Agora é bem possível obter eletricidade gratuita do vento. Existem várias opções para turbinas eólicas: com eixo vertical e eixo horizontal. Quase todo mundo pode montar um gerador eólico vertical com as próprias mãos, como fazê-lo corretamente, leia nosso artigo.
O princípio de operação das turbinas eólicas
O princípio de operação em todas as modificações de turbinas eólicas é o mesmo. No processo de rotação das pás, três tipos de efeitos físicos são formados: forças de levantamento, impulsivas e de frenagem. Como resultado da ação dessas forças, o estator começa a se mover, e o rotor na parte estacionária do gerador começa a criar um campo magnético e uma corrente elétrica se move ao longo dos fios.
Há um grande número de versões de geradores eólicos; eles diferem não apenas em potência, mas também em sua aparência. A estrutura da maioria das turbinas eólicas inclui: gerador, pás, inversor, multiplicador. Um inversor é usado para converter a carga recebida em corrente contínua. O multiplicador é uma caixa de engrenagens projetada para aumentar o número de revoluções do eixo. As caixas de engrenagens não são instaladas em todas as turbinas eólicas, principalmente apenas em grandes e potentes turbinas eólicas.
A corrente alternada trifásica é gerada pela rotação do rotor. A energia recebida é direcionada através do controlador para a bateria. Além disso, o inversor converte a corrente e a torna estável, é nesta forma que pode ser fornecido para alimentar eletrodomésticos ou iluminação.
Como fazer você mesmo um gerador eólico do tipo vertical
Você mesmo pode fazer um moinho de vento em casa. Primeiro você precisa decidir sobre o tipo de gerador eólico. Dependendo de seu projeto, as turbinas eólicas são:
- com eixo de rotação vertical: rotor Darrieus, gerador eólico Savonius;
- com um eixo horizontal de rotação: paralelo ou perpendicular ao fluxo do vento.
Alguns modelos de turbinas eólicas combinam vários tipos de instalações. Considere um exemplo de criação de uma turbina eólica híbrida que combina o design de geradores eólicos como Savonius e Darrieus.
Montagem do rotor
Para montar um rotor, você precisa comprar:
- 6 ímãs de neodímio D30xH10 mm;
- 6 ímãs de anel de ferrite D72xd32xh15 mm;
- 2 discos de metal D230xH5 mm;
- epóxi ou cola.
Lâminas de serra de tamanho adequado podem ser usadas em vez de lâminas de metal. 6 ímãs de neodímio são colocados em um disco, alternando sua polaridade, o ângulo entre eles deve ser de 60 graus com um diâmetro de 165 mm.
Os ímãs do anel de ferrite são colocados no segundo disco de acordo com o mesmo princípio..
Para evitar que os ímãs se movam durante a operação do moinho de vento, eles precisam ser derramados pelo menos até a metade com cola epóxi..
Nós fazemos o estator
Primeiramente é necessário enrolar 9 bobinas de 60 voltas, para isso, use um fio de cobre esmaltado com diâmetro de 1 mm.
Em seguida, as bobinas são soldadas entre si: o início da primeira bobina com o final da quarta, a quarta com a sétima. A segunda fase é conectada da mesma forma através de duas bobinas, só que começam a soldar a partir da segunda bobina. A conexão da terceira fase começa na terceira bobina.
Um molde é feito de madeira compensada, onde é colocado papel manteiga, sobre o qual é colocado um pedaço de fibra de vidro e bobinas.
Tudo isso preenchido com resina epóxi. Após 24 horas, o estator acabado é removido do molde.
Conjunto gerador
Todas as peças do gerador estão prontas, falta apenas montá-las.
O próprio gerador será conectado ao suporte com o cubo usando pinos. Vamos dar uma olhada no processo de construção.
Etapas de montagem do gerador:
- 4 furos roscados são feitos no rotor superior para pinos. Eles são necessários para que o rotor “assente” suavemente em seu assento;
- 4 furos são feitos no estator para montagem do suporte;
- o rotor inferior é colocado no suporte com ímãs para cima, 4 furos para a rosca do pino também são perfurados nele;
- um estator é colocado no rotor inferior;
- o segundo rotor é colocado no topo com os ímãs para baixo. Tudo isso é fixado entre si e o suporte com o cubo com prisioneiros e porcas.
O cubo (flange com rolamentos) deve ser adquirido separadamente: a parte inferior do cubo deve ter 1,5 ” de diâmetro.
A sequência de fixação de todas as peças é apresentada em mais detalhes no diagrama abaixo:
1 – elemento de conexão; 2 – suporte das lâminas; 3 – parte superior do rotor; 4 – ímã; 5 – bucha; 6 – estator; 7 – a parte inferior do rotor; 8 – noz; 9 – grampo de cabelo; 10 – hub; 11 – eixo; 12 – suporte para fixação do estator
Nós fazemos lâminas
As lâminas podem ser feitas de madeira, fibra de vidro e outros materiais. É mais rápido e fácil fazer essa parte do gerador eólico a partir de uma tubulação de esgoto em PVC. É melhor usar cachimbos laranja, pois eles têm boa densidade e não têm medo da luz solar direta..
Para uma turbina eólica vertical, você precisará de 4 lâminas feitas de tubos de PVC e 2 lâminas ortogonais (curvas) feitas de chapa galvanizada. Este projeto permitirá que a turbina eólica gire, mesmo em condições de vento fraco, a uma velocidade de 2-3 m por segundo. Pegamos pedaços de tubo de PVC com um metro de comprimento e os cortamos longitudinalmente em 2 partes iguais. Cortamos semicírculos da lata de acordo com o tamanho da lâmina futura e os fixamos com parafusos ao longo das bordas do tubo.
Para fazer lâminas ortogonais, você precisa de uma chapa de aço galvanizada padrão de 0,75 mm. Primeiro, com uma tesoura de metal, são cortadas duas peças de 1×0,4 m de tamanho e quatro peças em forma de gota. Em seguida, as peças de aço precisam ser dobradas e pedaços de “gotas” são fixados nas bordas.
As lâminas são fixadas em círculo à estrutura, podendo ser soldadas a partir de um tubo quadrado de perfil 20×20 e cantos 25×25. As dimensões da moldura e a distância entre as lâminas podem ser vistas no diagrama abaixo:
Montagem da estrutura da turbina eólica
Um mastro é soldado a partir de dutos de água de vários diâmetros, sua altura depende da área onde o gerador eólico estará localizado e das condições de seu funcionamento, mas em qualquer caso deve estar acima do telhado da casa.
Uma fundação reforçada de três pontos deve ser preparada com antecedência para o mastro seccional. O gerador é aparafusado ao mastro acabado no solo. Em seguida, uma estrutura com lâminas é aparafusada ao gerador. O mastro do moinho de vento é fixado à fundação por meio de dois suportes articulados e é elevado até a posição vertical por meio de um guincho. Depois de levantar o mastro, o terceiro suporte é aparafusado à base do moinho de vento com um parafuso. Além disso, o mastro deve ser preso com uma cinta.
Parte elétrica
A turbina eólica fornecerá corrente alternada trifásica. Usando um retificador de ponte consistindo de 6 diodos, nós o convertemos para DC.
Isso torna possível carregar a bateria em 12 V. Para controlar a carga da bateria e evitar que ela sobrecarregue, um relé de carga de carro PP-380 padrão é usado..
Um inversor é conectado à bateria, o que permite que você converta os 12 V DC obtidos em 220 V AC com uma frequência de 50 Hz.
Resultado da turbina eólica: cálculo da eficiência
Os testes de teste do gerador eólico em diferentes velocidades do vento mostraram os seguintes resultados:
- a uma velocidade do vento de 5 m / s, obtemos 60 rpm – 7 V e 2,3 A = 16 W;
- a uma velocidade do vento de 10,6 m / s, obtemos cerca de 120 rpm – 13 V e 3,4 A = 44 W;
- a uma velocidade de 15,3 m / s cerca de 180 rpm – 15 V e 5,1 A = 76,5 W;
- a uma velocidade do vento de 18 m / s, obtemos 240 rpm – 18 V e 9 A = 162 W.
Basicamente, a turbina eólica produz 16–45 W, uma vez que o vento acima de 15 m / s é raro. No entanto, se você colocar uma hélice de alta velocidade, você pode aumentar resultados.
Moinho de vento DIY ou como obter luz com o vento
Construa seu próprio moinho de vento e mergulhe no mundo das energias renováveis e sua influência sobre o meio ambiente! Com apenas alguns materiais básicos, você pode desenvolver seu próprio gerador de vento e obter luz a partir dele. Os principais benefícios são a facilidade de instalação e manuseio, fonte de luz sustentável e baixo custo.
Sistemas de engenharia
Conteúdo material
Como é possível construir um moinho de vento DIY para produzir luz utilizando a energia do vento? Quais materiais e conhecimentos são necessários para executar esse projeto com sucesso? Quais são as vantagens e desafios de se obter luz a partir da energia eólica utilizando um moinho de vento caseiro?