Energi alternatif yang diterima dari turbin angin sangat menarik bagi masyarakat. Ada banyak konfirmasi untuk ini di tingkat praktik rumah tangga nyata.
Pemilik real estat pinggiran kota membangun kincir angin dengan tangan mereka sendiri dan puas dengan hasilnya, meskipun efeknya dapat berumur pendek. Alasannya - selama perakitan, generator angin tidak dihitung dengan benar.
Setuju, saya tidak ingin menghabiskan waktu dan uang untuk proyek ini, untuk mendapatkan instalasi yang tidak efisien. Oleh karena itu, penting untuk memahami bagaimana menghitung generator angin, dan dengan parameter apa untuk memilih unit kerja utama turbin angin.
Artikel ini dikhususkan untuk solusi dari pertanyaan-pertanyaan ini. Bagian teoretis dari bahan tersebut dilengkapi dengan contoh ilustratif dan rekomendasi praktis untuk perakitan generator angin.
Perhitungan generator angin
Di mana mulai menghitung sistem reproduksi listrik dari energi angin? Menimbang bahwa kita berbicara tentang generator angin, analisis pendahuluan dari angin naik di daerah tertentu tampaknya logis.
Parameter desain seperti kecepatan angin dan arah karakteristiknya untuk wilayah tertentu adalah parameter desain penting. Mereka sampai batas tertentu menentukan tingkat kekuatan kincir angin, yang akan dapat dicapai.
Sulit membayangkan generator angin dengan kekuatan seperti itu. Tetapi desain serupa ada dan bekerja secara efektif. Namun, perhitungan struktur tersebut menunjukkan daya yang relatif kecil dibandingkan dengan sumber energi tradisional.
Yang perlu diperhatikan, proses ini bersifat jangka panjang (setidaknya 1 bulan), yang cukup jelas. Tidak mungkin menghitung parameter kemungkinan kecepatan angin dan arahnya yang paling sering dengan satu atau dua pengukuran.
Akan dibutuhkan puluhan pengukuran. Namun demikian, operasi ini sangat diperlukan jika ada keinginan untuk membangun sistem produktif yang efektif.
Cara menghitung kekuatan kincir angin
Generator angin rumah tangga, terutama yang dibuat dengan tangan mereka sendiri, belum mengejutkan orang dengan kekuatan tinggi. Ini dapat dimengerti. Kita hanya perlu membayangkan tiang besar setinggi 8-10 m, dilengkapi dengan generator dengan bilah rotor lebih dari 3 m. Dan ini bukan instalasi yang paling kuat. Hanya sekitar 2 kW.
Untuk melayani kincir angin dengan kekuatan seperti itu, helikopter dan tim spesialis, berjumlah hingga belasan orang, digunakan. Untuk menghitung pembangkit listrik semacam itu, lebih banyak pemain yang terlibat
Secara umum, jika Anda mengandalkan tabel standar yang menunjukkan rasio kekuatan generator angin dan rentang bilah rotor yang diperlukan, tidak ada yang mengejutkan. Menurut tabel, baling-baling 10 meter diperlukan untuk kincir angin 10 W.
Sekrup dengan diameter 14 m akan diperlukan untuk desain 500 watt. Dalam hal ini, parameter rentang blade tergantung pada jumlah mereka. Semakin banyak bilah, semakin kecil cakupannya.
Tapi ini hanya teori, karena kecepatan angin tidak melebihi 4 m / s. Dalam praktiknya, semuanya agak berbeda, dan kekuatan instalasi domestik yang telah berlaku sejak lama tidak pernah melebihi 500 watt.
Oleh karena itu, pilihan daya di sini biasanya terbatas pada kisaran 250-500 W dengan kecepatan angin rata-rata 6-8 m / s.
Tabel ketergantungan kekuatan sistem energi angin pada diameter rotor dan jumlah bilah. Tabel ini dapat digunakan untuk perhitungan, tetapi dengan mempertimbangkan kompilasi di bawah parameter kecepatan angin hingga 4 m / s (+)
Dari sudut pandang teoretis, kekuatan pembangkit tenaga angin dihitung dengan rumus:
N = p * S * V3/2,
Dimana:
- hal - kepadatan massa udara;
- S - luas total bilah baling-baling;
- V - laju aliran udara;
- N - laju aliran udara.
Karena N adalah parameter yang secara dramatis mempengaruhi kekuatan generator angin, kekuatan sebenarnya dari instalasi akan mendekati nilai yang dihitung dari N.
Perhitungan sekrup turbin angin
Saat merancang kincir angin, biasanya digunakan dua jenis sekrup:
- bersayap - Rotasi pada bidang horizontal;
- Savonius rotor, Daria rotor - Rotasi pada bidang vertikal.
Desain sekrup dengan rotasi di salah satu bidang dapat dihitung menggunakan rumus:
Z = L * W / 60 / V
Dimana:
- Z - tingkat kecepatan (kecepatan rendah) sekrup;
- L. - ukuran panjang yang dijelaskan oleh bilah lingkaran;
- W - kecepatan (frekuensi) rotasi sekrup;
- V - laju aliran udara.
Berdasarkan rumus ini, orang dapat dengan mudah menghitung jumlah putaran W, kecepatan rotasi.
Ini adalah desain sekrup yang disebut "Rotor Darier." Versi baling-baling ini dianggap efektif dalam pembuatan generator angin dengan daya dan ukuran kecil. Perhitungan sekrup memiliki beberapa fitur
Rasio kerja putaran dan kecepatan angin dapat ditemukan dalam tabel yang tersedia di jaringan. Misalnya, untuk sekrup dengan dua bilah dan Z = 5, hubungan berikut ini benar:
Jumlah mata pisau | Tingkat kecepatan | Kecepatan angin m / s |
2 | 5 | 330 |
Juga salah satu indikator penting dari prop turbin angin adalah langkah.
Parameter ini dapat ditentukan menggunakan rumus:
H = 2πR * tan α,
Dimana:
- 2π - konstan (2 * 3.14);
- R - Jari-jari yang dijelaskan oleh bilah;
- tg α - sudut bagian.
Informasi tambahan tentang pemilihan bentuk dan jumlah mata pisau, serta instruksi untuk pembuatannya, diberikan dalam artikel ini.
Pemilihan generator untuk kincir angin
Memiliki nilai perhitungan kecepatan rotasi sekrup (W) yang diperoleh dengan metode di atas, sudah dimungkinkan untuk memilih (membuat) generator yang sesuai.
Misalnya, ketika derajat kecepatan Z = 5, jumlah bilah sama dengan 2 dan kecepatan 330 rpm. Pada kecepatan angin 8 m / s. daya generator harus sekitar 300 watt.
Generator instalasi tenaga angin "dalam bagian". Sebuah contoh representatif dari salah satu kemungkinan desain generator sistem tenaga angin rumah, dirakit secara independen
Dengan parameter ini, motor yang digunakan dalam konstruksi sepeda listrik modern dapat menjadi pilihan yang cocok sebagai generator untuk ladang angin rumah tangga. Nama tradisional bagian tersebut adalah motor sepeda (produksi RRC).
Itu terlihat seperti motor siklus listrik, atas dasar yang diusulkan untuk membuat generator untuk turbin angin rumah. Desain motor sepeda sangat ideal untuk implementasi tanpa perhitungan dan peningkatan. Namun, kekuatan mereka kecil
Karakteristik motor siklus listrik kira-kira sebagai berikut:
Parameter | Nilai-nilai |
Tegangan | 24 |
Kekuasaan, W. | 250-300 |
Kecepatan rotasi, rpm | 200-250 |
Torsi, Nm | 25 |
Ciri positif dari motor siklus adalah mereka praktis tidak perlu diulang. Mereka dikembangkan secara konstruktif sebagai motor listrik kecepatan rendah dan dapat berhasil digunakan untuk generator angin.
Untuk membuat kincir angin, Anda dapat menggunakan generator mobil atau merakit unit dari mesin cuci.
Perhitungan dan pilihan pengontrol biaya
Pengontrol pengisian daya baterai diperlukan untuk semua jenis instalasi tenaga angin, termasuk konstruksi domestik.
Galeri Gambar
Foto dari
Pengontrol standar untuk kincir angin
Pengontrol dalam diagram koneksi generator angin
Baterai Pembangkit Listrik Pribadi
Menggabungkan panel surya dan kincir angin
Perhitungan perangkat ini dikurangi menjadi pemilihan sirkuit listrik perangkat, yang akan sesuai dengan parameter yang dihitung dari sistem angin.
Dari parameter ini, yang utama adalah:
- nilai dan tegangan maksimum generator;
- daya generator semaksimal mungkin;
- kemungkinan arus baterai maksimum;
- tegangan baterai;
- suhu sekitar;
- tingkat kelembaban lingkungan.
Berdasarkan parameter yang disajikan, rakitan pengendali pengisian daya mandiri atau pemilihan perangkat jadi.
Pengontrol pengisian daya baterai digunakan sebagai bagian dari pembangkit listrik tenaga angin. Perangkat pabrikan industri, memilih yang Anda hanya perlu mempelajari spesifikasi teknis untuk koordinasi yang tepat dengan sistem yang ada
Tentu saja, disarankan untuk memilih (atau merakit) perangkat yang sirkuitnya akan memberikan fungsi start yang mudah dalam aliran aliran udara yang lemah. Kontroler yang dirancang untuk digunakan dengan baterai dengan voltase berbeda (12, 24, 48 volt) juga diterima.
Akhirnya, ketika menghitung (memilih) rangkaian pengontrol, disarankan untuk tidak melupakan keberadaan fungsi seperti kontrol inverter.
Pemilihan baterai untuk sistem
Dalam praktiknya, berbagai jenis baterai digunakan dan hampir semuanya cukup cocok untuk digunakan sebagai bagian dari sistem energi angin. Tetapi pilihan konkret harus tetap dibuat. Tergantung pada parameter sistem kincir angin, pemilihan baterai dilakukan sesuai dengan tegangan, kapasitas, kondisi pengisian.
Komponen klasik untuk kincir angin rumah adalah baterai asam timbal klasik. Mereka menunjukkan hasil yang baik dalam arti praktis. Selain itu, biaya baterai jenis ini lebih dapat diterima dibandingkan dengan jenis lainnya.
Galeri Gambar
Foto dari
Baterai untuk pembangkit listrik mini
Peralatan pemrosesan muatan turbin angin
Penempatan baterai di rak
Pedoman untuk memilih baterai
Baterai timbal-asam sangat bersahaja dengan kondisi pengisian / pengosongan, tetapi tidak dapat diterima untuk memasukkannya ke dalam sistem tanpa pengontrol.
Jika ada pengontrol muatan daya yang dibuat secara profesional di generator pembangkit tenaga angin yang memiliki sistem otomasi penuh, penggunaan AGM atau baterai helium dianggap rasional.
Baterai generator angin rumah paket. Bukan pilihan terbaik, mengingat kekacauan kabel dan persyaratan penyimpanan. Dengan kondisi penyimpanan energi ini, seseorang tidak dapat mengandalkan efek jangka panjangnya.
Kedua jenis perangkat penyimpanan energi ditandai oleh efisiensi yang lebih besar dan umur panjang, tetapi memiliki persyaratan tinggi untuk kondisi pengisian daya.
Hal yang sama berlaku untuk baterai lapis baja tipe helium. Tetapi pilihan baterai ini untuk kincir angin rumah tangga secara signifikan dibatasi oleh harga. Namun, umur baterai mahal ini adalah yang terpanjang dalam kaitannya dengan semua jenis lainnya.
Baterai ini juga dibedakan oleh siklus pengisian / pengosongan yang lebih signifikan, tetapi tergantung pada penggunaan pengisi daya berkualitas tinggi.
Perhitungan inverter untuk turbin angin rumah
Harus segera dicatat: jika desain turbin angin energi rumah berisi satu baterai 12 volt, masuk akal untuk menginstal inverter pada sistem seperti itu.
Galeri Gambar
Foto dari
Inverter untuk pembangkit listrik mini
Pengoperasian konverter arus searah
Prinsip perakitan sistem modular
Rata-rata, konsumsi daya rumah tangga setidaknya 4 kW pada beban puncak. Maka kesimpulannya: jumlah baterai untuk daya seperti itu harus setidaknya 10 buah dan lebih disukai di bawah tegangan 24 volt. Untuk sejumlah baterai, sudah masuk akal untuk menginstal inverter.
Namun, untuk memberikan energi sepenuhnya kepada 10 baterai dengan tegangan masing-masing 24 W dan untuk mempertahankan dayanya secara stabil, turbin angin dengan daya setidaknya 2-3 kW akan diperlukan. Jelas, untuk struktur rumah tangga sederhana, kekuatan seperti itu tidak bisa ditarik.
Inverter daya kecil (600 W), yang dapat digunakan untuk instalasi daya rumah kecil. Anda dapat menyalakan TV atau kulkas kecil dari peralatan tersebut dengan tegangan 220 volt. Tidak ada cukup arus untuk lampu di lampu gantung
Namun, daya inverter dapat dihitung sebagai berikut:
- Ringkaslah kekuatan semua konsumen.
- Tentukan waktu konsumsi.
- Tentukan beban puncak.
Sebagai contoh konkret, akan terlihat seperti ini.
Biarkan ada peralatan rumah tangga sebagai beban: lampu penerangan - 3 pcs. Masing-masing 40 W, penerima televisi - 120 W, kulkas kompak 200 W. Kami merangkum daya: 3 * 40 + 120 + 200 dan kami mendapatkan output 440 watt.
Kami menentukan kekuatan konsumen untuk periode waktu rata-rata 4 jam: 440 * 4 = 1760 watt. Berdasarkan nilai daya yang diperoleh sesuai dengan waktu konsumsi, tampaknya logis untuk memilih inverter dari antara perangkat tersebut dengan daya output 2 kW.
Berdasarkan nilai ini, karakteristik tegangan arus dari perangkat yang diperlukan dihitung: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
Skema klasik reproduksi dan distribusi energi yang diterima dari generator angin tipe rumah tangga. Namun, untuk menyediakan energi jangka panjang dengan sejumlah perangkat, diperlukan instalasi yang cukup kuat (+)
Sebenarnya, beban dari rumah tangga untuk keluarga tiga orang, di mana ada peralatan lengkap untuk peralatan rumah tangga, akan lebih tinggi dari yang diperhitungkan dalam contoh. Biasanya, dalam hal waktu koneksi beban, parameter melebihi 4 jam diambil. Dengan demikian, inverter dari sistem tenaga angin akan membutuhkan yang lebih kuat.
Perhitungan awal kincir angin berguna tidak hanya untuk perakitan independennya. Penting juga untuk menentukan parameter optimal ketika memilih generator angin yang sudah jadi.
Penting untuk menggunakan data yang dihitung dalam hal apa pun. Apakah itu pembangkit listrik industri atau diproduksi untuk keperluan rumah tangga, perhitungan setiap node selalu disertai dengan efisiensi maksimum perangkat dan, yang paling penting, keamanan operasi.
Perhitungan yang dibuat sebelumnya menentukan kelayakan proyek, membantu menentukan seberapa mahal atau ekonomis proyek tersebut.
Punya pengalaman dalam memecahkan masalah seperti itu? Atau ada pertanyaan tentang topik tersebut? Silakan bagikan keterampilan Anda dalam menghitung dan merancang generator angin. Anda dapat meninggalkan komentar dan mengajukan pertanyaan dalam formulir di bawah ini.