Quanto coppia richiede un riduttore a vite senza fine per inseguitori solari?

La scelta del giusto riduttore a vite senza fine per un inseguitore solare è fondamentale per l'affidabilità e la sicurezza del sistema di inseguimento fotovoltaico (PV). Uno dei parametri più importanti è la coppia in uscita. Ma quanta coppia serve esattamente a un inseguitore solare?

La risposta dipende da vari fattori, tra cui le dimensioni dell'array PV, il peso totale in movimento, il centro di gravità, i carichi del vento, la struttura di montaggio e la configurazione di inseguimento. Selezionare un riduttore a vite senza fine basandosi solo sul peso dei pannelli solari è solitamente insufficiente.

1. Perché la coppia è importante per gli inseguitori solari?

Un riduttore a vite senza fine converte la potenza rotazionale di un motore in un movimento controllato per l'inseguitore solare. Durante il normale funzionamento, l'unità del riduttore a vite senza fine richiede una coppia sufficiente per superare:

Il peso della struttura in movimento

Attrito nei cuscinetti e nei componenti meccanici

Carichi del vento che agiscono sui moduli PV

Squilibrio causato da uno spostamento del centro di gravità

Carichi di avviamento e arresto

Carichi dinamici durante il movimento dell'inseguitore

Per i sistemi di inseguimento solare esterni, il carico del vento è spesso uno dei fattori più significativi che influenzano la coppia richiesta.

Nei calcoli meccanici semplificati, la coppia è una funzione della forza e del braccio della leva effettivo. Pertanto, più il carico applicato è lontano dall'asse di rotazione, maggiore è la coppia richiesta.

2. Calcolo base della coppia per gli inseguitori solari

Una formula di calcolo semplificata è: T = F × r

Dove:

T = Coppia richiesta

F = Forza applicata

r = Distanza effettiva dall'asse di rotazione

Tuttavia, per gli inseguitori solari, il calcolo effettivo è più complesso perché il carico varia con l'angolo dell'inseguitore e la direzione del vento.

Ad esempio, quando il vento agisce su un grande array PV, le forze aerodinamiche generano un momento (coppia) sull'asse di rotazione dell'inseguitore. Questo momento deve essere preso in considerazione quando si seleziona l'unità del riduttore a vite senza fine.

Pertanto, i calcoli ingegneristici effettivi dovrebbero considerare:

Coppia richiesta ≥ Coppia di carico statico + Coppia del vento + Coppia di attrito + Margine di carico dinamico

Di conseguenza, fornire dati sul vento per il sito del progetto è vitale per una corretta selezione del modello.

3. Il carico del vento può essere più significativo del peso del modulo

Un errore comune è calcolare la coppia basandosi esclusivamente sul peso dei moduli PV. Ad esempio, un inseguitore può supportare centinaia di chilogrammi di componenti e strutture in acciaio. Tuttavia, quando venti forti agiscono su un grande array, la coppia aerodinamica risultante può superare di gran lunga la coppia gravitazionale.

Pertanto, quando si seleziona un riduttore a vite senza fine per un inseguitore solare, è essenziale specificare sia la velocità del vento operativa che la velocità del vento di sopravvivenza (di sicurezza).

4. La posizione del centro di gravità (CoG) è cruciale

Il centro di gravità (CoG) dell'assemblaggio dell'inseguitore è un altro fattore critico.

Se il CoG è vicino all'asse di rotazione, la coppia gravitazionale può essere relativamente bassa.

Se c'è un significativo disallineamento tra il CoG e l'asse di rotazione, la coppia richiesta aumenta.

Di conseguenza, due inseguitori solari con lo stesso peso totale possono richiedere valutazioni di coppia del riduttore a vite senza fine molto diverse.

5. Inseguitori a singolo asse vs. a doppio asse

5.1 Inseguitori solari a singolo asse

Gli inseguitori a singolo asse tipicamente ruotano l'array PV attorno a un singolo asse primario.

I seguenti fattori dovrebbero essere considerati quando si seleziona un riduttore a vite senza fine:

* Peso totale dell'array

* Dimensioni dell'array

* Posizione del centro di gravità

* Velocità del vento

* Orientamento dell'asse di rotazione

* Angolo di inseguimento richiesto

* Struttura di supporto meccanico

5.2 Inseguitori solari a doppio asse

Gli inseguitori a doppio asse presentano tipicamente due assi di rotazione indipendenti:

Asse azimutale

Asse di elevazione

Questi due assi possono essere soggetti a condizioni di carico molto diverse.

Ad esempio, quando l'array PV è inclinato, il riduttore di elevazione può subire una significativa coppia gravitazionale, mentre il riduttore azimutale potrebbe essere soggetto a una sostanziale coppia del vento, a seconda della posizione dell'array.

Pertanto, i requisiti di coppia per i due riduttori a vite senza fine dovrebbero essere calcolati separatamente.

6. Non selezionare i riduttori a vite senza fine basandosi solo sulla coppia

Sebbene la coppia sia certamente importante, non è l'unico parametro da considerare.

Considerazioni chiave:

Coppia di tenuta

Il riduttore a vite senza fine deve possedere una capacità di tenuta sufficiente per mantenere la posizione dell'array fotovoltaico (PV) quando è soggetto a carichi esterni.

Momento di ribaltamento / Capacità di carico

Il riduttore a vite senza fine deve essere in grado di sopportare i momenti di ribaltamento generati dall'array PV e dai carichi del vento.

Gioco

Un basso gioco è cruciale per le applicazioni che richiedono un inseguimento solare preciso.

Capacità autobloccante

I riduttori a vite senza fine a vite senza fine offrono elevati rapporti di riduzione e, a seconda del design e delle condizioni operative, forniscono una resistenza efficace contro il ritorno (cioè, una funzione autobloccante).

Grado di protezione (IP)

Gli inseguitori solari esterni sono esposti a pioggia, polvere, umidità e fluttuazioni di temperatura. Con un'adeguata progettazione complessiva dell'assemblaggio, un riduttore a vite senza fine con grado di protezione IP66 è una scelta ideale per ambienti esterni difficili.

Temperatura operativa

Motori, riduttori, guarnizioni, lubrificanti e altri componenti devono essere adatti all'intervallo di temperatura del sito del progetto.

7. Quali informazioni sono necessarie per selezionare un riduttore a vite senza fine?

Per effettuare una selezione iniziale di un riduttore a vite senza fine per inseguitori solari, si raccomandano le seguenti informazioni: