Gerador de vento cinético: dispositivo, princípio de operação, aplicação

Dispositivo de turbina eólica

Os geradores eólicos são absolutamente amigos do ambiente e são capazes de fornecer energia gratuita aos consumidores por tempo ilimitado. Geradores eólicos - os parques eólicos possuem diferentes capacidades, o que possibilita a sua utilização em diferentes áreas.

A máxima eficiência de um parque eólico pode ser alcançada instalando-o em locais com correntes de ar ativas constantes. Normalmente montanhas e colinas, costas dos mares e oceanos e outras condições semelhantes são usadas para isso. A parte principal da instalação é o impulsor, que funciona como uma turbina. Na maioria dos casos, as estruturas dos parques eólicos de três pás são usadas na forma de uma hélice, instalada a uma altitude elevada da superfície da terra.
Para obter o maior efeito, as pás, juntamente com o rotor, são ajustadas na posição ideal usando mecanismos especiais, dependendo da direção e da força do vento. Existem outros designs - tambor, que não dependem dos fatores acima e não requerem ajustes. No entanto, se a eficiência das instalações da hélice estiver no nível de 50%, para os dispositivos de tambor, será muito menor.

Cada usina de força aérea, independentemente do projeto, está completamente conectada à ação das correntes de ar, que muitas vezes alteram seu desempenho. Isso, por sua vez, leva a mudanças no número de revoluções do impulsor e na energia elétrica produzida. Esta situação requer o emparelhamento do gerador e da rede elétrica com a ajuda de equipamentos adicionais.

Como regra, as baterias são usadas para isso junto com os inversores. Primeiro, a bateria é carregada a partir do gerador, para o qual a uniformidade da corrente não importa. Além disso, a carga da bateria, convertida no inversor, é transferida para a rede.

As estruturas de hélice WPP podem ser controladas, se necessário. Se a velocidade do vento for muito alta, o ângulo de ataque das pás é alterado, até o mínimo.Isso leva a uma redução na carga de vento na turbina. No entanto, sob a influência de furacões, os rotores dos parques eólicos são frequentemente deformados e toda a instalação da casa falha. Não é possível evitar totalmente os impactos negativos, pois os geradores elétricos estão localizados a uma altura média de 50 m, por isso é possível utilizar ventos mais fortes e estáveis ​​que predominam em altitudes elevadas.

Como escolher um gerador eólico

Para escolher um gerador eólico, você deve:

1. Calcule a potência instalada dos aparelhos elétricos planejados para serem conectados a essa fonte de energia.
2. Com base nos valores de potência obtidos e na velocidade média anual do vento, na região de instalação da unidade, é determinada a potência do gerador. A potência deve ser levada em consideração o fator de segurança, baseado no crescimento das cargas e para não sobrecarregar o dispositivo durante os picos de carga.
3. Deve-se levar em consideração o clima no local onde o dispositivo está instalado, pois a precipitação afeta negativamente o desempenho do gerador. Leve em consideração as características climáticas do local de residência.
4. Determinar a eficiência da instalação é um dos indicadores mais importantes.
5. Descubra o desempenho do gerador em relação ao ruído produzido durante a operação.
6. Realizar uma análise comparativa de vários tipos de geradores para todas as características e parâmetros.
7. Leia comentários de usuários de instalações semelhantes.
8. Faça uma análise de fabricantes nacionais e estrangeiros, estude opiniões sobre essas empresas.

Colocação de um gerador eólico de baixa velocidade

Uma pequena fundação é colocada em um pedaço de terra, no qual o mastro é fixado. Perto da torre, ao pé, há um gabinete de energia.No topo, um mecanismo rotativo é instalado, uma gôndola é montada nele. Dentro deste último estão um anemômetro, gerador, transmissão e freios. Uma tampa de rotor é presa à gôndola, na qual as lâminas são presas. Cada asa está conectada a um sistema que ajusta automaticamente o tom.

A instalação de uma turbina eólica de baixa velocidade começa com a fundação e instalação do mastro

Após concluir a instalação do gerador, montam sistemas de proteção contra raios e transmissão de informações sobre o trabalho, além de uma carenagem e um mecanismo de extinção de incêndio.

Um gerador eólico de baixa velocidade é um dispositivo que pode fornecer eletricidade para uma área suburbana. O uso é justificado em áreas com vento fraco.

Especificações

Na hora de comprar controlador de carga de turbina eólica você precisa estudar cuidadosamente sua folha de dados. Ao escolher, as características são importantes:

• potência - deve corresponder à potência do aerogerador;
• voltagem - deve corresponder à voltagem das baterias instaladas no aerogerador;
• Máx. potência - indica a potência máxima permitida para o modelo do controlador;
• Máx. corrente - indica com quais potências máximas do gerador eólico o controlador pode trabalhar;
• faixa de tensão - indicadores max. e min. tensão da bateria para operação adequada do dispositivo;
• recursos de exibição - quais dados sobre o dispositivo e sua operação são exibidos na tela de um modelo específico;
• condições de operação - em quais temperaturas, nível de umidade o dispositivo selecionado pode operar.

Se você não puder escolher um dispositivo de controle de carga por conta própria, entre em contato com um consultor e mostre a ele a folha de dados do seu moinho de vento. O dispositivo é selecionado de acordo com as capacidades da instalação eólica.Condições de operação incorretas e desvios da faixa de tensão afetarão adversamente a operação de todo o sistema eólico.

Gerador de turbina eólica

Para a operação dos moinhos de vento, são necessários geradores trifásicos convencionais. O design de tais dispositivos é semelhante aos modelos usados ​​em carros, mas possui parâmetros maiores.

Os aerogeradores possuem um enrolamento do estator trifásico (conexão em estrela), do qual saem três fios, que vão até o controlador, onde a tensão alternada é transformada em tensão contínua.

O rotor do gerador de uma turbina eólica é feito em ímãs de neodímio: nesses projetos não é aconselhável usar excitação elétrica, pois a bobina consome muita energia

Para aumentar a velocidade, um multiplicador é frequentemente usado. Tal dispositivo permite aumentar a potência do gerador existente ou usar um dispositivo menor, o que reduz o custo de instalação.

Os multiplicadores são mais usados ​​em turbinas eólicas verticais, nas quais o processo de rotação da roda eólica é mais lento. Para dispositivos horizontais com alta velocidade de rotação das lâminas, não são necessários multiplicadores, o que simplifica e reduz o custo de construção.

Como fazer você mesmo um cálculo de gerador eólico

As fórmulas são usadas para calcular o parâmetro de potência dos equipamentos que serão utilizados em uma determinada área. Em primeiro lugar, é feito um cálculo da quantidade de energia que permite ao gerador eólico gerar ao longo do ano.

Cálculo da potência total do equipamento

Para concluir a tarefa, as seguintes ações são executadas:

1. Primeiro, os cálculos são feitos.De acordo com os resultados obtidos, são selecionados o comprimento dos elementos de rotação, bem como a altura da torre.
2. É realizada uma análise da velocidade média do fluxo de ar característico de uma determinada área. Isso exigirá equipamentos especiais. Com ele, você precisa monitorar a força do fluxo de ar por vários meses. Se não houver instrumento, você pode solicitar os resultados aos representantes da estação meteorológica local.

Cálculo de potência gerador eólico é realizado de acordo com a fórmula P=krV 3S/2.

Designações de símbolos:

• r é o parâmetro de densidade do fluxo de ar, em condições normais esse valor é 1,225 kg/m3;
• V é a velocidade média do vento, medida em metros por segundo;
• S é a área total do fluxo de ar, medida em metros;
• k é o parâmetro de eficiência da turbina instalada no equipamento;

Usando esses cálculos, você pode determinar com precisão a quantidade de energia necessária para um grupo gerador em uma área específica. Se um equipamento de marca for adquirido, sua embalagem deve indicar em qual força de fluxo de ar a operação do dispositivo será mais eficiente. Em média, esse valor estará na faixa de sete a onze metros por segundo.

O engenheiro do usuário Odessa falou detalhadamente sobre o procedimento de montagem do dispositivo gerador, bem como sobre a realização de cálculos.

Cálculo de hélices para uma turbina eólica

O procedimento de cálculo é realizado de acordo com a fórmula Z=LW/60/V, notação do símbolo:

• Z é o valor de baixa velocidade de uma hélice;
• L é o tamanho do círculo que os elementos de rotação irão descrever;
• W é a velocidade de rotação de um parafuso;
• V é o parâmetro de velocidade do suprimento de fluxo de ar.

Com base nesta fórmula, o número de revoluções é calculado. Mas para o cálculo é necessário levar em consideração o passo de um parafuso do equipamento. É calculado pela fórmula H=2pR*tga.

Descrição dos símbolos:

• 2n é um valor constante de 6,28;
• R é o valor do raio que descreverá os elementos de rotação do equipamento;
• tg a é o ângulo da seção.

Cálculo de um inversor para um gerador eólico

Antes de realizar esses cálculos, o seguinte ponto deve ser levado em consideração. Se apenas uma bateria de 12 volts for usada na rede doméstica, não há sentido em instalar um inversor. A potência média de uma casa de veraneio ou residência particular é de cerca de 4 kW, sujeita a cargas máximas. Para tal rede, o número de baterias será de pelo menos dez, cada uma delas projetada para 24 volts. Com tantas baterias, é aconselhável usar um dispositivo inversor.

Mas para essas condições, quando forem usadas dez baterias de 24 volts, você precisará de um gerador eólico de 3 kW, no mínimo. Equipamentos mais fracos não serão capazes de fornecer energia para um número tão grande de baterias. Para eletrodomésticos, essa potência pode ser muito alta.

O cálculo do parâmetro de potência do dispositivo inversor é realizado da seguinte forma:

1. Em primeiro lugar, é necessário resumir as características de potência de todos os consumidores de energia.
2. Em seguida, o tempo de consumo é determinado.
3. O parâmetro de carga de pico é calculado.

Alexander Kapustin mostrou o procedimento para iniciar um gerador eólico com um inversor.

Eficiência

É bastante simples avaliar a eficiência energética de uma unidade de um determinado tipo e design e compará-la com o desempenho de motores semelhantes.É necessário determinar o coeficiente de utilização da energia eólica (KIEV). É calculado como a razão entre a potência recebida no eixo da turbina eólica e a potência do fluxo de vento que atua na superfície da roda eólica.

O fator de utilização da energia eólica para várias instalações varia de 5 a 40%. A avaliação será incompleta sem levar em conta os custos de projeto e construção da instalação, a quantidade e o custo da eletricidade gerada. Em energias alternativas, o período de retorno de uma turbina eólica é um fator importante, mas também é necessário levar em consideração o efeito ambiental resultante.

O que é um gerador eólico?

Um gerador eólico é um dispositivo que utiliza a energia do vento para gerar eletricidade. As correntes de ar, movendo-se livremente na atmosfera, têm uma energia gigantesca e, além disso, completamente livres. A energia eólica é uma tentativa de extraí-la e transformá-la em bom uso.

Um gerador eólico é um conjunto de dispositivos que recebem, processam e preparam energia para uso. As correntes de vento interagem com o rotor do moinho de vento, fazendo com que ele gire. O rotor é sobrecarregado (ou diretamente) conectado a um gerador que carrega as baterias. A carga através do inversor é processada em uma forma padrão (220 V, 50 Hz) e fornecida aos dispositivos de consumo.

À primeira vista, o complexo é bastante complicado. Há também projetos mais simples, como moinhos de vento que alimentam bombas. No entanto, aparelhos complexos exigem um conjunto completo de equipamentos que possam fornecer uma fonte de alimentação estável e de alta qualidade.

Variedades de turbinas eólicas

Existem vários tipos de geradores eólicos.De acordo com o número de pás, os moinhos de vento são três, duas, uma, várias pás. Os dispositivos também são produzidos sem pás, onde a “vela”, semelhante a uma grande placa, serve como parte de captura de vento. Tal equipamento tem uma eficiência maior do que outros dispositivos, mas ainda não é amplamente utilizado. Curiosamente, quanto menos pás um moinho de vento tiver, mais energia ele produzirá.

Exemplos de turbinas eólicas planas

De acordo com o material utilizado, as lâminas são rígidas (de metal ou fibra de vidro) e de tecido. O segundo tipo são os chamados aerogeradores à vela, são mais baratos, mas perdem para os mais resistentes em praticidade e eficiência.

Outra característica importante é a característica de passo da hélice, que possibilita alterar a velocidade de rotação das pás. Dispositivos de passo variável permitem que você mantenha a eficiência em diferentes velocidades do vento. Mas, ao mesmo tempo, o custo do sistema aumenta e a confiabilidade diminui devido à complexidade do projeto. Portanto, na maioria dos casos, são utilizados dispositivos de passo fixo, que são de fácil manutenção e confiáveis.

Tipos de turbinas eólicas de acordo com a localização do eixo de trabalho

O eixo de rotação de trabalho da turbina eólica pode ser localizado tanto na vertical como na horizontal

Em ambos os casos, existem vantagens e desvantagens que você deve prestar atenção na hora de escolher.

Existem vários tipos de turbinas eólicas verticais:

1. Geradores eólicos Savonius, cujo projeto consiste em vários semicilindros, que são fixados em um eixo na posição vertical. A força de tal dispositivo é a capacidade de trabalhar em qualquer direção do vento. Mas também há uma séria desvantagem - a energia eólica é usada apenas por 25 a 30%.
2. No rotor Darrieus, são utilizadas faixas elásticas como pás, fixadas em vigas sem o uso de armação. A eficiência do modelo é a mesma da variedade anterior, mas é necessária uma instalação adicional para iniciar o sistema.
3. Os moinhos de vento com várias lâminas são os mais eficientes entre os dispositivos verticais.
4. A opção mais rara são os dispositivos com rotor helicoidal. Lâminas especialmente torcidas garantem a rotação uniforme da roda eólica, mas a complexidade do design torna o preço muito alto, o que limita o uso de mecanismos desse tipo.

Os moinhos de vento de eixo horizontal são mais comuns do que os moinhos de vento de eixo vertical porque são mais eficientes, mas mais caros.

Tipos de turbinas eólicas ao longo do eixo de trabalho

As desvantagens incluem a dependência da eficiência da direção do vento e a necessidade de ajustar a posição da estrutura usando um cata-vento. É aconselhável instalar uma turbina eólica deste tipo em uma área aberta, onde não seja coberta por árvores e edifícios, e é melhor ficar longe do local de residência permanente das pessoas. É bastante barulhento e representa um perigo para os pássaros que voam.

Fabricantes de turbinas eólicas

O mercado inclui tanto dispositivos de origem estrangeira (principalmente América do Norte, Europa e China) quanto instalações domésticas. O preço depende da potência e da configuração - por exemplo, a presença de baterias solares e varia na faixa de dezenas a centenas de milhares de rublos.

Principais características técnicas

Os modelos de controladores usados ​​como parte de uma turbina eólica específica diferem em suas características técnicas, refletidas no passaporte do produto, são elas:

• A potência nominal, que é o principal indicador do dispositivo, deve corresponder à potência do gerador eólico;
• A tensão nominal, também o principal indicador, deve corresponder à tensão das baterias que compõem o aerogerador;
• Potência máxima, determina o valor máximo permitido para um modelo de dispositivo específico;
• A corrente máxima caracteriza a capacidade do dispositivo de operar com o mais alto desempenho do gerador eólico;
• O valor máximo e mínimo de tensão na bateria determina a faixa de tensão na qual o dispositivo opera;
• Se o modelo pode funcionar simultaneamente com uma turbina eólica e uma usina de energia solar - a corrente máxima de carga gerada pelos painéis solares;
• Tipo de exibição e parâmetros de operação exibidos nele;
• Características operacionais - temperatura e umidade do ambiente;
• Dimensões e peso total.

Todas as turbinas eólicas são iguais?

muitas classificações para a fabricação de lâminas, para a superfície da terra,

A maioria das turbinas eólicas existentes atualmente (usinas eólicas) podem ser classificadas como uma, duas, três ou múltiplas pás. Uma pequena parte dos dispositivos mais modernos não contém lâminas, e o vento neles pega a chamada "vela", que parece um disco. Atrás dele estão os pistões que colocam o sistema hidráulico em funcionamento, e já gera corrente elétrica. A eficiência de tais instalações é superior à de todas as outras. Em relação aos sistemas com lâminas, a tendência é a seguinte: quanto menos lâminas, mais energia o gerador produz.

Variedades de turbinas eólicas

pode ser mais barato,

Se compararmos as turbinas eólicas de acordo com o passo da hélice, os dispositivos com passo fixo são mais confiáveis. Existem moinhos de vento de passo variável que podem alterar a velocidade de rotação, mas seu design volumoso acarreta custos adicionais para a instalação e manutenção de tal sistema.

Os desenhos dos moinhos de vento são os mais diversos, se os considerarmos do ponto de vista da direção do eixo de rotação em relação ao solo.

Dispositivos cujas lâminas giram em torno de um eixo vertical, por sua vez, podem ser divididos em vários tipos.

1. Os geradores eólicos Savonius são várias metades de cilindros ocos no interior, plantados em um eixo vertical. Sua principal vantagem é a capacidade de girar independentemente da velocidade e direção do vento. Uma desvantagem significativa é a capacidade de usar a energia eólica em apenas um terço.
2. Um rotor Darier é um sistema de duas ou mais pás que são placas planas. Esse dispositivo é fácil de fazer, mas não funcionará para obter muita energia com ele. Além disso, é necessário um mecanismo adicional para iniciar esse rotor.
3. O rotor helicoidal, graças a pás especialmente torcidas, tem uma rotação uniforme. O dispositivo é durável, mas devido à complexidade do design, é caro.
4. As turbinas eólicas multi-pás com eixo de rotação vertical são a opção mais eficiente do seu grupo.

Moinhos de vento com eixo horizontal de rotação também têm suas vantagens e desvantagens. Sua principal vantagem é a alta eficiência.Entre as desvantagens de tais estruturas, vale destacar a necessidade de capturar a direção do vento com um cata-vento e a mudança de eficiência dependendo da direção do vento. A este respeito, as instalações horizontais são mais adequadas em áreas abertas. No mesmo local onde as pás serão protegidas do vento por edifícios, árvores ou, por exemplo, colinas, é melhor instalar uma turbina eólica de design diferente.

Além disso, essa turbina eólica é cara, e a aparência dela nas proximidades definitivamente não causará grande prazer entre seus vizinhos. Suas lâminas podem facilmente derrubar um pássaro voando e fazer muito barulho.

Que outros tipos de turbinas eólicas existem? Bem, claro, os nossos, nacionais e importados. Entre estes últimos, as unidades europeias, chinesas e norte-americanas estão na liderança. Ao mesmo tempo, a presença de turbinas eólicas domésticas no mercado não pode deixar de se alegrar.

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O preço de tais dispositivos é determinado, em primeiro lugar, pelo seu poder e pela presença de elementos adicionais, por exemplo, painéis solares, e varia em uma faixa muito ampla - de várias dezenas a várias centenas de milhares de rublos.

Fazendo um moinho de vento com suas próprias mãos

O principal trabalho a ser feito é a fabricação e instalação de um rotor rotativo. Antes de tudo, você deve escolher o tipo de estrutura e suas dimensões. Conhecer a potência necessária do dispositivo e os recursos de produção ajudarão a determinar isso.

A maioria dos nós (se não todos eles) terá que ser feita de forma independente, então a escolha será afetada pelo conhecimento que o criador da estrutura possui, quais dispositivos e dispositivos ele conhece melhor. Normalmente, um moinho de vento de teste é feito primeiro, com o qual o desempenho é verificado e os parâmetros da estrutura são especificados, após o que eles começam a fabricar uma turbina eólica em funcionamento.

Princípio da Operação

Além disso, a força rotacional é convertida em eletricidade, que é armazenada na bateria. Quanto mais forte o fluxo de ar, mais rápido as lâminas giram, produzindo mais energia. Como o funcionamento do gerador eólico é baseado no aproveitamento máximo de uma fonte de energia alternativa, um lado das pás tem formato arredondado, o outro é relativamente plano. Quando o fluxo de ar passa pelo lado arredondado, uma área de vácuo é criada. Isso suga a lâmina, puxando-a para o lado. Isso cria energia, o que faz com que as lâminas girem.

Esquema de operação de um gerador eólico: é mostrado o princípio de conversão de energia eólica e a operação de mecanismos internos

Durante suas voltas, os parafusos também giram o eixo conectado ao rotor do gerador. Quando doze ímãs ligados ao rotor giram no estator, uma corrente elétrica alternada é criada com a mesma frequência que nas tomadas comuns da sala. Este é o princípio básico de como uma turbina eólica funciona. A corrente alternada é fácil de gerar e transmitir em longas distâncias, mas impossível de armazenar.

Diagrama esquemático de uma turbina eólica

Para fazer isso, ele deve ser convertido em corrente contínua. Este trabalho é feito por um circuito eletrônico dentro da turbina.Para obter uma grande quantidade de eletricidade, as plantas industriais são fabricadas. Um parque eólico geralmente consiste em várias dezenas de instalações. Graças ao uso de tal dispositivo em casa, você pode obter uma redução significativa nos custos de energia. O princípio de funcionamento dos aerogeradores permite que sejam utilizados nas seguintes opções:

• para trabalho autônomo;
• em paralelo com a bateria de reserva;
• juntamente com painéis solares;
• em paralelo com um gerador a diesel ou gasolina.

Se o fluxo de ar se mover a uma velocidade de 45 km/h, a turbina gera 400 watts de eletricidade. Isso é suficiente para iluminar a área suburbana. Essa energia pode ser acumulada coletando-a em uma bateria.

Um dispositivo especial controla o carregamento da bateria. À medida que a carga diminui, a rotação das lâminas diminui. Quando a bateria está completamente descarregada, as lâminas começam a girar novamente. Desta forma, o carregamento é mantido em um determinado nível. Quanto mais forte o fluxo de ar, mais eletricidade a turbina pode produzir.

Como uma turbina eólica é alimentada por uma fonte alternativa

Os moinhos de vento não "se alimentam" da massa de ar, eles são ajustados para consumir a velocidade do vento. Em outras palavras: o vento se aproxima da turbina eólica em alta velocidade e sai dela em velocidade menor. A diferença nas velocidades do vento antes e depois do gerador eólico determina quanta energia foi absorvida por este dispositivo.

Alguns tipos de turbinas eólicas fazem isso melhor, outros pior. Mas esta é a principal função do gerador eólico - desacelerar o vento.

A linha entre eficiência e limitação

Nunca acredite nas alegações de que uma determinada turbina eólica opera com 100% de eficiência.Isso significa que o vento atrás das pás do moinho de vento deve parar completamente. Uma prova absurda demonstra claramente uma afirmação falsa.

Uma turbina eólica com eficiência ideal deve encontrar o equilíbrio onde o vento emite energia suficiente para que apenas tenha que sair da janela de abertura do dispositivo para mais movimento. A eficiência neste caso determina a diferença na velocidade do vento antes e depois da turbina, afetando diretamente o fator de potência do aerogerador, que assume a seguinte fórmula: P_saída= 1/2 × r × S × V3 × eficiência.

A eficiência máxima de uma turbina eólica, há mais de 100 anos, foi comprovada pelo cientista alemão Betz em seu trabalho científico fundamental. Tomando como base a fórmula acima, o alemão substancia de forma extremamente consistente que o máximo de 16/27 de energia pode ser extraído do vento. Posteriormente, seus cálculos foram ligeiramente corrigidos pelo italiano Loregio, e descobriu-se que a eficiência máxima de um gerador eólico é de 59%.

Isso é claramente perceptível na diferença nos princípios de operação das turbinas Savonius e Darier. Afinal, os moinhos de vento de Savonius suportam apenas a força de empurrão do vento, e os projetos de Darier também utilizam a sustentação aerodinâmica, que aumenta a velocidade de rotação das pás.

O princípio de funcionamento da turbina eólica

Na ausência ou falta de energia frequente, é melhor fazer um minigerador eólico ou várias turbinas eólicas (turbinas eólicas) para fornecimento de energia individual com suas próprias mãos. Um dispositivo caseiro converte a energia cinética do vento em energia mecânica devido à rotação da roda eólica.

Inicialmente, a energia mecânica que gira o rotor é convertida em uma corrente alternada trifásica.O fluxo de energia através do controlador é armazenado em uma bateria CC. Finalmente, o inversor de tensão modifica a corrente para fornecer eletricidade aos aparelhos e iluminação.

O princípio de funcionamento de um moinho de vento é simples e consiste na ação de três tipos de força nas pás. Impulso e levantamento superam o sistema de força de frenagem e colocam o volante em movimento. Após a formação de um campo magnético pelo rotor na parte estacionária do gerador, a corrente passa pelos fios.

Campos de aplicação do dispositivo

De fato, as turbinas eólicas são capazes de fornecer energia a objetos para diversos fins. Turbinas eólicas de grande capacidade são adequadas para fornecimento de energia em escala industrial. Dispositivos caseiros adequadamente projetados fornecem ao proprietário do local uma fonte de alimentação ininterrupta. Você pode fazer um gerador eólico para uma casa particular com suas próprias mãos com o mínimo de trabalho e dinheiro.

Vantagens do aparelho

A principal vantagem de uma turbina eólica doméstica é a economia nas contas de eletricidade. O dinheiro gasto em peças e instalação é reembolsado com fornecimento de eletricidade gratuito.

Vantagens adicionais de uma turbina eólica caseira:

• o modelo de fábrica é muitas vezes mais caro;
• design ecológico que funciona sem combustível;
• vida útil ilimitada (em caso de falha, os componentes são fáceis de substituir);
• adequação em condições climáticas adequadas com uma velocidade média anual do medidor de 4 m / s.

Imperfeições

O lado negativo de um moinho de vento individual inclui:

• dependência do clima;
• tempestades e furacões muitas vezes colocam o mecanismo fora de ação;
• são necessárias medidas preventivas;
• mastros altos precisam de aterramento;
• alguns modelos excedem o nível de ruído permitido.

Gerador de turbina eólica

Para a operação dos moinhos de vento, são necessários geradores trifásicos convencionais. O design de tais dispositivos é semelhante aos modelos usados ​​em carros, mas possui parâmetros maiores.

Os aerogeradores possuem um enrolamento do estator trifásico (conexão em estrela), do qual saem três fios, que vão até o controlador, onde a tensão alternada é transformada em tensão contínua.

O rotor do gerador de uma turbina eólica é feito em ímãs de neodímio: nesses projetos não é aconselhável usar excitação elétrica, pois a bobina consome muita energia

Para aumentar a velocidade, um multiplicador é frequentemente usado. Tal dispositivo permite aumentar a potência do gerador existente ou usar um dispositivo menor, o que reduz o custo de instalação.

Os multiplicadores são mais usados ​​em turbinas eólicas verticais, nas quais o processo de rotação da roda eólica é mais lento. Para dispositivos horizontais com alta velocidade de rotação das lâminas, não são necessários multiplicadores, o que simplifica e reduz o custo de construção.

As especificidades da montagem e instalação de um aerogerador a partir de uma máquina de lavar e de um aerogerador de um gerador automotivo são descritas em detalhes nos artigos que recomendamos.

Definir

• Rotor laminado. Eles, dependendo do modelo, podem ser: um, dois, três ou mais;
• Redutor ou, em outras palavras, uma caixa de engrenagens projetada para regular a velocidade entre o gerador e o rotor;
• A carcaça é protetora. Seu objetivo é claro desde o nome: protege todos os componentes da estrutura de influências externas;
• A cauda é responsável por girar na direção do vento;
• A bateria é recarregável.Sua tarefa é acumular energia, ou seja, estoque. Como o clima nem sempre é favorável para a usina, isso sempre ajudará em caso de mau tempo;
• instalação do inversor. Ele é usado para converter a corrente contínua em corrente alternada, que abastece os aparelhos elétricos usados ​​no dia a dia.

Cálculo de tamanho e posicionamento

Para calcular o número necessário de geradores para uma usina eólica, leve em consideração:

• potência necessária;
• número de dias ventosos;
• características de localização.

Assim, para que a instalação de um aerogerador seja justificada pelos custos, é necessário determinar o número de dias ventosos por ano, bem como sua direção predominante. As áreas à beira-mar e as áreas de montanha têm a localização mais vantajosa, pois aqui a força do vento excede 60-70 m / s, e isso é suficiente para abandonar a eletricidade local.

No território plano, o vento é caracterizado por um fluxo uniforme, mas sua força às vezes não é suficiente para fornecer totalmente uma casa particular. A instalação perto de plantações e florestas não é lucrativa, pois a energia eólica é consumida e permanece em maior medida nas árvores.

O fluxo de vento tem um aumento de potência em proporção direta à distância da superfície da terra. Assim, quanto mais alto o mastro do moinho de vento, mais impulso ele pode capturar. No entanto, quanto mais longe do solo, mais reforço é necessário. Os suportes auxiliares nem sempre seguram completamente o moinho de vento. Em um vento forte, a probabilidade de um mastro alto cair é muito maior do que um mastro colocado a um nível de 5-7 metros.

A remoção mais ideal do mastro do solo é de 10 a 15 metros. Sua fixação é realizada usando dois métodos:

1. Concretagem da fundação - eles cavam quatro poços profundos, mas pequenos de diâmetro, nos quais as extensões das turbinas eólicas são imersas e concretadas. O processo é demorado e caro, mas o mais confiável. Com vento forte, o mastro permanecerá imóvel, e o único dano a ele pode ser o sucateamento das pás.
2. Estrias de metal - com a ajuda de um cabo de metal, o moinho de vento é fixado perpendicularmente à superfície da terra, enquanto o cabo fica bem esticado, fixando suas extremidades ao solo.

A duração da operação da usina como um todo depende da escolha do método de fixação do mastro.

A presença de equipamentos especiais, bem como a experiência na realização de tais trabalhos, salvarão o parque eólico de quebras prematuras.

Gerador de vento à vela

Se as pás dos moinhos de vento tradicionais são feitas de materiais duros, na vela, pelo contrário, são feitas de materiais macios. Adequado para qualquer tecido denso, como lona. Freqüentemente, laminados não tecidos são usados ​​em tais construções. Externamente, um gerador eólico à vela parece um grande toca-discos infantil.

Por design, os moinhos de vento à vela são divididos em dois tipos.

• Circular com lâminas de vela triangulares
• Com uma roda de vela, também circular

Gerador eólico à vela com lâminas triangulares

As lâminas de vela triangular são geralmente feitas isósceles, mas em muitos casos sua forma é selecionada individualmente - de acordo com as cargas de vento da área onde são instaladas. Um moinho de vento à vela começa a funcionar a uma velocidade do vento de 5 m/s. Sua eficiência é maior do que a da maioria dos moinhos de pás, mas ao mesmo tempo não é sem muitas deficiências. Assim, quando o vento muda, o “veleiro” para e precisa de tempo para girar na nova direção do fluxo do vento.

Outra desvantagem é a fragilidade das próprias "velas". Eles geralmente rasgam, falham e exigem uma substituição completa.
Acredita-se que um gerador de vela circular é privado dessas deficiências. Sua eficiência é o dobro de um gerador com lâminas de vela. Externamente, parece uma antena parabólica e difere dos geradores usuais, pois não possui lâminas, cilindros ou rotores giratórios. Este gerador vibra sob pressão ou rajadas de vento, transferindo energia mecânica para o gerador com suas vibrações.