Vamos fazer um gerador eólico com nossas próprias mãos

Muitas vezes, os proprietários de casas particulares têm uma ideia para implementar sistemas de backup de energia... A forma mais simples e acessível é, obviamente, um gerador a gasolina ou diesel, mas muitas pessoas voltam seus olhos para formas mais complexas de converter a chamada energia gratuita (radiação solar, energia da água corrente ou vento) em eletricidade.

Cada um desses métodos tem suas próprias vantagens e desvantagens. Se com o uso do fluxo de água (mini-usina hidrelétrica) tudo estiver claro - ele está disponível apenas nas imediações de um rio de fluxo razoavelmente rápido, a luz do sol ou o vento podem ser usados ​​em quase todos os lugares. Ambos os métodos terão uma desvantagem comum - se uma turbina de água pode funcionar 24 horas por dia, então uma bateria solar ou gerador eólico é eficaz apenas por um tempo, o que torna necessário incluir baterias na estrutura de uma rede elétrica doméstica.

Uma vez que as condições na Rússia (poucas horas de luz do dia na maior parte do ano, precipitação frequente) tornam o uso de painéis solares ineficaz em seu custo e eficiência atuais, o mais lucrativo é o projeto de um gerador eólico... Considere seu princípio de operação e as opções de projeto possíveis.

Uma vez que nenhum dispositivo caseiro é igual ao outro, este
o artigo não é uma instrução passo a passo, e uma descrição dos princípios básicos de projeto de uma turbina eólica.

Princípio geral de funcionamento

O principal corpo de trabalho do gerador eólico são as pás, que são giradas pelo vento. Dependendo da localização do eixo de rotação, as turbinas eólicas são divididas em horizontais e verticais:

• Turbinas eólicas horizontais mais difundido. Suas pás têm desenho semelhante ao da hélice de um avião: em uma primeira aproximação, são placas inclinadas em relação ao plano de rotação, que convertem parte da carga da pressão do vento em rotação. Uma característica importante de um gerador eólico horizontal é a necessidade de garantir a rotação do conjunto das pás de acordo com a direção do vento, uma vez que a eficiência máxima é garantida quando a direção do vento é perpendicular ao plano de rotação.
• Lâminas turbina eólica vertical têm uma forma convexa-côncava. Como a simplificação do lado convexo é maior do que o lado côncavo, tal turbina eólica sempre gira em uma direção, independentemente da direção do vento, o que torna o mecanismo de rotação desnecessário, ao contrário das turbinas eólicas horizontais. Ao mesmo tempo, devido ao fato de que em determinado momento, apenas uma parte das lâminas realiza um trabalho útil, e o restante apenas se opõe à rotação, A eficiência de um moinho de vento vertical é muito menor do que a de um horizontal: se para um gerador eólico horizontal de três pás este valor chega a 45%, para um vertical não ultrapassará 25%.

Como a velocidade média do vento na Rússia não é alta, até mesmo uma grande turbina eólica girará bem devagar na maior parte do tempo. Para garantir energia suficiente, a fonte de alimentação deve ser conectada ao gerador por meio de um redutor elevador, correia ou engrenagem. Em um moinho de vento horizontal, a unidade geradora-redutora de pás é montada em uma cabeça giratória, que permite que sigam a direção do vento. É importante levar em consideração que a cabeça giratória deve ter um limitador que a impeça de dar uma volta completa, caso contrário a fiação do gerador será cortada (a opção de usar arruelas de contato que permitem que a cabeça gire livremente é mais complicado).Para garantir a rotação, o gerador eólico é complementado com um cata-vento de trabalho direcionado ao longo do eixo de rotação.

O material de lâmina mais comum são tubos de PVC de grande diâmetro cortados no sentido do comprimento. Ao longo da borda, placas de metal são rebitadas a eles, soldadas ao cubo do conjunto da lâmina. Desenhos desse tipo de lâmina são os mais difundidos na Internet.

O vídeo fala sobre um gerador eólico feito pelo próprio

Moinhos de vento DIY para casa: uma visão geral dos designs

Como você já entendeu, a primeira parte que percebe a energia eólica é a roda eólica. Nem um único projeto de moinho de vento para a casa pode passar sem ele.

Pode ser executado:

• com eixo vertical de rotação;
• ou horizontal.

Turbina eólica vertical

Vou mostrar com uma foto uma das estruturas fáceis de fabricar, feitas de um cano de aço comum.

Esse gerador eólico vertical, feito à mão, e mesmo localizado acima do solo, cercado por prédios e plantas, não será capaz de desenvolver velocidade normal para gerar eletricidade suficiente para abastecer uma casa particular.

Ele será capaz de realizar apenas algumas tarefas simples para equipamentos de baixa potência. Além disso, a baixa velocidade de rotação de seu rotor exigirá o uso obrigatório de uma engrenagem elevadora, o que representa perdas adicionais de energia.

Esses projetos eram populares no início do século passado em navios a vapor. Uma roda d'água, posicionada com suas lâminas ao longo da direção do movimento da embarcação, assegurava seu movimento.

Agora é uma raridade que perdeu sua relevância. Na aviação, tal projeto não apenas não se enraizou, como nem mesmo foi considerado.

Rotor Onipko

Dos projetos de rodas eólicas de baixa velocidade, o rotor Onipko agora é amplamente distribuído pela Internet. Os anunciantes mostram que ele está girando mesmo com ventos muito fracos.

No entanto, por alguma razão, também tenho uma atitude crítica em relação a esse desenvolvimento, embora não seja tão difícil repeti-lo com minhas próprias mãos. Não encontrei críticas entusiasmadas entre os compradores, bem como cálculos científicos sobre a viabilidade econômica de seu uso.

Se algum dos leitores puder me dissuadir dessa opinião, eu ficaria muito grato.

Turbina eólica horizontal

Desde o início, os motores de aeronaves começaram a usar uma hélice que impulsiona o ar ao longo do corpo da aeronave. Sua forma e design são escolhidos de forma a usar o componente reativo além da força de pressão ativa.

Qualquer gerador eólico horizontal, que seja feito industrialmente ou manualmente, funciona de acordo com este princípio. Mostro um exemplo de construção caseira com uma fotografia.

De acordo com o princípio da utilização de energia eólica, é um projeto mais eficiente e, em termos de projeto para garantir as questões domésticas de fornecimento de eletricidade, é de baixo consumo.

Um pequeno motor elétrico, cujo rotor gira uma turbina eólica, pode, mesmo com pressão e força do vento ideais, gerar apenas baixa potência como gerador. Você pode conectar uma lâmpada LED fraca a ele.

Pense por si mesmo se você precisa montar um cata-vento retroiluminado ou não. Tal projeto não dá conta de outras tarefas. Embora ainda possa ser usado para assustar as toupeiras na área. Eles realmente não gostam de ruídos acompanhados pela rotação de peças de metal.

Para aproveitar ao máximo a eletricidade recebida do vento, o impulsor do gerador eólico deve ter as dimensões correspondentes ao consumo de energia. Conte com um diâmetro de cerca de 5 metros.

Ao criá-lo, você enfrentará uma dificuldade técnica: você deve equilibrar com precisão as partes grandes. O centro de massa deve estar sempre no ponto médio do eixo de rotação.

Isso minimizará a irregularidade do rolamento e a oscilação de uma estrutura de alta altitude. No entanto, esse equilíbrio não é fácil.

Como instalar uma turbina eólica: um layout de mastro confiável para montagem em altura

O peso do impulsor para a produção normal de energia elétrica é bastante decente. Não pode ser instalado em um suporte simples.

Você precisará criar uma base de concreto sólida para o mastro de metal e os parafusos de ancoragem do tipo. Caso contrário, toda a estrutura, montada com grande dificuldade, pode desabar a qualquer momento inoportuno.

Um suporte para uma turbina eólica elevada a uma altura pode ser feito:

1. na forma de um mastro pré-fabricado montado a partir de seções com cintas;
2. ou um suporte tubular cônico.

Ambos os esquemas exigirão reforço contra capotamento, criando várias camadas de cabos de sustentação a partir dos cabos, que são necessários para segurar o mastro em caso de fortes rajadas de vento. Eles terão que ser presos com segurança a travas e âncoras.

De má experiência pessoal: enquanto usava televisão analógica, tinha uma antena Spider-line com um diâmetro de aro de 2m. Ele estava localizado a uma altura de 8 metros, foi fixado em um poste de madeira com dois níveis de rapazes. Fortes rajadas de vento a balançaram de modo que a grade desabou.

Felizmente, a televisão digital moderna requer antenas muito menores. Eles não são apenas fáceis de fazer com as próprias mãos, mas também não são tão difíceis de apertar.

Como fazer um mastro para um moinho de vento

Preste atenção imediatamente para criar um design sólido e sem problemas. Caso contrário, basta repetir a triste experiência dos funcionários da YantarEnergo, que sofreram um acidente durante uma tempestade: um mastro de várias toneladas desabou e os destroços das pás se espalharam por toda a área.

O dispositivo do mastro exigirá o cálculo da quantidade de materiais necessários para criar uma estrutura a partir de um ângulo de aço de várias seções. A forma e as dimensões são selecionadas de acordo com as condições locais.

É feito de três ou quatro colunas. Cada um deles é montado em um batente por baixo. No topo do mastro, é criada uma plataforma para instalação do aerogerador.

Como o comprimento dos cantos é limitado, o mastro é montado a partir de várias seções. A rigidez da fixação geral é dada por nervuras laterais fixadas por meio de cintas.

Os elementos metálicos embutidos são um elemento obrigatório da fundação. Eles serão usados ​​para prender peças. Teremos que cuidar da soldagem e dos parafusos de conexão.

Não negligencie as linhas de cara adicionais.

Como fazer um suporte de tubos

Uma estrutura telescópica feita de tubos de aço do perfil correspondente é mais fácil de montar, mas deve ser calculada com mais cuidado para a resistência. O momento de flexão criado por uma ponta pesada em um vento tempestuoso não deve exceder um valor crítico.

Ao mesmo tempo, surgirão dificuldades com a manutenção preventiva, inspeção e reparo da usina aérea montada. Se você pode subir a uma altura ao longo do mastro como uma escada, é problemático fazer isso por meio de um cano. E trabalhar lá em cima é muito perigoso.

Portanto, é imediatamente necessário pensar sobre a opção de abaixar o equipamento com segurança até o solo e uma forma acessível de levantá-lo. Isso permite que você execute um de dois esquemas com:

1. Eixo giratório no suporte principal.
2. Uma alavanca de impulso na parte inferior da perna de apoio.

No primeiro caso, é criada uma base sólida para a instalação do suporte principal. Uma estrutura de tubo soldado com uma turbina eólica e um sistema de talha de corrente em cabos de aço é fixada em seu eixo de rotação.

Um contrapeso está localizado na parte inferior do tubo para facilitar o levantamento e o abaixamento com um guincho manual.

Os cabos de segurança do cinto de segurança não são mostrados na imagem.Eles simplesmente ficam pendurados no chão ao levantar e abaixar o mastro e são presos a estacas de concreto fixas para operação contínua.

O esquema para instalar e baixar o moinho de vento de acordo com a segunda opção é mostrado abaixo.

O mastro e um braço de impulso do contrapeso, reforçado com um reforço, posicionado perpendicularmente ao mesmo, são girados na direção vertical por um guincho com sistema de talha de corrente.

O eixo de rotação da estrutura criada está no topo do ângulo reto e é fixado nas guias embutidas na fundação. Ao elevar ou abaixar o mastro, os cabos de sustentação são removidos das ancoragens estacionárias no solo. Eles podem ser usados ​​como uma corda de segurança.

Gerador de vento: dispositivo e princípio de funcionamento do circuito elétrico em palavras simples

Os parques eólicos industriais são projetados de forma que possam fornecer eletricidade imediatamente à rede para os consumidores. Você não pode fazer isso com suas próprias mãos.

Ao escolher um gerador que fará girar a roda do vento, o princípio da reversibilidade das máquinas elétricas é utilizado. Um torque é aplicado ao motor elétrico e os enrolamentos do estator são excitados.

No entanto, a ideia de girar o rotor de um motor elétrico assíncrono trifásico como um gerador para obter uma corrente elétrica com uma tensão de 220/380 volts é realizada a partir de motores de combustão interna, pressão da água, mas não vento.

O projeto geral do gerador com o rotor ficará pesado, caso contrário não será possível garantir altas velocidades do eixo.

Para pequenas capacidades, você pode:

• use um gerador de carro que produz 12/24 volts;
• aplique uma roda de motor de uma bicicleta elétrica;
• montar uma estrutura de ímãs de neodímio com bobinas de fio de cobre.

Você também pode usar uma turbina eólica vendida na China como base. Mas ele precisa realizar uma auditoria imediatamente: preste atenção à qualidade da instalação dos enrolamentos, à condição dos rolamentos, à resistência das pás e ao equilíbrio geral do rotor.

Teremos que nos sintonizar com o fato de que o valor da tensão de saída do gerador variará muito, dependendo da velocidade do vento. Portanto, as baterias são usadas como um elo intermediário.

Seu carregamento deve ser atribuído ao controlador.

Os eletrodomésticos de uma rede de 220 volts devem ser alimentados por corrente alternada de um conversor especial - um inversor. O diagrama mais simples de um parque eólico doméstico é o seguinte.

Pode ser bastante simplificado porque eletrônicos digitais de consumo: computadores, televisores, telefones operam com corrente contínua de fontes de alimentação de 12 volts.

Se eles forem excluídos do trabalho e o equipamento digital for alimentado diretamente por baterias, a perda de energia elétrica será reduzida cancelando a dupla conversão no inversor e nas unidades.

Portanto, eu recomendo fazer soquetes de 12 volts separados, alimentando-os diretamente das baterias.

Dentro do circuito elétrico, o mesmo equilíbrio de potência terá que ser mantido como na estrutura mecânica. Cada carga conectada deve estar de acordo com as características de energia da fonte a montante.

Eletrodomésticos de 220 volts não devem sobrecarregar o inversor. Caso contrário, ele se desconectará da proteção embutida e, se falhar, simplesmente queimará. As baterias, os contatos de potência do controlador e o próprio gerador funcionam de acordo com o mesmo princípio.

A proteção por um disjuntor para uma turbina eólica doméstica deve ser executada sem falhas.

Para isso, deve ser corretamente selecionado estritamente de acordo com as recomendações científicas, verificado e ajustado.

É impossível prever uma sobrecarga acidental e ainda mais o aparecimento de uma corrente de curto-circuito. Portanto, este módulo é necessariamente instalado como proteção principal.

O esquema elétrico para baterias, inversor e controlador de gerador eólico praticamente não difere daquele utilizado em usinas solares com painéis de luz.

Portanto, uma conclusão razoável se sugere imediatamente: montar uma usina doméstica combinada, movida a energia eólica e solar ao mesmo tempo. Essas duas fontes se complementam bem e os custos de montagem de estações individuais são significativamente reduzidos.

Existem muitos canais no YouTube dedicados a turbinas eólicas para uso doméstico. Gostei do trabalho do proprietário "Painéis Solares". Acho que ele é bastante objetivo ao apresentar este tema. Portanto, recomendo dar uma olhada mais de perto.

Baterias de turbinas eólicas: outro problema para o dono da casa

Uma das tarefas caras de uma usina eólica ou solar é a questão do armazenamento de energia elétrica, que só se resolve com baterias. Terão que ser comprados e atualizados, e o custo é bastante alto.

Para selecioná-los, você precisa conhecer as características de desempenho: tensão e capacidade. Normalmente, são utilizadas baterias compostas de uma bateria de 12 V, e o número de amperes-hora em cada caso específico deve ser determinado empiricamente, com base na potência dos consumidores, seu tempo de operação.

Você terá que escolher baterias para um gerador eólico de uma gama bastante ampla. Não vou me limitar a uma revisão completa, mas apenas a quatro tipos populares de baterias de ácido:

1. veículos motorizados convencionais;
2. Tipo AGM;
3. gel;
4. blindado.

Os vendedores não recomendam a compra de baterias de arranque para parques eólicos porque são concebidas para funcionar em condições críticas de funcionamento do veículo:

• quando armazenados no frio, eles devem suportar as enormes correntes de partida que são criadas quando um motor frio está girando;
• durante a condução, são expostos a vibrações e tremores;
• a recarga ocorre em um modo buffer do gerador quando o carro está se movendo com diferentes rotações do motor.

Em que:

• as baterias em serviço, que requerem nível periódico de eletrólito e adição de água destilada, são projetadas para resistir a 100 ciclos de descarga / carga;
• sem manutenção - eles têm um design mais complexo e o número de ciclos é 200.

No entanto, a bateria da turbina eólica ao operar dentro de casa:

• geralmente colocado em um porão, onde a temperatura, que é mantida em + 5 ÷ + 10 graus durante todo o ano, é ideal;
• não exposto a abalos e vibrações, permanentemente instalado em estado estacionário;
• não recebem cargas extremas durante a inicialização, e quando os eletrodomésticos são ligados através do inversor, eles funcionam de forma suave;
• são carregados do gerador com pequenas correntes, que têm um efeito benéfico no modo de dessulfatação das placas.

Tudo isso são as condições mais favoráveis ​​para o seu funcionamento. Portanto, sugiro que tome nota desta opção para aqueles que não têm preguiça de monitorar periodicamente a tensão nos bancos e monitorar o nível de eletrólito neles.

Baterias AGM mais complexo em design. Eles têm as mesmas placas, mas as esteiras de vidro são impregnadas com ácido, que funcionam simultaneamente como uma camada dielétrica. Seu ciclo de descarga / carga é de 250 ÷ 400. Sobrecarregar é perigoso.

Baterias de golem também são criados por um design livre de manutenção com um corpo selado e um eletrólito espessado até um estado de gel. Eles não gostam muito de recarga, mas são mais resistentes a descargas profundas. O número de ciclos de cálculo é 350.

Baterias de armadura estão entre os desenvolvimentos mais modernos. Suas almofadas de eletrodo são protegidas por polímeros do ataque de ácido. Faixa do ciclo operacional: 900 ÷ 1500.

Todos esses quatro tipos de baterias diferem significativamente em preço e condições de operação. Se você levar em consideração as recomendações dos vendedores, terá que desembolsar uma quantia bem razoável.

No entanto, recomendo que primeiro ouçam as dicas úteis que o mesmo proprietário de Baterias Solares dá no seu vídeo “Como escolher baterias para um parque eólico e uma estação solar”.

Ele tem sua própria opinião oposta sobre este assunto. Como você o trata é problema seu. No entanto, para saber informações de fontes opostas e escolher a opção mais adequada: a solução ideal para uma pessoa que pensa.

Cálculo de uma turbina eólica com pás

Como já descobrimos que uma turbina eólica horizontal é muito mais eficiente, vamos considerar o cálculo de seu projeto.

A energia eólica pode ser determinada pela fórmula P = 0,6 * S * V³, onde S é a área do círculo descrita pelas pontas das pás do rotor (área de lançamento), expressa em metros quadrados, e V é a velocidade do vento calculada em metros por segundo. Também é preciso levar em consideração a eficiência do próprio moinho de vento, que para um circuito horizontal de três pás em média 40%, bem como a eficiência do grupo gerador, que no pico da característica velocidade-corrente é de 80% para gerador com excitação de ímã permanente e 60% para gerador com enrolamento de excitação. Em média, outros 20% da potência serão consumidos pelo elevador (multiplicador). Assim, o cálculo final do raio da turbina eólica (ou seja, o comprimento de sua pá) para uma determinada potência do gerador de ímã permanente fica assim: R = √ (P / (0,483 * V³))

Exemplo: Vamos supor que a potência necessária do parque eólico seja 500 W e a velocidade média do vento seja 2 m / s. Então, de acordo com nossa fórmula, teremos que usar lâminas com um comprimento de pelo menos 11 metros. Como você pode ver, mesmo uma potência tão pequena exigirá a criação de um gerador eólico de dimensões colossais. Para estruturas mais ou menos racionais com comprimento de lâmina não superior a um metro e meio nas condições de fabricação do tipo faça você mesmo, o gerador eólico será capaz de produzir apenas 80-90 watts de potência, mesmo em ventos fortes.

Não tem energia suficiente? Na verdade, tudo é um pouco diferente, já que na verdade a carga do gerador eólico é alimentada pelas baterias, a turbina eólica apenas as carrega no máximo de sua capacidade. Consequentemente, a potência de uma turbina eólica determina a frequência com que ela pode fornecer energia.

Seleção do gerador

A opção mais lógica para um grupo gerador para uma turbina eólica caseira parece ser um gerador automotivo. Essa solução facilita a montagem do conjunto, pois o gerador já possui os pontos de fixação e a polia para o multiplicador da correia. Não é difícil comprar o próprio gerador e peças sobressalentes para ele. Além disso, o relé-regulador embutido permite conectá-lo diretamente a uma bateria de 12 volts, e a ela, por sua vez, a um inversor para conversão de corrente contínua em tensão alternada 220V.

Mas, como mencionado acima, a eficiência dos geradores com enrolamento de excitação é bastante baixa, o que é muito sensível para um gerador eólico de baixa potência. A segunda desvantagem é que quando a bateria está descarregada, o gerador do carro não pode ser excitado.

Em uma série de designs caseiros, você pode encontrar os geradores de trator G-700 e G-1000. A sua eficiência já não existe, uma diferença útil é apenas a magnetização do rotor, que permite excitar o gerador mesmo sem bateria acumuladora, e a um preço baixo.

Alguns autores, ao construirem geradores eólicos, utilizam a propriedade de reversibilidade dos motores elétricos coletores - girando à força seu rotor, a corrente contínua pode ser removida dele. O estator deste tipo de motores é constituído por ímanes permanentes, o que é mais preferível para os nossos fins, ou possui um enrolamento. Para usar o motor no modo gerador, ele é conectado ao regulador de relé do veículo para fornecer a tensão desejada.Considere a conexão de um relé-regulador usando o exemplo de um nó dos clássicos VAZ (é conveniente porque não é combinado em um bloco com um conjunto de escova):

1. Conecte uma das escovas do motor ao corpo - este será o pólo negativo do gerador. Aqui, conecte com segurança a caixa de metal do regulador de relé e o terminal “-” da bateria.
2. Conecte o terminal 67 do relé a um dos terminais do enrolamento do estator, o segundo temporariamente à caixa.
3. Conecte o terminal 15 por meio da chave ao pólo positivo da bateria (isso fornecerá a corrente de campo para o enrolamento). Dê a rotação do rotor na mesma direção que o parafuso da turbina eólica fornecerá e conecte um voltímetro entre a escova livre e a carcaça. Se um potencial negativo for encontrado na escova, troque as conexões do estator com o relé-regulador e aterramento.

A principal característica de conectar um gerador CC a uma bateria é a necessidade de separá-los com um diodo semicondutor, que evita que a bateria descarregue no enrolamento do rotor quando o gerador parar. Em carros geradores modernos, essa função é realizada por uma ponte de diodo trifásico, e também podemos usá-la conectando suas fases em paralelo para reduzir a queda de tensão nela.

A maior potência pode ser removida do gerador, cujo rotor consiste em ímãs de neodímio. São difundidas as construções baseadas em um cubo automotivo com disco de freio, ao longo da borda do qual são fixados poderosos ímãs. Um estator com enrolamento monofásico ou trifásico está localizado a uma distância mínima deles.

Turbina eólica de design axial com ímãs

No coração de tal moinho de vento de 220 V está um centro de automóveis de passageiros com discos de freio. Se a peça não for nova, desmonte-a, verifique e lubrifique os mancais e limpe a ferrugem.

Distribuição e fixação de ímãs

Primeiro você precisa colar os ímãs no disco do rotor. Neste caso, os ímanes utilizados não são vulgares, mas sim ímanes de neodímio especiais. Eles são muito mais poderosos. Você precisará de 20 ímãs, cujo tamanho é de 25 por 8 mm. Os ímãs são colocados em pólos alternados. Para o posicionamento correto, faça um modelo conforme mostrado na foto abaixo.

Adendo! Se possível, use ímãs retangulares em vez de redondos para a turbina eólica. Seu campo magnético está concentrado não no centro, mas ao longo do comprimento.

Use cola de silicato para prender os ímãs ao disco. E para dar mais força no final, você pode preencher os ímãs com epóxi. Para evitar vazamento de resina, faça curvas de plasticina ou prenda o disco com fita adesiva.

Observação! Para não confundir onde está o pólo do íman, pode marcá-los com "+" ou "-". Para determinar isso - traga um ímã para outro. As superfícies magnéticas que são atraídas têm um “+”. Se o ímã for repelido, ele possui um pólo “-”.

Gerador trifásico e monofásico para turbina eólica

Se os compararmos, então um dispositivo com uma fase é pior, porque sob carga vibra devido à diferença na amplitude da corrente. E aparece devido à inconstância da corrente. Este efeito está ausente em produtos trifásicos. Seu poder é sempre o mesmo. Acontece que uma fase compensa a outra e vice-versa, se a corrente desaparecer em uma fase, na outra ela aumentará.

Qual é o resultado final? E o fato de os geradores trifásicos terem 50% mais potência do que os monofásicos. Além disso, a ausência de vibração, que pode incomodar e afetar o conforto, é encorajadora. Sob carga pesada, o estator não zumbirá. Se o ruído não o incomoda e você decidir usar um gerador monofásico, esteja preparado para o fato de que a vibração afetará negativamente o funcionamento do gerador eólico. Sua vida útil será mais curta.

Nós enrolamos as bobinas

O gerador eólico não pode ser acionado muito rapidamente. É necessário fazer tudo para que a bateria de 12 V seja infectada de 100-140 rpm.Com esses dados iniciais, o número total de voltas nas bobinas deve ser igual a 1000-1200. Mas como você sabe quantas voltas existem por bobina? É simples: este valor é dividido pelo número de bobinas.

Se você deseja que a turbina eólica forneça mais potência em baixas rotações, é necessário fazer mais postes. Neste caso, a frequência da oscilação da corrente na bobina aumentará. Para reduzir a resistência e aumentar a resistência da corrente, recomendamos enrolar fio grosso ao redor das bobinas. Considere também o fato de que em alta tensão a resistência do enrolamento pode "comer" a corrente.

Observe que o número e a espessura dos ímãs que estão fixados nos discos determinam os parâmetros operacionais do gerador. Para descobrir quanta energia um gerador eólico pode fornecer, enrole uma bobina e gire o gerador. Meça a tensão em algumas rpm sem carga. Por exemplo, para 200 rpm você obteve uma corrente de 30 V com uma resistência de 3 ohms. Subtraia 12 V (tensão da bateria) desses 30 V. Agora divida o número obtido por 3 ohms. Se parece com isso:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

Como resultado, resultou 6 A. Eles irão para a bateria. É claro que na prática será um pouco menor devido às perdas nos fios.

É melhor alongar as bobinas. Aí o cobre no setor sairá mais, e as voltas serão retas. O diâmetro do orifício dentro da bobina deve ser igual ou ligeiramente maior que o tamanho dos ímãs.

Observação! A espessura do estator deve ser igual à espessura dos ímãs.

O molde do estator pode ser de contraplacado. Mas os setores para as bobinas também podem ser colocados no papel fazendo uma borda de plasticina. As bobinas devem ser fixadas de modo que não se movam, e as extremidades das fases devem ser retiradas. Conecte todos os fios com uma estrela ou delta. Resta testar o gerador eólico girando-o manualmente.

Fazemos um parafuso e um mastro para uma turbina eólica

O mastro do gerador deve ser alto, de 8 a 12 m, e a base deve ser concretada. É melhor montar o tubo de forma que ele possa ser facilmente levantado e abaixado pelo guincho. O parafuso da turbina eólica será preso ao topo do tubo.

Você pode fazer isso com um tubo de plástico de Ø160 mm. Corte um parafuso com seis lâminas de 2 m de comprimento.

Para manter a hélice longe de fortes rajadas de vento, faça uma cauda dobrável. Como resultado, toda a energia gerada pelo gerador eólico pode ser acumulada na bateria.

É isso, você sabe fazer um gerador eólico com imãs. Agora você pode usar a eletricidade gerada por esse gerador eólico, economizando seu dinheiro. Todos os seus esforços serão recompensados.

Cálculo do multiplicador

O grupo gerador tem uma característica de velocidade-corrente inclinada: com o aumento da velocidade do rotor, aumenta a potência máxima entregue a ele. Portanto, para garantir a maior eficiência de uma turbina eólica de baixa velocidade, precisamos de um multiplicador com um grande fator de aumento.

Para um projeto caseiro, a solução ideal é um multiplicador de correia: é fácil de fabricar e requer um mínimo de trabalho da máquina. A razão do aumento nas rotações será igual à razão do diâmetro da polia motriz, ligada ao eixo do parafuso, ao diâmetro da polia motora do gerador. Se necessário, a relação de engrenagem pode ser facilmente ajustada substituindo uma das polias.

Ao projetar o multiplicador, é necessário levar em consideração a velocidade média do conjunto da lâmina e a característica de velocidade da corrente do gerador. Se usarmos um gerador automotivo serial, então ele pode ser facilmente encontrado na Internet, com designs caseiros, muito provavelmente, teremos que passar por tentativa e erro.

Por exemplo, vamos pegar um gerador de trator comum, que já foi mencionado acima.

Tomando a potência calculada de nossa turbina eólica em 90 watts, encontramos um ponto no gráfico que corresponde à saída do gerador para essa potência.Para uma tensão nominal de 14 V, precisamos de uma saída de corrente de pelo menos 6,5 A - de acordo com o gráfico, isso acontecerá a uma velocidade um pouco acima de 1000 rpm. Deixe a hélice de nosso projeto girar com o vento a uma velocidade de 60 rpm (vento médio). Isso significa que precisamos de pelo menos uma proporção de vinte vezes os diâmetros das polias - para uma polia do gerador de 70 mm, a polia do moinho de vento terá que ter um diâmetro de quase um metro e meio, o que é inaceitável. Isso indica inequivocamente o quão baixa é a eficiência dos geradores eólicos deste tipo - sem uma caixa de engrenagens multiestágio complexa, que por si só levará a grandes perdas de energia, é quase impossível colocar um gerador automotivo no modo operacional.

Escolha de design e detalhes

Gerador eólico faça você mesmo a partir de um gerador de carro

Na escolha do projeto de um grupo gerador eólico, deve-se partir das condições climáticas características da região. Portanto, para áreas com baixa atividade eólica, geradores de turbinas eólicas equipados com pás tipo vela são ideais (sua aparência é mostrada na figura abaixo).

Turbina eólica tipo vela

Em regiões com fortes cargas de vento, um gerador eólico caseiro para uma casa geralmente é feito na forma de um dispositivo colocado verticalmente de potência limitada.

Apesar do fato de as turbinas eólicas com eixo de rotação vertical serem um pouco mais caras de fabricar do que suas contrapartes horizontais, elas são mais capazes de suportar fortes cargas de vento. Para o seu fabrico, podem ser utilizadas lâminas caseiras recolhidas em meios improvisados ​​(alguns artesãos adaptaram-se para as fazer a partir de um barril cortado em fragmentos de metal separados).

É mais conveniente comprar mais eólicos prontos e adaptá-los a um gerador, que pode ser usado como motor convertido de uma impressora. Em qualquer caso, antes de começar a trabalhar, deve-se fazer um esboço do futuro gerador, que deve mostrar um diagrama detalhado da unidade pré-fabricada.

Informações adicionais. Na escolha das lâminas adquiridas, deve-se partir do fato de os chamados “veleiros” serem considerados os mais baratos.

Basicamente, a maneira mais fácil de fazer um gerador eólico vertical.

Para completar a descrição dos projetos possíveis, acrescentamos que o futuro dispositivo pode ser feito a partir de um motor de arranque de automóvel ou de qualquer autogerador que já tenha funcionado. Vamos considerar cada uma das opções propostas para fazer geradores elétricos do tipo "faça você mesmo" com mais detalhes.

Mastro

O mastro no qual a turbina eólica é montada - este é um de seus nós mais importantes.
Não só garante a operação segura do moinho de vento (o ponto inferior do círculo descrito pelas pás não deve estar mais próximo do que 2 metros do solo), mas também permite usar a energia eólica da forma mais eficiente possível, o fluxo de que se torna mais turbulento perto do solo.

Uma altura elevada leva a uma baixa rigidez do mastro da turbina eólica e torna o cálculo da sua força bastante difícil não só para um mestre amador, mas também para um engenheiro. Você pode listar apenas os pontos principais:

• Coloque o mastro o mais longe possível da casa e das árvores, obscurecendo o fluxo de ar. Além disso, em caso de vento forte, o gerador eólico pode cair no edifício ou ser danificado por árvores;
• Um projeto de mastro ideal é treliça soldada a céu aberto semelhantes às torres de transmissão de energia, mas são difíceis e caras de fabricar. A opção mais simples, mas bastante eficaz, são vários tubos paralelos com um diâmetro de 80-100 mm, soldados com costuras curtas entre si e concretados a uma profundidade de pelo menos um metro no solo. É altamente desejável fortalecer a estrutura de um tubo com braçadeiras, que também são fixadas aos suportes colocados no concreto.
• Para simplificar a manutenção do moinho, seu mastro pode ser transformado em ponto de inflexão: neste caso, quando o trecho que vai na direção da fratura for enfraquecido, o mastro pode ser inclinado até o solo.

Uma história sobre um gerador eólico muito simples de um ventilador doméstico

Equipamento elétrico adicional

Como mencionado acima, uma parte integrante de um parque eólico é uma bateria que assume o poder dos consumidores. ao escolhê-lo, é preciso lembrar que quanto maior for a capacidade, mais tempo ele conseguirá manter a tensão na rede, mas ao mesmo tempo demorará mais para carregar. O tempo aproximado de operação pode ser definido como o tempo durante o qual metade da capacidade da bateria se esgota (depois disso, a queda de tensão já será perceptível, além disso, a descarga profunda reduz a vida útil das baterias de chumbo-ácido).

Exemplo: Portanto, uma bateria com capacidade de 65 A * h condicionalmente será capaz de fornecer 30-35 Amp-hora de energia para a carga. É muito ou pouco? Uma lâmpada de iluminação convencional de 60 watts exigirá, levando em consideração a presença de um inversor que converte 12 VDC em 220 VAC e tendo eficiência própria em 70%, uma corrente de 7 amperes - pouco mais de quatro horas de operação. Nosso moinho de vento com uma potência nominal de 90 watts, mesmo na melhor das hipóteses, com um vento forte e constante, levará pelo menos cinco horas para recuperar a energia desperdiçada. Como você pode ver, ao usar uma turbina eólica apenas como fonte autônoma de energia, a eletricidade em sua casa estará disponível apenas algumas horas por dia.

O segundo nó do sistema de alimentação é o inversor. No nosso caso, você pode usar um automóvel pronto e um extraído de uma fonte de alimentação ininterrupta. Em qualquer caso, é importante não sobrecarregá-lo com o consumo de corrente, visto que sua potência real de funcionamento é 1,2-1,5 vezes menor que a potência máxima indicada.

Como você pode ver, a atratividade do uso de energia gratuita depende de inúmeras restrições, e mesmo a única opção eficiente na região central da Rússia - um gerador eólico - é incapaz de fornecer autonomia de longo prazo.

Mas, ao mesmo tempo, essa ideia não é ruim tanto como fonte de alimentação de emergência e, especialmente, como tarefa de design - o prazer de criar uma turbina eólica com as próprias mãos pode exceder significativamente sua potência.