풍력 발전기 계산 방법 : 공식 + 실제 계산 예

풍력발전소에서 얻는 대체에너지는 사회적으로 높은 관심을 받고 있습니다.실제 일상 실천 수준에서 이에 대한 많은 증거가 있습니다.

시골 부동산 소유자는 자신의 손으로 풍차를 만들고 그 결과에 만족하지만 효과는 오래 가지 않습니다. 그 이유는 조립시 풍력발전기가 제대로 계산되지 않았기 때문입니다.

동의합니다. 프로젝트를 구현하는 데 시간과 돈을 낭비하고 결국 비효율적인 설치로 끝나고 싶지 않습니다. 따라서 풍력 발전기를 계산하는 방법과 풍력 터빈의 주요 작동 구성 요소를 선택하는 매개변수를 이해하는 것이 중요합니다.

이 기사는 이러한 문제를 해결하는 데 전념합니다. 재료의 이론적 부분에는 풍력 발전기 조립에 대한 예시와 실제 권장 사항이 추가되었습니다.

풍력 터빈 계산

풍력 에너지로 전기를 생산하는 시스템 계산을 어디서 시작해야 합니까? 풍력 발전기에 대해 이야기하고 있다는 점을 고려하면 특정 지역의 바람 장미에 대한 예비 분석은 논리적인 것 같습니다.

주어진 지역에 대한 풍속 및 풍속의 특징적인 방향과 같은 계산 매개변수는 중요한 설계 매개변수입니다. 어느 정도는 실제로 달성 가능한 풍력 터빈 전력 수준을 결정합니다.

그러한 힘을 지닌 풍력 발전기는 상상조차 하기 어렵습니다. 그러나 그러한 디자인은 존재하며 효과적으로 작동합니다.그러나 이러한 구조의 계산은 전통적인 에너지원에 비해 상대적으로 낮은 전력을 나타냅니다.

주목할 만한 점은 이 프로세스가 본질적으로 장기적(최소 1개월)이라는 점이며, 이는 매우 분명합니다. 한두 번의 측정으로 풍속의 최대 예상 매개변수와 가장 빈번한 방향을 계산하는 것은 불가능합니다.

수십 번의 측정이 필요합니다. 그러나 효과적인 생산 시스템을 구축하려는 욕구가 있다면 이 작업은 정말 필요합니다.

풍차의 힘을 계산하는 방법

가정용 풍력 발전기, 특히 손으로 만든 풍력 발전기는 높은 전력으로 사람들을 놀라게 한 적이 없습니다. 이것은 이해할 수 있습니다. 프로펠러 블레이드 길이가 3m 이상인 발전기가 장착된 높이 8-10m의 ​​거대한 마스트를 상상하기만 하면 되며 이것이 가장 강력한 설치는 아닙니다. 약 2kW 정도입니다.

이 전력의 풍력 터빈을 서비스하기 위해 헬리콥터와 최대 12명으로 구성된 전문가 팀이 사용됩니다. 그러한 발전소를 계산하려면 훨씬 더 많은 수의 수행자가 참여합니다.

일반적으로 풍력 발전기의 출력과 프로펠러 블레이드의 필요한 길이 사이의 관계를 보여주는 표준 표에 의존한다면 놀랄 만한 점이 있습니다. 표에 따르면 10W 풍차에는 2m 길이의 프로펠러가 필요합니다.

500와트 설계에는 직경 14m의 프로펠러가 필요하며 블레이드 스팬 매개변수는 프로펠러 수에 따라 다릅니다. 블레이드가 많을수록 스팬은 작아집니다.

그러나 이것은 4m/초를 초과하지 않는 풍속을 조건으로 한 이론일 뿐입니다.실제로는 모든 것이 다소 다르며 실제로 오랫동안 작동하는 가정용 설비의 전력은 500W를 초과한 적이 없습니다.

따라서 여기서 전력 선택은 일반적으로 평균 풍속이 6~8m/초인 250~500W 범위로 제한됩니다.

로터 직경과 블레이드 수에 대한 풍력 에너지 시스템의 전력 의존성 표. 이 표는 계산에 사용될 수 있지만 최대 4m/초(+)의 풍속 매개변수에 대한 편집을 고려합니다.

이론적 위치에서 풍력 발전소의 전력은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

N=p*S*V³/2,

어디:

• 피 – 기단의 밀도;
• 에스 – 프로펠러 블레이드의 총 분사 면적;
• V - 공기 흐름 속도;
• N – 공기 흐름 전력.

N은 풍력발전기의 출력에 근본적으로 영향을 미치는 매개변수이므로, 실제 설비의 출력은 계산된 N값에 가깝습니다.

풍력 터빈 프로펠러 계산

풍차를 만들 때 일반적으로 두 가지 유형의 프로펠러가 사용됩니다.

• 숭고한 - 수평면에서의 회전;
• Savonius 로터, Darrieus 로터 - 수직면에서의 회전.

모든 평면에서 회전하는 나사 설계는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

Z=L*W/60/V

어디:

• 지 – 프로펠러의 속도(저속) 정도;
• 엘 – 블레이드에 의해 설명되는 원 길이의 크기
• 여 – 프로펠러의 회전 속도(주파수)
• V – 공기 흐름 속도.

이 공식을 바탕으로 회전수 W-회전 속도를 쉽게 계산할 수 있습니다.

다리로터(Darieu Rotor)라고 불리는 나사의 디자인은 이렇게 생겼습니다. 이 버전의 프로펠러는 작은 출력과 크기의 풍력 발전기 제조에 효과적인 것으로 간주됩니다.나사 계산에는 몇 가지 기능이 있습니다.

그리고 회전수와 풍속 사이의 작업 관계는 인터넷에서 제공되는 표에서 찾을 수 있습니다. 예를 들어, 두 개의 블레이드가 있고 Z=5인 프로펠러의 경우 다음 관계가 유효합니다.

또한, 풍차 프로펠러의 중요한 지표 중 하나는 피치입니다.

이 매개변수는 다음 공식을 사용하여 결정할 수 있습니다.

H=2πR* tan α,

어디:

• 2π – 상수(2*3.14);
• 아르 자형 – 블레이드에 의해 설명되는 반경;
• 황갈색 α – 단면 각도.

블레이드의 모양과 수 선택 및 제조 지침에 대한 추가 정보는 다음에서 제공됩니다. 이 기사.

풍력 터빈용 발전기 선택

위에서 설명한 방법을 사용하여 얻은 나사 회전수(W)의 계산된 값을 사용하면 이미 적절한 발전기를 선택(제조)할 수 있습니다.

예를 들어, 속도 Z=5인 경우 블레이드 수는 2개이고 속도는 330rpm입니다. 8m/s의 풍속에서. 발전기 전력은 약 300W 여야 합니다.

풍력발전기의 단면도. 독립적으로 조립된 가정용 풍력 발전 시스템 발전기의 가능한 설계 중 하나에 대한 실증 예

이러한 매개변수를 고려할 때 가정용 풍력 발전소의 발전기로서 적합한 선택은 현대 전기 자전거 설계에 사용되는 모터일 수 있습니다. 부품의 전통적인 이름은 자전거 모터(중국산)입니다.

이것은 가정용 풍차용 발전기를 만드는 것이 제안된 전기 자전거 모터의 모습입니다. 자전거 모터의 설계는 사실상 계산이나 수정 없이 구현하기에 이상적입니다. 그러나 그들의 힘은 약하다

전기자전거 모터의 특성은 대략 다음과 같습니다.

자전거 모터의 긍정적인 특징은 실제로 변경할 필요가 없다는 것입니다. 그들은 저속 전기 모터로 구조적으로 설계되었으며 풍력 발전기에 성공적으로 사용될 수 있습니다.

풍차를 만들려면 다음을 수행하십시오. 자동차 발전기를 사용하다 또는 수집 세탁기 유닛.

충전 컨트롤러 계산 및 선택

국내 설계를 포함하여 모든 유형의 풍력 발전소에는 배터리 충전 컨트롤러가 필요합니다.

이 장치의 계산은 풍력 시스템의 설계 매개변수에 해당하는 장치의 전기 회로를 선택하는 것입니다.

이러한 매개변수 중 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

• 발전기의 정격 및 최대 전압;
• 가능한 최대 발전기 전력;
• 가능한 최대 배터리 충전 전류;
• 배터리 전압;
• 주변 온도;
• 주변 습도 수준.

제시된 매개변수를 기반으로, 충전 컨트롤러 어셈블리 직접 수행하거나 기성 장치를 선택하십시오.

풍력 발전소의 일부로 사용되는 배터리용 충전 컨트롤러입니다. 산업적으로 제조된 장치를 선택할 때 기존 시스템과의 정확한 조정을 위해 기술적 특성을 주의 깊게 연구하면 됩니다.

물론, 공기 흐름이 약한 조건에서 쉬운 시작 기능을 제공하는 회로를 갖춘 장치를 선택(또는 조립)하는 것이 좋습니다. 다양한 전압(12, 24, 48V)의 배터리로 작동하도록 설계된 컨트롤러도 환영합니다.

마지막으로 컨트롤러 회로를 계산(선택)할 때 인버터 제어와 같은 기능의 존재를 잊지 않는 것이 좋습니다.

시스템용 배터리 선택

실제로는 다양한 유형의 배터리가 사용되며 거의 모두 풍력 에너지 시스템의 일부로 사용하기에 매우 적합합니다. 그러나 어떤 경우에도 구체적인 선택이 이루어져야 합니다. 풍차 시스템의 매개변수에 따라 배터리는 전압, 용량 및 충전 조건에 따라 선택됩니다.

가정용 풍차의 전통적인 구성 요소는 고전적인 납산 배터리입니다. 실용적인 면에서도 좋은 결과를 보여줬습니다.또한, 이러한 유형의 배터리는 다른 유형에 비해 가격이 더 합리적입니다.

납축 배터리는 충전/방전 조건에 특히 소박하지만 컨트롤러 없이 시스템에 포함시키는 것은 허용되지 않습니다.

풍력 터빈 설치에 완전한 자동화 시스템을 갖춘 전문적으로 설계된 충전 컨트롤러가 포함되어 있는 경우 AGM 또는 헬륨 배터리를 사용하는 것이 합리적으로 보입니다.

가정용 풍력 발전기 배터리 팩. 혼란스러운 전선 및 저장 요구 사항을 고려할 때 최상의 사용 옵션은 아닙니다. 이러한 에너지 저장 장치 상태에서는 장기 작동을 기대할 수 없습니다.

두 가지 유형의 에너지 저장 장치 모두 더 높은 효율성과 긴 서비스 수명이 특징이지만 충전 조건에 대한 요구 사항이 높습니다.

소위 장갑형 헬륨형 배터리에도 동일하게 적용됩니다. 그러나 가정용 풍차용 배터리 선택은 가격에 따라 크게 제한됩니다. 그러나 이러한 고가의 배터리는 다른 모든 유형에 비해 수명이 가장 깁니다.

이러한 배터리는 충전/방전 주기도 더 길지만 고품질 충전기를 사용하는 경우에만 가능합니다.

가정용 풍차용 인버터 계산

즉시 주목해야 할 점은 가정용 풍력 터빈 설계에 12V 배터리 1개가 포함된 경우 이러한 시스템에 인버터를 설치할 필요가 없다는 것입니다.

평균적으로 가정용 전력 소비량은 최대 부하 시 최소 4kW입니다.따라서 결론은 다음과 같습니다. 이러한 전력을 위한 충전용 배터리의 수는 최소 10개 이상이어야 하며 전압은 24V인 것이 좋습니다. 이러한 배터리 수의 경우 인버터를 설치하는 것이 좋습니다.

그러나 각각 24W 전압의 배터리 10개에 에너지를 완전히 공급하고 안정적으로 충전을 유지하려면 최소 2~3kW 전력의 풍차가 필요합니다. 분명히 단순한 가구 구조로는 그러한 힘을 감당할 수 없습니다.

가정용 소규모 전력 설비에 사용할 수 있는 저전력 인버터(600W)입니다. 220V 전압의 장비에서 TV 또는 소형 냉장고에 전원을 공급할 수 있습니다. 샹들리에의 램프에 더 이상 전류가 충분하지 않습니다.

그러나 인버터 전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

1. 모든 소비자의 힘을 요약해 보세요.
2. 소비 시간을 결정하십시오.
3. 최대 부하를 결정합니다.

구체적인 예에서는 다음과 같습니다.

부하로 가전 제품을 두십시오 : 조명 램프-3 개. 각각 40W, 텔레비전 수신기 - 120W, 소형 냉장고 200W. 전력을 요약하면 3*40+120+200이고 출력은 440W입니다.

평균 4시간 동안 소비자의 전력을 결정해 보겠습니다: 440*4=1760W. 소비 시간에 따라 얻은 전력 값을 기반으로 출력 전력이 2kW 이상인 장치 중에서 인버터를 선택하는 것이 논리적인 것 같습니다.

이 값을 기준으로 필요한 장치의 전류-전압 특성이 계산됩니다: 2000*0.6=1200V/A.

가정용 풍력 발전기에서 얻은 에너지를 재생산하고 분배하는 고전적인 방식입니다. 하지만 이렇게 많은 장치에 장기간 에너지를 공급하려면 충분히 강력한 설치가 필요합니다. (+)

실제로 가전제품이 완비된 3인 가족의 가구 부하는 예시에서 계산된 것보다 높을 것입니다. 일반적으로 부하 연결 시간도 필수 4시간을 초과합니다. 따라서 풍력발전 시스템 인버터에는 더욱 강력한 인버터가 필요하게 됩니다.

풍차의 예비 계산은 자체 조립에만 유용하지 않습니다. 또한 다음과 같은 경우 최적의 매개변수를 결정하는 것이 필요합니다. 기성 풍력 발전기 선택.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

소스 데이터를 분석하는 방법과 수식을 적용하는 방법이 비디오에 나와 있습니다.

어떤 경우에도 계산된 데이터를 사용해야 합니다. 산업용 발전소이든 가정용으로 제조된 발전소이든 각 장치의 계산은 항상 장치의 최대 효율성과 가장 중요한 작동 안전을 보장합니다.

예비 계산은 프로젝트 구현의 타당성을 결정하고 프로젝트의 비용이나 경제성을 결정하는 데 도움이 됩니다.

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