Как подобрать аккумулятор для ветрогенератора – основные типы

Как подобрать ветрогенератор?

Отсутствие электричества на участке вынуждает многих людей устанавливать автономные электростанции на своем участке для независимого электропитания необходимых электроприборов. Ветрогенератор является одним из источников выработки электроэнергии для автономного электропитания.

Чтоб выбрать ветрогенератор для своих потребностей необходимо учесть несколько условий и параметров:

В статье «Как определить скорость ветра на своем участке?» описан процесс измерения ветрености на своем участке для оценки возможности установки ветрогенератора.

В зависимости от участка и ветра можно выбрать генератор в соответствии с его типом.

Типы ветрогенераторов

1) Горизонтальные – в форме пропеллера с генератором на оси. В основном бывают от 3 до 6 лопастей. Больше 6 лопастей имеют водяные насосы, где важна не скорость вращения а крутящий момент, сила вращения. Наиболее дешевые для покупателя и простые в производстве. Имеют высокую скорость вращения.

2) Вертикальные – в форме трубчатой вертикальной турбины – ротора на оси с генератором. Более дороги в производстве и цене для потребителя. Имеют меньшую скорость вращения, но могут вращаться при меньшем ветре.

Прежде чем выбрать ветрогенератор, необходимо рассчитать необходимую мощность для нормального обеспечения электропитанием требуемых электроприборов. Исходя из мощности электроприборов необходимо рассчитать суточное электропотребление приборов.

После получения значения постоянного электропотребления электроэнергии в сутки, необходимо подобрать аккумуляторные батареи, для накопления данной электроэнергии. Аккумуляторы также должны иметь не менее 30-50% запас по рабочей емкости, на случай повышенного энергопотребления, или на пониженную выработку электроэнергии ветрогенератором при малом ветре или его отсутствии. Тое есть ветрогенератор должен вырабатывать электроэнергии в сутки столько чтобы хватало покрыть суточное электропотребление приборов и на 30-50% больше, чтоб покрыть возможный перерасход энергии или недозаряд аккумуляторов в предыдущие сутки при отсутствии ветра. К примеру, если постоянное суточное электропотребление электроприборов составляет 2 кВт*Ч/сутки, то ветрогенератор должен вырабатывать не менее 2,5-3 кВт*Ч/сутки в сутки. Далее по графику среднесуточной выработки ветрогенераторов необходимо подобрать ветрогенератор необходимой мощности. Для данного примера оптимально подойдет ветрогенератор мощностью 2кВт.

Годовой график среднесуточной выработки электроэнергии ветрогенератором мощностью 2000 Вт (24В).

Ветрогенераторы для бытовых потребностей вырабатывают переменное напряжение величиной 12, 24 или 48 вольт, кратное напряжению аккумулятора для его заряда, без дополнительного преобразования на повышение или понижение напряжения. Для мощности в 2 кВт оптимальное напряжение 24 или 48 вольт, при данном напряжении требуется меньшая толщина кабеля и можно увеличить его длину.

Для работы ветрогенератора и заряда от него аккумуляторов используется контроллер заряда ветрогенератора.

Контроллер заряда ветрогенератора необходим для

Для управления ветрогенератором: для контроля и управления скоростью вращения турбины;

Для контроля заряда аккумуляторных батарей;

Контроллер заряда от ветрогенератора имеет элементную базу специально подобранную с учетом работы ветрогенератора. В контроллере реализованы специальные защиты и регулировка параметров.

Интерфейс контроллера сделан для максимального удобства работы именно с ветрогенератором. В контроллерах, особенно в современных, имеется дисплей для отображения измеряемых параметров.

контроллер заряда содержит программное обеспечение которое позволяет:

• записывать различные программы заряда разных аккумуляторов;
• сохранять статистику работы электростанции;
• реализовать удаленный контроль и управление системой.

Возможности ветрогенератора без аккумуляторов: использование ветряка или солнечной энергии на практике

Обновлено: 5 марта 2020

Использование энергии ветра

Использование энергии ветра имеет важное преимущество перед другими способами выработки электрического тока. Источник достается бесплатно, имеет неиссякаемую энергию, способен обеспечить большое количество потребителей. Проблема возникает на стадии приема и обработки энергии — ветер имеет крайне нестабильную природу, особенно в условиях России.

Огромные возможности источника сильно распылены в пространстве, собрать их в одной точке весьма сложно. Для этого требуется использовать целый комплекс оборудования и аппаратуры, позволяющей принимать, преобразовывать и накапливать энергию на случай отсутствия ветра. Необходимость использования множества приборов и устройств является причиной дороговизны ветрогенераторов и заставляет задумываться об изменении технологии обработки энергии.

Чаще всего звучат предложения отказаться от использования аккумуляторов и отдавать полученную энергию прямо в сеть. Срок службы АКБ невелик, возможность перезаряда снижает его еще больше. На Западе практика поставок энергии от частных ветряков в сеть практикуется уже достаточно долгое время.

Полностью зарядив батареи, ветряк переключается на режим передачи энергии в сеть, за что владелец получает некоторую оплату. Но полностью никто от использования накопителей не отказывается, поскольку отсутствие ветра вынудит обходиться без энергии до его появления.

Ветряк или солнечная энергия без аккумуляторов

Полный отказ от использования аккумуляторов возможен только для простых систем, обеспечивающих энергией отдельные, нетребовательные потребляющие устройства. Возможные скачки напряжения или его временное исчезновение им не должны угрожать выходом из строя. К ним можно отнести простые светильники, насосы для водоснабжения.

Подключение потребителей напрямую к генератору создает неравномерный режим питания, зависящий от скорости ветра в данный момент. Для большинства бытовых или промышленных приборов такой режим неприемлем и грозит выходом из строя.

Солнечные батареи находятся в похожих условиях. Периодичность появления источника, зависимость от погоды и состояния атмосферы также вынуждают запасать энергию в аккумуляторах. Исключением могут служить солнечные нагреватели, обеспечивающие отопление домов в зимний период.

Технологии подключения частных генераторов к сети в России не используются. Это объясняется ничтожным количеством таких устройств и нерентабельностью установки оборудования для этого. В данном случае причина состоит в нецелесообразности, а не в отсутствии способа реализации.

Есть простые разработки, предлагающие использование энергии с генератора через трансформаторы, но они не решают основной проблемы — отсутствия питания в безветренную погоду. Кроме того, для качественного питания потребуются стабилизаторы тока и прочие устройства, что в конечном счете образует комплекс, не меньший по объему оборудования, чем состав с аккумуляторами.

Полноценное пользование ветряком, подключенным к сети и функционирующим в двух режимах, требует наличия централизованной системы, рассчитанной на большое количество подобных абонентов. Отдельные единичные источники во внимание приниматься не станут, поскольку полученная энергия от них не оправдает затраты на модификацию оборудования.

Аккумуляторы для ветрогенератора: типы, технологии, назначение

В связке с ветрогенераторами используют разные типы аккумуляторов. В их число входят:

• стартерные АКБ для автомобилей. Простые и распространенные устройства. Существуют негерметизированные образцы, выдерживающие до 100 циклов разряда и ежегодно нуждающиеся в обновлении электролита и дистиллированной воды. Герметизированные модели — одноразовые, выдерживают до 200 циклов разряда, после чего подлежат утилизации
• батареи AGM. Герметизированные кислотные накопители, способные выдержать до 400 циклов разрядки. Не переносят перезарядки. При изготовлении этих батарей используются абсорбированный электролит, которым пропитывается стекловолоконный заполнитель отсеков. В режиме подзарядки способны выдерживать до 10-12 лет работы
• гелевые АКБ. В составе электролита имеется силикагель, способствующий загустению. Вследствие такого состояния батареи не выделяют вредных паров, не вытекают при нарушении герметичности корпуса. Чувствительны к перезарядке, но на разрядку реагируют достаточно спокойно. Способны служить около 10 лет
• панцирные АКБ. Герметизированные необслуживаемые устройства нового поколения. Благодаря конструктивным особенностям способны выдерживать до 1500 циклов. Пластины покрыты кислотопроницаемым полимерным слоем, защищающим их от осыпания и разрушения, отсюда такая долговечность батареи

Специфика кислотных АКБ состоит в способности электролита выкипать при перезаряде. Большинство устройств нового поколения необслуживаемое, т.е. их конструкция не предусматривает возможность пополнить объем электролита, поэтому необходимо следить за уровнем заряда и содержать контроллер (устройство, автоматически отключающее АКБ от генератора при достижении критических значений) в исправности.

Кроме того, учитывая падение емкости АКБ при понижении температуры, следует обеспечить условия для хранения, позволяющие работать в оптимальном режиме.

Как выбрать емкость АКБ для ветряка?

Параметры АКБ для ветрогенераторов подбираются по выходному значению напряжения генератора и входному значению у инвертора. Если используется несколько батарей, то в расчет принимаются суммарные значения. Эти показатели подбираются в первую очередь, так как от них зависит соответствие узлов комплекса друг другу. Если на выходе генератора имеется 120 В, то понадобится набор батарей с тем же суммарным напряжением (например, 10 штук по 12В).

Емкость аккумулятора — это величина, характеризующая время, в течение которого аккумуляторы смогут обеспечивать энергией потребителей при отсутствии подзарядки. Батарея емкостью 100 ампер-часов 12В обеспечивает 1 кВт мощности в течение 1 часа. То есть, 12В 50 Ач выдержат 30 минут, а 12В 200 Ач — 2 часа при той же нагрузке в 1 кВт. Увеличение числа батарей вызовет пропорциональное увеличение времени разрядки.

Для увеличения мощности аккумуляторов производится параллельное подключение дополнительного комплекта АКБ. Следует использовать батареи одинаковых марок и параметров, сборные комплекты нарушают баланс режимов работы отдельных устройств.

Предназначение, виды, схема подключения и цена инвертора для ветрогенератора

Зеленая энергетика — это тренд будущего. Получать электричество из возобновляемых источников энергии не только полезно для экологии, но и выгодно для человека. И один из таких способов — установка ветрогенератора.

Однако одной установки ветряка зачастую недостаточно. Ведь стандартные сети рассчитаны на 220 В переменного тока, а ветрогенератор не может вырабатывает такую мощность в постоянном режиме. Для получения нужных характеристик тока вам потребуется инвертор, и именно о нем пойдет речь в данной статье.

Предназначение

Для начала нужно понять, что такое инвертор и для чего он нужен. Инвертор — это электротехническое устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный, при этом может выдавать напряжение необходимое для обеспечения местной сети.

Теперь рассмотрим место данного устройство в цепочке системы автономного питания дома от ветряного генератора.

• Первое — сам ветряк, он вырабатывает постоянный ток при вращении лопастей.
• Второй элемент — выпрямитель тока.
• Третий — аккумуляторные батареи.
• Наконец, последний — инвертор. Он задает току приемлемые характеристики, которые подходят для работы бытовых приборов в домашней сети.

Также устройство выполняет ряд задач:

1. Преобразует постоянный ток в переменный.
2. Выравнивает напряжение сети до 220 В 50 Гц.
3. Работает как источник бесперебойного питания. Может переключать питание бытовых приборов на аккумулятор и обратно при отключении сети 220В и её «появлении».
4. Может автоматически заряжать аккумуляторы.

Таким образом, инвертор становится одним из главных компонентов системы бесперебойного питания дома.

Энергия от ветра или солнца может накапливаться в аккумуляторных батареях, а при необходимости будет подана в сеть. При этом инвертор может получать энергию и от обычной городской сети. Отсюда появляется два вида устройств, которые могут по-разному работать и распределять сетевую нагрузку:

1. Обычный инвертор. Работает с источниками постоянного и переменного тока, при этом выбирается приоритет по одному источнику питания.
2. Гибридный инвертор. Это устройство, которое может работать параллельно с источником переменного тока, одновременно питая нагрузку от аккумуляторов и от сети, и имеет функцию приоритета для источника постоянного тока.

Получается, что основное отличие гибридного инвертора заключается именно в том, что он способен работать параллельной с любым источником переменного тока — сетью или генератором. При этом он будет брать энергию от аккумуляторных батарей, которые заряжаются от возобновляемого источника энергии, одновременно питаясь энергии сети или генератора.

Некоторые производители предлагают потребителям, заинтересованным в выборе гибридного типа устройства, инверторы, которые включают в себя контроллеры для заряда АКБ разных источников постоянного тока — ветряного генератора или солнечной батареи. Однако подобные аппараты корректнее назвать «комбинированными», а не гибридными.

Классификация

Среди инверторов различают:

1. Сетевые. Преобразовывают постоянный ток в переменный 220 В 50Гц. В общей системе электрификации дома работают без накопителей энергии (аккумуляторных батарей). При недостаточной генерации электричества, переключаются на питание от городской сети. При переработке энергии могут отдавать ее обратно в сеть.
2. Автономные устройства. Так же как и сетевые перерабатывают постоянный ток в переменный. При этом их подключают к аккумуляторным накопителям, и когда происходит нехватка возобновляемой энергии — включается питание от батарей.

Данные инверторы могут выдавать обычную и модифицированную синусойду переменного тока. Устройства с модифицированной синусойдой стоят много больше, так как они способны питать разные бытовые приборы без вероятности их поломки.

Раньше избыток производимого электричества от ветряных генераторов или солнечных панелей необходимо было «выпускать» в защитные электрические потребители. Например, излишки электричества от ветряков пускали на обогрев водяных тенов, чтобы снять нагрузку с мотора генератора. С 6 февраля 2019 года все избытки электроэнергии можно продать государству на договорной основе. Обзор конструкций и схема подключения

Рассмотрим более подробно принцип работы инвертора с синусоидальной формой выходного напряжения.

Предварительный высокочастотный преобразователь изменяет напряжение постоянного тока, делая его очень похожим значению амплитуде синусойды выходного напряжения инвертора. Дальше с помощью мостового инвертора постоянный ток преобразуется в переменный, также близким по своим параметрам к синусоидальному. Это делается при помощи принципа «многократной широтно-импульсной модуляции» (ШИМ).

Причём длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону. Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора.

Схема работы мостового инвертора напряжения с трансформатором:

Теперь рассмотрим схемы коммутации инвертора в сетевом и автономном варианте.

Вариант подключения инвертора без использования городской или иной сети. В данной схеме электричество получают из работы ветряного генератора или из запасов аккумуляторных батарей:

Данная схема позволяет получать электроэнергию как от ветряной установки, так и от АКБ и городской сети. При таком виде коммутации можно использовать обычные или гибридные инверторы:

Правила подбора мощности

Несмотря на то, что все вместе они работать не будут, расчет производят именно из суммы показателей всех потребителей в один момент.

1. Лучше всего составить подробную таблицу всех электроприборов в два столбца. В первом столбце написать название прибора, во втором — его мощность.
2. После этого нужно найти сумму значение данных по второму столбцу и к полученному результату прибавить еще 25%. Получится мощность пиковой нагрузки, которую сможет выдать инвертор в при стационарной работе.
3. Если вы планируете использовать инвертор к генератору в автономной работе как АКБ, тогда для расчета нужно умножить полученный результат на необходимое количество часов автономной работы.

Приведем пример. В доме есть 5 основных потребителей энергии:

• световые приборы 200 Вт;
• холодильник 300 Вт;
• телевизор 160 Вт;
• ноутбук 340 Вт;
• электрочайник 1100 Вт.

Суммарное значение равняется 2100 Вт, с учетом пиковой нагрузки 2,6 Квт. Если вы рассчитываете использовать инвертор в качестве АКБ, нужно перемножить полученные результаты на количество часов бесперебойной работы.

При подсчете мощности инвертора в автономной работе лучше брать значения потребления не всех устройств разом, а только тех, кто будет работать постоянно. Например: осветительные приборы, холодильник и ноутбук.

Какой преобразователь напряжения купить: производители и цены

Рынок инверторов довольно насыщен. Можно выбрать устройство под любые задачи и цели. На отечественном рынке популярностью пользуются как российские, так и зарубежные аналоги.

Рассмотрим стоимость инверторов от разных производителей:

1. Швейцария. «Xtender XTH/XTM/XTS». Цена: от 75 000 до 90 000 рублей.
2. Германия. «Sunny Island 5048». Цена: 240 000 рублей.
3. Германия. «Schnieder Electric Conext серии XW+». Цена от 240 000 до 500 000 рублей.
4. Китай. «Prosolar PV Hybrid». Цена от 80 000 рублей.
5. Россия. «МАП «Энергия» SIN». Цена от 35 000 рублей.

Стоимость инвертора зависит от его типа, мощности, а также систем защиты и страны производителя.

Если вы хотите получать зеленую энергию без сбоев и поломок оборудования — обязательно уделите должное внимание выбору инвертора. Он способен не только защитить приборы от нестабильной работы сети, но и выступить в качестве АКБ. Внимательно рассчитывайте потребление приборов, а также пиковую нагрузку потребления. Отдавайте предпочтение моделям с модифицированной синусойдой. Так вы обезопасите все электрические приборы у себя в доме.

Эксперты рекомендуют ветрогенератор

Ответы наших экспертов на Ваши вопросы:

Ответ: Начнем с мощности. Учитывая размеры дома, можно предположить, что вы потребляете около 100-150 кВт в месяц.
Большинство покупателей альтернативной энергетики для коттеджей, сходных по размерам с вашим, используют ветрогенераторы мощностью 3 – 5 кВт.
С ответом на вопрос, стоит ли игра свеч, все гораздо сложнее. Простой ветрогенератор можно приобрести, в среднем, за 2000 долларов, а если самому установить мачту и другие детали, то дешевле.
Но описанный вами сценарий использования ветрогенератора (ветряк – основной источник, а электросеть – вспомогательный) для 5 кВт генератора невозможно реализовать без аккумуляторной батареи общей емкостью около 4000 Ач, а это не менее 5000 долларов. И речь идет не об одноразовых вложениях – через 5 лет аккумуляторы придется менять.
Даже при максимальном потреблении электроэнергии в 700 кВт в месяц по среднероссийским тарифам вы будете тратить в год около 700 долларов.
Соответственно, ветрогенератор с аккумулятором для него не сможет себя окупить. В самом лучшем случае, если вы будете потреблять меньше электроэнергии, то вы сможете обойтись без покупки аккумуляторов.

Ответ: Прежде всего считать надо по максимуму, если Вы в доме живете круглогодично и нет центрального электроснабжения, то считайте сколько Вам понадобится в самый холодный месяц.

Учтите также, что если Вы будете выбирать всю мощность аккумуляторов, то это сильно сократит срок их службы. Желательно взять двукратный запас емкости, чтобы Вы использовали не более половины заряда.
Также при подборе солнечных панелей учтите снижение солнечной активности в зимний период.

Возможно, Вам будут полезны наши ответы на другие вопросы пользователей из этой категории, рекомендуем ознакомиться – там более делально написано про расчет мощности автономного энергообеспечения.

Ответ: Так как нельзя посмотреть объект, какие ветра у вас дуют и прочее – приведем общие цифры. Предположим, что у вас скважина, освещение большей частью на светодиодах и современная техника с низким энергопотреблением. Дом будет забирать в час около 1 КВт, на отопление Вам нужно для средней полосы около 4-6 КВт (считаем, что у Вас ТОЛЬКО электрическое отопление). Имеем, что Вам необходимо 5-7 КВт постоянно. Если ветер дует постоянно – покупайте ветряк такой мощности, если ветер дует постоянно но на половину от оптимальной для ветряка скорости – берите в два раза мощнее (только сверьтесь со спецификацией генератора, может быть, что на половине от оптимальной скорости ветра Вы получите не 50, а 25% мощности).

На мой взгляд имеет смысл совмещать ветрогенератор с солнечными батареями – они менее мощные, но работают даже когда ветра нет. По солнечным панелям могу сказать, что если Вы постоянно используете 5-7 КВт, то совокупно мощность панелей должна быть 25-35 кВт, а это расходы только на панели примерно 1.2-1.8 миллиона рублей. но, как понятно – все индивидуально и зависит от широты, розы ветров, утепления дома, мощности домашних потребителей электроэнергии и всего прочего.

Ответ: Здравствуйте! Скорее всего дело именно в неисправности контролера заряда аккумуляторов, есть еще вариант, что Ваши аккумуляторы полностью заряжены и зарядка просто не идет, но могут быть варианты. Проверьте правильно ли Вы скоммутировали аккумуляторы, они должны давать на инвертор 24В, у Вас 4 АКБ по 12В, тут можно и ошибиться, надо подключать двумя группами по 2, если подключить не правильно, то даже разряженные аккумуляторы смогут давать такой ток, что контроллер подумает, что у них заряд 100%+.

К сожалению сказать правильно ли Вы измеряете и все ли делаете так как надо я не могу. Контроллер от аккумуляторов отключать точно не надо – все должно работать в связке. Да, все верно – больше скорость ветра – больше ток.

Как грамотно выбрать контроллер для ветрогенератора или сделать самому

Дата публикации: 19 апреля 2019

Для получения электрической энергии из кинетической нужен ветряк. С его помощью энергия ветра превращается в электричество. Сам ветряк состоит из нескольких элементов: ветрогенератора, аккумуляторов, преобразователя и контроллера. Контроллер необходим для оптимизации работы аккумуляторных батарей. Иными словами, это системная часть ветрогенератора, которая отвечает за оптимальное распределение электрической энергии и заряда аккумуляторов в соответствии с мощностью ветровой установки.

Контроллер для ветрогенератора: зачем нужен и как работает

Без контроллера ветровая установка не будет адекватно функционировать. Устройство выполняет такие задачи:

• контроль вращающихся лопастей ветряка (регулировка энергии);
• контроль заряда АКБ, которые накапливают собираемую ветряком энергию;
• преобразование переменного тока в постоянный, чтобы питать аккумуляторы;
• распределение электричества (отталкиваясь от уровня заряда аккумуляторов и количества полученной энергии).

Ветровые установки бывают большой и малой мощности. Для высокомощных ветрогенераторов в комплект к контроллеру идет балластное сопротивление (трубчатые электронагреватели и другие виды резисторов с высоким уровнем сопротивления). Плюс, при превышении мощности в АКБ до 15В прибор перенаправляет заряд с аккумуляторов на балласт.

Для маломощных ветровых генераторов контроллер служит своеобразной страховкой от перенапряжения. При полном заряде аккумуляторов он тормозит вращение лопастей ветрогенератора, чтобы прекратить активную выработку энергии. Так АКБ не пострадают от перегрузок, а электричество будет распределено равномерно. Это увеличит срок службы электроприборов, в том числе и аккумуляторных батарей.

Технические характеристики

При покупке контроллера заряда для ветрогенератора необходимо внимательно изучить его техпаспорт. При выборе важны характеристики:

• мощность — должна соответствовать мощности ветровой установки;
• напряжение — должно соответствовать напряжению АКБ, установленных на ветряк;
• макс. мощность — обозначает максимально допустимую мощность для модели контроллера;
• макс. ток — обозначает, с какими максимальными мощностями ветрогенератора может работать контроллер;
• диапазон напряжения — показатели макс. и мин. напряжения АКБ для адекватной работы устройства;
• возможности дисплея — какие данные об устройстве и его работе выводятся на дисплей у той или иной модели;
• условия эксплуатации — при каких температурах, уровне влажности может работать выбранное устройство.

Если вы не можете подобрать устройство контроля заряда самостоятельно, свяжитесь с консультантом и покажите ему технический паспорт своего ветряка. Прибор выбирается в соответствии с возможностями ветровой установки. Неправильные условия эксплуатации и отклонения от диапазона напряжения пагубно скажутся на работе всей ветровой системы.

Электрическая схема контроллера заряда ветрогенератора своими руками

Чтобы изготовить прибор самостоятельно, вам необходимо владеть навыками сборки электроприборов. У этого устройства сложная схема, и неправильная сборка может привести к выведению из строя всех подключенных к сети приборов, в том числе и ветровую установку. Если вы не уверены в своей квалификации, лучше купить заводской прибор. Цена на рынке стартует от 4000 рублей. Устройства китайского производства могут обойтись в 1000 рублей. Цена зависит от страны производства и укомплектованности устройства.

Что понадобится для самостоятельной сборки:

• схема устройства, соответствующая техническим характеристикам вашего ветряка;
• комплектующие для сборки схемы (регуляторы, лампочки, резисторы, провода);
• рисунок монтажной платы (сделать самостоятельно).

Дальнейшие действия — дело техники. Нужную схему можно найти в интернете. Перед поисками определите необходимую мощность и напряжение для вашей ветровой установки, и от этого отталкивайтесь в подборе схемы инвертора. Если у вас самодельный ветрогенератор, измерьте его мощность и напряжение самостоятельно. Для этого вам понадобится мультиметр (функция измерения тока). Сила тока и напряжение меряются в проводе от ветряка. Умножьте друг на друга эти величины и получите мощность ветровой установки (в Ваттах).

На самой схеме в условных обозначениях будет написано, какие комплектующие и в каком количестве вам понадобятся. Все это продается в магазинах электрики. Некоторые элементы, например, светодиодные лампочки или провода, можно извлечь из ненужных вам приборов. После этого нарисуйте монтажную плату, продумав, где будет находиться каждый элемент прибора в соответствии с требованиями схемы. Соберите устройство и протестируйте.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Как произвести расчет ветрогенератора: формулы + практический пример расчета

Альтернативная энергия, получаемая от энергетических ветряных установок, вызывает в обществе высокий интерес. Подтверждений тому на уровне реальной бытовой практики множество.

Владельцы загородной недвижимости строят ветряки собственными руками и довольствуются полученным результатом, хотя эффект бывает и кратковременным. Причина – при сборке не был произведён расчёт ветрогенератора должным образом.

Согласитесь, не хотелось бы потратив время и средства на реализацию проекта, получить малоэффективную установку. Поэтому важно понять, как произвести расчет ветрогенератора, и по каким параметрам подобрать основные рабочие узлы ветряка.

Решению этих вопросов и посвящена статья. Теоретическая часть материала дополнена наглядными примерами и практичными рекомендациями по сборке ветрогенераторной установки.

Расчёт ветрогенераторной установки

С чего начать рассчитывать систему воспроизводства электроэнергии из энергии ветра? Учитывая, что речь идёт о ветрогенераторе, логичным видится предварительный анализ розы ветров в конкретной местности.

Такие расчётные параметры, как скорость ветра и характерное его направление для данной территории – это важные расчётные параметры. Ими в какой-то степени определяется тот уровень мощности ветряка, который будет реально достижим.

Что примечательно, процесс этот носит долговременный характер (не менее 1 месяца), что вполне очевидно. Вычислить максимально вероятные параметры скорости ветра и его наиболее частое направление невозможно одним или двумя замерами.

Потребуется выполнить десятки замеров. Тем не менее, операция эта действительно необходима, если есть желание построить эффективную производительную систему.

Как вычислить мощность ветряка

Ветрогенераторам бытового назначения, тем более сделанным своими руками, удивлять народ высокими мощностями ещё не приходилось. Оно и понятно. Стоит лишь представить массивную мачту высотой 8-10 м, оснащённую генератором с размахом лопастей винта более 3 м. И это не самая мощная установка. Всего-то около 2 кВт.

Вообще, если опираться на стандартную таблицу, показывающую соотношение мощности ветрогенератора и требуемого размаха лопастей винта, есть чему удивиться. Согласно таблице, для ветряка мощностью 10 Вт необходим двухметровый пропеллер.

На 500-ваттную конструкцию потребуется уже винт диаметром 14 м. При этом параметр размаха лопастей зависит от их количества. Чем больше лопастей, тем меньше размах.

Но это всего лишь теория, обусловленная скоростью ветра, не превышающей значения 4 м/сек. На практике всё несколько иначе, а мощность установок бытового назначения, реально действующих продолжительное время, ещё никогда не превышала 500 Вт.

Поэтому выбор мощности здесь обычно ограничен диапазоном 250-500 Вт при средней скорости ветра 6-8 м/сек.

С теоретической позиции, мощность ветряной энергетической станции считают по формуле:

N=p*S*V 3 /2,

• p – плотность воздушных масс;
• S – общая обдуваемая площадь лопастей винта;
• V – скорость воздушного потока;
• N – мощность потока воздуха.

Так как N – параметр, кардинально влияющий на мощность ветрогенератора, то реальная мощность установки будет находиться недалеко от вычисленного значения N.

Расчёт винтов ветряных установок

При конструировании ветряка обычно применяются два вида винтов:

• крыльчатые – вращение в горизонтальной плоскости;
• ротор Савониуса, ротор Дарье – вращение в вертикальной плоскости.

Конструкции винтов с вращением в любой из плоскостей можно рассчитать при помощи формулы:

Z= L*W/60/V

• Z – степень быстроходности (тихоходности) винта;
• L – размер длины описываемой лопастями окружности;
• W – скорость (частота) вращения винта;
• V – скорость потока воздуха.

Отталкиваясь от этой формулы, можно легко рассчитать число оборотов W – скорость вращения.

А рабочее соотношение оборотов и скорости ветра можно найти в таблицах, которые доступны в сети. Например, для винта с двумя лопастями и Z=5, справедливо следующее соотношение:

Также одним из важных показателей винта ветряка является шаг.

Этот параметр можно определить, если воспользоваться формулой:

H=2πR* tg α,

• 2π – константа (2*3.14);
• R – радиус, описываемый лопастью;
• tg α – угол сечения.

Дополнительная информация о выборе формы и количества лопастей, а также инструкция по их изготовлению приведена в этой статье.

Подбор генераторов для ветряков

Имея расчётное значение числа оборотов винта (W), полученное по вышеописанной методике, можно уже подбирать (изготавливать) соответствующий генератор.

Например, при степени быстроходности Z=5, количестве лопастей равном 2 и частоте оборотов 330 об/мин. При скорости ветра 8 м/с. мощность генератора приблизительно должна составлять 300 Вт.

При таких параметрах подходящим выбором в качестве генератора для бытовой ветряной электростанции может стать мотор, который используется в конструкциях современных электровелосипедов. Традиционное наименование детали – веломотор (производство КНР).

Характеристики электрического веломотора примерно следующие:

Положительная особенность веломоторов в том, что их практически не нужно переделывать. Они конструктивно разрабатывались как электродвигатели с низкими оборотами и успешно могут применяться под ветрогенераторы.

Расчёт и выбор контроллера заряда

Контроллер заряда АКБ необходим для ветряной энергетической установки любого типа, включая бытовую конструкцию.