Como calcular um gerador eólico

O princípio de funcionamento dos geradores eólicos

Em dispositivos de vento caseiros ou de marca com eixo de rotação vertical ou horizontal, as pás começam a se mover como resultado da força do vento. Os principais elementos do equipamento fazem girar o conjunto do rotor por meio de uma unidade de acionamento especial.A presença de um enrolamento do estator contribui para a conversão de energia mecânica em corrente elétrica. As hélices axiais possuem características aerodinâmicas, pelo que proporcionam uma rolagem rápida da turbina da unidade.

Então, em geradores rotativos, a força rotacional é convertida em eletricidade, que é coletada na bateria. De fato, quanto mais forte o fluxo de ar, mais rápidas são as lâminas da unidade de rolagem, o que contribui para a geração de energia. Como a operação do equipamento gerador é baseada no uso máximo de uma fonte alternativa, uma parte das pás tem formato mais arredondado. A segunda é plana. Quando o fluxo de ar passa pela parte arredondada, forma-se uma seção de vácuo, que contribui para a sucção da lâmina e a conduz para o lado.

Isso leva à formação de energia, cujo impacto leva à rotação das pás com um pequeno vento.

Ao rolar, o eixo dos parafusos gira, que são conectados ao mecanismo rotativo. Este dispositivo possui doze elementos magnéticos que rolam para dentro. Isso leva à formação de uma corrente elétrica alternada com frequência, como nas tomadas domésticas. A energia resultante não só pode ser gerada, mas também transmitida a distâncias, mas não pode ser acumulada.

Para coletá-lo, será necessário convertê-lo em corrente contínua, essa é a finalidade do circuito elétrico localizado dentro da turbina. Para obter uma grande quantidade de eletricidade, são fabricados equipamentos industriais; os parques eólicos geralmente incluem dezenas dessas instalações.

O princípio de funcionamento do gerador eólico permite a utilização da unidade nas seguintes versões:

• para operação autônoma;
• com painéis solares;
• em paralelo com a bateria de reserva;
• juntamente com um grupo gerador a gasolina ou diesel.

Quando o fluxo de ar está se movendo a uma velocidade de cerca de 45 km/h, a geração de energia da turbina é de aproximadamente 400 watts. Isso é suficiente para iluminar a área suburbana suburbana. Se necessário, você pode implementar o acúmulo de eletricidade na bateria.

Para carregar a bateria, é usado equipamento especial. Com uma diminuição na quantidade de subcarga, a velocidade de rotação das lâminas começará a cair. Se a bateria estiver completamente descarregada, os elementos do equipamento gerador rolarão novamente. Este princípio permite manter o carregamento do dispositivo em um nível específico. Com uma vazão de ar maior, a turbina da unidade poderá produzir mais energia.

O usuário Darkhan Dogalakov, usando o exemplo do modelo SEAH 400-W, falou sobre o princípio de operação dos equipamentos eólicos.

Gerador eólico para casa não é mais uma raridade

As usinas eólicas têm sido usadas há muito tempo em escala industrial. Mas, a complexidade do projeto, bem como a complexidade de sua instalação, não possibilitaram a utilização deste equipamento em residências particulares, como painéis solares.

No entanto, agora, com o desenvolvimento da tecnologia e o aumento da demanda por “energia verde”, a situação mudou. Os fabricantes lançaram a produção de instalações de pequeno porte para o setor privado.

Princípio da Operação

O vento gira as pás do rotor montadas no eixo do gerador. Como resultado da rotação nos enrolamentos, uma corrente alternada é gerada. Para aumentar o número de revoluções e, consequentemente, a quantidade de energia gerada, uma engrenagem de redução (transmissão) pode ser usada. Também pode bloquear completamente a rotação das lâminas, se for necessário.

A corrente alternada resultante é convertida em 220 W diretos usando um inversor. Depois vai para o consumidor ou, através do controlador de carga, para as baterias para acumulação.

Um diagrama completo do funcionamento da instalação desde a geração de energia até ao seu consumo.

Tipos de turbinas eólicas e qual é melhor para uma casa particular

No momento, existem dois tipos desse design:

1. Com rotor horizontal.
2. Com rotor vertical.

O primeiro tipo com rotor horizontal. Este mecanismo é considerado o mais eficaz. A eficiência é de cerca de 50%. A desvantagem é a necessidade de uma velocidade mínima do vento de 3 m por segundo, o design cria muito ruído.

Para máxima eficiência, é necessário um mastro alto, o que, por sua vez, complica a instalação e manutenção adicional.

O segundo tipo com vertical. Um gerador eólico com rotor vertical tem uma eficiência não superior a 20%, enquanto uma velocidade do vento de apenas 1-2 m por segundo é suficiente. Ao mesmo tempo, funciona muito mais silencioso, o nível de ruído emitido não é superior a 30 dB e sem vibração. Não requer um grande espaço para trabalhar, sem perder eficiência.

A instalação não requer um mastro alto. O equipamento pode ser montado no telhado da casa mesmo com as próprias mãos.

A ausência de um anemômetro e um mecanismo rotativo, que não é necessário com esse design, torna esse tipo de gerador eólico mais barato em comparação com a primeira opção.

Revisão de vídeo

Qual configuração escolher?

Antes de responder a essa pergunta, você precisa entender sua necessidade, recursos financeiros e prioridades operacionais.

Se você deseja obter o máximo de energia e está disposto a gastar dinheiro com a manutenção periódica do gerador, escolha a primeira opção. Tendo investido em um mastro alto uma vez e pagando por rolamentos ou substituição de óleo uma vez a cada 5-10 anos, você obterá total independência energética e, mesmo se morar na Ucrânia ou em países da UE, poderá vender eletricidade em excesso.

O alto nível de ruído desta estação exige a escolha de um local o mais distante possível dos edifícios residenciais. Este ponto também precisa ser levado em consideração, pois o infrassom não passará despercebido pelos seus vizinhos.

Para obter uma produção equivalente em relação à primeira opção, será necessário fornecer 3 aerogeradores deste tipo. No entanto, em termos de preço, obtém-se aproximadamente o mesmo valor (sujeito a auto-montagem).

Revisão em vídeo de um especialista na área de fontes alternativas de energia

Componentes adicionais

• O controlador, que ocupa um lugar no circuito elétrico atrás do gerador, é necessário para controlar as lâminas e carregar a bateria convertendo a corrente alternada gerada em corrente contínua.
• A bateria armazena a carga para uso em clima calmo. Além disso, estabiliza a tensão de saída do gerador, de modo que, mesmo com fortes rajadas de vento, não haja falta de energia.
• Sensores de direção e um anemoscópio coletam dados sobre direção e velocidade do vento.
• O ATS alterna automaticamente entre as fontes de energia com uma frequência de 0,5 segundos. O interruptor automático de energia permite combinar o moinho de vento com a rede elétrica pública, gerador a diesel, etc.

Importante: a rede não pode operar simultaneamente a partir de várias fontes de alimentação. inversores

Como você sabe, a maioria dos aparelhos domésticos não usa corrente contínua para funcionar, então existe um inversor na cadeia entre a bateria e os aparelhos que realiza a operação inversa, ou seja, conversão de corrente contínua em tensão alternada 220v, necessária para o funcionamento dos dispositivos

Inversores. Como você sabe, a maioria dos aparelhos domésticos não usa corrente contínua para funcionar, então existe um inversor na cadeia entre a bateria e os aparelhos que realiza a operação inversa, ou seja, conversão de corrente contínua em tensão alternada 220v, necessária para o funcionamento dos dispositivos.

Todas essas transformações da energia recebida "tomam" uma certa parte - até 20%.

Peças de reposição e acessórios para turbinas eólicas

O principal conjunto básico de equipamentos, sem o qual a operação de geradores de energia eólica é impossível, inclui:

• gerador elétrico (motor);
• turbina eólica, pás, rotor;
• fixações;
• mecanismo rotativo;
• sensor de vento;
• mastro;
• cabo.

Baterias, inversores sem rede e de rede, controlador, sistema de acionamento azimute (cauda), outros equipamentos adicionais são selecionados individualmente para cada instalação.

É necessário substituir peças sobressalentes da turbina eólica durante a manutenção e, em casos extremos, reparar

Componentes básicos e peças sobressalentes devem ser encomendados diretamente ao fabricante. Você pode entrar em contato com empresas fornecedoras da Alemanha e de outros países europeus de turbinas eólicas renovadas (usadas) e acessórios adequados para trabalhos de reparo.

É necessário ter acesso aos principais componentes para o reparo da instalação

Ao fazer um pedido de peças de reposição, você deve fornecer informações sobre o fabricante do gerador, indicar seu modelo e capacidade. É necessária uma descrição detalhada da peça (possivelmente sob a forma de fotografia), indicando as suas características funcionais e técnicas.

Cálculo de cargas de vento

Então, você coordenou por muito tempo, fez e finalmente montou sua melhor publicidade externa.

A beleza! Todo mundo está feliz. Mas chu ... depois do primeiro vento forte, um cliente irritado liga para você com uma notícia chocante - a publicidade caiu!

O pesadelo do anunciante se tornou realidade... O que aconteceu?

E aconteceu o seguinte - ao projetar publicidade externa, o cálculo da carga de vento na publicidade externa foi ignorado ou realizado incorretamente: no material e nos fixadores.

Como evitar isso, como se proteger de um resultado tão deplorável de seu trabalho?

Vamos lembrar a fórmula simples para calcular a carga do vento, que é medida em kg/m²:

Pw = k*q

Decifrando letras complicadas

Pw é a pressão do vento normal à superfície receptora. Esta pressão é considerada positiva.
k é o coeficiente aerodinâmico dependendo da forma e posição do objeto ao vento

objeto.
q - altura do vento (kg/m²), correspondente à maior velocidade do vento para um determinado local, considerando rajadas especiais.

O valor de q dependendo da velocidade do vento é determinado da seguinte forma:

q = 7 / g * quadrado V / 2

7 - peso do ar (1,23 kg/m3) em Patm. = 760 mm Hg. e tatm.= 15 °С
g - aceleração da gravidade (9,81 m/sq. seg)
V é a maior velocidade do vento (m/s) a uma dada altura h, ou seja,

Altura h acima do nível do solo, m

Velocidade do vento V, km/h m/s

Cabeça de velocidade q, kg/sq.m

Altura h acima do nível do solo, m	Velocidade do vento V, km/h m/s	Cabeça de velocidade q, kg/sq.m
0 — 8	103,7  28,8	51
8 — 20	128,9  35,8	80

q = quadrado V / 16

Tela instalada verticalmente, fixada em um quadro ou esticada em cabos

Construção - largura b, altura d	Proporção de tamanho	Área, S	Coeficiente aerodinâmico, k
Tela instalada verticalmente, fixada em um quadro ou esticada em cabos	d/b < 5	b*d	1,2
d/b >= 5	b*d	1,6

Então acontece que tudo é muito simples.

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Dicas de instalação

Provavelmente, todos entendem que um gerador eólico deve ser instalado nos locais onde a força máxima do vento está. São estepes, zona costeira, outros espaços abertos que são removidos dos edifícios. A turbina eólica não deve ser colocada perto de árvores. Você não pode nem colocá-lo perto de árvores pequenas, porque elas vão crescer com o tempo.

Gerador eólico com rotor Darrieus

Quanto ao compartilhamento com a rede elétrica ou apenas um gerador eólico, a escolha aqui é sua. De qualquer forma, a compra deve ser justificada economicamente, e não apenas homenagear a tendência da moda.

Cálculo do retorno da turbina eólica

Tendo investido centenas de milhares de rublos na compra do dispositivo, o novo proprietário tem o direito de contar com seus benefícios óbvios e o retorno do moinho de vento. Vamos tentar calcular o preço de um quilowatt de eletricidade em um modelo padrão de um gerador de 4-5 kW.

Com uma velocidade do vento de 4-5 m / s, o dispositivo fornecerá cerca de 350 kW por mês, ou 4200 kW por ano. A vida útil do gerador é de cerca de 25 anos, o custo da maioria dos modelos de dispositivos está dentro de 280.000 rublos.

Divida o custo pelo produto da produção anual e da vida útil:

280.000 / 4200*25 = 2,666 rublos

Assim, o custo de um quilowatt de energia de um gerador eólico de retorno será de pouco mais de 2,5 rublos. Comparado com o nível de preços atual, há um benefício, mas não é tão grande quanto gostaríamos ao usar fontes alternativas de energia.

Os cálculos acima dão um resultado diferente se a velocidade do vento for de cerca de 7-8 m/s. Um gerador eólico com capacidade de 6-7 kW produzirá cerca de 780 kW por mês ou 9.000 kW por ano.

Com o custo de tais moinhos de vento de cerca de 310.000, obtemos o seguinte resultado:

310.000 / 9000 * 25 = 1,3722 rublos Esse custo é um benefício óbvio, especialmente para instalações com uso intensivo de energia.

O que determina a eficiência de uma turbina eólica?

Como já mencionado, a eficiência de um gerador eólico é derivada de sua condição técnica, do tipo de turbina e das características de projeto deste modelo. Do curso de física escolar, sabe-se que a eficiência é a razão entre o trabalho útil e o trabalho total. Ou a razão entre a energia gasta no desempenho do trabalho e a energia recebida como resultado.

A esse respeito, surge um ponto interessante - a energia eólica utilizada é obtida de forma totalmente gratuita, nenhum esforço foi feito por parte do usuário. Isso torna a eficiência um indicador puramente teórico que determina as qualidades puramente construtivas do dispositivo, enquanto para os proprietários, as características operacionais são mais importantes.

Ou seja, surge uma situação em que a eficiência não é tão importante, toda a atenção é dada a tarefas puramente práticas.

No entanto, com mudanças nos parâmetros de operação em uma direção ou outra, a eficiência muda automaticamente, o que indica sua interligação com o estado geral do dispositivo.

carga de vento

Método de cálculo

Descrição do projeto

Características geométricas dos elementos

Determinando a carga de vento

Vento em um ângulo de 90 graus em relação ao escudo

Enrole em um ângulo de 45 o em relação à blindagem 5 Cálculo da cremalheira

Parte 2. Cálculo para sustentabilidade

Método de cálculo

Este projeto é típico para regiões eólicas de 3 a 5.
1. Área de vento - III, IV, V
2. Tipo de terreno ao determinar a carga de vento - A
3. Nível de responsabilidade - 3, para o qual o coeficiente de redução de carga γp é considerado igual a 0,8-0 95 (neste projeto γp = 09)
4. A vida útil da estrutura é de 10 anos
5 Temperatura exterior estimada t ≥ -w°c, como a temperatura média do período de cinco dias mais frio de acordo com o SNiP 23-01-99 "Climatologia da construção", que corresponde à região climática da construção II4, II5
6. Zona de umidade - SNiP "molhado" 23-01-99 (Fig. 2)
7. O grau de impacto agressivo do meio ambiente nas estruturas metálicas é de agressividade média, conforme SNiP 2.0311-85 "Proteção de estruturas prediais contra corrosão", tabela. 24, para gás do grupo "B" em ambiente úmido

Descrição da estrutura de publicidade

A Figura 1 mostra um diagrama de um painel publicitário de dupla face dobrável com uma altura de estande de 2 a 5 m até a parte inferior do painel. As dimensões do painel publicitário são 6180x3350x 410mm. eixo do rack, e com deslocamento de 3/4 (mostrado na Figura 1). O rack é fixado com 8 âncoras de fundação em uma fundação profunda Todos os parâmetros variáveis, dependendo da área de vento da instalação e da altura do rack, são fornecidos na Tabela 1

Desenho de design de publicidade. Arroz. 1

As principais dimensões geométricas e fixadores da estrutura publicitária, dependendo da área de vento. tabela 1

Altura do rack, m	Elementos estruturais	região do vento
III	4	V
2	Prateleira	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)
Fundação	2,5 × 1,9 × 0,5 m	2,8 × 2,1 × 0,5 m	3,2 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M 30	M 30
Vigas cruzadas	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70
espaço livre	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)
2,5	Prateleira	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)
Fundação	2,7×1,9×0,5m	3×2,1×0,5m	3,6 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M 30	M 30
Vigas cruzadas	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	2 eixos.236×70
espaço livre	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
3	Prateleira	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)
Fundação	3×1,9×0,5m	3,6 × 2,1 × 0,5 m	4×2,1×0,5m
Ankera	M 30	M 30	M36
Vigas cruzadas	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	2 redes.largura 236×70
espaço livre	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
3,5	Prateleira	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)
Fundação	3,4 × 1,9 × 0,5 m	3,8 × 2,1 × 0,5 m	4,2 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M 30	M36
Vigas cruzadas	Gnshv.236×70	M.W.236×70	2 eixos.236×70
espaço livre	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
4	Prateleira	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)
Fundação	3,6×1,9×05m	4×2,1×0,5m	4,4 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M36	M36
Vigas cruzadas	Gnshv.236×70	M.W.236×70	2 eixos.236×70
espaço livre	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
4,5	Prateleira	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С345)	Ф325х10 (С345)
Fundação	3,8 × 1,9 × 0,5 m	4,2 × 2,1 × 0,5 m	4,6 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M36	M36
Vigas cruzadas	Gnshv.236×70	2 eixos.236×70	2 eixos.236×70
espaço livre	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
5	Prateleira	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)	—
Fundação	4×1,9×0,5m	4,4x21x0,5m	—
Ankera	M36	M36	—
Vigas cruzadas	Gnshv.236×70	2 eixos.236×70	—
espaço livre	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)	—

acima

Cálculo e seleção de um gerador eólico

O que você precisa prestar atenção ao escolher uma turbina eólica. Para começar, entenda que modelos estrangeiros caros não são necessariamente a melhor solução.

Aqui você precisa partir de suas necessidades na geração de energia elétrica. Então, calcule quanta eletricidade você vai gastar.

Gerador eólico com rotor helicoidal

A potência do gerador eólico depende diretamente do diâmetro do círculo que as pás formam. Aproximadamente, você pode calcular a potência usando a seguinte fórmula:

P = D^2 * R^3 / 7000, onde

D é o diâmetro das lâminas;

R é a velocidade do vento.

Se o diâmetro for de 1,5 metros e a velocidade na sua área for de 5 metros por segundo, a potência será de aproximadamente 0,04 quilowatts. Como você pode ver, a potência pode ser aumentada de duas maneiras: aumentando o diâmetro e a velocidade do vento. E o último parâmetro não depende de nós.

Ao comprar, preste atenção à capacidade das baterias.A calma pode estar em quase todos os lugares, exceto nas áreas costeiras

E durante esses períodos, seus aparelhos elétricos consumirão eletricidade das baterias. Sua capacidade é limitada. Portanto, é melhor ter uma fonte de alimentação de backup adicional.

Quanta eletricidade uma família típica precisa? Em um apartamento comum, rodamos cerca de 360 ​​kWh por mês. Um gerador eólico com capacidade de 5 quilowatts gerará essa quantidade mesmo em baixas velocidades de vento, o que geralmente acontece na região central da Rússia. Mas se o consumo de energia for alto (por exemplo, houver um aquecedor elétrico, uma caldeira elétrica etc.), um gerador eólico com capacidade de 5 quilowatts não será mais suficiente. A menos que seja instalado perto do mar ou de um grande corpo de água.
 

Um pouco sobre o custo

Como você pode ver, a faixa de preço é muito grande. NO instalação média por 1 kW custará de 25.000 a 300.000 rublos. Modelos mais caros têm uma série de vantagens significativas, desde maior eficiência até vários recursos adicionais.

Recomendações gerais

Obviamente, para selecionar o diâmetro ideal da hélice do aerogerador, é necessário conhecer a velocidade média do vento no local da instalação planejada. A quantidade de eletricidade produzida por um moinho de vento aumenta em proporção cúbica com o aumento da velocidade do vento. Por exemplo, se a velocidade do vento aumentar 2 vezes, a energia cinética gerada pelo rotor aumentará 8 vezes. Portanto, pode-se concluir que a velocidade do vento é o fator mais importante que afeta a potência da instalação como um todo.

Para selecionar o local de instalação de uma instalação elétrica de geração eólica, são mais adequadas áreas com um número mínimo de barreiras contra o vento (sem grandes árvores e edifícios) a uma distância de pelo menos 25-30 metros de um edifício residencial (não se esqueça que turbinas eólicas zumbem muito alto durante a operação). A altura do centro do rotor da turbina eólica deve ser pelo menos 3-5 metros mais alta do que os edifícios mais próximos. Não deve haver árvores ou edifícios na linha da passagem ventosa. Os topos de colinas ou cadeias de montanhas com paisagem aberta são mais adequados para a localização de turbinas eólicas.

Se sua casa de campo não estiver planejada para ser conectada a uma rede comum, considere a opção de sistemas combinados:

• WPP + painéis solares
• WPP + Diesel

Opções combinadas ajudarão a resolver problemas em regiões onde o vento é variável ou depende da estação, e essa opção também é relevante para painéis solares.

Turbinas eólicas renovadas - o que é isso?

O equipamento de energia eólica pode ser considerado um dos mais confiáveis, se não o mais confiável, do setor de energia. A razão para isso não é apenas a alta tecnologia utilizada em sua fabricação, mas também as cargas relativamente pequenas a que está submetido. Portanto, as turbinas eólicas servem regularmente por muitos anos, muitas vezes superiores a 20 anos. Como cada parque eólico e cada gerador eólico estão vinculados a um terreno específico, é aconselhável substituir o parque eólico ou gerador eólico por outros mais potentes quando o período de retorno de um determinado projeto for atingido, ou seja, quando o investimento investido nele é devolvido e o lucro planejado é recebido.As turbinas eólicas existentes geralmente estão em boas condições, sendo aconselhável vendê-las como “turbinas eólicas usadas” ou “turbinas eólicas usadas”. O mercado mundial de tais equipamentos no mundo é muito grande. A demanda por tais equipamentos também é alta. O motivo é a grande carga de empresas produtoras de equipamentos de energia eólica. Como regra, apenas uma pequena parte desses equipamentos “usados” já foi desmontada e está em estoque.

As turbinas eólicas "usadas" passam por uma preparação pré-venda de acordo com os regulamentos especiais de trabalho e se tornam as chamadas. "reformado". Normalmente, durante a reforma, são realizados os seguintes trabalhos: substituição de rolamentos na caixa de engrenagens, independentemente de seu desgaste, solução de problemas e reparo de engrenagens da caixa de engrenagens, gerador, quadro, lâminas, pintura. Após os trabalhos de renovação, os aerogeradores são enviados ao seu novo proprietário. Em regra, após a venda de tais equipamentos, estes ficam cobertos por uma garantia pelo período de um ano.

Um exemplo de cálculo das lâminas do tubo 160 para este gerador

Rapidez

Obtive o melhor resultado do 160º tubo com um diâmetro de 2,2 m e velocidade Z3.4 - 6 pás, mas é melhor não fazer um diâmetro de hélice tão grande a partir de um tubo de 160 mm, pois as pás muito finas e frágeis ficarão. A 3 m / s, a velocidade nominal do parafuso era de 84 rpm e a potência do parafuso era de 25 watts, ou seja, é aproximadamente adequada. É necessário, é claro, com uma margem para a eficiência do gerador, mas o 160º tubo já é fino e provavelmente já em 7 m / s uma vibração será observada. Mas por exemplo vai

Agora, se você alterar a velocidade do vento na tabela, poderá ver que a potência da hélice e sua velocidade coincidirão aproximadamente com os parâmetros da hélice, que é o que precisamos, pois é importante que a hélice não esteja sobrecarregada e não subcarregado - caso contrário, ele ficará descontrolado com um vento forte.
>

Então, com um vento diferente, recebi esses dados da hélice. Abaixo na captura de tela estão os dados da hélice a 3m/s, a potência máxima da hélice (KIEV) na velocidade Z3.4. Neste caso, as rotações e a potência coincidem aproximadamente com a potência do gerador nessas rotações

Velocidade do gerador 100 rpm - 2 Amperes 30 watts
>

Em seguida, entramos na velocidade de 5 m / s, como você pode ver na captura de tela, 141 rpm da hélice e a potência no eixo da hélice é de 124 watts, o que também coincide aproximadamente com o gerador. Velocidade do gerador 150 rpm - 8 Amperes 120 watts

A 7 m / s, a hélice começa a contornar o gerador em termos de potência e, naturalmente, subcarregada, pega alta velocidade, então aumentei a velocidade para Z4, também acabou sendo uma correspondência aproximada em termos de potência e velocidade com o gerador. Velocidade do gerador 200 rpm -14 Amperes 270 watts

A 10 m/s, o parafuso tornou-se muito mais potente que o gerador na velocidade nominal, pois de baixa rotação e não pode girar o gerador mais rápido. Assim, com o Z4, a potência da hélice é de 991 watts e as rotações são de apenas 332 rpm. Velocidade do gerador 300 rpm - 26 Amperes 450 watts. Mas um gerador subcarregado permite que a hélice gire até a velocidade Z5 e superior, enquanto O parafuso KIEV cai, e, portanto, a potência, mas ao mesmo tempo a velocidade aumenta, então descobriu-se que o parafuso girará o gerador um pouco mais, mas ao mesmo tempo perderá energia e o equilíbrio chegará a algum lugar.Nesse caso, os dados coincidem aproximadamente com o gerador, mas a hélice ultrapassa claramente o gerador em termos de potência, então com esse vento é hora de fazer a proteção movendo a hélice para fora do vento.

Então, colocamos um parafuso de tubo de PVC com diâmetro de 160 mm sob o gerador. Devo dizer imediatamente que foi a hélice de seis pás de tal velocidade que acabou sendo a mais adequada. E assim você pode considerar um parafuso de qualquer diâmetro e número de lâminas. É só que uma hélice de três pás com um diâmetro de 2,3 m acabou sendo muito rápida para este gerador e não ganharia impulso para seu KIEV máximo, pois o gerador começaria imediatamente a desacelerá-lo.

Portanto, aumentando o número de pás, reduzi a velocidade da hélice e mantive sua potência. Portanto, a hélice acabou sendo adequada para o gerador, mas o 160º tubo introduziu suas próprias limitações, em particular, o diâmetro é muito grande e no vento de 7m / s, a hélice com pás frágeis e finas provavelmente obterá um estremecerá e roncará como um helicóptero decolando. Sim, e com esta hélice retiramos do gerador, grosso modo, com um vento de 10 m / s, apenas 600-700 watts, mas pode ser o dobro se aumentarmos a velocidade da hélice e aumentarmos ligeiramente seu diâmetro .

Abaixo está uma captura de tela da guia Blade Geometry. Estas são as dimensões para cortar a lâmina do tubo

Princípios de bricolage para fazer pás para um gerador eólico

Muitas vezes, a principal dificuldade é determinar as dimensões ideais, pois seu desempenho depende do comprimento e da forma das pás do aerogerador.

Materiais e ferramentas

Os seguintes materiais formam a base:

• contraplacado ou madeira de outra forma;
• folhas de fibra de vidro;
• alumínio laminado;
• Tubos de PVC, componentes para tubulações de plástico.

lâminas de turbina eólica DIY

Escolha um tipo do que está disponível na forma de resíduos após o reparo, por exemplo. Para o processamento posterior, você precisará de um marcador ou lápis para desenhar, um quebra-cabeça, uma lixa, uma tesoura de metal, uma serra.

Desenhos e cálculos

Se estamos falando de geradores de baixa potência, cujo desempenho não excede 50 watts, um parafuso é feito para eles de acordo com a tabela abaixo, é ele quem pode fornecer altas velocidades.

Em seguida, é calculada uma hélice de três pás de baixa velocidade, que possui uma alta taxa de partida. Esta parte atenderá totalmente geradores de alta velocidade, cujo desempenho chega a 100 watts. O parafuso funciona em conjunto com motores de passo, motores de baixa tensão e baixa potência, geradores de automóveis com ímãs fracos.

Do ponto de vista da aerodinâmica, o desenho da hélice deve ficar assim:

Produção de tubos de plástico

Os tubos de PVC de esgoto são considerados o material mais conveniente; com um diâmetro final do parafuso de até 2 m, peças de trabalho com diâmetro de até 160 mm são adequadas. O material atrai com facilidade de processamento, custo acessível, onipresença e abundância de desenhos, diagramas já desenvolvidos

É importante escolher plástico de alta qualidade para evitar rachaduras nas lâminas.

O produto mais conveniente, que é uma calha lisa, só precisa ser cortado de acordo com o desenho. O recurso não tem medo de exposição à umidade e é pouco exigente no cuidado, mas pode se tornar quebradiço em temperaturas abaixo de zero.

Fazendo lâminas de tarugos de alumínio

Esses parafusos são caracterizados por durabilidade e confiabilidade, são resistentes a influências externas e são muito duráveis.Mas lembre-se de que eles se tornam mais pesados ​​​​como resultado, quando comparados com os de plástico, a roda neste caso é submetida a um balanceamento escrupuloso. Apesar do alumínio ser considerado bastante maleável, trabalhar com metal requer a presença de ferramentas convenientes e habilidades mínimas no manuseio.

A forma de fornecimento do material pode complicar o processo, pois a chapa de alumínio comum só se transforma em lâminas depois de dar às peças um perfil característico; para isso, primeiro é necessário criar um gabarito especial. Muitos designers iniciantes primeiro dobram o metal ao longo do mandril, após o que passam para a marcação e o corte de peças em bruto.

Lâminas em alumínio billet

As lâminas de alumínio são altamente resistentes a cargas, não reagem a fenômenos atmosféricos e mudanças de temperatura.

parafuso de fibra de vidro

É preferido por especialistas, pois o material é caprichoso e difícil de processar. Sequenciamento:

• corte um modelo de madeira, esfregue-o com mástique ou cera - o revestimento deve repelir a cola;
• primeiro, metade da peça de trabalho é feita - o modelo é manchado com uma camada de epóxi, a fibra de vidro é colocada por cima. O procedimento é repetido rapidamente até que a primeira camada tenha tempo de secar. Assim, a peça recebe a espessura necessária;
• realizar a segunda metade de forma semelhante;
• quando a cola endurece, ambas as metades podem ser unidas com epóxi com esmerilhamento cuidadoso das juntas.

A extremidade é equipada com uma manga, através da qual o produto é conectado ao cubo.

Como fazer uma lâmina de madeira?

Esta é uma tarefa difícil devido à forma específica do produto, além disso, todos os elementos de trabalho do parafuso devem acabar sendo idênticos.A desvantagem da solução também reconhece a necessidade de proteção posterior da peça de trabalho da umidade, para isso ela é pintada, impregnada com óleo ou óleo de secagem.

A madeira não é desejável como material para uma roda eólica, pois é propensa a rachaduras, deformações e apodrecimento. Devido ao fato de fornecer e absorver rapidamente a umidade, ou seja, alterar a massa, o equilíbrio do impulsor é ajustado arbitrariamente, o que afeta negativamente a eficiência do projeto.

Valor de projeto da carga de vento

O valor padrão da carga de vento (1) é:

\({w_n} = {w_m} + {w_p} = 0,1 + 0,248 = {\rm{0,348}}\) kPa. (vinte)

O valor final calculado da carga de vento, pelo qual serão determinadas as forças nas seções do pára-raios, baseia-se no valor padrão, levando em consideração o fator de confiabilidade:

\(w = {w_n} \cdot {\gamma _f} = {\rm{0,348}} \cdot 1,4 = {\rm{0,487}}\) kPa. (21)

Perguntas frequentes (FAQ)

De que depende o parâmetro de frequência na fórmula (6)?

o parâmetro de frequência depende do esquema de projeto e das condições para sua fixação. Para uma barra com uma extremidade fixa rigidamente e a outra livre (viga em balanço), o parâmetro de frequência é 1,875 para o primeiro modo de vibração e 4,694 para o segundo.

O que significam os coeficientes \({10^6}\), \({10^{ - 8}}\) nas fórmulas (7), (10)?

esses coeficientes trazem todos os parâmetros para uma unidade de medida (kg, m, Pa, N, s).

Retorno e eficiência

O custo do gerador eólico em si é bastante grande. E além disso, você ainda precisará comprar baterias, inversor, controlador, mastro, fios, etc. Modelos de turbinas eólicas com capacidade de 300 watts já são comuns.Estes são modelos bastante fracos que geram seus 300 watts-hora no caso de um vento de 10-12 metros por segundo, e com um vento de 4-5 metros por segundo, são gerados 30-50 watts-hora. Tais instalações são suficientes para fornecer iluminação LED e alimentar pequenos eletrônicos. Você não precisa esperar que deste gerador eólico você possa fornecer uma TV, microondas, geladeira e iluminação total. O custo das turbinas eólicas de baixa potência começa de 15 a 20 mil rublos. O kit não inclui baterias, inversor e mastro. Um conjunto completo custará pelo menos 50 mil rublos.

Quando você for fornecer eletricidade para uma casa e um pequeno terreno subsidiário, precisará de um gerador eólico de 3-5 quilowatts. O preço de tal turbina eólica está na faixa de 0,3 a 1 milhão de rublos. O preço inclui o controlador, mastro, inversor, baterias.