Gerador eólico caseiro com alternador de carro: técnica de montagem do aerogerador e análise de erros

Os aerogeradores – uma alternativa promissora à energia tradicional. A energia eólica, convertida em eletricidade, promete ser barata, de fácil obtenção e de baixo custo. E, se levarmos em conta as contas de eletricidade que chegam atualmente, para economizar vale a pena tentar montar seu próprio gerador eólico, concorda?

Existem exemplos reais de criação de instalações que geram um volume considerável de energia. No entanto, as capacidades dos aerogeradores ainda superam significativamente as dos concorrentes capazes de competir com o método tradicional de geração de eletricidade.

Apresentamos um guia, seguindo o qual você poderá montar um gerador eólico a partir de alternador automotivo por conta própria. No artigo proposto para leitura, são analisados detalhadamente os erros comuns cometidos na construção de aerogeradores. Para maior clareza, o artigo é acompanhado de materiais fotográficos e de vídeo temáticos.

Sobre aerogeradores caseiros para uso doméstico

Um interesse especial pela energia eólica se manifesta no âmbito doméstico. Isso é compreensível quando se observa rapidamente a próxima conta de energia consumida. Por isso, artesãos de todos os tipos se mobilizam, usando todas as possibilidades de obter eletricidade de forma barata.

Uma dessas possibilidades, bastante real, está intimamente ligada a um aerogerador feito com alternador automotivo. O dispositivo pronto – o alternador automotivo – precisa apenas ser equipado com pás feitas corretamente para que seja possível obter dos terminais do gerador alguma quantidade de energia elétrica.

Porém, ele só funcionará de forma eficiente se houver vento.

Exemplo prático de aplicação doméstica de geradores eólicos. Uma construção prática de aerogerador bem projetada e bastante eficiente. Foi instalada uma hélice de três pás, o que é raro para aparelhos domésticos.

O uso de praticamente qualquer alternador automotivo é aceitável para a construção de um aerogerador. Mas, para a tarefa, geralmente se tenta escolher um modelo potente, capaz de fornecer correntes altas. Nesse caso, estão no auge da popularidade os alternadores de caminhões, ônibus de passageiros grandes, tratores etc.

Além do gerador, para a fabricação do aerogerador será necessária uma série de outros componentes:

• hélice de duas ou três pás;
• bateria de carro;
• cabo elétrico;
• mastro, elementos de suporte, fixação.

A construção de uma hélice com duas ou três pás é considerada a mais ideal para um gerador eólico clássico. Mas um projeto doméstico frequentemente está longe da engenharia clássica. Por isso, na maioria das vezes, para uma construção caseira, tenta-se selecionar hélices já prontas.

Pá de ventilador de carro para aerogerador

Tal pode ser, por exemplo, a pá de um ventilador da unidade externa de um sistema de ar condicionado split ou do ventilador do mesmo carro. Mas quando há o desejo de seguir as tradições de construção de aerogeradores, será necessário construir a hélice do começo ao fim com as próprias mãos.

Antes de decidir montar e instalar um aerogerador, vale a pena avaliar os dados climáticos do local e calcular o retorno do investimento. Uma ajuda significativa nisso será fornecida pelas informações de um artigo muito interessante que recomendamos para leitura.

Tecnologia de montagem do gerador eólico

A base ideal para o gerador de um aerogerador doméstico parece ser o modelo AT-700, retirado do trator da série DT. No entanto, esse gerador de trator em sua forma original é projetado para uma velocidade de rotação do rotor de até 6000 rpm. Para a construção de um aerogerador doméstico, esse parâmetro é claramente excessivo.

Existem duas saídas para a situação:

1. Aplicar algum redutor multiplicador que forneça a relação de transmissão necessária.
2. Rebobinar o enrolamento existente do estator do AT-700 para baixas rotações.

Em princípio, ambas as opções de modernização do dispositivo são viáveis. Mas, de acordo com as avaliações de construtores experientes, a opção de rebobinar o enrolamento do estator é mais aceitável. Ainda mais considerando o peso do próprio gerador AT-700, que chega a 6 kg.

Gerador de trator AT-700. Numerosos projetos na esfera doméstica foram desenvolvidos com base neste dispositivo, que possui alta saída de corrente. Mas é necessária uma pequena modernização.

Se o dispositivo for complementado com um redutor, o peso do módulo geral duplicará. E este é um parâmetro importante para a construção do aerogerador. O peso é sempre procurado reduzir.

Ao usar o gerador K 701 na construção do aerogerador, será necessária alguma modernização:

Passo #1. Hélice da usina eólica

O material para fazer as pás da hélice é um tubo de alumínio para irrigação (d = 200 mm) com comprimento de 0,7 – 1,0 m. Inicialmente, ele é cortado longitudinalmente em quatro segmentos e, em seguida, de duas ou três das partes obtidas, cortam-se as pás no formato desejado.

Como o alumínio é um material facilmente trabalhável, cortar o formato desejado da pá de um pedaço de tubo não é problema. O principal é calcular e desenhar corretamente o molde.

As pás da futura hélice precisam ser fixadas e montadas no eixo do gerador. Este trabalho é mais complexo, exige equilíbrio preciso, especialmente na construção de três pás. Existem muitas opções para fazer o disco da hélice. Uma delas é criar esta peça a partir de placas de alumínio.

Será necessário calcular o diâmetro do disco da hélice considerando o comprimento de um metro das pás. Para uma envergadura de 2 metros, o diâmetro calculado do disco pode ser de 150-200 mm. Com base no diâmetro calculado, corta-se o número necessário de placas circulares (6-7 peças) de chapa de alumínio.

Exemplo de fabricação de hélice de gerador eólico a partir de um tubo de alumínio de duzentos milímetros, usado em campos agrícolas para irrigação de culturas. Obtém-se uma estrutura leve e eficiente.

As placas circulares cortadas são sobrepostas, alinhadas pelas bordas e fixadas. Para a fixação, o melhor é usar cola epóxi de qualidade. Mas outros métodos de fixação também não estão excluídos.

No disco já colado, é necessário marcar e furar um furo no ponto central para fixação no eixo do gerador. O furo deve ser ajustado com um rasgo de chaveta no tamanho da chaveta instalada no eixo do rotor do gerador.

O disco da hélice preparado dessa forma é marcado para fixação das pás. Ao longo das linhas marcadas, são perfurados furos para os parafusos de fixação dos suportes. Essas peças também são feitas de alumínio, com espessura suficiente para compensar as forças transmitidas.

Resta aplicar as pás fabricadas anteriormente ao disco nos pontos de conexão marcados, equilibrá-las em uma superfície nivelada e prendê-las com parafusos.

Passo #2. Fabricação do mastro a partir de um tubo

O gerador de trator AT-700, equipado com uma hélice caseira, já representa um verdadeiro gerador eólico. Para obter o máximo efeito da estrutura, é desejável elevá-la a cerca de 5-7 metros e também garantir uma rotação de 360°.

Dessa forma, o cata-vento eólico é instalado em um mastro, que é mais facilmente fabricado a partir de um tubo metálico.

Mastro instalado feito de tubo metálico de 50 mm de diâmetro com gerador eólico no topo. Para garantir a estabilidade do mastro, são usados cabos de aço.

Um mastro de 5-7 metros de altura, equipado com um gerador eólico no topo, sofrerá cargas significativas. Consequentemente, o diâmetro do tubo metálico deve ser suficientemente grande – pelo menos 50 mm de diâmetro externo.

A fixação do mastro é feita com quatro cabos de sustentação, presos na parte superior perto do gerador eólico e esticados em oposição entre si.

Na parte superior do tubo do mastro, na região interna, são pressionados um par de rolamentos adequados ou fixados de alguma outra forma. Este será o bloco giratório de suporte, onde será colocado o cata-vento com o gerador e a hélice. Resta fazer o próprio cata-vento e instalar nele todo o equipamento necessário.

Passo #3. Como fazer um cata-vento de alumínio

Recomenda-se fazer a estrutura do cata-vento, que em uma extremidade tem espaço para um gerador de automóvel com hélice, e na outra – espaço para a "cauda", de um material leve e resistente.

Por exemplo, um tubo de alumínio de perfil retangular seria ideal para a base. Para fixar o gerador ao tubo de perfil, é mais conveniente usar braçadeiras de fita metálica macia (de preferência inoxidável).

Exemplo de possível fixação do corpo do gerador no tubo de perfil do cata-vento. Aqui é usada uma estrutura metálica com suportes dianteiro e traseiro para conexão por parafusos.

A cauda do cata-vento pode ser feita da mesma chapa de alumínio e fixada ao tubo de perfil com cantoneiras. No ponto de centro de gravidade, no tubo de perfil, é necessário fixar um pino metálico de aço inoxidável.

Esta peça – em forma de um parafuso longo (250-300 mm), com cerca de 30 mm de diâmetro (calculado), atravessa o corpo do tubo de alumínio de perfil e é fixada por baixo com uma porca. Sobre a porca é colocada uma contraporca.

O diâmetro da rosca do parafuso deve ser ligeiramente menor que o diâmetro interno dos anéis dos rolamentos pressionados no tubo do mastro. No centro do parafuso, ao longo de seu eixo, é feito um furo de 7-10 mm. Através deste orifício, o cabo elétrico do gerador passará e descerá pelo tubo até o ponto de conexão.

Passo #4. Instalação e conexão do gerador eólico

Após todos os preparativos descritos (obrigatoriamente em condições de tempo sem vento), procede-se à instalação:

1. Na base do cata-vento, fixa-se com abraçadeiras o gerador de trator.
2. Eleva-se o mastro do solo a 1,5 – 2 metros e instala-se o cata-vento com o parafuso de apoio sobre os rolamentos.
3. Simultaneamente, passa-se o cabo do gerador através do corpo do parafuso e em seguida dentro do tubo até o ponto de saída inferior.
4. Também, logo abaixo da base do cata-vento, instala-se rigidamente um limitador, que permite ao cata-vento girar 360° em um ou outro sentido, mas não mais do que isso.
5. Levanta-se o mastro definitivamente e reforça-se com esticadores de cabos.
6. Conectam-se as extremidades do cabo ao dispositivo receptor (geralmente através de controlador à bateria).

Com isso, a construção do gerador eólico pode ser considerada concluída. No entanto, ainda há uma série de detalhes individuais do processo com os quais se terá que lidar durante o período de uso do dispositivo.

Diagrama estrutural de uma instalação eólica completa: 1 – turbina eólica, 2 – conversor de carga da bateria; 3 – bateria automotiva; 4 – inversor 24/220; 5,6 – saídas de tensão 220V e 24V

Esses detalhes já estão relacionados com a automação que regula o acúmulo e a distribuição de energia. Dispositivos como controlador de carga, inversor de corrente e outros são componentes obrigatórios dos geradores eólicos.

Exemplo em fotos da montagem do aerogerador passo a passo

Consideremos um exemplo de construção de um aerogerador de 24 V, montado a partir de um gerador automotivo. O equipamento caseiro começa a funcionar de forma estável com vento de 5 m/s. Em tempo de vento médio com rajadas de 15 m/s, a instalação fornece de 8 a 11 A; em dias de ventos fortes, o rendimento aumenta. A potência não excede 300 W.

Na verdade, todo o trabalho está concluído, resta conectar os componentes dispersos de uma instalação útil para uso doméstico:

A instalação construída manualmente desenvolve 24 V, pode ser usada para carregar baterias de equipamentos móveis e para fornecer energia para linhas de iluminação com lâmpadas economizadoras.

Análise dos erros de construção

A montagem de um aerogerador em condições domésticas com as próprias mãos é, obviamente, um trabalho não isento de erros. Mesmo em projetos de moinhos de vento industriais, os engenheiros cometem erros. Mas erros ensinam, como comprovam as construções domésticas bem-sucedidas.

Portanto, entre os erros na construção de geradores eólicos caseiros, frequentemente aparece o detalhe da ausência de um módulo de travamento na estrutura do gerador. A versão padrão desses dispositivos (automotivos ou de trator) não prevê esse componente. Portanto, o gerador precisa ser modificado.

No entanto, nem todo 'construtor' quer se dedicar a essa tarefa delicada. Muitos ignoram esse detalhe, confiando no 'talvez'. Como resultado, com vento forte, a hélice gira a velocidades incrivelmente altas. Os rolamentos do gerador não suportam, quebram os assentos das tampas de alumínio. Ocorre o travamento do rotor.

Aerogerador destruído devido a falhas no projeto. Erros de construção e montagem de tais estruturas levam a consequências graves.

Relacionado a esse tema está a falha associada à ausência de um limitador de rotação do cata-vento. Frequentemente, esse componente é simplesmente esquecido de ser instalado e lembrado apenas quando as correntes de vento começam a girar o 'galo' em torno de seu eixo, como um pião no programa 'O Quê? Onde? Quando?'. O resultado é lastimável.

O mínimo de dano é torção e ruptura do cabo elétrico, e em casos graves, a destruição completa da estrutura.

Outro erro notável de montagem é o cálculo incorreto do ponto do centro de gravidade baseado no cata-vento. Nesse caso, o dispositivo pode funcionar normalmente por algum tempo. Porém, com o tempo, ocorre um desalinhamento no conjunto de rolamentos, a liberdade de rotação fica restrita e a eficiência da estrutura na produção de energia cai drasticamente.

Sobre como calcular corretamente um aerogerador, você aprenderá no artigo que sugerimos.

Frequentemente, tentam alimentar diretamente a bateria com a corrente obtida do gerador. Logo começam a se perguntar por que a bateria não mantém a carga ou descobrem a quebra de 2 a 3 células.

Este é um erro banal e natural, pois, em qualquer caso, a carga da bateria deve ocorrer sob condições de correntes e tensões específicas. Aqui é necessário controlar esse processo.

Para os artesãos domésticos interessados no tema da montagem de um aerogerador, sugerimos conhecer mais uma opção original. No artigo proposto, é descrita a fabricação de uma unidade geradora a partir de peças descartadas de uma máquina de lavar.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Até mesmo uma parafusadeira elétrica comum pode se tornar um aerogerador, se você conhecer os fundamentos do dispositivo de um aerogerador.

O interesse por aerogeradores não diminui. Pelo contrário, essa opção de obtenção de energia elétrica é cada vez mais considerada pelos proprietários de imóveis no campo.

Obviamente, se combinarmos vários tipos de energia ao mesmo tempo – eólica, solar, hidroturbinas ou usinas nucleares – essa combinação pode trazer um efeito econômico. Assim, os riscos de o usuário ficar sem eletricidade são reduzidos a zero.

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