Estação de energia eólica caseira. Geradores eólicos para casa: tipos, preços aproximados, produção DIY

Princípio geral de funcionamento

As principais partes funcionais de um gerador eólico são as pás, que giram pelo vento. Dependendo da localização do eixo de rotação, os geradores eólicos são divididos em horizontais e verticais:

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

Como a velocidade média do vento na Rússia é baixa, mesmo um grande moinho de vento gira lentamente na maior parte do tempo. Para garantir fornecimento de energia suficiente, ele deve ser conectado ao gerador por meio de uma caixa de engrenagens elevadora, correia ou engrenagem. Em um moinho horizontal, o conjunto pá-caixa de engrenagens-gerador é montado em um cabeçote giratório, o que permite seguir a direção do vento. É importante levar em consideração que o cabeçote giratório deve possuir um limitador que o impeça de fazer uma rotação completa, caso contrário a fiação do gerador será rompida (a opção de utilizar arruelas de contato que permitem que o cabeçote gire livremente é mais complicado). Para garantir a rotação, o gerador eólico é complementado com uma palheta de trabalho direcionada ao longo do eixo de rotação.

O material mais comum da lâmina é um tubo de PVC de grande diâmetro cortado longitudinalmente. Ao longo das bordas eles são rebitados com placas de metal soldadas ao cubo do conjunto da lâmina. Os desenhos desse tipo de lâmina são mais amplamente distribuídos na Internet.

O vídeo fala sobre um gerador eólico feito por você

Cálculo de um gerador eólico de pás

Como já descobrimos que um gerador eólico horizontal é muito mais eficiente, consideraremos o cálculo do seu projeto.

A energia eólica pode ser determinada pela fórmula
P=0,6*S*V³, onde S é a área do círculo descrito pelas extremidades das pás da hélice (área de varredura), expressa em metros quadrados, e V é a velocidade estimada do vento em metros por segundo. Você também precisa levar em consideração a eficiência do próprio moinho de vento, que para um projeto horizontal de três pás terá em média 40%, bem como a eficiência grupo gerador, que no pico da característica corrente-velocidade é de 80% para um gerador com excitação de ímãs permanentes e 60% para um gerador com enrolamento de excitação. Em média, outros 20% da potência serão consumidos pela caixa elevadora (multiplicador). Assim, o cálculo final do raio de um moinho de vento (ou seja, o comprimento de sua pá) para uma determinada potência de um gerador de ímã permanente fica assim:
R=√(P/(0,483*V³))

Exemplo: Vamos considerar que a potência necessária da usina eólica é de 500 W e a velocidade média do vento é de 2 m/s. Então, de acordo com a nossa fórmula, teremos que utilizar lâminas de pelo menos 11 metros de comprimento. 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 em termos de confecção própria, com comprimento de pá não superior a um metro e meio, o gerador eólico será capaz de produzir apenas 80-90 watts de potência mesmo com ventos fortes.

Não há energia suficiente? Na verdade, tudo é um pouco diferente, pois na verdade a carga do gerador eólico é alimentada por baterias, enquanto o moinho de vento apenas as carrega com o melhor de sua capacidade. Consequentemente, a potência de uma turbina eólica determina a frequência com que ela pode fornecer energia.

A eletricidade está cada vez mais cara. Para se sentir confortável fora da cidade no clima quente de verão e nos dias gelados de inverno, você precisa gastar muito dinheiro ou procurar fontes alternativas de energia. A Rússia é um país enorme com grandes áreas planas. Embora os ventos lentos prevaleçam na maioria das regiões, as áreas escassamente povoadas são sopradas por correntes de ar poderosas e violentas. Portanto, a presença de um gerador eólico na fazenda de um proprietário rural é na maioria das vezes justificada. Modelo adequado selecionado com base na área de aplicação e nas reais finalidades de uso.

Moinho de vento nº 1 - projeto do tipo rotor

Você pode fazer um moinho rotativo simples com suas próprias mãos. É claro que é improvável que ele seja capaz de fornecer eletricidade a uma casa grande, mas é perfeitamente capaz de fornecer eletricidade a uma modesta casa de jardim. Com sua ajuda, você pode iluminar dependências à noite, iluminar caminhos de jardim e a área circundante.

Você pode ler mais sobre outros tipos de fontes alternativas de energia neste artigo:

É assim que se parece um gerador eólico rotativo DIY, ou quase assim. Como você pode ver, não há nada muito complicado no design deste equipamento.

Preparação de peças e consumíveis

Para montar um gerador eólico cuja potência não ultrapasse 1,5 kW, precisaremos de:

• gerador de carro 12 V;
• bateria de ácido ou gel 12 V;
• conversor 12V – 220V a 700 W – 1500 W;
• recipiente grande de alumínio ou aço inoxidável: balde ou panela grande;
• relé de carregamento da bateria do carro e lâmpada de advertência de carga;
• botão semi-hermético 12 V;
• um voltímetro de qualquer dispositivo de medição desnecessário, talvez um de carro;
• parafusos com arruelas e porcas;
• fios com seção transversal de 2,5 mm 2 e 4 mm 2;
• duas pinças com as quais o gerador será fixado ao mastro.

Para completar o trabalho, precisaremos de uma tesoura de metal ou de um amolador, uma fita métrica, um marcador ou um lápis de construção, uma chave de fenda, chaves, uma furadeira, uma broca e um alicate.

A maioria dos proprietários de casas particulares não reconhece o uso de aquecimento geotérmico, mas tal sistema tem perspectivas. Você pode ler mais sobre as vantagens e desvantagens deste complexo no seguinte material:

Progresso do trabalho de design

Vamos fazer um rotor e refazer a polia do gerador. Para começar, precisaremos de um recipiente cilíndrico de metal. Na maioria das vezes, uma panela ou balde é usado para esses fins. Pegue uma fita métrica e um marcador ou lápis de construção e divida o recipiente em quatro partes iguais. Se cortarmos metal com uma tesoura, para inseri-los devemos primeiro fazer furos. Você também pode usar um moedor se o balde não for de estanho pintado ou aço galvanizado. Nestes casos, o metal irá inevitavelmente superaquecer. Cortamos as lâminas sem cortá-las completamente.

Para não se confundir com o tamanho das lâminas que cortamos no recipiente, é necessário fazer medições cuidadosas e recalcular tudo com cuidado

Marcamos e fazemos furos para os parafusos no fundo e na polia. Nesta fase, é importante ter calma e posicionar os furos de forma simétrica para evitar desequilíbrio durante a rotação. As lâminas devem estar dobradas, mas não muito. Ao realizar esta parte do trabalho, levamos em consideração o sentido de rotação do gerador. Geralmente gira no sentido horário. Dependendo do ângulo de curvatura, a área de influência dos fluxos de vento aumenta e, consequentemente, a velocidade de rotação.

Esta é outra opção de lâmina. Neste caso, cada parte existe separadamente e não como parte do recipiente do qual foi cortada

Como cada uma das pás do moinho existe separadamente, cada uma precisa ser aparafusada. A vantagem deste design é sua maior facilidade de manutenção

A caçamba com as lâminas acabadas deve ser fixada à polia por meio de parafusos. Instalamos o gerador no mastro por meio de pinças, depois conectamos os fios e montamos o circuito. É melhor reescrever o diagrama, as cores dos fios e as marcações dos contatos com antecedência. Os fios também precisam ser fixados ao mastro.

Para conectar a bateria, utilizamos fios de 4 mm 2, cujo comprimento não deve ser superior a 1 metro. Conectamos a carga (eletrodomésticos e iluminação) por meio de fios com seção transversal de 2,5 mm 2. Não esqueça de instalar o conversor (inversor). Ele está conectado à rede nos pinos 7,8 com um fio de 4 mm 2.

O projeto da turbina eólica consiste em um resistor (1), enrolamento de partida do gerador (2), rotor do gerador (3), regulador de tensão (4), relé de corrente reversa (5), amperímetro (6), bateria (7), fusível (8), interruptor (9)

Vantagens e desvantagens deste modelo

Se tudo for feito corretamente, este gerador eólico funcionará sem criar problemas para você. Com uma bateria de 75A e um conversor de 1000W, pode alimentar iluminação pública, dispositivos CCTV, etc.

O diagrama de instalação demonstra claramente como a energia eólica é convertida em eletricidade e como é utilizada para o fim a que se destina.

As vantagens deste modelo são óbvias: é um produto muito económico, pode ser facilmente reparado, não necessita de condições especiais para o seu funcionamento, funciona de forma fiável e não perturba o seu conforto acústico. As desvantagens incluem baixo desempenho e dependência significativa de fortes rajadas de vento: as pás podem ser arrancadas pelas correntes de ar.

Moinho de vento #2 – design axial com ímãs

Até recentemente, turbinas eólicas axiais com estatores isentos de ferro em ímãs de neodímio não eram fabricadas na Rússia devido à inacessibilidade destas últimas. Mas agora eles estão disponíveis em nosso país e custam menos do que originalmente. Por isso, nossos artesãos começaram a produzir geradores eólicos desse tipo.

Com o tempo, quando as capacidades de um gerador eólico rotativo não atendem mais todas as necessidades da economia, é possível fazer um modelo axial utilizando ímãs de neodímio

O que precisa ser preparado?

Como uma base gerador axial você precisa tirar um cubo de um carro com discos de freio. Se esta peça estiver em uso, ela deverá ser desmontada, os rolamentos deverão ser verificados e lubrificados e a ferrugem deverá ser limpa. O gerador finalizado será pintado.

Para limpar completamente a ferrugem do cubo, use uma escova de metal que pode ser anexada a uma furadeira elétrica. O hub ficará ótimo novamente

Distribuindo e protegendo ímãs

Temos que colar ímãs nos discos do rotor. Neste caso, são utilizados 20 ímãs medindo 25x8mm. Se você decidir fazer um número diferente de pólos, use a regra: em um gerador monofásico deve haver tantos ímãs quantos pólos, e em um gerador trifásico a proporção é 4/3 ou 2/3 pólos às bobinas devem ser observados. Os ímãs devem ser colocados em pólos alternados. Para garantir que sua localização esteja correta, utilize um modelo com setores impressos em papel ou no próprio disco.

Se possível, é melhor usar ímãs retangulares em vez de redondos, porque para os redondos o campo magnético está concentrado no centro, e para os retangulares - ao longo de seu comprimento. Ímãs opostos devem ter pólos diferentes. Para não confundir nada, use um marcador para marcar a superfície com “+” ou “-”. Para determinar o pólo, pegue um ímã e traga outros até ele. Coloque um ponto positivo nas superfícies atrativas e um sinal negativo nas superfícies repelentes. Os pólos dos discos devem alternar.

Os ímãs estão colocados corretamente. Antes de fixá-los com resina epóxi, é necessário fazer as laterais com plasticina para que a massa adesiva endureça e não escorregue na mesa ou no chão

Para fixar os ímãs, você precisa usar cola forte, após o que a força de colagem é reforçada com resina epóxi. Os ímãs estão cheios disso. Para evitar que a resina se espalhe, pode-se fazer bordas com plasticina ou simplesmente embrulhar o disco com fita adesiva.

Geradores trifásicos e monofásicos

Um estator monofásico é pior que um trifásico porque vibra quando carregado. Isso ocorre devido à diferença na amplitude da corrente, que surge devido à sua saída inconsistente de cada vez. O modelo trifásico não sofre desta desvantagem. A potência nele é sempre constante, pois as fases se compensam: se em uma a corrente cai, na outra aumenta.

Num debate entre opções monofásicas e trifásicas, esta última sai vitoriosa, pois a vibração adicional não prolonga a vida útil do equipamento e irrita os ouvidos

Como resultado, a produção do modelo trifásico é 50% maior que a do modelo monofásico. Outra vantagem da ausência de vibrações desnecessárias é o conforto acústico ao operar sob carga: o gerador não zumbe durante a operação. Além disso, a vibração sempre desativa um gerador eólico antes que sua vida útil expire.

Processo de enrolamento de bobina

Qualquer especialista lhe dirá que antes de enrolar as bobinas é necessário fazer um cálculo cuidadoso. E qualquer praticante fará tudo intuitivamente. Nosso gerador não será muito rápido. Precisamos que o processo de carregamento da bateria de 12 volts comece em 100-150 rpm. Com esses dados iniciais número total as voltas em todas as bobinas devem ser de 1000-1200 unidades. Resta dividir esse valor pelo número de bobinas e descobrir quantas voltas haverá em cada uma.

Para tornar um gerador eólico mais potente em baixas velocidades, é necessário aumentar o número de pólos. Ao mesmo tempo, a frequência de oscilação da corrente nas bobinas aumentará. É melhor usar fio grosso para enrolar as bobinas. Isso reduzirá a resistência, o que significa que a corrente aumentará. Deve-se levar em conta que em alta tensão a corrente pode ser “consumida” pela resistência do enrolamento. Uma simples máquina caseira irá ajudá-lo a enrolar bobinas de alta qualidade com rapidez e precisão.

O estator está marcado, as bobinas são colocadas em seus lugares. Para fixá-los, utiliza-se resina epóxi, cujo escoamento é novamente resistido por laterais de plasticina

Devido ao número e espessura dos ímãs localizados nos discos, os geradores podem variar significativamente em seus parâmetros operacionais. Para descobrir que potência esperar como resultado, você pode enrolar uma bobina e girá-la no gerador. Para determinar a potência futura, a tensão deve ser medida em determinadas velocidades sem carga.

Por exemplo, a 200 rpm produz 30 volts com resistência de 3 ohms. Subtraímos a tensão da bateria de 12 volts de 30 volts e dividimos os 18 volts resultantes por 3 ohms. O resultado são 6 amperes. Este é o volume que irá para a bateria. Embora na prática, é claro, saia menos devido às perdas na ponte de diodos e nos fios.

Na maioria das vezes, as bobinas são redondas, mas é melhor estendê-las um pouco. Ao mesmo tempo, há mais cobre no setor e as voltas das bobinas são mais retas. O diâmetro do furo interno da bobina deve corresponder ao tamanho do ímã ou ser um pouco maior.

São realizados testes preliminares do equipamento resultante, que comprovam seu excelente desempenho. Com o tempo, este modelo pode ser melhorado

Ao fazer o estator, lembre-se que sua espessura deve corresponder à espessura dos ímãs. Se o número de voltas nas bobinas aumentar e o estator ficar mais espesso, o espaço entre discos aumentará e o fluxo magnético diminuirá. O resultado pode ser a mesma tensão, mas menos corrente devido ao aumento da resistência das bobinas.

O compensado é usado como forma do estator, mas você pode marcar setores para as bobinas no papel e fazer bordas com plasticina. A resistência do produto será aumentada pela fibra de vidro colocada no fundo do molde e no topo das bobinas. A resina epóxi não deve aderir ao molde. Para fazer isso, lubrifique-o com cera ou vaselina. Para os mesmos fins, você pode usar filme ou fita adesiva. As bobinas são fixadas umas às outras sem movimento, as extremidades das fases são destacadas. Então todos os seis fios são conectados em um triângulo ou estrela.

O conjunto do gerador é testado usando rotação manual. A tensão resultante é de 40 volts e a corrente é de aproximadamente 10 Amperes.

A etapa final - mastro e hélice

A altura real do mastro acabado era de 6 metros, mas teria sido melhor aumentar de 10 a 12 metros. A base para isso precisa ser concretada. É necessário fazer essa fixação para que o tubo possa ser levantado e abaixado por meio de um guincho manual. Um parafuso é fixado na parte superior do tubo.

O tubo de PVC é um material confiável e bastante leve, que pode ser usado para fazer uma hélice de moinho de vento com uma curva predeterminada.

Para fazer um parafuso você precisa tubos de PVC, cujo diâmetro é de 160 mm. Uma hélice de seis pás e dois metros terá que ser cortada dela. Faz sentido experimentar o formato das lâminas para aumentar o torque em baixas velocidades. De vento forte o parafuso precisa ser removido. Esta função é executada por meio de uma cauda dobrável. A energia gerada é armazenada em baterias.

O mastro deve ser elevado e abaixado com um guincho manual. Estabilidade adicional da estrutura pode ser dada usando cabos de tensão

Apresentamos a sua atenção duas opções de geradores eólicos, mais utilizados por veranistas e proprietários de imóveis rurais. Cada um deles é eficaz à sua maneira. O resultado da utilização de tais equipamentos é especialmente evidente em áreas com ventos fortes. De qualquer forma, tal assistente doméstico nunca fará mal.

Tempo de leitura ≈ 4 minutos

Você pode reduzir significativamente suas contas de eletricidade e fornecer uma fonte de energia reserva em sua dacha fazendo você mesmo um gerador eólico.

Comprando pronto gerador de energia eólica economicamente justificado apenas se não houver possibilidade de ligação às redes elétricas. Custo do equipamento e sua Manutenção muitas vezes acaba sendo superior ao preço dos quilowatts que você comprará da empresa fornecedora de energia nos próximos anos. Embora, quando comparado com o uso de gasolina ou geradores a diesel baixa potência, aqui a fonte de energia amiga do ambiente ganha em termos de custo de manutenção, nível de ruído e ausência de emissões nocivas. A falta temporária de vento pode ser compensada com o uso de baterias com conversor de voltagem.

Um gerador eólico montado com algumas peças DIY pode ser várias vezes mais barato do que um kit pronto. Se você decidir seriamente fazer o seu Casa de férias independente de energia, mas não quer pagar a mais a ninguém - um gerador eólico caseiro é a solução certa.

Energia do gerador eólico

Antes de começar a trabalhar, você precisa decidir se existe uma necessidade real de um gerador eólico potente, por exemplo, para cozinhar, usar ferramentas elétricas, aquecer água ou aquecer. Talvez seja o suficiente para você conectar a iluminação, uma pequena geladeira, uma TV e recarregar o telefone? No primeiro caso, você precisa de um moinho de vento com potência de 2 a 6 kW e, no segundo, pode limitar-se a 1-1,5 kW.

Existem também geradores eólicos horizontais e verticais. Com um eixo vertical, você pode usar lâminas de uma ampla variedade de formatos; podem ser folhas de metal planas ou curvas girando em extensões. Existe uma opção com uma lâmina torcida. O próprio gerador está localizado próximo ao solo. Como as velocidades das lâminas são baixas, o motor tem uma grande massa e, consequentemente, um custo. A vantagem do design vertical é a sua simplicidade e a capacidade de trabalhar com ventos fracos.

Esta revisão discutirá a questão de como fazer um gerador eólico horizontal com suas próprias mãos. Você pode usá-lo para Vários tipos geradores disponíveis e motores elétricos convertidos.

Projeto de um gerador eólico de 220V:

1. Gerador elétrico de produção industrial.
2. Pás para gerador eólico e mecanismo giratório no mastro.
3. Circuito de controle de carga da bateria.
4. Conectando fios.
5. Mastro de instalação.
6. Estrias.

Usaremos o motor corrente direta da “esteira”, possui parâmetros: 260V, 5A. Obtemos o efeito gerador devido à reversibilidade dos campos magnéticos deste tipo de motor elétrico.

Materiais e componentes necessários

Você pode encontrar facilmente todos os detalhes em lojas de ferragens ou lojas de construção. Nós vamos precisar:

• bucha roscada do tamanho necessário;
• ponte de diodos, projetada para corrente 30-50A;
• Tubo de PVC.

A cauda e o corpo do moinho de vento podem ser feitos dos seguintes materiais:

• Aço tubo de perfil 25mm;
• Flange de mascaramento;
• Tubos;
• Parafusos;
• Arruelas;
• Parafusos auto-roscantes;
• Escocês.

Montagem de gerador eólico conforme desenhos

As pás do moinho de vento podem ser feitas de duralumínio de acordo com os desenhos fornecidos. A peça deve ser lixada com alta qualidade, com a borda frontal arredondada e a borda posterior afiada. Um pedaço de estanho com rigidez suficiente é adequado para a haste.

Fixamos a bucha ao motor elétrico e fazemos três furos em seu corpo a igual distância um do outro. Eles precisam ser rosqueados para os parafusos.

Cortaremos o tubo de PVC longitudinalmente e o usaremos como vedação entre Tubo quadrado e a carcaça do gerador.

Também fixaremos a ponte de diodos próxima ao motor usando parafusos auto-roscantes.

Conectamos o fio preto do motor ao positivo da ponte de diodos e o fio vermelho ao negativo.

Aparafusamos a haste com parafusos auto-roscantes na extremidade oposta do tubo.

Conectamos as lâminas à bucha por meio de parafusos, certifique-se de usar duas arruelas e um parafuso para cada parafuso.

Aparafusamos a bucha no eixo do motor no sentido anti-horário, segurando o eixo com um alicate.

Aparafusamos o tubo ao flange de máscara usando uma chave de gás.

É imperativo encontrar o ponto de equilíbrio no tubo com o motor e a haste acoplados. Neste ponto fixamos a estrutura ao mastro.

É aconselhável revestir todas as peças metálicas que possam estar sujeitas à corrosão com esmalte de alta qualidade.

Um gerador eólico para uma casa particular deve ser instalado a alguma distância dos edifícios principais, o mastro deve ser fixado com cabos de aço. A altura depende da possível força do vento, do terreno e dos obstáculos artificiais que cercam a usina.

A corrente elétrica após a ponte de diodos deve fluir através do amperímetro de controle para circuito eletronico carregando a bateria. Lâmpadas incandescentes de baixa potência podem ser conectadas diretamente a esse gerador. As baterias carregadas fornecem uma tensão estável e constante. Recomenda-se a utilização para iluminação (lâmpadas halógenas e Tiras de LED), ou saída para um inversor para obter 220V corrente alternada e conecte quaisquer eletrodomésticos cuja potência não exceda os parâmetros do inversor.

As informações de foto e vídeo apresentadas lhe darão uma ideia mais clara de como montar um gerador eólico com as próprias mãos.

Vídeo sobre como fazer um gerador eólico com suas próprias mãos

Uma das opções mais acessíveis para o uso de fontes de energia renováveis ​​é o uso da energia eólica. Para aprender a fazer cálculos, montar e instalar você mesmo um moinho de vento, leia este artigo.

Classificação de geradores eólicos

As instalações são classificadas com base nos seguintes critérios de turbinas eólicas:

• localização do eixo de rotação;
• número de lâminas;
• material do elemento;
• passo da hélice.

As turbinas eólicas, via de regra, possuem projeto com eixo de rotação horizontal e vertical.

Versão com eixo horizontal - projeto de hélice com uma, duas, três ou mais pás. Este é o projeto mais comum de usinas aéreas devido à sua alta eficiência.

Versão com eixo vertical - designs ortogonais e carrossel usando o exemplo dos rotores Darrieus e Savonius. Os dois últimos conceitos devem ser esclarecidos, uma vez que ambos têm alguma importância no projeto de geradores eólicos.

O rotor Darrieus é um projeto de turbina eólica ortogonal, onde as pás aerodinâmicas (duas ou mais) estão localizadas simetricamente entre si a uma certa distância e montadas em vigas radiais. Suficiente opção difícil turbina eólica que exige um design aerodinâmico cuidadoso das pás.

O rotor Savonius é um projeto de turbina eólica do tipo carrossel, onde duas pás semicilíndricas estão localizadas uma contra a outra, formando um formato sinusoidal. Coeficiente ação útil estruturas é baixa (cerca de 15%), mas pode ser quase duplicada se as pás forem colocadas na direção da onda não horizontalmente, mas verticalmente e um design multicamadas for usado com o deslocamento angular de cada par de pás em relação a outro pares.

Vantagens e desvantagens das turbinas eólicas

As vantagens destes dispositivos são óbvias, especialmente em relação às condições operacionais domésticas. Os usuários de aerogeradores têm, na verdade, a oportunidade de gerar energia elétrica gratuitamente, sem contar os pequenos custos de construção e manutenção. No entanto, as desvantagens das usinas eólicas também são óbvias.

Então para conseguir trabalho eficiente instalação, as condições de estabilidade dos fluxos de vento devem ser atendidas. O homem não pode criar tais condições. Esta é puramente uma prerrogativa da natureza. Mais um, mas já defeito técnico, observado baixa qualidade eletricidade gerada, pelo que é necessário complementar o sistema com módulos elétricos caros (multiplicadores, carregadores, baterias, conversores, estabilizadores).

As vantagens e desvantagens em termos das características de cada modificação das turbinas eólicas, talvez, se equilibrem em zero. Se as modificações axiais horizontais são caracterizadas por um alto valor de eficiência, então para uma operação estável elas requerem o uso de controladores de direção do fluxo de vento e dispositivos de proteção contra ventos de furacão. As modificações do eixo vertical têm baixa eficiência, mas funcionam de forma estável sem um mecanismo para rastrear a direção do vento. Ao mesmo tempo, tais turbinas eólicas distinguem-se pelo baixo nível de ruído, eliminam o efeito de “espalhamento” em condições de ventos fortes e são bastante compactas.

Geradores eólicos caseiros

Fazendo um "moinho de vento" com minhas próprias mãos- o problema é completamente solucionável. Além disso, uma abordagem construtiva e racional aos negócios ajudará a minimizar despesas financeiras inevitáveis. Em primeiro lugar, vale a pena esboçar o projeto e realizar os cálculos de balanceamento e potência necessários. Essas ações não serão apenas a chave para o sucesso da construção de uma usina eólica, mas também a chave para manter a integridade de todos os equipamentos adquiridos.

Recomenda-se começar construindo um micromoinho eólico com potência de várias dezenas de watts. No futuro, a experiência adquirida ajudará a criar um design mais poderoso. Ao criar um gerador eólico doméstico, você não deve focar na obtenção de eletricidade de alta qualidade (220 V, 50 Hz), pois esta opção exigirá investimentos financeiros significativos. Faz mais sentido limitar-nos à utilização da eletricidade inicialmente obtida, que pode ser utilizada com sucesso sem conversão para outros fins, por exemplo, para apoiar sistemas de aquecimento e abastecimento de água quente construídos sobre aquecedores elétricos (TEH) - tais dispositivos não requerem tensão e frequência estáveis. Isto torna possível criar diagrama simples, operando diretamente do gerador.

Muito provavelmente, ninguém argumentará que o aquecimento e o abastecimento de água quente na casa são de importância inferior. electrodomésticos e dispositivos de iluminação, para os quais costumam instalar moinhos de vento domésticos. A construção de turbinas eólicas visa justamente fornecer calor e energia à casa. água quente- Esse custos mínimos e simplicidade de design.

Projeto generalizado de uma turbina eólica doméstica

Estruturalmente, um projeto residencial reproduz em grande parte uma instalação industrial. É verdade que as soluções domésticas são frequentemente baseadas em turbinas eólicas de eixo vertical e equipadas com geradores CC de baixa tensão. Composição de módulos de turbinas eólicas domésticas sujeitas a eletricidade de alta qualidade (220 V, 50 Hz):

• turbina de vento;
• dispositivo de orientação do vento;
• animador;
• Gerador CC (12 V, 24 V);
• módulo de carregamento de bateria;
• baterias recarregáveis ​​(íon de lítio, polímero de lítio, ácido-chumbo);
• conversor Voltagem de corrente contínua 12 V (24 V) Tensão CA 220 V.

Gerador eólico PIC 8-6/2.5

Como funciona? Apenas. O vento gira a turbina eólica. O torque é transmitido através do multiplicador para o eixo do gerador DC. A energia recebida na saída do gerador é acumulada nas baterias através do módulo de carregamento. A partir dos terminais da bateria, uma tensão constante de 12 V (24 V, 48 V) é fornecida ao conversor, onde é transformada em uma tensão adequada para alimentar redes elétricas domésticas.

Sobre geradores para moinhos de vento domésticos

A maioria dos projetos de turbinas eólicas domésticas são normalmente construídas com motores CC de baixa velocidade. Esta é a opção de gerador mais simples que não requer modernização. Idealmente - motores elétricos com ímãs permanentes, projetados para uma tensão de alimentação de cerca de 60-100 volts. Existe a prática de utilização de geradores automotivos, mas para este caso é necessária a introdução de um multiplicador, uma vez que os geradores automotivos produzem a tensão necessária apenas em altas velocidades (1800-2500). Um de opções possíveis- reconstrução motor assíncrono corrente alternada, mas também bastante complexa, exigindo cálculos precisos, realizando operações de torneamento, instalando ímãs de neodímio na área do rotor. Existe a opção de motor assíncrono trifásico com conexão de capacitores de mesma capacidade entre as fases. Por fim, existe a possibilidade de fazer um gerador do zero com as próprias mãos. Existem muitas instruções sobre este assunto.

“Moinho de vento” caseiro de eixo vertical

Um gerador eólico bastante eficiente e, o mais importante, barato pode ser construído com base em um rotor Savonius. Aqui, a título de exemplo, considera-se uma instalação de microenergia cuja potência não ultrapassa 20 W. No entanto, este dispositivo é suficiente, por exemplo, para fornecer energia elétrica a alguns electrodomésticos operando em 12 volts.

Conjunto de peças:

1. Folha de alumínio com 1,5-2 mm de espessura.
2. Tubo de plástico: diâmetro 125 mm, comprimento 3000 mm.
3. Tubo de alumínio: diâmetro 32 mm, comprimento 500 mm.
4. Motor DC (gerador de potencial), 30-60V, 360-450 rpm, por exemplo, motor elétrico modelo PIK8-6/2.5.
5. Controlador de tensão.
6. Bateria.

Fabricação do rotor Savonius

Três “panquecas” com diâmetro de 285 mm são recortadas em uma folha de alumínio. Os furos são feitos no centro de cada um para um tubo de alumínio de 32 mm. Acontece algo semelhante aos CDs. Duas peças de 150 mm de comprimento são cortadas de um tubo de plástico e cortadas ao meio no sentido do comprimento. O resultado são quatro lâminas semicirculares de 125x150 mm. Todos os três “CDs” de alumínio são colocados em um tubo de 32 mm e fixados a uma distância de 320, 170, 20 mm do ponto superior estritamente horizontalmente, formando duas camadas. As lâminas são inseridas entre os discos, duas por camada, e fixadas estritamente uma contra a outra, formando uma sinusóide. Neste caso, as lâminas da camada superior são deslocadas em relação às lâminas da camada inferior em um ângulo de 90 graus. O resultado é um rotor Savonius de quatro pás. Para fixar os elementos, você pode usar rebites, parafusos auto-roscantes, cantos ou outros métodos.

Conexão ao motor e instalação no mastro

O eixo dos motores DC com os parâmetros acima geralmente tem um diâmetro não superior a 10-12 mm. Para conectar o eixo do motor ao tubo da turbina eólica, uma bucha de latão com o diâmetro interno necessário é pressionada na parte inferior do tubo. Um furo é feito na parede do tubo e na bucha, e uma rosca é cortada para aparafusar o parafuso de travamento. Em seguida, o tubo da turbina eólica é colocado no eixo do gerador, após o que a conexão é fixada rigidamente com um parafuso de travamento.

A parte restante do tubo de plástico (2.800 mm) é o mastro da turbina eólica. O conjunto do gerador com roda Savonius é montado na parte superior do mastro - é simplesmente inserido no tubo até parar. Uma tampa metálica do disco montada na extremidade frontal do motor, com diâmetro ligeiramente maior que o diâmetro do mastro, é utilizada como batente. Furos são feitos na periferia da tampa para fixar os cabos de sustentação. Como o diâmetro da carcaça do motor é menor diâmetro interno tubos, espaçadores ou batentes são usados ​​para alinhar o gerador no centro. O cabo do gerador passa por dentro do tubo e sai pela janela na parte inferior. Durante a instalação, é necessário levar em consideração a proteção do gerador contra umidade por meio de juntas de vedação. Novamente, para fins de proteção contra precipitação, uma tampa de guarda-chuva pode ser instalada acima da conexão do tubo da turbina eólica com o eixo do gerador.

Toda a estrutura está instalada em área aberta e bem ventilada. Um buraco de 0,5 metros de profundidade é cavado sob o mastro, a parte inferior do tubo é baixada para dentro do buraco, a estrutura é nivelada com cabos de sustentação, após o que o buraco é preenchido com concreto.

Controlador de tensão (carregador simples)

Um gerador eólico fabricado, via de regra, não é capaz de produzir 12 volts devido à baixa velocidade de rotação. A velocidade máxima de rotação da turbina eólica a uma velocidade do vento de 6-8 m/s. atinge um valor de 200-250 rpm. Na saída é possível obter uma tensão de cerca de 5 a 7 volts. Para carregar a bateria, é necessária uma tensão de 13,5 a 15 volts. A saída é utilizar um simples conversor de tensão de pulso, montado, por exemplo, com base no regulador de tensão LM2577ADJ. Ao fornecer 5 volts de CC à entrada do conversor, a saída é de 12 a 15 volts, o que é suficiente para carregar a bateria de um carro.

Conversor de tensão pronto baseado em LM2577

Este microgerador eólico certamente pode ser melhorado. Aumente a potência da turbina, altere o material e a altura do mastro, adicione um conversor DC para AC, etc.

Usina eólica de eixo horizontal

Conjunto de peças:

1. Tubo de plástico com diâmetro de 150 mm, folha de alumínio com espessura de 1,5-2,5 mm, bloco de madeira 80x40 com 1 m de comprimento, encanamento: flange - 3, ângulo - 2, tee - 1.
2. Motor elétrico DC (gerador) 30-60 V, 300-470 rpm.
3. Polia de roda para motor com diâmetro de 130-150 mm (alumínio, latão, textolite, etc.).
4. Canos de aço com diâmetro de 25 mm e 32 mm e comprimento de 35 mm e 3000 mm, respectivamente.
5. Módulo de carregamento para baterias.
6. Baterias.
7. Conversor de tensão 12 V - 120 V (220 V).

Fabricação de um “moinho de vento” de eixo horizontal

Um tubo de plástico é necessário para fazer pás de turbinas eólicas. Uma seção desse tubo, com 600 mm de comprimento, é cortada longitudinalmente em quatro segmentos idênticos. O moinho de vento requer três lâminas, que são feitas a partir dos segmentos resultantes cortando parte do material diagonalmente ao longo de todo o comprimento, mas não exatamente de canto a canto, mas do canto inferior ao canto superior, com um ligeiro recuo deste último . O processamento da parte inferior dos segmentos se resume à formação de uma pétala de fixação em cada um dos três segmentos. Para isso, é cortado um quadrado medindo aproximadamente 50x50 mm em uma das bordas, e o restante serve como pétala de fixação.

As pás da turbina eólica são fixadas à polia da roda por meio de conexões aparafusadas. A polia é montada diretamente no eixo de um motor elétrico - gerador DC. Como chassi do aerogerador é utilizado um simples bloco de madeira com seção transversal de 80x40 mm e comprimento de 1 m. O gerador é instalado em uma das extremidades do bloco de madeira. Na outra extremidade da barra é montada uma “cauda” feita de folha de alumínio. Na parte inferior da barra, anexado tubo de metal 25 mm, projetado para atuar como eixo mecanismo rotativo. Um tubo de metal de três metros e 32 mm é usado como mastro. A parte superior do mastro é a bucha do mecanismo rotativo, na qual é inserido o tubo da turbina eólica. O suporte do mastro é feito de uma folha de compensado grosso. Sobre este suporte, em forma de disco com diâmetro de 600 mm, é montada uma estrutura a partir de peças de encanamento, graças à qual o mastro pode ser facilmente levantado ou abaixado, ou montado ou desmontado. Caras são usados ​​para proteger o mastro.

Todos os componentes eletrônicos da turbina eólica são montados em um módulo separado, cuja interface permite a conexão de baterias e cargas de consumo. O módulo inclui um controlador de carga de bateria e um conversor de tensão. Esses dispositivos podem ser montados de forma independente, se você tiver a experiência adequada, ou adquiridos no mercado. Há muitos à venda soluções diferentes, permitindo obter os valores de saída desejados de tensões e correntes.

Turbinas eólicas combinadas

As turbinas eólicas combinadas são uma opção séria para um módulo de energia doméstico. Na verdade, a combinação envolve combinar em sistema unificado gerador de energia eólica, bateria solar, usina a diesel ou gasolina. Você pode combinar de todas as maneiras possíveis, com base em suas capacidades e necessidades. Naturalmente, quando existe uma opção três em um, esta é a solução mais eficaz e confiável.

Além disso, a combinação de turbinas eólicas envolve a criação de usinas eólicas que incluem duas modificações diferentes ao mesmo tempo. Por exemplo, quando um rotor Savonius e uma máquina tradicional de três pás funcionam em uma combinação. A primeira turbina opera em baixas velocidades do vento e a segunda apenas nas nominais. Isto preserva a eficiência da instalação, elimina perdas injustificadas de energia e, no caso de geradores assíncronos as correntes reativas são compensadas.

Os sistemas combinados são opções tecnicamente complexas e caras para a prática domiciliar.

Cálculo da potência de uma usina eólica

Para calcular a potência de um gerador eólico axial horizontal, você pode usar a fórmula padrão:

• N=p S V3/2
• N— potência de instalação, W
• p- densidade do ar (1,2 kg/m3)
• S— área soprada, m2
• V— velocidade do fluxo do vento, m/s

Por exemplo, a potência de uma instalação com envergadura máxima de pá de 1 metro a uma velocidade de vento de 7 m/s será:

• N= 1,2 1 343/2 = 205,8 W

Um cálculo aproximado da potência de uma turbina eólica criada com base em um rotor Savonius pode ser calculado pela fórmula:

• N = p R H V3
• N— potência de instalação, W
• R— raio do impulsor, m
• V— velocidade do vento, m/s

Por exemplo, para o projeto de uma usina eólica com rotor Savonius mencionado no texto, o valor da potência a uma velocidade do vento de 7 m/seg. vai ser:

• N= 1,2 · 0,142 · 0,3 · 343 = 17,5W

Tendo visto sites estrangeiros como os geradores eólicos são feitos pessoas comuns, Eu também queria fazer algo semelhante. Naquela época, na Internet russa, não havia informações especiais sobre esses moinhos de vento, apenas circulavam informações sobre os moinhos de vento de Hugh Pigot e todo tipo de fragmentos de informação. Mesmo assim, eu queria fazer um moinho de vento tão simples para mim.

Comecei com uma busca por ímãs de neodímio, mas os preços nas lojas online eram muito altos e não consegui encontrá-los nas lojas regulares. Mas logo consegui encomendar ímãs mais baratos. 25 ímãs redondos medindo 20*5 mm custam apenas 1.030 rublos. Enquanto os ímãs se moviam, comecei a fazer as lâminas.

Lâminas de madeira para gerador eólico

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Primeiro removi o excesso de madeira das lâminas com uma faca grande comum de lâmina larga, pois não tinha grampeador.

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Em seguida, as lâminas acabadas foram lixadas com lixa até ficarem completamente lisas. Em seguida, as lâminas foram embebidas em óleo secante três vezes.

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Também recortei círculos de madeira compensada para montar as lâminas. Cortei as lâminas na ponta a 120 graus usando Serra circular. O diâmetro do parafuso é exatamente 2m.

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O pacote com ímãs chegou um pouco antes do que eu esperava. Foi a primeira vez que segurei esses ímãs nas mãos; eles são muito poderosos, apesar de serem tão pequenos, e não podem ser comparados aos de ferrite comuns. Aqui está o pacote em si, cuidadosamente embalado, todos os ímãs estão no lugar e intactos.

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Os discos do rotor eram feitos de ferro com 4 mm de espessura. Primeiro, foram recortados dois espaços em branco, neles furadeira furos foram feitos para os pinos e depois torno Os furos centrais foram cortados e as bordas processadas.

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Para manter os ímãs nos discos com segurança, enchi-os com resina epóxi. Para preenchê-lo, fiz um molde de compensado e cobri com fita adesiva. Marquei setores para ímãs nos discos e organizei os ímãs alternando com os pólos. Para facilitar a verificação dos pólos, usei uma agulha de bússola. Aqui está um disco com ímãs antes de despejar.

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Aqui estão os discos do rotor acabados com ímãs preenchidos.

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Total de 9 bobinas.

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Para preencher as bobinas, Starota fez novo uniforme. Primeiro coloquei um pedaço filme de polietileno, depois um pedaço de fibra de vidro por cima, depois uma forma na fibra de vidro e depois na forma de uma bobina. Em seguida preparei a resina e comecei a preencher o estator.

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Coloquei um pouco mais de resina epóxi do que o necessário, isso foi feito especificamente para que o segundo pedaço de fibra de vidro que cobria o estator por cima ficasse saturado. Aí pressionei essa coisa em cima com um pedaço de madeira compensada e coloquei um peso em cima, deixando lá até a resina endurecer.

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Estator finalizado.

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A montagem do estator foi cortada do mesmo aço de 4 mm.

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O torneiro também criou um eixo rotativo para mim. Depois tudo foi soldado, usando peças disponíveis, ou melhor, aquelas que estavam em sucata. O gerador eólico é protegido de ventos fortes pelo método da cauda dobrável.

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Como todo mundo trabalho de soldagem O produto foi acabado, limpo e preparado para pintura.

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Após a montagem, descobriu-se que cem ímãs nos discos são atraídos pelos pinos que seguram o estator, por isso ocorre uma espécie de travamento e uma leve vibração é observada durante a rotação. Como não consegui encontrar nenhum pino não magnético, tive que alongar os suportes para que os pinos ficassem mais distantes dos discos com ímãs.

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A montagem da escova também foi feita. Os anéis são feitos de resina epóxi, primeiro foram vazados os espaços em branco para os anéis, depois os inseri na broca e os aterrei para Forma redonda. Cortei tiras de alumínio e colei em epóxi.

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Eu derramei a fundação e fiz uma montagem para o mastro com bielas.

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Afinal trabalho preparatório Fiz um teste de levantamento do mastro para apertar imediatamente todos os caras e verificar tudo antes de levantar o gerador eólico.

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Antes do levantamento, o gerador eólico foi pintado novamente.

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Preparando-se para levantar o gerador eólico.

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E finalmente o gerador eólico é elevado ao vento.

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Com isso, o gerador não se justificava em gerar eletricidade, em média gera apenas 2 a 5 volts, e apenas ocasionalmente em rajadas de até 10 volts, uma corrente de até 1A. Mesmo assim, o objetivo principal deste trabalho foi alcançado: o gerador eólico revelou-se barato e feito principalmente com sucata gratuita. Bem, parece bom e é agradável aos olhos. Fotos e Pequena descrição daqui >>fonte