Please use this identifier to cite or link to this item:
http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73524
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
---|---|---|
dc.contributor.advisor | วรเดช มโนสร้อย | - |
dc.contributor.author | สุรเดช ปัญญาวงศ์ | en_US |
dc.date.accessioned | 2022-07-06T10:11:15Z | - |
dc.date.available | 2022-07-06T10:11:15Z | - |
dc.date.issued | 2021-01 | - |
dc.identifier.uri | http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73524 | - |
dc.description.abstract | This research studies how to develop a small wind turbine suitable for low wind speed conditions in Thailand. By developed a number of elements such as wind turbine shapes and generators for that small wind turbines can actually generate electricity under low wind speeds. The types of wind turbines that were Vertical Axis Wind Turbine which are S Shape Wind Turbine and Leaf Shape were developed by using the propeller radial overlap ratio and Aspect Ratio and end plates area theory to improve the shape and increase the efficiency of the wind turbines and use the wind speed data from the meteorological station and the wind speed data from measurement in outside area to analyze and design the wind turbine. At the selected area in Chiang Mai found that the wind speed was the lowest in the winter and an average of 1.15 meters per second. The test was performed in the wind tunnel and connected with a Axial Flux Permanent Magnet Generator. In the test, the blade radius distortion theory and head and tail cover theory were used only for wind turbine design due to wind tunnel height restrictions measuring and recording the starting wind speed, wind turbine speed (RPM), and DC Voltage, the tested values were analyzed to improve efficiency and test the area. Outside area It was found that the S shape wind turbines start to spin at a wind speed of 0.63 meters per second turbine have speed was 48.31 rpm, Leaf shape wind turbine start to spin at 0.81 meters per second. The S shape wind maximum power was 0.479 watts and a maximum efficiency was 2.873 percent, which was 0.143 percent higher than the maximum efficiency of the leaf turbine at 0.143 watts and the highest efficiency of 1.443 percent. The theory that affects the efficiency of wind turbines in wind tunnel testing is area of end plates wind turbine which of the S-shaped windmills have more area than leaf-shaped windmills from wind tunnel testing, the S wind turbine was selected to improve efficiency by adjusting the size and design of the generator to suit the wind turbine and using the height-to-diameter ratio theory to improve the shape of the wind turbine by conducted tests in a closed room and compared the connected and disconnected generators. It was found that without connecting, the generator began to spin at 0.54 m / s. When connected, the generator began to spin at 0.61 m / s. It was found that there was a 1.29 per cent difference in speed at a wind speed of 6.65 m / s. Which close to the average wind speed in the summer in Chiang Mai province and at the same wind speed, the wind turbine can generate 32.28 watts of electrical power Coefficient or efficiency as high as 13.21 percent, and at wind speed 5.64 meters per minute produces a voltage of 14.64 volts, which is sufficient to charge a 12 volt rated battery. From outside testing of wind speed in winter, it was found that the average wind speed was only 2.12 m/s. Thus, the improved wind turbines produced only 1.326 watts of electricity, but compared to the design discrepancy, it was only 1.13 percent false, compared to the electrical energy produced with measured wind power. Based on the improvements of the wind turbines in this research, the methods that enable the wind turbines to start rotating at low wind speeds are: Increasing the area of the end plates (End Plates Area) and the way to increase efficiency is to adjust the aspect ratio of the height to diameter (Aspect Ratio), another factor affecting performance is To design a generator to suit the wind turbine by using the wind speed measurement. It can be concluded that three wind turbines from the improvement in this research can be started at low wind speeds in winter in Chiang Mai province and have the possibility of generating electricity at wind speed in summer. In the winter, the wind speed is not high enough and the design data is misleading, that is wind speed in winter which must be measured at least 1 year for more accuracy in designs to suit low wind speeds in winter. | en_US |
dc.language.iso | other | en_US |
dc.publisher | เชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ | en_US |
dc.subject | กังหันลมแนวแกนตั้ง | en_US |
dc.subject | เครื่องกาเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร | en_US |
dc.subject | สภาพความเร็วลมต่าในประเทศไทย | en_US |
dc.subject | Vertical Axis Wind Turbine | en_US |
dc.subject | Permanent Magnet Generator | en_US |
dc.subject | Low wind speed in Thailand | en_US |
dc.title | การพัฒนากังหันลมขนาดเล็กเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าที่เหมาะกับความเร็วลมต่ำในประเทศไทย | en_US |
dc.title.alternative | Development of small wind turbines to produce electricity suitable for low wind speed in Thailand | en_US |
dc.type | Thesis | |
thailis.controlvocab.thash | กังหันลม | - |
thailis.controlvocab.thash | พลังงานลม | - |
thailis.controlvocab.thash | การผลิตพลังงานไฟฟ้า | - |
thesis.degree | master | en_US |
thesis.description.thaiAbstract | งานวิจัยนี้ศึกษาวิธีการพัฒนากังหันลมขนาดเล็กให้เหมาะสมกับสภาพความเร็วลมต่ำในประเทศไทย โดยได้ทำการพัฒนาองค์หลายประกอบ เช่น รูปร่างกังหันลมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อให้กังหันลมขนาดเล็กสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้จริงภายใต้ความเร็วลมต่ำ โดยชนิดของกังหันลมที่ทำการพัฒนาเป็นกังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine, VAWT) โดยงานวิจัยนี้ทำการออกแบบกังหันลม 2 รูปร่าง คือ กังหันลมรูปทรงตัวเอส (S Shape Wind Turbine) และรูปทรงใบไม้ (Leaf Shape Wind Turbine) โดยใช้ทฤษฎีอัตราส่วนการเหลื่อมรัศมีใบพัด (Overlap Ratio) ทฤษฎีอัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (Aspect Ratio) และทฤษฎีแผ่นปิดหัวกับท้ายกังหันลม(End Plates Area)ในการปรับปรุงรูปร่างและเพิ่มประสิทธิภาพของกังหันลมและใช้ความเร็วลมจากสถานีอุตุนิยมวิทยาและความเร็วลมจากการวัดในพื้นที่ในพื้นที่ทำการวิเคราะห์และออกแบบกังหันลมซึ่งเลือกพื้นที่ในจังหวัดเชียงใหม่พบว่าความเร็วลมต่ำที่สุดอยู่ในหน้าหนาวและมีค่าเฉลี่ย 1.15 เมตรต่อวินาที โดยทำการทดสอบการทำงานในอุโมงค์ลม (Wind Tunnel) และเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (Axial Flux Permanent Magnet Generator, AFPM) ในการทดสอบใช้ทฤษฎีอัตราส่วนการเหลื่อมรัศมีใบพัดและทฤษฎีแผ่นปิดหัวกับท้ายในการออกแบบกังหันลมเท่านั้น เนื่องจากข้อจำกัดของความสูงอุโมงค์ลม ทำการวัดและบันทึกค่าความเร็วลมเริ่มหมุน (Starting Wind Speed) ความเร็วรอบกังหันลม (Round Per Minute, RPM) แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC Voltage) โดยนำค่าที่ทดสอบมาวิเคราะห์เพื่อนำไปปรับปรุงประสิทธิภาพและทดสอบบริเวณพื้นที่ภายนอก พบว่ากังหันลมตัวเอสเริ่มหมุนที่ความเร็วลมที่ 0.63 เมตรต่อวินาที และมีความเร็วรอบ 48.31 รอบต่อนาที ส่วนของกังหันลมใบไม้เริ่มหมุนที่ 0.81 เมตรต่อวินาที และมีความเร็วรอบ 28.32 รอบต่อนาที และกังหันลมตัวเอสมีพลังงานไฟฟ้าสูงสุดที่ 0.479 วัตต์ และมีประสิทธิภาพสูงสุด 2.873 เปอร์เซ็น ซึ่งสูงกว่ากังหันลมใบไม้ที่ผลิตได้สูงสุดที่ 0.143 วัตต์ และมีประสิทธิภาพสูงสุด 1.443 เปอร์เซ็น และพบว่าทฤษฎีที่มีผลต่อประสิทธิภาพของกังหันลมในการทดสอบในอุโมงค์ลมคือ แผ่นปิดหัวกับท้ายกังหันลม ซึ่งของกังหันลมตัวเอสมีพื้นที่มากกว่ากังหันลมทรงใบไม้ จากการทดสอบในอุโมงค์ลมได้ทำการเลือกกังหันลมตัวเอสปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นโดยทำการปรับขนาดและออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เหมาะสมกับกังหันลมและใช้ทฤษฎีอัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางมาทำการปรับปรุงรูปร่างของกังหันลมโดยทำการทดสอบในห้องปิดและเปรียบเทียบแบบเชื่อมต่อและไม่เชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พบว่าแบบไม่เชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเริ่มหมุนที่ 0.54 เมตรต่อวินาที แบบเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเริ่มหมุนที่ 0.61 เมตรต่อวินาที พบว่ามีความแตกต่างของความเร็วรอบแบบเชื่อมต่อและไม่เชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพียง 1.29 เปอร์เซ็นต์ ที่ความเร็วลม 6.65 เมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นความเร็วลมใกล้เคียงความเร็วลมเฉลี่ยในหน้าร้อนของจังหวัดเชียงใหม่และที่ความเร็วลมเดียวกันกังหันลมสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ 32.28 วัตต์ ซึ่งมีสัมประสิทธิ์กำลังงาน (Power Coefficient) หรือประสิทธิภาพสูงถึง 13.21 เปอร์เซ็น และที่ความเร็วลม 5.64 เมตรต่อวินที ผลิตแรงดันไฟฟ้าได้ 14.64 โวลต์ ซึ่งเพียงพอสามารถชาร์ตแบตเตอรี่พิกัด 12 โวลต์ได้ ทำการทดสอบพื้นที่ภายนอกซึ่งเป็นการทดสอบกับความเร็วลมในฤดูหนาวพบว่ามีความเร็วลมเฉลี่ยสูงสุดเพียง 2.12 เมตรต่อวินาที ทำให้กังหันลมที่ทำการปรับปรุงผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เพียง 1.326 วัตต์ แต่เมื่อเทียบกับความคลาดเคลื่อนจากการออกแบบพบว่าผิดพลาดเพียง 1.13 เปอร์เซ็นต์ โดยเทียบกับพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตออกมากับพลังงานลมที่วัดได้ จากการปรับปรุงกังหันลมในงานวิจัยนี้วิธีการที่ทำให้กังหันลมสามารถเริ่มหมุนที่ความเร็วลมต่ำได้คือ การเพิ่มพื้นที่ของแผ่นปิดหัวท้าย (End Plates Area) และวิธีการที่ทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นคือการปรับอัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (Aspect Ratio) ซึ่งปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพอีกปัจจัยก็คือ การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เหมาะกับกังหันลมโดยใช้ความเร็วลมจากการวัด จึงสรุปได้ว่ากังหันลมจากการปรับปรุงในงานวิจัยนี้สามารถเริ่มทำงานที่ความเร็วลมต่ำในฤดูหนาวของจังหวัดเชียงใหม่ได้และมีความเป็นไปได้ที่จะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าใช้งานได้ความเร็วลมในฤดูร้อน ซึ่งในหน้าหนาวยังมีความเร็วลมไม่สูงพอและประกอบข้อมูลการออกแบบที่คลาดเคลื่อนนั่นคือ ความเร็วลมในฤดูหนาว ซึ่งจะต้องทำการวัดไม่ต่ำกว่า 1 ปี เพื่อความแม่นยำในการออกแบบให้เหมาะสมกับความเร็วลมต่ำในฤดูหนาวมากขึ้น | en_US |
Appears in Collections: | ENG: Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
600631125 สุรเดช ปัญญาวงศ์.pdf | 4.41 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.