Como fazer um gerador eólico com as próprias mãos: aparelho, princípio de funcionamento + melhores produtos caseiros

É difícil não notar como a estabilidade do fornecimento de eletricidade às instalações suburbanas difere do fornecimento de eletricidade aos edifícios urbanos e empresas. Admita que você, como proprietário de uma casa ou chalé particular, já encontrou mais de uma vez interrupções, inconvenientes associados e danos ao equipamento.

As situações negativas elencadas, juntamente com as consequências, não complicarão mais a vida dos amantes dos espaços naturais. Além disso, com custos trabalhistas e financeiros mínimos. Para isso, basta fazer um gerador de energia eólica, que descrevemos detalhadamente no artigo.

Descrevemos detalhadamente as opções para fabricar um sistema que seja útil no lar e elimine a dependência energética. De acordo com nosso conselho, um artesão doméstico inexperiente pode construir um gerador eólico com as próprias mãos. Este prático dispositivo ajudará a reduzir significativamente suas despesas diárias.

Legalidade da instalação de um gerador eólico

As fontes alternativas de energia são o sonho de qualquer veranista ou proprietário cujo terreno esteja longe das redes centrais.Porém, quando recebemos as contas da energia elétrica consumida em um apartamento na cidade e olhamos para o aumento das tarifas, percebemos que um gerador eólico criado para as necessidades domésticas não nos faria mal.

Depois de ler este artigo, talvez você realize seu sonho.

Um gerador eólico é uma excelente solução para fornecer eletricidade a uma propriedade rural. Além disso, em alguns casos, instalá-lo é a única solução possível.

Para não desperdiçar dinheiro, esforço e tempo, vamos decidir: existem circunstâncias externas que nos criarão obstáculos durante o funcionamento do gerador eólico?

Para fornecer eletricidade a uma casa de veraneio ou pequeno chalé, basta pequena usina eólica, cuja potência não excederá 1 kW. Esses dispositivos na Rússia são equiparados a produtos domésticos. A sua instalação não requer certificados, licenças ou quaisquer aprovações adicionais.

Para determinar a viabilidade de instalação de um gerador eólico, é necessário conhecer o potencial energético eólico de uma determinada área (clique para ampliar)

Não há tributação sobre a produção de electricidade, que é gasta na satisfação das necessidades do próprio agregado familiar. Portanto, um moinho de vento de baixa potência pode ser instalado com segurança, utilizando-o para gerar eletricidade gratuita, sem pagar nenhum imposto ao estado.

No entanto, por precaução, você deve perguntar se existem regulamentos locais relativos ao fornecimento de energia individual que possam criar obstáculos na instalação e operação deste dispositivo.

Os geradores eólicos, que são capazes de satisfazer a maioria das necessidades de uma fazenda média, não podem causar reclamações nem mesmo dos vizinhos.

Seus vizinhos podem ter reclamações caso sofram inconvenientes causados ​​pela operação do moinho de vento. Não se esqueça que os nossos direitos terminam onde começam os direitos das outras pessoas.

Portanto, ao comprar ou fazer o seu próprio gerador eólico para casa Você precisa prestar muita atenção aos seguintes parâmetros:

• Altura do mastro. Ao montar um gerador eólico, você precisa levar em consideração as restrições de altura de edifícios individuais que existem em vários países ao redor do mundo, bem como a localização de seu próprio local. Esteja ciente de que estruturas com mais de 15 metros de altura são proibidas perto de pontes, aeroportos e túneis.
• Ruído da caixa de velocidades e das lâminas. Os parâmetros do ruído gerado podem ser determinados usando um dispositivo especial e então os resultados da medição podem ser documentados. É importante que não excedam os padrões de ruído estabelecidos.
• Interferência no ar. Idealmente, ao criar um moinho de vento, deve ser fornecida proteção contra interferência de TV onde seu dispositivo puder causar tais problemas.
• Reivindicações de Serviços Ambientais. Esta organização só pode impedir a operação da instalação se interferir na migração de aves migratórias. Mas isso é improvável.

Ao criar e instalar você mesmo um dispositivo, aprenda esses pontos e, ao adquirir um produto acabado, preste atenção aos parâmetros que estão em seu passaporte. É melhor se proteger com antecedência do que ficar chateado depois.

O princípio de funcionamento de uma turbina eólica

Um gerador eólico ou usina eólica (WPP) é um dispositivo usado para converter a energia cinética do fluxo do vento em energia mecânica. A energia mecânica resultante gira o rotor e é convertida na forma elétrica que precisamos.

Princípio de funcionamento e dispositivo moinho de vento cinético são descritos detalhadamente no artigo, que recomendamos a leitura.

A turbina eólica inclui:

• pás formando uma hélice,
• rotor de gerencio da turbina,
• o eixo do gerador e o próprio gerador,
• um inversor que converte corrente alternada em corrente contínua, que é usada para carregar baterias,
• bateria.

A essência das turbinas eólicas é simples. À medida que o rotor gira, é gerada uma corrente alternada trifásica, que passa pelo controlador e carrega a bateria CC. O inversor então converte a corrente para que ela possa ser consumida em luzes, rádios, TVs, microondas e assim por diante.

O projeto detalhado de um gerador eólico com eixo de rotação horizontal permite imaginar claramente quais elementos contribuem para a conversão da energia cinética em mecânica e depois em elétrica

Em geral, o princípio de funcionamento de um gerador eólico de qualquer tipo e desenho é o seguinte: durante o processo de rotação, ocorrem três tipos de efeitos de força nas pás: frenagem, impulso e levantamento.

Este diagrama de funcionamento de um aerogerador permite entender o que acontece com a eletricidade produzida pelo funcionamento do gerador eólico: parte dela é acumulada e a outra é consumida

As duas últimas forças superam a força de frenagem e colocam o volante em movimento.Na parte estacionária do gerador, o rotor forma um campo magnético para que a corrente elétrica flua através dos fios.

Classificação dos tipos de geradores de energia

Existem vários critérios pelos quais as usinas eólicas são classificadas. Como escolher o melhor dispositivo para uma propriedade rural está descrito detalhadamente em um dos artigos mais populares Em nosso site.

Então, os moinhos de vento diferem em:

• número de pás da hélice;
• materiais para fabricação de lâminas;
• a localização do eixo de rotação em relação à superfície da Terra;
• característica de passo do parafuso.

Existem modelos com uma, duas, três lâminas e multilâminas.

Produtos com grande número de pás começam a girar mesmo com ventos fracos. Geralmente são utilizados em trabalhos onde o próprio processo de rotação é mais importante do que a geração de eletricidade. Por exemplo, para extrair água de poços profundos.

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

As lâminas podem ser de vela ou rígidas. Os produtos de vela são muito mais baratos que os rígidos, feitos de metal ou fibra de vidro. Mas têm de ser reparados com muita frequência: são frágeis.

Quanto à localização do eixo de rotação em relação à superfície terrestre, existem turbinas eólicas verticais e modelos horizontais. E neste caso, cada variedade tem suas vantagens: as verticais reagem com mais sensibilidade a cada sopro de vento, mas as horizontais são mais potentes.

Os geradores eólicos são divididos de acordo com as características do passo em modelos com passo fixo e variável. O passo variável permite aumentar significativamente a velocidade de rotação, mas esta instalação possui um design complexo e maciço. Turbinas eólicas com passo fixo são mais simples e confiáveis.

Instalação eólica-elétrica do tipo rotor

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

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

Nosso objetivo é produzir uma turbina eólica com potência máxima de 1,5 kW.

Para fazer isso precisaremos dos seguintes elementos e materiais:

• Gerador automotivo de 12 V;
• Bateria de gel ou ácido de 12 V;
• chave semi-hermética do tipo “botão” para 12 V;
• conversor 700 W – 1500 W e 12V – 220V;
• um balde, uma panela grande ou outro recipiente espaçoso feito de aço inoxidável ou alumínio;
• relé da lâmpada avisadora de carga do carro ou carregamento da bateria;
• voltímetro de carro (você pode usar qualquer um);
• parafusos com porcas e arruelas;
• fios com seção transversal de 4 mm quadrados e 2,5 mm quadrados;
• duas braçadeiras para fixar o gerador ao mastro.

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

Você também pode montar um controlador para um sistema que gera eletricidade por conta própria. Com regras e esquemas de fabricação controlador de turbina eólica irá familiarizá-lo com o artigo, cujo conteúdo aconselhamos que você se familiarize.

Estágio inicial de fabricação da instalação

Começamos a fazer um moinho de vento caseiro pegando um grande recipiente cilíndrico de metal. Normalmente, para esse fim, utiliza-se água fervente velha, um balde ou uma panela. Esta será a base para as nossas futuras turbinas eólicas.

Usando uma fita métrica e um lápis de construção (marcador), aplique as marcações: divida nosso recipiente em quatro partes iguais.

Ao fazer cortes de acordo com as instruções contidas no texto, em hipótese alguma corte totalmente o metal.

O metal terá que ser cortado. Para isso você pode usar um moedor. Não é utilizado para cortar recipientes de aço galvanizado ou chapa pintada, pois esse tipo de metal certamente superaquecerá. Para tais casos, é melhor usar uma tesoura. Cortamos as lâminas, mas não as cortamos completamente.

Opções, diagramas e recomendações para fabricação de diversos modelos lâminas para gerador eólico você encontrará em nosso artigo recomendado.

Simultaneamente à continuação dos trabalhos no tanque, iremos remodelar a polia do gerador. No fundo da panela anterior e na polia é necessário marcar e fazer furos para os parafusos. O trabalho nesta fase deve ser tratado com o máximo cuidado: todos os furos devem estar localizados simetricamente para que não ocorra desequilíbrio durante a rotação da instalação.

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

Dobramos as lâminas para que não fiquem muito salientes. Ao realizarmos esta parte do trabalho, levamos em consideração o sentido de rotação do gerador.

Normalmente o sentido de sua rotação é no sentido horário. O ângulo de curvatura das pás afeta a área de influência dos fluxos de ar e a velocidade de rotação da hélice.

Agora você precisa prender na polia um balde com lâminas preparadas para o trabalho. Instalamos o gerador no mastro, fixando-o com braçadeiras. Resta conectar os fios e montar o circuito. Esteja preparado para anotar o diagrama de fiação, as cores dos fios e as marcações dos pinos. Você certamente precisará disso mais tarde. Fixamos os fios no mastro do aparelho.

Este desenho contém recomendações detalhadas para montagem da estrutura geral e uma visão geral do dispositivo já montado e pronto para uso.

Para conectar a bateria, é necessário utilizar fios com seção transversal de 4 mm². Basta pegar um segmento de 1 metro de comprimento. É o bastante.

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

Vantagens e desvantagens do modelo de moinho rotativo

Se você fez tudo com cuidado e consistência, este gerador eólico funcionará com sucesso. Neste caso, não surgirão problemas durante o seu funcionamento.

Se utilizar um conversor de 1000 W e uma bateria de 75A, esta instalação fornecerá eletricidade para dispositivos de videovigilância, alarmes de segurança e até iluminação pública.

As vantagens deste modelo são:

• econômico;
• os elementos podem ser facilmente substituídos por novos ou reparados;
• nenhuma condição especial é necessária para operação;
• confiável em operação;
• proporciona total conforto acústico.

Também existem desvantagens, mas não muitas: o desempenho deste dispositivo não é muito alto e depende significativamente de rajadas de vento repentinas. As correntes de ar podem simplesmente atrapalhar uma hélice improvisada.

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

Montagem de uma turbina eólica axial em ímãs de neodímio

Como os ímãs de neodímio surgiram na Rússia há relativamente pouco tempo, geradores eólicos axiais com estatores sem ferro começaram a ser fabricados não faz muito tempo.

O surgimento dos ímãs causou um aumento na demanda, mas aos poucos o mercado ficou saturado e o custo desse produto começou a diminuir. Ficou à disposição dos artesãos, que imediatamente o adaptaram às suas diversas necessidades.

Uma turbina eólica axial em ímãs de neodímio com eixo de rotação horizontal é um projeto mais complexo que requer não apenas habilidade, mas também certo conhecimento

Se você tiver um cubo de um carro antigo com discos de freio, vamos tomá-lo como base para o futuro gerador axial.

Supõe-se que esta peça não seja nova, mas já tenha sido utilizada. Neste caso é necessário desmontá-lo, verificar e lubrificar os mancais, limpar minuciosamente os depósitos sedimentares e toda ferrugem. Não se esqueça de pintar o gerador acabado.

O cubo com discos de freio, via de regra, vai para o artesão como um dos componentes de um carro velho que foi sucateado e, portanto, precisa de uma limpeza completa

Distribuindo e protegendo ímãs

Os ímãs de neodímio devem ser colados nos discos do rotor. Para o nosso trabalho levaremos 20 ímãs 25x8mm.

Claro, 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 corresponder, mas se estamos falando de um modelo trifásico, então a relação de pólos para bobinas deve ser 2/3 ou 4/3.

Ao colocar ímãs, os pólos se alternam. É importante não cometer erros. Se você não tem certeza de que posicionará os elementos corretamente, faça um modelo de dica ou aplique os setores diretamente no próprio disco.

Se você tiver escolha, compre ímãs retangulares em vez de redondos. Nos modelos retangulares, o campo magnético está concentrado em todo o comprimento, e nos redondos - 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 determinar os pólos, pegue os ímãs e aproxime-os um do outro.

Se as superfícies se atraem, coloque um sinal de mais nelas; se elas se repelem, marque-as com menos. Ao colocar ímãs em discos, alterne os pólos.

Os ímãs são instalados obedecendo à regra de políticas alternadas, as laterais de plasticina estão localizadas ao longo dos perímetros externo e interno: o produto está pronto para ser preenchido com resina epóxi

Para fixar o ímã com segurança, você precisa usar cola de alta qualidade e o mais forte possível.

Para aumentar a confiabilidade da fixação, você pode usar resina epóxi. Deve ser diluído conforme indicado nas instruções e preenchido no disco. A resina deve cobrir todo o disco, mas não escorrer. Você pode evitar a possibilidade de gotejamento enrolando o disco com fita adesiva ou fazendo barreiras temporárias de plasticina feitas de uma tira de polímero em todo o seu perímetro.

Geradores monofásicos e trifásicos

Se compararmos estatores monofásicos e trifásicos, estes últimos serão melhores. Um gerador monofásico vibra quando carregado. A causa da vibração é a diferença na amplitude da corrente, que surge devido à sua saída inconsistente de cada vez.

O modelo trifásico não apresenta essa desvantagem. Caracteriza-se pela potência constante devido às fases que se compensam: quando a corrente aumenta em uma, diminui na outra.

De acordo com os resultados dos testes, a saída do modelo trifásico é quase 50% maior que a do modelo monofásico. Outra vantagem deste modelo é que na ausência de vibrações desnecessárias, o conforto acústico aumenta quando o aparelho opera sob carga.

Ou seja, um gerador trifásico praticamente não zumbe durante seu funcionamento. Quando a vibração é reduzida, a vida útil do dispositivo aumenta logicamente.

Na briga entre dispositivos trifásicos e monofásicos, o trifásico invariavelmente vence, pois não zumbe tanto durante a operação e dura mais que os monofásicos

Regras para enrolar uma bobina

Se você perguntar a um especialista, ele dirá que antes de enrolar as bobinas é preciso fazer um cálculo cuidadoso. Um praticante neste assunto confiará em sua intuição.

Escolhemos um gerador que não era muito rápido. Nosso procedimento de carregamento de uma bateria de doze volts deve começar em 100-150 rpm. Esses dados iniciais exigem que o número total de voltas de todas as bobinas seja de 1.000 a 1.200 peças. Só temos que dividir esse valor entre todas as bobinas e determinar quantas voltas haverá em cada uma.

Um moinho de vento em baixas velocidades pode ser mais potente se o número de pólos aumentar. A frequência das oscilações de corrente nas bobinas aumentará. Se você usar um fio de seção transversal maior para enrolar as bobinas, a resistência diminuirá e a corrente aumentará. Não perca de vista o fato de que tensões mais altas podem “consumir” a corrente devido à resistência do enrolamento.

O processo de enrolamento pode ser facilitado e eficiente se você utilizar uma máquina especial para esse fim.

Não é necessário realizar um processo rotineiro como enrolar bobinas manualmente. Um pouco de engenhosidade e uma excelente máquina que pode facilmente lidar com o enrolamento já estão aí

As características de desempenho dos geradores caseiros são muito influenciadas pela espessura e pelo número de ímãs localizados nos discos. A potência total total pode ser calculada enrolando uma bobina e depois girando-a em um gerador. A potência futura do gerador é determinada medindo a tensão em velocidades específicas sem carga.

Vamos dar um exemplo. Com uma resistência de 3 ohms e 200 rpm, saem 30 volts.Se você subtrair 12 volts da tensão da bateria desse resultado, obterá 18 volts. Divida esse resultado por 3 ohms e obtenha 6 amperes. O volume é de 6 amperes e irá para a bateria. Claro que no cálculo não levamos em consideração as perdas nos fios e na ponte de diodos: o resultado real será menor que o calculado.

Normalmente as bobinas são redondas. Mas, se você esticar um pouco, vai conseguir mais cobre no setor e as curvas ficarão mais retas. Se compararmos o tamanho do ímã e o diâmetro do orifício interno das bobinas, eles devem corresponder ou o tamanho do ímã pode ser um pouco menor.

As bobinas prontas devem corresponder em tamanho aos ímãs: devem ser ligeiramente maiores que os ímãs ou iguais em tamanho a eles

A espessura do estator que fabricamos deve estar corretamente relacionada à espessura dos ímãs. Se o estator for aumentado aumentando o número de voltas nas bobinas, o espaço entre discos aumentará e o fluxo magnético diminuirá. O resultado pode ser este: é gerada a mesma tensão, mas devido ao aumento da resistência das bobinas, receberemos menos corrente.

A madeira compensada é usada para fazer o molde do estator. Porém, os setores das bobinas podem ser marcados no papel usando plasticina como borda.

Se você colocar tecido de fibra de vidro 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. Algumas pessoas usam fita ou filme em vez de lubrificante.

As bobinas são fixadas umas às outras. Neste caso, os finais das fases são destacados. Os seis fios retirados devem ser conectados em estrela ou triângulo. Girando manualmente o gerador montado, ele é testado.Se a tensão for 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 fixado no topo do mastro.

Para poder alcançá-lo em caso de avaria, é necessário prever um suporte especial na base do mastro, que permitirá subir e descer o tubo através de um guincho manual.

O mastro com um gerador eólico acoplado sobe alto, mas o artesão prudente fez um dispositivo especial que permite baixar a estrutura até o solo se necessário

Para fazer um parafuso, pode-se usar um tubo de PVC com diâmetro de 160 mm. Ele será usado para cortar de sua superfície uma hélice de dois metros composta por seis pás. É melhor desenvolver experimentalmente o formato das lâminas. O objetivo é aumentar o torque em baixas rotações.

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

Fornecemos aos nossos leitores duas opções de geradores eólicos de 220 V de fabricação própria, que recebem cada vez mais atenção não apenas dos proprietários de casas de campo, mas também dos residentes comuns de verão.

Ambos os modelos de turbinas eólicas são eficazes à sua maneira. Esses dispositivos podem demonstrar resultados especialmente bons em áreas de estepe com ventos fortes e frequentes. Eles são eficazes o suficiente para serem usados ​​em uma organização aquecimento doméstico alternativo e no fornecimento de eletricidade. E não são tão difíceis de construir com as próprias mãos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Este vídeo mostra um exemplo de turbina eólica com eixo de rotação horizontal. O autor do dispositivo explica detalhadamente as nuances do projeto de uma instalação faça você mesmo, chama a atenção do público para os erros que podem ser cometidos no processo de fabricação independente de um gerador eólico e dá conselhos práticos.

Observe que chegar ao dispositivo elevado a uma altura decente não é tão fácil. A reinstalação de tal turbina eólica provavelmente será problemática. Portanto, a estrutura dobrável do mastro, neste caso, não será de todo supérflua.

Este vídeo mostra um moinho de vento rotativo com eixo de rotação vertical. Esta instalação é baixa, feita de forma original e é altamente sensível: mesmo um leve vento aciona as pás do aparelho.

Se você mora em uma área onde os ventos não são considerados um fenômeno raro, usar esta fonte específica de energia alternativa pode ser mais eficaz para você. Os exemplos acima de moinhos de vento caseiros provam que fazê-los com as próprias mãos não é tão difícil. A energia eólica é um recurso renovável e acessível ao público que pode e deve ser utilizado.

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