Gerador Eólico Faça Você Mesmo: Como Fazer Um Gerador Eólico Caseiro A Partir De Uma Máquina De Lavar, De Garrafas De Plástico E De Um Motor De Roda

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 05:55

Um gerador eólico para gerar eletricidade é uma fonte insubstituível de eletricidade onde não há muita luz solar, não há rios por perto e não há redes elétricas centralizadas.

Características de design

O princípio de funcionamento de um gerador eólico é a conversão da energia eólica em energia elétrica.

Em outros tipos de geradores elétricos, o fluxo da água do rio, a força das marés oceânicas e vazantes são usados como fonte de energia mecânica (cinética).

Em sistemas onde a energia térmica é necessária para gerar eletricidade, eles usam:

• um motor funcionando com gasolina, gasolina ou óleo diesel;
• liberação de calor de placas e blocos de um reator nuclear, cujo calor é usado para converter água em vapor - em uma turbina a vapor;
• vários tipos de combustível queimado em uma usina de cogeração, substituindo o calor, o calor de um reator nuclear.

Os painéis solares se destacam, onde a luz é usada como fonte de energia, e não calor ou energia mecânica.

Mas voltando às "turbinas eólicas", cujo princípio de funcionamento é o seguinte . A força do vento gira a hélice, que aciona o eixo do gerador a motor. Junto com o eixo, o rotor do motor, no qual os ímãs permanentes são instalados, gira em sincronia. O campo magnético, ao passar pelo enrolamento do estator, induz nele uma corrente alternada devido a uma mudança na força do fluxo magnético que passa pelas espiras das bobinas, a partir das quais o enrolamento é montado. Uma tensão elétrica alternada é alimentada a um circuito eletrônico, onde é convertida em tensão contínua. Vários dispositivos e dispositivos que precisam dele funcionam com corrente contínua.

Qualquer pessoa pode fazer um gerador para casas de veraneio ou condições de campo que gere corrente alternada com tensão de 220 V . Quanto mais impressionantes forem as dimensões da estrutura, maior será a eficiência do recuo recebido por um determinado usuário. Não é um problema fazer um gerador que gere um ou vários quilowatts de eletricidade por hora. A eletricidade recebida de tal instalação é capaz de alimentar quase todos os aparelhos elétricos da casa, incluindo equipamentos de jardinagem.

O gerador eólico é instalado o mais alto possível - ao nível da cumeeira do telhado. Lá, a força do vento atinge os valores máximos indicados na previsão do tempo.

A instalação lembra remotamente um cata-vento com hélice, por isso essa estrutura gira onde sopra o vento. Isso é necessário para maximizar o uso de sua força e velocidade.

A hélice horizontal é girada por uma haste localizada na parte traseira da unidade . A haste vertical não é necessária - suas pás estão localizadas de tal forma que a própria hélice dará partida quase meia volta, não importando de que lado o vento sopra.

Para que uma turbina eólica opere com eficiência máxima, é necessária uma velocidade de 3.000 rpm ou mais . Para geradores que produzem corrente alternada, essa frequência corresponde ao valor de 50 hertz, típico de usinas industriais domésticas. Depois de girar um motor-gerador pesando cerca de 10 kg, não é um problema obter 2 kW a cada hora.

Do que pode ser feito?

O principal elemento de qualquer modelo de parque eólico é um gerador a motor. Funciona como um motor - a corrente contínua ou alternada faz o rotor (e com ele o eixo) girar. Trabalhar ao contrário - como um gerador - também é possível.

Dentre os motores utilizados como geradores, encontram-se os motores assíncronos com escova, sem escova e de passo . São esses três tipos de motores populares entre os amadores que montam turbinas eólicas com as próprias mãos.

Em um motor coletor, os enrolamentos do rotor (armaduras) estão localizados em um campo magnético constante de ímãs do estator . A tensão constante removida dos terminais de tal motor quando seu eixo com a armadura está destorcido é transmitida dos contatos que conduzem a corrente da armadura por meio das escovas. As escovas em si são o ponto fraco desse motor - elas esgotam rapidamente seus recursos. Como regra, esse gerador está sob carga constante; quando a armadura se move, as escovas acendem. Vários dias de operação contínua de tal instalação podem desgastar completamente as escovas, como resultado, estas últimas terão de ser substituídas.

O uso de motores de escova como gerador com carga ativa constante é impraticável.

A melhor opção é o motor brushless . Nele, um rotor com imãs gira no espaço entre os enrolamentos do estator. Os próprios enrolamentos permanecem estacionários, não precisam de contatos deslizantes. Graças a uma solução tão simples, a instalação pode operar por décadas - é importante apenas uma vez por temporada ou a cada seis meses lubrificar os rolamentos do motor, que são responsáveis por uma rotação perfeita e sem folga do rotor. Soluções populares baseadas em um motor sem escova - assíncrono ou passo a passo - estão disponíveis para quase todos os "DIYer" domésticos.

Um motor assíncrono é usado em ferramentas elétricas - por exemplo, em uma retificadora . O stepper pode ser encontrado em uma ampla variedade de dispositivos - de uma roda de motor de bicicleta a um acionamento mecânico de uma impressora ou um acionador de disco.

O motor de escova variável usado em martelos rotativos, esmerilhadeiras, chaves de fenda, serras de vaivém e aplainadoras elétricas se destaca . Sua desvantagem é a necessidade de remover as escovas e o furo do rotor para os ímãs de neodímio. Como resultado, apenas o enrolamento do estator permanece dos enrolamentos ativos - o enrolamento do rotor é completamente removido.

Uma hélice de turbina eólica pode ser feita de canos de esgoto de plástico, garrafas PET e materiais recicláveis semelhantes. Quanto mais leve e forte for, menos força do vento será necessária para desenrolá-lo.

Um gerador eólico feito de um ventilador exigirá um furo de rotor para ímãs de neodímio . O projeto do motor do ventilador doméstico não foi projetado para receber corrente elétrica girando o rotor. Um cooler de computador (chip cooler) - um ventilador da unidade de sistema de um PC ou laptop - sofre a mesma alteração.

Um trator ou gerador de carro usa um enrolamento de campo adicional, que é alimentado pela bateria da própria máquina . Para que o gerador produza, por exemplo, uma corrente alternada de 135 amperes com uma tensão de 15 volts, o enrolamento de excitação do rotor após ligar a ignição consome uma corrente contínua de 3 amperes com uma tensão de 12, 6-14 V A principal fonte de energia do gerador ainda é o virabrequim de um motor de combustão interna operando com gasolina, diesel ou metano / propano. Um trator ou gerador de carro exigirá a remoção do enrolamento de campo e a instalação de ímãs de neodímio.

O que é necessario?

A opção mais comum é usar um motor de máquina de lavar para um gerador caseiro . Se a velha "máquina de lavar" não estiver disponível, você pode encontrar esse motor nas lojas de lixo do mercado doméstico, no centro de serviço de eletrodomésticos mais próximo ou em uma loja especializada. Não é um problema encomendar um motor assim da China.

Basicamente, nas máquinas de lavar, é utilizado um motor assíncrono sem escovas.

Tanto os novos quanto os usados funcionarão por muito tempo. 200 watts de potência podem ser facilmente convertidos em quilowatts ou mais.

Materiais (editar)

Para montar o gerador, além do motor, você precisa de:

• ímãs de neodímio nos tamanhos 20, 10 e 5 mm (32 no total);
• diodos retificadores ou ponte de diodos com corrente de dezenas de amperes (observe a regra de dupla reserva de marcha);
• adesivo epóxi;
• soldagem a frio;
• lixa;
• lata do lado de uma lata.

Os ímãs são encomendados online da China.

Ferramentas

As seguintes ferramentas irão acelerar o processo de fabricação:

• torno;
• tesoura;
• chave de fenda com bocais;
• alicate.

Na ausência de um torno, entre em contato com um amigo que saiba trabalhar nesse tipo de torno.

Esquemas e desenhos

O gerador como dispositivo gera corrente alternada, que deve ser convertida em corrente contínua, trazida ao valor de tensão necessário. Se um motor-gerador produz, digamos, 40 volts, então é improvável que este seja um valor adequado para a maioria dos produtos eletrônicos de consumo usando 5 ou 12 volts DC ou 127/220 volts AC.

O esquema de toda a instalação, comprovado pelo tempo e milhões de usuários, inclui retificador, controlador, bateria e inversor . Uma bateria de carro com uma capacidade de 55-300 amperes-hora é usada como um buffer de armazenamento de energia armazenada. Sua tensão de operação é 10, 9-14, 4 V com carga cíclica (ciclo de carga-descarga completa) e 12, 6-13, 65 com buffer (porcionado, dosado, quando você precisa recarregar uma bateria parcialmente descarregada).

O controlador converte, por exemplo, os mesmos 40 volts em 15. Sua eficiência em volt-amperagem varia de 80-95% - excluindo perdas no retificador.

O gerador trifásico tem a maior eficiência . - sua potência é 50% maior que a monofásica, não vibra durante o funcionamento (a vibração afrouxa a estrutura, tornando-a efêmera).

As bobinas do enrolamento de cada uma das fases se alternam e são conectadas em série - como os pólos dos ímãs, um dos lados voltado para as bobinas.

A tarefa do inversor é converter uma voltagem constante de cerca de 12 volts retirada da bateria em uma voltagem alternada de cerca de 220.

Eletrodomésticos e eletrônicos modernos são capazes de operar a partir de 110 volts (Padrão americano para redes domésticas) até 250 - não é recomendado dar mais para aparelhos e dispositivos de rede. Todos os conversores são impulsivos, em comparação com os lineares, suas perdas de calor são muito menores.

Etapas de fabricação

Para modificar o projeto de um motor de indução, faça o seguinte

1. Desmonte o motor e retire o rotor.
2. Remova as placas da armadura do rotor. Corte-os a uma profundidade de 2 mm.
3. Faça ranhuras de até 5 mm de profundidade para ímãs.
4. Marque uma tira de folha de flandres para os ímãs. Eles devem estar igualmente espaçados um do outro - isso evitará a perda desnecessária de energia da instalação.
5. Prenda-os a esta tira de lata com super cola. Fixe a tira com ímãs na âncora.
6. Preencha o espaço entre os ímãs com solda a frio ou cola epóxi.
7. Remova rebarbas e irregularidades do rotor com uma lixa.
8. Verifique - e substitua se necessário - os rolamentos e parafusos do motor.

Monte o gerador do motor. O dispositivo está pronto para instalação posterior. Para verificar o dispositivo, prenda seu eixo em uma broca ou mandril de chave de fenda e acelere a 1000 rpm.

Uma voltagem nas extremidades do enrolamento de 110 volts pode ser considerada adequada.

Em um valor inferior, o erro está na alternância desigual de ímãs em qualquer ponto do círculo de rotação da armadura.

Para montar a turbina eólica, faça o seguinte

1. Corte pedaços idênticos de um tubo de PVC com um diâmetro de 11-16 cm, correspondendo em comprimento às futuras lâminas.
2. Em cada segmento, desenhe uma linha arbitrária e recue 22 mm em ambos os lados. Consequentemente, a largura de uma lâmina atingirá 44 mm. Repita esta ação para a extremidade oposta do segmento de linha.
3. Em linha reta conecte os pontos extremos em um lado da linha central.
4. Desenhe do outro lado os contornos da futura lâmina.
5. Corte a lâmina resultante e arredonde a sua extremidade livre afiando. Repita as etapas acima para o resto das lâminas.
6. Prenda as lâminas ao cubo usando um adaptador de bucha. Parafusos com porcas e arruelas de pressão são adequados como fixadores. A largura de cada lâmina em todo o seu comprimento varia de 44 a 88 mm.

Isso é suficiente para que o vento gire o rotor a uma velocidade de 3 m / s. A estrutura resultante deve ser balanceada - o balanceamento correto evitará a formação de pontos cegos que reduzem a velocidade do gerador quando a hélice gira.

Um motor-gerador com um impulsor instalado pode ser colocado em uma luva protetora que o protege da precipitação atmosférica. Permanecendo seco em todas as condições climáticas, protegido da chuva e da neve, o gerador durará anos. Para montar a proteção, faça o seguinte:

1. em um tubo com diâmetro de 7,5 cm, corte uma ranhura longitudinal de 2 cm de largura;
2. corte a extremidade posterior do tubo cortado em um ângulo de 45 graus;
3. coloque o motor gerador com a hélice neste tubo e fixe-o nele.

A rotação livre do motor exigirá uma junta giratória de rolamento de esferas, semelhante à encontrada em um ventilador doméstico . Ele pode girar indefinidamente para qualquer um dos lados.

Para que o cabo, com o auxílio do qual são removidas as correntes induzidas no enrolamento do estator, não enrole ou torça, a conexão na dobradiça deve ser deslizante, mas proporcionando um contato elétrico estável e confiável do motor-gerador com unidades funcionais mais localizadas do circuito.

O melhor contato será fornecido por terminais folheados a ouro retirados de qualquer tecnologia antiga.

O uso do contato escova-grafite é injustificado - o grafite tem uma resistência elétrica uma ordem de grandeza maior do que a do alumínio e do aço, e a potência da instalação diminuirá sensivelmente. A dobradiça é instalada em uma base feita de um pedaço de um tubo moldado. Após a montagem, eles verificam se o mecanismo giratório resultante está emperrado, não gira e se o cabo está desgastado.

Proporcionando um contato deslizante e rotação livre da instalação na direção do vento, uma haste, feita, por exemplo, de um tubo de água de plástico e um pedaço de folha de plástico ou alumínio, é fixada ao invólucro externo adicional do motor.

Um tubo redondo ou de perfil é usado como suporte, uma das pontas do qual é concretada no solo - não menos que um metro. Para que o suporte não salte ao longo do tempo com o furacão, ele é complementado com três ou seis estrias, convergindo no centro no mesmo ângulo e direcionadas em diferentes direções.

Após finalizada a montagem da parte motor-gerador, um retificador de diodo é montado próximo ao motor, se necessário . As perdas de corrente nos fios podem ser reduzidas significativamente usando um transformador elevador localizado próximo ao grupo gerador - como em linhas que transmitem eletricidade industrial por longas distâncias.

O controlador de carregamento, a bateria e o inversor estão incluídos posteriormente de acordo com o diagrama. A turbina eólica está totalmente montada e pronta para funcionar.

Recomendações

Um moinho de vento feito em casa para uma casa particular gera uma voltagem constante ou alternada de várias dezenas de volts, o que é um perigo acrescido para uma pessoa. Os contatos ativos e os fios devem ser isolados de forma confiável - a água da chuva é um ambiente acidificado que conduz bem a corrente elétrica.

O trabalho em um torno ou moedor é realizado com óculos de proteção e luvas. É proibida a montagem do circuito com o aerogerador em funcionamento.

A energia eólica é inconstante. A melhor solução seria um gerador de baixa velocidade com mais de uma dúzia de ímãs e bobinas. Quanto mais bobinas, mais grosso deve ser o fio do enrolamento . Uma seção muito fina devido a uma resistência total de dezenas de ohms reduzirá a potência útil do gerador várias vezes mais. Para uma carga pesada - por exemplo, de um fogão elétrico ou de uma máquina de lavar - a 220 volts, uma corrente de até 10 A.

O projeto de um gerador caseiro - a menos que um motor convertido para gerar eletricidade seja usado - deve ser perfeitamente plano e simétrico . Antes de instalar as bobinas e ímãs, o próprio "spinner" deve ser centralizado. Não importa o que seja usado - um CD descartado ou uma cópia artesanal em miniatura de um moinho de vento, o menor desequilíbrio já é inaceitável.

Tente obter o mínimo de ruído - de preferência, ele deve estar ausente . Se sua instalação, que não é lubrificada no lugar dos mancais, é reclamada por causa dos constantes rangidos e batidas ao girar, tal reclamação pode gerar problemas com a lei, principalmente à noite. As demais razões para reivindicá-lo como dono de uma turbina eólica são insignificantes - as turbinas eólicas são totalmente legais, já que o dono deste aparelho não produz eletricidade com ele em escala industrial, como acontece na Europa e na América.

A instalação não deve ser muito alta - acima dos pilares ao longo dos quais passam as linhas de força . Em todas as cidades, assentamentos de casas de veraneio ou assentamentos rurais, há uma restrição à altura das estruturas que estão sendo construídas.

Por exemplo, fornecer uma torre de 40 metros para uma estação base de celular requer uma série de autorizações e auditorias de órgãos reguladores do governo. O mesmo se aplica às turbinas eólicas.

Abordando de forma correta e extremamente responsável a solução do problema da eletricidade com o auxílio de um gerador eólico, o consumidor se livrará do tempo de inatividade associado a quedas de energia. É sempre melhor ser proativo - dentro da estrutura da lei - do que esperar anos pelo que as autoridades prometem.