چه گشتاوری برای یک درایو چرخان ردیاب خورشیدی لازم است؟

انتخاب درایو چرخان مناسب برای ردیاب خورشیدی برای قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم ردیابی فتوولتائیک (PV) بسیار مهم است. یکی از مهمترین پارامترها گشتاور خروجی است. اما دقیقاً چه مقدار گشتاور برای یک ردیاب خورشیدی لازم است؟

پاسخ به عوامل مختلفی از جمله اندازه آرایه PV، وزن کل متحرک، مرکز ثقل، بارهای باد، ساختار نصب و پیکربندی ردیابی بستگی دارد. انتخاب درایو چرخان صرفاً بر اساس وزن پنل های خورشیدی معمولاً کافی نیست.

۱. چرا گشتاور برای ردیاب های خورشیدی مهم است؟

درایو چرخان قدرت چرخشی موتور را به حرکت کنترل شده برای ردیاب خورشیدی تبدیل می کند. در طول عملیات عادی، واحد درایو چرخان برای غلبه بر موارد زیر به گشتاور کافی نیاز دارد:

وزن سازه متحرک

اصطکاک در یاتاقان ها و اجزای مکانیکی

بارهای باد که بر ماژول های PV تأثیر می گذارند

عدم تعادل ناشی از جابجایی مرکز ثقل

بارهای شروع و توقف

بارهای دینامیکی در حین حرکت ردیاب

برای سیستم های ردیابی خورشیدی در فضای باز، بار باد اغلب یکی از مهمترین عواملی است که بر گشتاور مورد نیاز تأثیر می گذارد.

در محاسبات مکانیکی ساده شده، گشتاور تابعی از نیرو و بازوی اهرم مؤثر است. بنابراین، هرچه بار اعمال شده از محور چرخش دورتر باشد، گشتاور مورد نیاز بیشتر است.

۲. محاسبه گشتاور پایه برای ردیاب های خورشیدی

یک فرمول محاسبه ساده شده به شرح زیر است: T = F × r

که در آن:

T = گشتاور مورد نیاز

F = نیروی اعمال شده

r = فاصله مؤثر تا محور چرخش

با این حال، برای ردیاب های خورشیدی، محاسبه واقعی پیچیده تر است زیرا بار با زاویه ردیاب و جهت باد متغیر است.

به عنوان مثال، هنگامی که باد بر روی یک آرایه بزرگ PV عمل می کند، نیروهای آیرودینامیکی یک گشتاور (تورک) بر روی محور چرخش ردیاب ایجاد می کنند. این گشتاور باید هنگام انتخاب واحد درایو چرخان در نظر گرفته شود.

بنابراین، محاسبات مهندسی واقعی باید موارد زیر را در نظر بگیرند:

گشتاور مورد نیاز ≥ گشتاور بار استاتیک + گشتاور باد + گشتاور اصطکاک + حاشیه بار دینامیکی

در نتیجه، ارائه داده های باد برای محل پروژه برای انتخاب مدل مناسب حیاتی است.

۳. بار باد می تواند مهمتر از وزن ماژول باشد

یک اشتباه رایج محاسبه گشتاور صرفاً بر اساس وزن ماژول های PV است. به عنوان مثال، یک ردیاب ممکن است صدها کیلوگرم اجزا و سازه های فولادی را پشتیبانی کند. با این حال، هنگامی که بادهای قوی بر روی یک آرایه بزرگ عمل می کنند، گشتاور آیرودینامیکی حاصل می تواند از گشتاور گرانشی بسیار بیشتر شود.

بنابراین، هنگام انتخاب درایو چرخان برای ردیاب خورشیدی، ضروری است که هم سرعت باد عملیاتی و هم سرعت باد بقا (ایمنی) مشخص شود.

۴. موقعیت مرکز ثقل (CoG) حیاتی است

مرکز ثقل (CoG) مجموعه ردیاب عامل مهم دیگری است.

اگر CoG نزدیک به محور چرخش باشد، گشتاور گرانشی می تواند نسبتاً کم باشد.

اگر اختلاف قابل توجهی بین CoG و محور چرخش وجود داشته باشد، گشتاور مورد نیاز افزایش می یابد.

در نتیجه، دو ردیاب خورشیدی با وزن کل یکسان ممکن است به رتبه بندی گشتاور درایو چرخان بسیار متفاوتی نیاز داشته باشند.

۵. ردیاب های تک محوره در مقابل دو محوره

۵.۱ ردیاب های خورشیدی تک محوره

ردیاب های تک محوره معمولاً آرایه PV را حول یک محور اصلی واحد می چرخانند.

عوامل زیر باید هنگام انتخاب درایو چرخان در نظر گرفته شوند:

* وزن کل آرایه

* ابعاد آرایه

* موقعیت مرکز ثقل

* سرعت باد

* جهت محور چرخش

* زاویه ردیابی مورد نیاز

* ساختار پشتیبانی مکانیکی

۵.۲ ردیاب های خورشیدی دو محوره

ردیاب های دو محوره معمولاً دارای دو محور چرخش مستقل هستند:

محور سمت

محور ارتفاع

این دو محور ممکن است تحت شرایط بار بسیار متفاوتی قرار گیرند.

به عنوان مثال، هنگامی که آرایه PV کج می شود، درایو ارتفاع ممکن است گشتاور گرانشی قابل توجهی را تجربه کند، در حالی که درایو سمت ممکن است بسته به موقعیت آرایه، تحت گشتاور باد قابل توجهی قرار گیرد.

بنابراین، الزامات گشتاور برای دو درایو چرخان باید به طور جداگانه محاسبه شود.

۶. درایوهای چرخان را صرفاً بر اساس گشتاور انتخاب نکنید

در حالی که گشتاور قطعاً مهم است، تنها پارامتری نیست که باید در نظر گرفته شود.

ملاحظات کلیدی:

گشتاور نگهدارنده

درایو چرخان باید ظرفیت نگهدارنده کافی برای حفظ موقعیت آرایه فتوولتائیک (PV) در هنگام قرار گرفتن در معرض بارهای خارجی داشته باشد.

گشتاور واژگونی / ظرفیت باربری

درایو چرخان باید قادر به تحمل گشتاورهای واژگونی تولید شده توسط آرایه PV و بارهای باد باشد.

لقی

لقی کم برای کاربردهایی که نیاز به ردیابی دقیق خورشیدی دارند حیاتی است.

قابلیت خود قفل شوندگی

درایوهای چرخان کرم دنده نسبت های کاهش دنده بالایی را ارائه می دهند و بسته به طراحی و شرایط عملیاتی، مقاومت مؤثری در برابر عقب راندن (یعنی عملکرد خود قفل شوندگی) ارائه می دهند.

امتیاز حفاظت از نفوذ (IP)

ردیاب های خورشیدی در فضای باز در معرض باران، گرد و غبار، رطوبت و نوسانات دما قرار دارند. با طراحی مناسب مونتاژ کلی، یک درایو چرخان با امتیاز IP66 انتخابی ایده آل برای محیط های سخت در فضای باز است.

دمای عملیاتی

موتورها، گیربکس ها، مهر و موم ها، روان کننده ها و سایر اجزا باید برای محدوده دمایی در محل پروژه مناسب باشند.

۷. چه اطلاعاتی برای انتخاب درایو چرخان لازم است؟

برای انجام انتخاب اولیه درایو چرخان ردیاب خورشیدی، اطلاعات زیر توصیه می شود: