что ветряные генераторы очень громко гудят в рабочий период). Высота расположения центра ротора ветряка должна быть не менее чем на 3-5 метров выше ближайших строений. На линии ветреного прохода деревьев и строений не должно быть.

Для расположения ветрогенератора наиболее подходят вершины холмов или хребты гор с открытым ландшафтом.
Например если ваш дом за городом не предполагается подсоединять к общей сети, то необходимо рассмотреть вариант комбинированных систем:

  • ВЭС + Фотоэлектрические панели
  • ВЭС + Дизель

Варианты комбинированного типа смогут помочь урегулировать вопросы в регионах, где ветер непостоянный или зависит от времени года, а еще этот вариант считается важным для фотоэлектрических панелей.

Ветрогенератор собственными руками: расчет винта и генератора электрического тока

Говоря дальше, посвященную ветроэнергетике в доме, считаем собственным долгом рассказать о конструкции ветрогенератора – основного элемента системы. Статья направлена на тех, кто думает собирать «сердце» ветроэнергетической установки собственными руками.
Судя по собственному опыту пользователей FORUMHOUSE, которые не привыкли искать легких путей, сборка ветрогенератора самостоятельно – задача, вполне выполнимая.

И первое, что следует осуществить для ее удачной реализации – это правильно проссчитать важные элементы установки.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Для того чтобы важные моменты, представленные в этой статье, были вам понятны, советуем познакомиться с материалами, изложенными в ее первой и второй частях.

  • Как точно рассчитывать рабочий винт ветрогенератора.
  • Какие типы генераторов лучше подходят для сборки дома.
  • Как рассчитывать характеристики работы генератора электрического тока.

Расчет рабочего винта (ветроколеса)

Переустройство механической энергии потока воздуха в энергию электрическую начинается с рабочего винта. Благодаря этому методику расчета ветроколеса мы будем рассматривать первым делом.

Сделаем это на примере самого популярного трехлопастного винта с горизонтальной осью вращения.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Главное правило, которого необходимо держаться, совершая расчет ветряка, состоит в следующем: мощность ветрового потока, которую можно снять с рабочих лопастей устройства, должна подходить электрической мощности самого генератора. Объясним почему: если мощность винта будет чрезмерно небольшой, то даже при сильном ветре винт не сможет стронуть с места ротор генератора, находящегося под нагрузкой. Если же, наоборот, винт окажется чрезмерно мощным для генератора, то при сильном ветре он раскрутит ротор до очень больших оборотов, что неминуемо приводит к разрушению всей установки.

Имея в виду данный момент, рассмотрим порядок расчета трехлопастного винта в согласии с заданными свойствами генератора. Например, что у вас есть уже генератор, с номинальной мощностью 300 Вт*ч (например).

Также представим, что собственные номинальные характеристики устройство будет показывать при оборотах ротора – 150 оборотов в минуту. Если средняя скорость ветра в вашей територии составляет 6 м/сек, то на нее и необходимо смотреть, совершая последующие расчеты.
Дальше: генератор электрического тока, на который ветроколесо передает вращательный момент, имеет свой собственный КПД (0,6…0,8).

При разных эксплуатационных условиях этот показатель опускается до более невысоких значений, благодаря этому как пример возьмём КПД, равный 50%.
Для того чтобы устройство, которое обладает аналогичным КПД, выдало нужные 300 Вт*ч электрической мощности, на его ротор следует подать мощность, вдвое превышающую ту, которую требуется с него снять.

Другими словами, механическая мощность, передаваемая на генератор с ветроколеса, должна быть равна 600 Вт.
Усредненный КИЭВ (показатель применения энергии ветра) у трехлопастных винтов равён 0,4 (это и будет КПД ветроколеса). Стало быть, мощность ветра (Х), которая обязана влиять на рабочие лопасти ветряка (чтобы снять с них 600 Вт), можно определить, решив уравнение:

Итак, кол-во нужной энергии нам известно, теперь рассчитаем площадь, ометаемую рабочими лопастями ветроколеса (S).

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета
Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Вот отыскал формулу: P = 0,5 *Q * S * V? * Cp * Ng

  • P – мощность (Вт);
  • Q – плотность воздуха (1,23 кг/м?);
  • S – площадь ометания ветроколеса (м?);
  • V – скорость ветра (м/с);
  • CP – показатель применения энергии ветра (0,35…0,45);
  • Ng – КПД генератора;

Плотность воздуха – неизменна, площадь ометания ротора – тоже.
Эта формула означает мощность на выходных клеммах генератора. Если учесть, что значение мощности (1500 Вт) мы с самого начала взяли с учетом КИЭВ ветроколеса и КПД генератора, последние два значения из формулы убираем.

Мощность ветра, которую поток воздуха передает на ветроколесо, будет равна:
P = 0,5 *Q * S * V?

Все значения, входящие в формулу, нам известны (помимо площади – S). Решив самое простое уравнение, получаем:

S = 1500/0,5*1,23*6? = 11,292 м?
Площадь круга вычисляется по формуле:
где ? – математическая константа (3,14), а r? – квадрат радиуса окружности ветроколеса.

В нашем случае r? = 11,292/3,14 = 3,596.
Стало быть, радиус ветроколеса будет равным 1,89 м, а его диаметр – 3,78 м.
Теперь нужно убедиться в том, Что такое ветроколесо сможет во время ветра – 6 м/с развить большое количество оборотов.

В этом нам поможет показатель быстроходности ветряка – Z (у трехлопастных устройств Z=5).
Окружная (концевая) скорость лопастей ветряка с показателем быстроходности Z5 будет равна произведению коэффициента (Z) на скорость ветра (6*5=30 м/с). Периметр ветроколеса диаметром 3,78 метра равён 11,87 м (L=2?r).

Это длина его окружности по внешнему диаметру лопастей, другими словами, расстояние, которое конец каждой лопасти проходит за один оборот. Стало быть, за секунду каждая лопасть сделает 2,53 оборота (30 м/с делим на 11,87 м) или 151 оборот за 60 секунд.

Что нам и нужно было.
Для того чтобы сделать больше обороты, мы можем сделать меньше диаметр ветроколеса, но мощность винта в данном варианте уменьшится.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Уменьшение диаметра ветроколеса должно давать увеличение оборотов. Его можно уменьшать до той поры, пока мощности винта хватит для прокручивания генератора под нагрузкой.

Это и будут идеальные параметры.
Мы представили для вас методику «грубого» расчета ветроколеса, основаную на характеристиках генератора и существующих потребностях в альтернативной электрической энергии.
Если учесть, что большой ветряк и построить трудно, и эксплуатировать – проблематично, конструкцию рабочего винта можно проссчитать под конкретные эксплуатационные условия (добавляя или делая меньше кол-во лопастей, а еще меняя при этом их длину).

Это поможет скорректировать показатель быстроходности, а, поэтому, и численность оборотов. Также при недостаточном количестве оборотов мощные ветряные генераторы (особенно многолопастные – тихоходные) оборудуются добавочным редуктором-мультипликатором.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета
Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

При малых скоростях вращения ротора выработки электрической энергии нет вообще. Мультипликатор решает данную проблему даже при малых оборотах.
Как бы специалист ни старался, рукодельный ветрогенератор всегда будет далек от идеала: самодельные лопасти, самодельные катушки – во время изготовления всего этого тяжело соблюсти предлагаемые аэродинамические и электротехнические параметры.

И если в теории мы рассчитали, что ветроколесо диаметром 3,78 метра (во время ветра 6 м/с) даст возможность получить нам 300 Вт*ч электрической энергии, в действительности данный показатель смело можно сделать меньше на 30%. Этим самым мы на стадии расчетов учтем минусы кустарной сборки и потенциальные потери мощности.

Расчет генератора

Рассмотрим очередность расчета генераторе трехфазного тока электрического тока на постоянных магнитах. Генераторе трехфазного тока получили намного более большое распространение (чем однофазные) за счёт собственных параметров: отсутствие сильных вибрации и гула в рабочий период, усовершенствованные характеристики по мощности, току и т. д.

Мощность генератора зависит от целого нескольких моментов: частота вращения, величина магнитной индукции, кол-во витков на обмотках статора и т. д. Также она сильно зависит от величины ЭДС генератора, которая определяется по формуле:

  • E – ЭДС (В);
  • B – величина магнитной индукции (Тс);
  • V – линейная скорость движения магнитов (м/с) – творение длины окружности ротора на численность оборотов;
  • L – активная длина проводника (м), которую перекрывают магниты генератора.

Усредненное значение индукции постоянных магнитов, применяемых в составе генераторов электрического тока, равно 0.8 Тл. Его смело можно использовать во время выполнения ориентировочных расчетов.

Рассмотрим очередность ориентировочного расчета трехфазного аксиального генератора, пользуясь примером, который предложил один из пользователей FORUMHOUSE.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Вот, что я имею: 24 магнита (неодимовые) толщиной – 5 мм, шириной – 9.5 мм, длиной – 20 мм. Имею среднегодовую скорость ветра – 5 м/сек.

Планирую сделать два ротора – по 12 магнитов на роторе (другими словами – 12 полюсов). Соотношение полюсов и катушек – 2/3 (на каждые 2 полюса идет 3 катушки). Приобретаем 12 полюсов и 18 катушек (по 12 магнитов на каждом диске ротора).

Ветроколесо подобрал диаметром 2 метра (двухлопастное). Его быстроходность – Z7.

Во время ветра 5 м/с ветряк должен развивать 334 оборотов в минуту (334/60= 5,6 об/сек).
Пользователя интересовал расчет дискового генератора аксиального типа.

Как произвести расчет ветрогенератора формулы + практический пример расчета

Плюсы аксиальных генераторов заключаются в отсутствии магнитного залипания, что дает возможность им стартовать при относительно малой скорости ветра (около 2-х м/с). Ключевой их недостаток, если сравнивать с традиционными самодельными моделями, состоит в том, что для получения одинаковой мощности на сборку аксиального генератора следует потратить, как минимум, в несколько раз больше магнитов.

Под традиционными моделями имеются в виду устройства, сделанные из асинхронного мотора или из обычного автомобильного генератора.

Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.