Como fazer um gerador eólico com suas próprias mãos

Nos últimos anos, o tema da energia verde tornou-se extremamente popular. Alguns até prevêem que tal energia no futuro próximo substituirá completamente as usinas de carvão, gás e energia nuclear. Uma das áreas da energia verde é a energia eólica. Os geradores que convertem energia eólica em eletricidade não são apenas industriais, como parte dos parques eólicos, mas também pequenos, atendendo a uma fazenda particular.

Você pode até mesmo fazer um gerador de vento com suas próprias mãos - este material é dedicado a ele.

O que é um gerador?

Em um sentido amplo, um gerador é um dispositivo que produz algum tipo de produto ou converte um tipo de energia em outro. Este poderia ser, por exemplo, um gerador de vapor (produz vapor), um gerador de oxigênio, um gerador quântico (uma fonte de radiação eletromagnética). Mas, no âmbito deste tópico, estamos interessados ​​em geradores elétricos. Este nome refere-se a dispositivos que convertem vários tipos de energia não elétrica em eletricidade.

Tipos de geradores

Os geradores de eletricidade são classificados como:

• eletromecânico - convertem o trabalho mecânico em eletricidade;
• termelétrica - converter energia térmica em eletricidade;
• fotoelétrico (células fotovoltaicas, painéis solares) - converter luz em eletricidade;
• magneto-hidrodinâmico (Geradores MHD) - a eletricidade é gerada a partir da energia do plasma que se move através de um campo magnético;
• químico - converter a energia das reações químicas em eletricidade.

Além disso, os geradores eletromecânicos são classificados por tipo de motor. Existem os seguintes tipos deles:

• geradores de turbina são acionados por uma turbina a vapor;
• hidrogeradores usam uma turbina hidráulica como um motor;
• geradores a diesel ou geradores a gasolina são feitos com base em motores a diesel ou a gasolina;
• geradores eólicos convertem a energia das massas de ar em eletricidade usando uma turbina eólica.

Turbinas eólicas

Mais detalhes sobre as turbinas eólicas (eles também são chamados de turbinas eólicas). A mais simples turbina eólica de baixa potência geralmente consiste de um mastro, em regra, reforçado por estrias, nas quais a turbina eólica é instalada.

Esta turbina eólica é desenrolada com um parafuso acionando o rotor do gerador elétrico. O dispositivo, além do gerador elétrico, também inclui uma bateria com um controlador de carga e um inversor conectado à rede elétrica.

Voce sabe Em 2016, a capacidade total de todas as usinas eólicas no mundo era de 432 GW. Assim, a energia eólica ultrapassou a energia nuclear no poder.

O esquema de operação deste dispositivo é bastante simples: sob a ação do vento, o parafuso gira, desenrolando o rotor, o gerador elétrico produz uma corrente elétrica alternada, que é convertida pelo controlador de carga para dirigir a corrente. Esta corrente está carregando a bateria. A corrente contínua proveniente da bateria é convertida pelo inversor em corrente alternada, cujos parâmetros correspondem aos parâmetros da rede elétrica.

Dispositivos industriais são montados em torres. Estão ainda equipados com um mecanismo de rotação, um anemómetro (um dispositivo de medição da velocidade e direcção do vento), um dispositivo para alterar o ângulo de rotação das pás, um sistema de travagem, um painel de controlo com circuitos de controlo, sistemas de extinção de incêndios e pára-raios, um sistema de transmissão de dados durante a instalação, etc.

Tipos de geradores eólicos

A localização do eixo de rotação em relação às turbinas eólicas da superfície terrestre é dividida em vertical e horizontal. O modelo vertical mais simples é o suporte do rotor Savonius..

Tem duas ou mais lâminas, que são semi-cilindros ocos (cilindros cortados ao meio na vertical). Rotor Savonius Existem várias opções para o layout e design destas lâminas: simetricamente fixas, definindo as arestas umas das outras, com um perfil aerodinâmico.

A vantagem do rotor Savonius é a simplicidade e confiabilidade do projeto, além disso, sua operação não depende da direção do vento, a desvantagem é baixa eficiência (não mais de 15%).

Voce sabe Os moinhos de vento apareceram por volta de 200 aC. e. na Pérsia (Irã). Eles foram usados ​​para fazer farinha de grãos. Na Europa, esses moinhos só apareceram no século XIII.

Outro desenho vertical é o rotor Darier. Suas lâminas são asas com um perfil aerodinâmico. Eles podem ser em espiral, em forma de H, em espiral. As lâminas podem ser duas ou mais. Rotor Daria As vantagens deste gerador eólico são:

• sua alta eficiência,
• ruído reduzido no trabalho,
• design relativamente simples.

Das desvantagens observadas:

• grande carga de mastro (devido ao efeito Magnus);
• a falta de um modelo matemático do trabalho deste rotor, o que dificulta seu aprimoramento;
• desgaste rápido devido a cargas centrífugas.

Outro tipo de instalação vertical é um rotor helicoidal.. É equipado com lâminas que são torcidas ao longo do eixo do rolamento. Rotor helicoidal Isso garante durabilidade e alta eficiência. A desvantagem é o alto custo devido à complexidade da fabricação.

O tipo de multi-lâmina de um moinho de vento é uma estrutura com duas fileiras de lâminas verticais - externas e internas. Este design oferece a maior eficiência, mas tem um alto custo.

Modelos horizontais diferem:

• o número de lâminas (lâmina única e com um grande número);
• o material do qual as pás são feitas (navegação rígida ou flexível);
• passo variável ou fixo da lâmina.

Estruturalmente, eles são todos semelhantes. Em geral, as turbinas eólicas deste tipo distinguem-se pela alta eficiência, mas precisam de ajustes constantes na direção do vento, o que é resolvido com o uso de uma palheta cauda-tempo no projeto ou posicionamento automático da instalação usando um mecanismo giratório de acordo com as leituras do sensor.

Gerador de vento DIY

A escolha de modelos de geradores eólicos no mercado é a mais ampla, dispositivos de vários projetos e diferentes capacidades estão disponíveis. Mas uma instalação simples pode ser feita de forma independente.

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Procure materiais adequados

Como gerador, recomenda-se levar um ímã permanente trifásico, por exemplo, um trator. Mas você pode fazer isso a partir de um motor elétrico, como será discutido em mais detalhes abaixo. A questão da seleção de lâminas é importante. Se a turbina eólica é do tipo vertical, variações do rotor Savonius são geralmente usadas. Gerador de trator Para a fabricação de lâminas, um recipiente de formato cilíndrico, por exemplo, a ebulição antiga, é bastante adequado. Mas, como mencionado acima, as turbinas eólicas deste tipo têm baixa eficiência, e é improvável que seja possível fabricar pás de uma forma mais complexa para um moinho de vento vertical. Em produtos caseiros geralmente usam quatro lâminas semi-cilíndricas.

Quanto às turbinas eólicas do tipo horizontal, a construção de uma única lâmina é ideal para instalações de baixa potência, porém, por toda sua aparente simplicidade, será extremamente difícil fabricar uma lâmina balanceada artesanalmente e sem ela a turbina eólica falhará com frequência.

É importante! Você não deve se envolver em um grande número de lâminas, porque quando elas trabalham elas podem formar um chamado "boné de ar", por causa do qual o ar vai ao redor do moinho de vento, e não passa por ele. Para dispositivos caseiros do tipo horizontal, três lâminas do tipo asa são consideradas ótimas.

• Em moinhos de vento horizontais, você pode usar dois tipos de pás: vela e asa. A vela é muito simples, são apenas pistas largas que se parecem com as lâminas dos moinhos de vento. A desvantagem de tais elementos é uma eficiência muito baixa. A este respeito, muito mais promissoras lâminas de asa. Em casa, eles geralmente são feitos de tubo de PVC de 160 mm de acordo com o padrão.

O alumínio também pode ser usado, mas será muito mais caro. Além disso, o tubo de PVC inicialmente apresenta uma curvatura, o que lhe confere propriedades aerodinâmicas adicionais. As lâminas do tubo de PVC O comprimento das lâminas é escolhido de acordo com o seguinte princípio: quanto mais potente for a potência de saída do moinho de vento, mais compridas elas são; quanto mais existem, mais curtos eles são. Por exemplo, para uma turbina eólica de três pás a 10 W, o comprimento ideal é de 1,6 metros, para uma turbina eólica de quatro pás - 1,4 m.

Se a potência for 20 W, o indicador mudará para 2,3 m para três pás e 2 m para quatro pás.

As principais etapas de fabricação

Abaixo está um exemplo de fabricação própria de uma instalação horizontal de três pás com alteração em um gerador de motor assíncrono de uma máquina de lavar roupa.

Retrabalho do motor

Um dos principais momentos da criação de um gerador eólico com as próprias mãos é a conversão do motor elétrico em um gerador elétrico. Para alteração, é utilizado um motor elétrico de uma antiga máquina de lavar ainda de fabricação soviética.

1. O rotor é removido do motor e uma ampla ranhura é perfurada através dele.
2. Em todo o comprimento da ranhura, ímãs de neodímio de formato retangular (dimensões de 19x10x1 mm) são colados aos pares, um ímã em cada borda da ranhura oposta, sem levar em conta sua polaridade. Fixar ímãs colados pode ser epóxi.
3. O motor está indo.
4. Carregadores para telefones celulares de 5 V e 1 A são usados ​​para coletar um dispositivo que converte corrente alternada em corrente contínua (você não pode usar um dispositivo em um chip, apenas um transistor).
5. A fonte de alimentação é desmontada.
6. USB soldado e plug.
7. As placas das três fontes de alimentação preparadas são conectadas em série e montadas como um único conjunto.
8. A entrada do conjunto montado de 220 V é conectada ao gerador, a saída é conectada ao controlador de carregamento da bateria.

Vídeo: como refazer um motor para um gerador eólico Para aumentar a corrente, você pode usar vários conjuntos conectados em paralelo.

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Criação de Casco e Lâminas

O próximo passo na fabricação do moinho de vento é a montagem da base na qual os elementos do gerador eólico são montados.

1. A base é soldada de tubos de aço na forma de uma estrutura, uma extremidade da qual é bifurcada, fortificada com elementos transversais, a outra é única para fixar a cauda do dispositivo.
2. Na extremidade bifurcada, são feitos 4 furos para montagem do gerador.
3. Peça giratória montada com base no rolamento.
4. O flange com orifícios de montagem é preso ao rolamento.
5. A cauda é feita de folha de metal.
6. O design é limpo e pintado.
7. A cauda é colorida.
8. A carenagem de proteção é feita e pintada a partir de uma fina folha de metal.
9. Após a secagem dos elementos pintados, um gerador elétrico é instalado na base, o invólucro e a cauda são conectados.
10. As lâminas são montadas no impulsor do sistema de arrefecimento do motor do trator.
11. Os espaçadores são soldados às lâminas (neste caso, lâminas de metal).

É importante! A altura do mastro de um gerador eólico deve ser de pelo menos 6 metros. A fundação é concretada sob ela.

Como você pode ver, montar uma turbina eólica com suas próprias mãos não é tão simples. Isso requer certas habilidades e conhecimentos em engenharia elétrica e eletrônica. Mas para pessoas com esse conhecimento, essa tarefa é bem capaz. Além disso, a turbina eólica caseira custará muito mais barato do que o projeto de compra.