Projeto de Aerogerador VAWT.

[Smarley]

aqui estão 3 imagens.
a primeira é para o projeto original.
http://img708.imageshack.us/img708/594/ ... al6923.jpg

a segunda é para utilizar uma folha de alumínio de 1m de largura.
http://img835.imageshack.us/img835/9779 ... da1mmo.jpg

e a terceira para a folha de alumínio de 1,25m de largura.
http://img27.imageshack.us/img27/2231/a ... da125m.jpg

abraços!

[Smarley]

alguém sabe como eu posso calcular a força que o aerogerador irá realizar na minha torre?
posso estimar o peso final em 50kg.

eu pretendo fazer ele com 2 metros de diametro e 3 metros de altura cada pá.

a minha torre é daquelas triangulares mas cada lado tem apenas 20cm.

eu pensei em estaiar com arame de 3 em 3 metros e no último pedaço utilizar cabo de aço.

[Smarley]

achei um programa para calcular a força: http://www.usvawt.com/cgi/windpower.cgi ... =calculate
realmente a força será muito grande mesmo.
310kg para 29m/s e 410kg para 33m/s.

eu não consigo editar os meus post depois de um tempo.
isso é normal ou é só comigo?

não é minha intenção ficar colocando vários posts.

[Goahead]

não vejo de onde tiras-te os cálculos, mas gostaria de deixar aqui um alerta:

as torres para o quer que seja, são normalmente calculadas por engenheiros, pois existem tantos factores que entram nas contas que fica difícil numa simples formula fazer o calculo.
as pás não são estáticas, por isso o calculo da força do vento através da velocidade por área não é muito fiável...mais o peso do próprio gerador.

usa sempre o factor segurança...ou seja adiciona aos teus calculos 4 vezes mais a força final.

cuidado com as torres...jogem pelo seguro...os acidentes sucedem-se mais depressa por uma torre mal projectada do que por um gerador mal construído..e o estrago é bem maior.

goahead

[Smarley]

aqui está o link para os cálculos da força
http://usvawt.com/cgi/poleforce.cgi?h=3 ... =calculate

claro que sempre temos que ter segurança.
eu vou utilizar em cada ponto 3 arames, que cada um aguenta 1000kg.
e no último ponto vou segurar com cabos de aço.
acredito que este não será problema.

[Smarley]

me surgiu uma dúvida ontem quando estava pensando a respeito do projeto....

digamos que eu faça as pás com 3 metros de altura e fique com 2 metros de diâmetro.
que a 6.25m/s eu consiga extrair 300w do vento com rendimento de 35%.

e o meu gerador consiga gerar 300w somente a 100rpm.

como eu posso saber qual velocidade o meu aerogerador irá estar com um vento de 6m/s?

pois não adianta eu extrair 300w a 50rpm se o meu gerador a 50rpm irá conseguir fornecer 100w por exemplo.

a questão é: como eu posso saber a qual velocidade(rpm) vai estar as minhas pás com determinada velocidade de vento? é possível?

pois o gerador eu posso alterar as bobinas para adequar a potência...

abraços!

[Goahead]

em teoria ignorando a mecanica, nas hawts é calculado com:

diametro pas, tsr das mesmas e velocidade do vento.
após o gerador atingir o cut-in..as contas deixam de ser tão simples pois entra nas contas a força exercida pela corrente.

não sei qual o teu objectivo...mas o ponto de partida é sempre cut-in a 3m/s
exemplo:
pas 1 metro com vento de 10m/s tsr7 (velocidade da ponta a 70m/s) dará cerca de 668rpms
http://windpower.org.za/bladecalcs/bladecalcs.php

vawts devem contar o parametro de altura. desconheço..mas deves encontrar um calculador na net.

goahead

[Smarley]

então não me resta muita opção a não ser montar todo o gerador e fazer o teste de potência...
tentar fazer as pás o maior possível e ver o que o gerador vai conseguir...
e projetar o gerador para me dar uns 300w a 120rpm.

eu acho que o cálculo seria o seguinte: considerando tsr como 2 do lenz ii. a 6m/s vou ter 12m/s nas pás, percorrendo um perímetro de 2.pi.r que seria no meu caso 6.18m de perímetro. resultando em quase 120rpm com os 12m/s...

eu não sei se o cálculo seria bem esse... mas se for eu precisaria de uma informação do tsr do lenz ii.

[Smarley]

olá,

me informei com um pessoal e o cálculo para rpm está correto, seria rpm = 60 * tsr * speed(m/s) / (2 * pi * raio).
eu pesquisei na internet e o tsr do lenzii fica em torno de 0,6 com carga...

considerando o gerador de 3 metros de altura e 2 metros de diâmetro.

a 3m/s que eu gostaria que ele começasse a gerar, as pás estarão a 17,18rpm.

a 6,25m/s eu tenho 308w extraídos do vento com rendimento de 35%.
nesta velocidade as pás e o gerador estaria a 35,81rpm.

a 10,72m/s(vento que eu dificilmente vou conseguir) eu tenho 1556w extraídos do vento com rendimento de 35%.
nesta velocidade as pás e o gerador estaria a 61,42rpm.

goahead,
tu conseguiu gerar 24v a 120rpm com o seu projeto, de 73 voltas.
para eu conseguir 24v a 17,18rpm seriam necessários 510 voltas =o
estou achando que este projeto não vai dar certo... =/

você acha possível extrair esta potência daquele gerador nestas rpm?
teria alguma idéia para me dar, para conseguir gerar estas potências nestas rotações?

eu acho que a solução seria aumentar o número de pólos...
porque se eu diminuir a bitola do fio e aumentar as voltas vou perder bastante corrente...

agora com o diâmetro do projeto original 1,25metros e altura de 2 metros:
a 3m/s que eu gostaria que ele começasse a gerar, as pás estarão a 27,15rpm.
a 6,25m/s eu tenho 118w extraídos do vento com rendimento de 35%.
nesta velocidade as pás e o gerador estaria a 57,29rpm.
a 10,72m/s(vento que eu dificilmente vou conseguir) eu tenho 596w extraídos do vento com rendimento de 35%.
nesta velocidade as pás e o gerador estaria a 98,27rpm.

abraços!

[Goahead]

como alguém diria:
vawts são como ovnis e loiras inteligentes....toda a gente fala deles, mas poucos são os que provam terem visto....e ninguem conseguiu demonstra-lo.

se o teu objectivo de cut-in é 17rpm, então nunca irá funcionar. não vai existir torque suficiente a essa rotação.
se estás mesmo decidido em vawt (na minha opinião hawt é bem mais facil) então aponta para mais alto..tipo cut-in de pelo menos 50rpm.

noutro forum chrisolson disse:
"it don't really matter how you try to design it with two stators, you're just simply not going to get any power out of it at the speeds that a vawt runs at if it's direct drive. i did some quick calculations and if you want a cut-in speed at around 10 mph wind speed and 35 rpm on a 10' vawt, and assuming you build a three-phase, 12 pole generator with 9 coils - three per phase, you're looking at 194 turns of wire in the coils to reach an open voltage of 15.0 vac @ 35 rpm. it's just not practical."

esse tipo de vawt pode atingir muito mais rpm...eu apontaria para um maximo de 150rpm e um cut-in de 75rpm

não tenho nenhuma experiência com vawt, mas pelo que leio, não é muito animador... a baixo rpm outras tentativas foram feitas com polias e correias para aumentar a rotação, mas os resultados tambem não surprenderam.
assim mesmo se quiseres fazer uns testes e postar resultados, deverias montar as pás, o rotor e fazer testes com uma bobine antes de pores resina no estator.
vawt helix parecem bem mais atractivas que lenzii...talvez mais dificieis de construir.

goahead

[Goahead]

deixo-te este link para que tenhas noção do que aerogeradores verticais de fabricantes, conseguem atingir:
http://windspireenergy.com/windspire/sp ... documents/

no caso em cima, as pás tem mais de 5 metros de altura e um raio de 1,2 metros e o máximo output é 1,2kw.

com uma hawt, por exemplo parecida com a minha,(3 metros diâmetro) podes atingir 1.611wp (47,05ap) que foi o que tive este domingo durante o temporal !


não te quero desmotivar, somente não deixar elevar-te muito as expectativas para que não fiques desiludido no final do projecto, depois do trabalho que vais ter a construir a vawt.

goahead

[Smarley]

olá,

sim, tu tem razão, precisa-se de um vawt gigante para extrair uma potência que um hawt moderado consegue...
eu só parti pro vawt por causa do silêncio e da facilidade de montar as pás.

o teu hawt é barulhento?
o aerogerador vai ficar bem próximo da casa, a alguns metros do quarto...

eu pensei em fazer o projeto do mesmo geito e utilizar uma redução de 1:3,5 das pás para o gerador, com duas correias v...
assim eu aproveito toda a potência, e não preciso aumentar o número de pólos do gerador.
claro que terei alguma perda nesta transmissão, mas acredito que ganharei mais do que perderei.

[Goahead]

para mim, só existe uma forma simples de aumentares os rpm da vawt...diminuir o diâmetro.
para que não haja perdas de potencia de captação, aumentas a altura.
tal como um bailarino a rodopiar no gelo..quando os braços encostam ao corpo, o diâmetro é menor, logo a velocidade é maior.

também acredito que as perdas sejam menores do que o ganho em caso de redução com correias neste caso. (tudo depende se o sistema de redução não fica muito preso, rolamentos etc etc)

umas pás bem feitas são silenciosas, tão silenciosas que debaixo delas não deverás ouvi-las quando estiverem a rodar a 80% da sua velocidade maxima.
infelizmente para mim, devo ter uma pá mal feita pois oiço-a a cortar o vento ao atingir o cut-in. (whish whish wish)
ontem tirei o gerador da torre para analisar, pois um possível defeito dessa pá é o "trailing edge" não estar bem "afiado".
ao longo dessa pá tenho espessuras variáveis até 2mm. deveriam passar linearmente para 1mm. este é um defeito que normalmente está associado a barulho ao cortar o vento.
existem outras soluções para tentar remover o ruído, mas vou para já tentar esta.

quando o vento é bem forte, o barulho que o vento faz já será suficiente para "abafar" o barulho que as pás fazem quando atingem elevadas rotações.

outro barulho existente tanto em vawt como hawt é o "hummmm" do gerador criado no estator com a passagem da corrente nas bobines. esse som pode tornar-se incomodativo se ele for transmitido e amplificado pela torre ou mesmo pela cauda...mas é um fenómeno normal e tolerante.

es tu quem deve decidir por onde queres começar...se tens tempo e gosto por bricolage, deves tenatr a vawt..embora saibas que o resultado será baixo, terás com certeza aprendido algo no processo.

goahead

[Smarley]

eu entendo o seu ponto de vista...
mas de acordo com a minha situação no momento, fica inviável fazer um hawt.
esta vibração gerada pelos cabos eu conheço bem, isto já estava planejado.
vou utilizar isoladores de louça colocar os cabos afastados da parede da casa.

sobre o rpm eu vou utilizar duas correias em v e polias.
pois eu não posso aumentar a altura do aerogerador, e como ele é vawt precisa de uma grande área para captar energia.
estou tentando fazer com 3x2m mas derrepente vou ter que diminuir para 2x2m.
independente da altura, os rpm serão os mesmos.

em anexo coloquei 3 gráficos que fiz a respeito das pás, com tamanho de 3 metros de altura e 2 metros de diâmetro.
o que vou ter de vento aqui é entre 6~9m/s no máximo.
então as pás vão trabalhar entre 45 e 70rpm para produzir 300~1000w.
vou ter que montar o gerador e analisar quanto rpm ele precisa para gerar entre 270 e 900w.
considerando um rendimento de 90% para o conjunto e para ver qual a relação de polias que vou ter que utilizar...

[Goahead]

talvez já conheças estes sites..mas aqui ficam para te dar uma ajuda:

para calcular já com gear ratio:
http://www.poormanguides.iblogger.org/vawt.html
construção e formulas:
http://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm
comprar um kit em caso de todo o resto falhar
http://www.windgenkits.com/

bom trabalho e vai postando fotos do progresso
goahead

[Smarley]

olá goahead,

alguns eu já conhecia.
eu só não comecei o projeto ainda porque estou de férias na praia faz uma semana...
e os meus imãs só devem chegar na metade do próximo mês.
no começo de fevereiro vou começar a montar as bobinas.
mas ainda bem que eu não comecei nada ainda, pois estou aprendendo muito.

sobre as rotações do gerador eu decidi montar o gerador e levantar um gráfico de potxrpm.
ai eu vejo qual a relação de polias que tenho que ter para casar a pot do gerador em cima das pás.
claro que vou fazer isso considerando uma eficiencia de 90% para o jogo de polias e 35% para a montagem do meu gerador...

abraços!

[Smarley]

goahead,

tu chegou a levantar a curva de pot x rpm do seu gerador?
seria de grande ajuda para o meu estudo.

abraço!

[Goahead]

dá uma espreitadela, tens aí o grafico:
http://69.175.14.181/catalog/product_in ... daec043e37
a 600rpm situa-se nos 2kw.

a única diferença desse gerador para o meu, está obviamente no cut-in (o meu está a 160rpm..talvez altere isso, visto que o tenho de novo na bancada) e no site é 140rpm...e ainda muito importante, a resistência interna das bobines que o stator do link deve ser concerteza diferente do meu.

eu não tenho forma de fazer um gráfico correcto do meu gerador, pois não tenho nenhuma forma mecânica de o fazer rodar a varias rotações.
um berbequim ou algo do género não ira conseguir roda-lo correctamente e controladamente a varias velocidades.

aqui está um frio de rachar!!!
boas ferias
goahead

[Smarley]

eu vou conseguir emprestado um motor e um inversor de frequência para levantar a curva de potência e rpm para casar as polias.

eu fiz um gráfico da potência extraída pelas pás e 3 relações de polias para a potência de saída do gerador com base naquelas dados do gráfico.
tenho que levar em conta que os do link utilizam n42 e eu vou utilizar n50.
utilizei 90% de eficiência no conjunto de polias e correias.

eu gostaria de saber a tua opinião a respeito de qual relação escolher...
claro que o ideal seria ir testando, mas eu gostaria de acertar mais rápido.

na internet eu encontrei informações de tsr 0.6 e 0.8 então resolvi utilizar 0.7 para as simulações e conclusões.

na figura abaixo a curva em azul é da potência extraída pelas pás, já com 90%(referidos ao jogo de polias).
tenho que considerar ainda a eficiência do gerador para os cálculos, tu estima em quanto % de eficiência?
sabendo a impedância de cada fase já da para calcular as perdas.

ao meu ver o ideal seria a curva em vermelho para a polia do gerador. onde a potência do gerador bate com a das pás.
a curva em verde ficaria com muito pouca energia aproveitável, mas ficaria fácil do aerogerador girar eu acho.

eu gostaria de saber o que pode acontecer se eu colocar a polia da curva em amarelo.
será que vai amarrar as pás e elas não vão conseguir se mexer?

o que tu acha que seria melhor?
eu acho que seria deixar um pouco abaixo da potência das pás, mas se desse para erguer mais, melhor...
será que o melhor é deixar a curva do gerador um pouco acima das pás?

obrigado pela ajuda.
abraço!

[Josenir]

na falta de um inversor de frequência, uma furadeira de bancada faz um bom trabalho. esta minha por exemplo, possui 12 velocidades, e ainda dá de ter mais de uma polia para por no mandril. com duas polias no mandril, dá de fazer 24 velocidades diferentes.