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Circuito Gerador de Turbina Eólica de Eixo Vertical Simples

O post explica um circuito simples de gerador de turbina eólica de eixo vertical usando dínamo de gerador de alta potência pronto e um mecanismo de turbina eólica de eixo vertical. A ideia foi solicitada pelo Sr. Taibani.

Objetivos e Requisitos do Circuito

Espero que você esteja bem. Em primeiro lugar, obrigado por todo o grande conhecimento e informações que você deu aqui, é muito apreciado. Estou tentando fazer um projeto de gerador VAWT de baixa RPM caseiro que pode gerar energia suficiente para executar uma fábrica de pequena escala

Preciso de sua ajuda na seção de enrolamento.

1) Projeto correto do enrolamento de cobre para baixas rotações.

2) Calibre correto do fio de cobre.

3) Número de voltas do enrolamento.

4) Qual material do núcleo deve ser usado para baixo arrasto (efeito Lenz).

Por favor, ajude-me e seus leitores com seu grande conhecimento.

O design

Projetar um motor VAWT não é fácil e pode exigir bons conhecimentos no campo e, no momento, para mim, isso parece muito complexo e tenho pouca ideia sobre o mesmo.

No entanto, para qualquer leigo a ideia pode ser facilmente implementada através de um gerador pronto conforme descrito abaixo:

Abaixo está um exemplo de um dínamo de 10.000 watts que poderia ser usado para a aplicação do gerador de turbina eólica de eixo vertical proposto

MOTOR VAWT

Em vez de enrolar você mesmo um gerador eólico de eixo vertical, uma ideia mais simples seria configurar o mecanismo VAWT com um gerador de alta potência ou um dínamo através de uma engrenagem ou relação polia/correia calculada corretamente.

Por exemplo, o dínamo de 10 kv mostrado acima tem uma especificação de gerar 10.000 watts em torno de 3.600 RPM, o que implica que se a relação de polia de 1:100 for configurada, o dínamo seria capaz de produzir a quantidade de potência nominal com o O VAWT gira em torno de 36 RPM, o que pode ser alcançado talvez mesmo em velocidades de vento tão baixas quanto 5 km por hora.

Como configurar as turbinas

O diagrama a seguir mostra um design de configuração aproximado para a implementação explicada acima:

COMO CONFIGURAR AS TURBINAS VAWT

A figura acima mostra um modelo simples de turbina eólica de eixo vertical, a turbina helicoidal vertical é projetada para capturar o fluxo do vento em uma metade de seu vão enquanto permite fluxo livre na outra metade, fazendo com que a hélice inicie um movimento rotacional com alto torque.

Sendo vertical em seu posicionamento, o VAWT não depende das direções do vento, ao contrário das turbinas eólicas tradicionais de eixo horizontal. Essa vantagem faz com que o VAWT sustente suas operações em todas as condições de vento, independentemente da direção do fluxo.

O eixo vertical central da turbina pode ser visto preso a um gigantesco volante, que supostamente é muito maior do que a roda presa ao eixo do gerador.

Quanto maior a proporção, maior seria a conversão mesmo em velocidades mínimas de vento.

Com uma proporção de 1:100, pode-se esperar que o gerador esteja gerando em sua plena capacidade e especificação, com o VAWT movendo-se a meros 50 RPM ou até menos. Essa velocidade pode ser alcançada em velocidades de vento não superiores a 5 a 10 milhas por hora.

Controlando a velocidade VAWT usando o circuito regulador de derivação

A configuração explicada acima é para facilitar conversões eficientes em baixas velocidades de vento, mas o que acontece quando o vento é rápido ou durante condições de tempestade.

Se esta situação não for atendida, pode-se facilmente arrancar o enrolamento do gerador e queimá-lo em pouco tempo.

Para controlar a velocidade VAWT em velocidades de vento perigosas, o seguinte circuito regulador de derivação pode ser usado com a saída do gerador para atingir uma velocidade constante no gerador e no VAWT.

CONTROLANDO A VELOCIDADE VAWT USANDO O CIRCUITO REGULADOR DE DERIVAÇÃO

Na figura acima, a saída do gerador é aplicada a uma rede reguladora triac shunt de alta corrente através de um módulo retificador em ponte de 50 amperes.

O valor do diodo zener determina o limite de controle, que é mostrado como 220V no diagrama. Isso significa que em nenhuma circunstância a tensão do gerador pode exceder a marca de 220V e, se isso acontecer, o excesso de energia é simplesmente desviado ou em curto com o terra através do triac.

Isso garante uma rotação controlada do gerador mesmo em velocidades de vento formidáveis, mantendo todo o sistema estabilizado e seguro.

O circuito regulador de tensão VAWT simples acima também pode ser construído usando um circuito regulador shunt MOSFET, conforme descrito no diagrama a seguir.

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CIRCUITO GERADOR DE TURBINA EÓLICA DE EIXO VERTICAL SIMPLES 11

O princípio de funcionamento é o mesmo acima. Quando a tensão de saída VAWT tende a subir acima da marca de 220 V, o zener de 220 V começa a conduzir, que por sua vez liga o MOSFET. O MOSFET então começa a conduzir causando um curto-circuito momentâneo na saída VAWT. Isso faz com que a tensão caia abaixo de 220V desligando o MOSFET. O ciclo agora continua se repetindo continuamente, permitindo 220V constantes para a carga conectada.

Se o gerador usado for um tipo de gerador trifásico, o regulador shunt mostrado acima pode ser substituído por um regulador shunt trifásico usando SCRs.

Projeto de turbina VAWT de alta eficiência

Em vez de empregar pás arredondadas para a turbina, provavelmente podemos usar pás com ângulos agudos para garantir melhor eficiência aerodinâmica e para captura e deflexão do vento mais eficazes, conforme mostrado abaixo.

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CIRCUITO GERADOR DE TURBINA EÓLICA DE EIXO VERTICAL SIMPLES 12

Se você tiver alguma dúvida sobre o circuito do gerador de turbina eólica de eixo vertical discutido, sinta-se à vontade para expressá-las através de comentários

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FONTE


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