Como fazer um gerador eólico com suas próprias mãos: dispositivo, princípio de operação + melhor produto caseiro

É difícil não perceber quão estável o fornecimento de eletricidade a instalações suburbanas difere de fornecer eletricidade a prédios e empresas urbanas. Admita que você, como proprietário de uma casa ou chalé particular, sofreu repetidamente interrupções, inconvenientes associados a eles e danos ao equipamento.

Essas situações negativas, juntamente com as consequências, não complicarão mais a vida dos amantes de espaços abertos naturais. Além disso, com mão-de-obra e custos financeiros mínimos. Para fazer isso, você só precisa criar um gerador eólico de eletricidade, que descrevemos em detalhes no artigo.

Descrevemos em detalhes as opções para fabricar um sistema que é útil na economia e elimina a dependência de energia. Segundo nosso conselho, um capataz inexperiente pode construir um gerador eólico com as próprias mãos. Um dispositivo prático ajudará a reduzir significativamente as despesas diárias.

Legalidade da instalação de um gerador eólico

As fontes alternativas de energia são o sonho de qualquer morador de verão ou proprietário cujo site esteja longe das redes centrais. No entanto, ao receber as faturas de eletricidade consumidas em um apartamento na cidade e observar as tarifas aumentadas, percebemos que um gerador eólico projetado para necessidades domésticas não estaria no caminho.

Depois de ler este artigo, talvez você torne seu sonho realidade.

Um gerador eólico é uma excelente solução para fornecer eletricidade a uma instalação suburbana. Além disso, em alguns casos, sua instalação é a única solução possível.

Para não desperdiçar dinheiro, esforço e tempo em vão, vamos decidir: existem circunstâncias externas que criarão obstáculos para nós durante a operação do gerador eólico?

Para fornecer eletricidade a uma cabana ou cabana pequena, basta pequena usina eólica, cuja potência não exceda 1 kW. Tais dispositivos na Rússia são equiparados a produtos domésticos. Sua instalação não requer certificados, permissões ou aprovações adicionais.

Para determinar a viabilidade de um gerador eólico, é necessário descobrir o potencial de energia eólica de uma área específica (clique para ampliar)

Nenhuma tributação da produção de eletricidade, que é gasta em suprir suas próprias necessidades domésticas, não é fornecida. Portanto, um moinho de vento de baixa potência pode ser instalado com segurança, gerado com a ajuda de eletricidade gratuita, sem pagar impostos ao Estado.

No entanto, por precaução, você deve perguntar se existem regulamentos locais relacionados à fonte de alimentação individual que possam criar obstáculos à instalação e operação deste dispositivo.

Os geradores eólicos, capazes de satisfazer a maioria das necessidades dos agricultores de tamanho médio, não podem causar queixas nem mesmo dos vizinhos

As reclamações podem surgir com seus vizinhos se ocorrerem transtornos associados à operação do moinho de vento. Não esqueça que nossos direitos terminam onde começam os direitos dos outros.

Portanto, ao comprar ou auto-fabricar gerador de vento para casa deve ser prestada muita atenção aos seguintes parâmetros:

• Altura do mastro. Ao montar um gerador eólico, é necessário levar em consideração as restrições de altura de edifícios individuais existentes em vários países do mundo, bem como a localização de seu próprio local. Lembre-se de que são proibidas pontes, aeroportos e túneis próximos a edifícios com uma altura superior a 15 metros.
• Ruído da caixa de velocidades e palhetas. Os parâmetros do ruído gerado podem ser definidos usando um dispositivo especial e depois documentar os resultados das medições. É importante que eles não excedam os padrões de ruído estabelecidos.
• Interferência etérea. Idealmente, ao criar um moinho de vento, a proteção contra a criação de tele-interferência deve ser fornecida onde seu dispositivo possa fornecer tais problemas.
• Reivindicações de serviços ambientais. Essa organização só pode impedir que você opere a instalação se ela interferir na migração de aves migratórias. Mas isso é improvável.

Ao criar e instalar o dispositivo, aprenda esses pontos e, ao comprar um produto acabado, preste atenção aos parâmetros que aparecem no passaporte. É melhor se proteger com antecedência do que subseqüentemente ficar chateado.

O princípio de operação de uma turbina eólica

Um gerador ou turbina eólica (turbina eólica) é um dispositivo usado para converter a energia cinética de uma corrente de vento em energia mecânica. A energia mecânica resultante gira o rotor e é convertida na forma elétrica de que precisamos.

O princípio de operação e dispositivo moinho de vento cinético descrito em detalhes no artigo, que recomendamos que você leia.

A estrutura das turbinas eólicas inclui:

• pás da hélice
• rotor rotativo para turbina
• o eixo do gerador e o próprio gerador,
• um inversor que converte corrente alternada em corrente contínua, usado para carregar baterias,
• bateria.

A essência das turbinas eólicas é simples. Durante a rotação do rotor, é gerada uma corrente alternada trifásica, que passa pelo controlador e carrega a bateria CC. Além disso, o inversor converte a corrente para que possa ser consumida fornecendo iluminação, rádio, TV, microondas e assim por diante.

Um dispositivo detalhado de um gerador eólico com um eixo de rotação horizontal permite imaginar claramente quais elementos contribuem para a conversão de energia cinética em energia mecânica e, em seguida, elétrica

Em geral, o princípio de operação de um gerador eólico de qualquer tipo e projeto é o seguinte: no processo de rotação, existem três tipos de força que atuam nas pás: frenagem, impulso e elevação.

Esse esquema da turbina eólica permite entender o que está acontecendo com a eletricidade produzida pelo gerador eólico: parte é acumulada e a outra é consumida

As duas últimas forças superam a força de frenagem e acionam o volante. Na parte fixa do gerador, o rotor gera um campo magnético para que uma corrente elétrica flua através dos fios.

Classificação dos tipos de geradores de energia

Existem vários sinais pelos quais as instalações de energia eólica são classificadas. A escolha da melhor versão do dispositivo para propriedade suburbana é descrita em detalhes em uma das artigos mais populares no nosso site.

Portanto, os moinhos de vento diferem em:

• o número de pás na hélice;
• materiais para lâminas;
• a localização do eixo de rotação em relação à superfície da terra;
• sinal de passo do parafuso.

Existem modelos com uma, duas, três lâminas e multi-lâminas.

Os produtos com um grande número de lâminas começam a girar mesmo com um pequeno vento. Geralmente eles são usados ​​em tais obras, quando o próprio processo de rotação é mais importante do que gerar eletricidade. Por exemplo, para extrair água de poços profundos.

Acontece que as pás de um gerador eólico podem ser feitas não apenas de materiais sólidos, mas também de tecido acessível

As lâminas podem estar navegando ou rígidas.Os produtos de vela são muito mais baratos que os rígidos, cuja fabricação é de metal ou fibra de vidro. Mas eles precisam ser reparados com muita frequência: são frágeis.

Quanto à localização do eixo de rotação em relação à superfície da Terra, distinguir moinhos de vento verticais e modelos horizontais. E, neste caso, cada variedade tem suas próprias vantagens: as verticais respondem mais sensivelmente a cada sopro do vento, mas as horizontais são mais poderosas.

Os geradores eólicos são divididos por sinais de passos em modelos com passos fixos e variáveis. O tom variável permite aumentar significativamente a velocidade de rotação, mas essa instalação possui um design complexo e maciço. As turbinas eólicas de passo fixo são mais simples e mais confiáveis.

Turbina eólica do tipo rotor

Vamos descobrir como fazer um simples moinho de vento com um eixo de rotação vertical do tipo rotor com suas próprias mãos. Esse modelo pode muito bem atender às necessidades de eletricidade da casa do jardim, vários anexos, além de iluminar a área da casa e os caminhos do jardim à noite.

As lâminas desta instalação do tipo rotor com um eixo de rotação vertical são claramente feitas de elementos cortados de um barril de metal

Nosso objetivo é fabricar um moinho de vento com uma potência máxima de 1,5 kW.

Para fazer isso, precisamos dos seguintes elementos e materiais:

• Gerador de carro de 12V;
• Bateria de hélio ou ácido de 12 V;
• Interruptor semi-apertado do tipo "botão" a 12 V;
• conversor 700 W - 1500 W e 12V - 220V;
• um balde, uma panela de grande capacidade ou outro recipiente espaçoso de aço inoxidável ou alumínio;
• lâmpada de controle de relé de automóvel carrega ou carrega a bateria;
• voltímetro de automóvel (qualquer um é possível);
• parafusos com porcas e arruelas;
• fios com seção transversal de 4 mm quadrados e 2,5 mm quadrados;
• dois grampos para prender o gerador ao mastro.

No processo de execução do trabalho, precisaremos de um moedor ou tesoura para metal, um lápis ou marcador de construção, uma fita métrica, alicate, uma furadeira, uma furadeira, chaves e uma chave de fenda.

O controlador para o sistema de geração de energia também pode ser montado por você. Com regras e esquemas de fabricação controlador para um moinho de vento O familiarizará com o artigo, cujo conteúdo recomendamos que você leia.

O estágio inicial de fabricação da instalação

Fazendo um moinho de vento caseiro, começamos com um grande tanque de metal de forma cilíndrica. Geralmente, um velho balde ou panela é usado para esse fim. Será a base da nossa futura turbina eólica.

Usando uma fita métrica e um lápis de construção (marcador), marcamos: dividimos nossa capacidade em quatro partes idênticas.

Ao fazer cortes de acordo com as instruções contidas no texto, em nenhum caso corte o metal até o fim

O metal terá que ser cortado. Você pode usar um moedor para isso. Não é utilizado para cortar recipientes de aço galvanizado ou estanho pintado, porque esse tipo de metal necessariamente superaquece. Para tais casos, é melhor usar uma tesoura. Cortamos as lâminas, mas não as cortamos até o fim.

Opções, esquemas e recomendações para a fabricação de vários modelos pás de turbinas eólicas Você encontrará no artigo que recomendamos.

Juntamente com a continuação do trabalho no tanque, refazeremos a polia do gerador. No fundo da panela anterior e na polia, é necessário delinear e fazer furos para os parafusos. O trabalho nesta fase deve ser realizado o mais cuidadosamente possível: todas as aberturas devem estar localizadas simetricamente para que não ocorram desequilíbrios durante a rotação da instalação.

É assim que as lâminas de outro projeto com um eixo de rotação vertical se parecem. Cada lâmina é feita separadamente e montada em um dispositivo comum

Dobre as lâminas para que não fiquem muito destacadas. Quando fizermos essa parte do trabalho, considere a direção em que o gerador irá girar.

Normalmente, a direção de sua rotação é orientada no sentido horário. O ângulo de flexão das pás afeta a área de influência das correntes de ar e a velocidade de rotação da hélice.

Agora você precisa consertar o balde com as lâminas preparadas para o trabalho na polia. Instalamos o gerador no mastro, fixando-o com braçadeiras. Resta conectar os fios e montar o circuito. Prepare-se para registrar o diagrama de fiação, cores dos fios e marcações dos pinos. Mais tarde, certamente será útil. Fixamos os fios no mastro do dispositivo.

Esta figura contém recomendações detalhadas para a montagem da estrutura geral e a visão geral do dispositivo já montado e pronto para uso

Para conectar a bateria, você precisa usar fios com uma seção transversal de 4 mm². Basta levar 1 metro de comprimento. Isso é o suficiente.

E para conectar a carga à rede, que inclui, por exemplo, aparelhos de iluminação e elétricos, são suficientes fios suficientes com uma seção transversal de 2,5 mm². Instale o inversor (conversor). Para isso, também será necessário um fio de 4 mm².

Vantagens e desvantagens de um modelo de rotor de um moinho de vento

Se você fez tudo de forma organizada e consistente, esse gerador eólico funcionará com sucesso. Nesse caso, não haverá problemas durante a operação.

Se você usar um conversor de 1000 W e uma bateria de 75 A, esta instalação fornecerá dispositivos de vigilância de eletricidade e vídeo, alarmes contra roubo e até iluminação pública.

As vantagens deste modelo são as seguintes:

• econômico;
• elementos podem ser facilmente substituídos por novos ou reparados;
• não são necessárias condições especiais para o funcionamento;
• confiável em operação;
• fornece conforto acústico completo.

Há também desvantagens, mas não tantas: o desempenho deste dispositivo não é muito alto e depende significativamente de rajadas repentinas de vento. Os fluxos de ar podem simplesmente atrapalhar uma hélice improvisada.

Para selecionar com precisão o modelo do gerador eólico da potência necessária antes de iniciar o trabalho, recomendamos faça um cálculo de acordo com as fórmulas fornecidas no artigo recomendado.

Montagem de turbinas eólicas axiais em ímãs de neodímio

Desde que os ímãs de neodímio apareceram na Rússia há relativamente pouco tempo, geradores eólicos axiais com estatores sem ferro começaram a ser fabricados há pouco tempo.

O aparecimento de ímãs causou uma onda de demanda, mas gradualmente o mercado ficou saturado e o custo desse produto começou a diminuir. Tornou-se disponível para artesãos que o adaptaram imediatamente para suas diversas necessidades.

Turbinas eólicas axiais com ímãs de neodímio com um eixo de rotação horizontal - um projeto mais complexo que requer não apenas habilidade, mas também certo conhecimento

Se você tem um cubo de um carro antigo com discos de freio, tomaremos como base para o futuro gerador axial.

Supõe-se que esta parte não seja nova, mas já esteja em operação. Nesse caso, é necessário desmontar, verificar e lubrificar os mancais, limpar cuidadosamente os depósitos sedimentares e toda a ferrugem. Gerador pronto, não se esqueça de pintar.

Um cubo com discos de freio, via de regra, vai para os artesãos como um dos componentes de um carro velho que foi demolido; portanto, ele precisa ser cuidadosamente limpo

Distribuição e fixação de ímãs

Os ímãs de neodímio devem ser colados aos discos do rotor. Para o nosso trabalho, usamos 20 ímãs de 25x8mm.

Obviamente, você pode usar um número diferente de pólos, mas as seguintes regras devem ser observadas: o número de ímãs e pólos em um gerador monofásico deve ser o mesmo, mas se estamos falando de um modelo trifásico, a proporção de pólos / bobinas deve ser 2/3 ou 4/3 .

Ao colocar ímãs, os pólos se alternam. É importante não cometer um erro. Se você não tiver certeza de que organizará os elementos corretamente, faça um modelo de dica ou aplique setores diretamente ao próprio disco.

Se você tiver escolha, é melhor comprar ímãs não redondos, mas retangulares. Nos modelos retangulares, o campo magnético é concentrado ao longo de todo o comprimento, e nos arredondados, no centro.

Ímãs opostos devem ter pólos diferentes. Você não confundirá nada se usar um marcador para marcá-los com sinais de menos ou mais. Para identificar os pólos, pegue os ímãs e segure-os um ao outro.

Se as superfícies forem atraídas, aplique uma vantagem sobre elas; se elas se repelirem, marque-as com menos. Ao colocar ímãs em discos, alterne os pólos.

Os ímãs são instalados de acordo com a política de políticas alternadas; as bordas de plasticina estão localizadas nos perímetros externo e interno: o produto está pronto para fundição de resina epóxi

Para confiabilidade da fixação do ímã, é necessário aplicar cola de alta qualidade e máxima resistência.

Para aumentar a confiabilidade da fixação, você pode usar resina epóxi. Deve ser diluído conforme indicado nas instruções e preenchê-lo com um disco. A resina deve cobrir o disco inteiro, mas não escorrer. É possível evitar a possibilidade de escoamento se envolver o disco com fita ou fazer proteções temporárias de plasticina a partir de uma tira de polímero em torno de seu perímetro.

Geradores monofásicos e trifásicos

Se compararmos estatores monofásicos e trifásicos, o último será melhor. O gerador monofásico vibra quando carregado. O motivo da vibração é a diferença na amplitude da corrente, decorrente de seu retorno instável por um ponto no tempo.

O modelo trifásico não tem essa desvantagem. Distingue-se pela potência constante devido às fases de compensação mútua: quando ocorre um aumento de corrente em uma, cai na outra.

De acordo com os resultados dos testes, o retorno do modelo trifásico é quase 50% mais que o mesmo indicador da fase monofásica. Outra vantagem deste modelo é que, na ausência de vibração desnecessária, o conforto acústico aumenta quando o dispositivo está funcionando sob carga.

Ou seja, o gerador trifásico praticamente não toca durante a operação. Quando a vibração diminui, a vida útil do dispositivo aumenta logicamente.

Na luta entre os dispositivos trifásicos e monofásicos, a trifásica sempre vence, porque não vibra muito durante a operação e dura mais que a fase monofásica

Regras de enrolamento da bobina

Se você perguntar a um especialista, ele dirá que, antes de enrolar as bobinas, é necessário realizar um cálculo completo. O praticante nesta matéria confiará em sua intuição.

Escolhemos um gerador de opções não muito rápido. Temos um procedimento para carregar uma bateria de doze volts que deve começar entre 100 e 150 rpm. Esses dados iniciais exigem que o número total de voltas de todas as bobinas seja de 1000 a 1200 peças. Ainda temos que dividir esse número entre todas as bobinas e determinar quantas voltas haverá em cada uma.

Um moinho de vento de baixa velocidade pode ser mais poderoso se o número de pólos aumentar. A frequência das oscilações atuais nas bobinas aumentará. Se um fio de seção transversal maior for usado para bobinas de enrolamento, a resistência diminui e a força da corrente aumenta. Não perca de vista o fato de que uma tensão mais alta pode "consumir" a corrente devido à resistência do enrolamento.

O processo de bobinagem pode ser facilitado e mais eficiente se você usar uma máquina especial para esse fim.

Não é necessário executar um processo rotineiro como bobinas de enrolamento manualmente. Um pouco de criatividade e uma excelente máquina que pode lidar facilmente com o enrolamento já estão lá

O desempenho e o desempenho dos geradores caseiros são grandemente influenciados pela espessura e número de ímãs localizados nos discos. A potência final total pode ser calculada se você enrolar uma bobina e, em seguida, role-a no gerador. A potência futura do gerador é determinada medindo a tensão em velocidades específicas sem carga.

Nós damos um exemplo. Com uma resistência de 3 ohms e 200 rpm, sai 30 volts. Se subtrairmos 12 volts da tensão da bateria desse resultado, obteremos 18 volts. Divida este resultado por 3 ohms e obtenha 6 amperes. O volume é de 6 amperes e irá para a bateria. Obviamente, no cálculo, não levamos em conta as perdas nos fios e na ponte de diodos: o resultado real será menor que o calculado.

Geralmente as bobinas são feitas de forma redonda. Mas, se você os retirar um pouco, obterá mais cobre no setor e as curvas serão mais retas. Se compararmos o tamanho do ímã e o diâmetro do furo interno das bobinas, eles devem corresponder um ao outro ou o tamanho do ímã pode ser um pouco menor.

As bobinas prontas devem corresponder ao tamanho dos seus ímãs: elas devem ser ligeiramente maiores que os ímãs ou iguais à sua magnitude

A espessura do estator, que fazemos, deve correlacionar corretamente com a espessura dos ímãs. Se o estator for feito mais aumentando o número de voltas nas bobinas, o espaço entre discos aumentará e o fluxo magnético diminuirá. O resultado pode ser o seguinte: a mesma tensão é gerada, mas, devido ao aumento da resistência das bobinas, obtemos uma corrente mais baixa.

A madeira compensada é usada para fazer o estator. No entanto, os setores de bobinas podem ser marcados no papel usando plasticina como bordas.

Se a fibra de vidro for colocada em cima das bobinas na parte inferior do molde, a resistência do produto aumentará. Antes de aplicar a resina epóxi, é necessário lubrificar o molde com vaselina ou cera, para que a resina não grude no molde. Alguns usam fita ou filme em vez de graxa.

Entre si, as bobinas são fixas imóveis. Nesse caso, os fins das fases são destacados. Seis fios externos devem ser conectados com uma estrela ou um triângulo. Girando o gerador montado à mão, teste-o. Se a tensão for de 40 V, a corrente será de aproximadamente 10 amperes.

Montagem final do dispositivo

O comprimento do mastro acabado deve ser de aproximadamente 6 a 12 metros. Com tais parâmetros, sua base deve ser concretada. O próprio moinho de vento será montado no topo do mastro.

Para alcançá-lo em caso de quebra, é necessário fornecer uma montagem especial na base do mastro, o que permitirá elevar e abaixar o tubo usando um guincho manual.

O mastro se eleva alto com um gerador eólico conectado a ele, mas o capataz prudente criou um dispositivo especial que permite, se necessário, abaixar a estrutura ao chão

Para fazer um parafuso, você pode usar um tubo de PVC com um diâmetro de 160 mm. Ele será usado para cortar um parafuso de dois metros, composto por seis lâminas de sua superfície. A forma das lâminas é melhor desenvolvida de forma independente pela experiência. O objetivo é aumentar o torque em baixas rotações.

A hélice deve ser protegida do vento excessivo. Para resolver esse problema, use uma cauda dobrável. A energia gerada é armazenada nas baterias.

Para a atenção de nossos leitores, fornecemos duas versões de geradores eólicos do tipo "faça você mesmo", que desfrutam da atenção cada vez maior não apenas dos proprietários de imóveis suburbanos, mas também dos moradores comuns de verão.

Ambos os modelos de turbinas eólicas são eficazes à sua maneira. Esses dispositivos são capazes de demonstrar resultados particularmente bons na área das estepes, com ventos frequentes e fortes. Eles são eficazes o suficiente para serem usados ​​em uma organização. aquecimento doméstico alternativo e no fornecimento de eletricidade. E eles não são tão difíceis de construir com as próprias mãos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Este vídeo mostra um exemplo de uma turbina eólica com um eixo de rotação horizontal. O autor do dispositivo explica em detalhes as nuances do design da instalação feita por ele, chama a atenção dos telespectadores para os erros que podem ser cometidos no processo de auto-fabricação de um gerador eólico, dá conselhos práticos.

Observe que chegar a um dispositivo elevado a uma altura decente não é tão fácil. A reinstalação de uma turbina eólica provavelmente será problemática. Portanto, o design do mastro dobrável nesse caso não será supérfluo.

Este vídeo mostra uma turbina eólica rotativa com um eixo de rotação vertical. Esta instalação não é alta, foi feita originalmente e é altamente sensível: até um leve vento faz com que as lâminas do dispositivo se movam.

Se você mora em uma área onde os ventos não são considerados uma ocorrência rara, o uso dessa fonte específica de energia alternativa pode ser mais eficaz para você. Os exemplos acima de moinhos de vento feitos por nós provam que fazer você mesmo não é tão difícil. A energia eólica é um recurso publicamente disponível e renovável que pode e deve ser usado.

Os interessados ​​no tópico do artigo são convidados a expressar sua opinião nos comentários e a fazer perguntas que surgiram durante a familiarização com o material.