Um pequeno motor CC normalmente * trabalha diretamente ou pode ser feito para funcionar, mas pode não ser a melhor escolha. Um dispositivo que produz DC diretamente é geralmente chamado de "gerador" e um dispositivo que produz CA diretamente é chamado de alternador.
Um gerador é efetivamente um alternador no qual a CA produzida internamente é retificada para CC, geralmente pelo uso de um "comutador" mecânico - o arranjo de "segmentos" de "cobre" em uma extremidade com escovas sobre ele. cada segmento é conectado ao final de um enrolamento ou enrolamentos para que a tensão produzida possa ser acessada. As escovas são dispostas de modo que uma determinada "escova" esteja sempre em contato com uma bobina da mesma polaridade. À medida que a polaridade de um enrolamento muda à medida que o rotor gira, uma escova diferente é colocada em contato de modo que a polaridade de saída permaneça constante. O comutador tem o mesmo papel que uma ponte retificadora de diodo.
Existe uma classe de motores de corrente contínua denominada "motores de corrente contínua sem escova" (BLDCM, BLDC, ...) na qual a comutação é realizada por dispositivos eletrônicos (geralmente transistores). Em alguns casos, eles podem ser usados como geradores acionando a eletrônica de comutação corretamente, mas a abordagem normal ao usar um BLDCM como produtor de energia seria ignorar os comutadores e conectar-se diretamente aos enrolamentos e usá-lo como um alternador .
Portanto, alternadores são o que você normalmente acabará usando como produtor de energia - especialmente enrolado * ou com base em um BLDCM (ou em casos muito especiais com base em um motor de escova que foi logicamente virado do avesso - ignore esse por enquanto: -)). * Conforme fornecido, um BLDCM será otimizado para uso do motor.
Em alguns casos, um design que melhor se adapte às necessidades do alternador pode ser feito rebobinando. Mais voltas de um fio mais fino do que o original produzirão mais volts por RPM. Não aplicável aqui, mas como exemplo, a comunidade de modelos RC rebobina motores de CD com voltas muito menores de fio de diâmetro maior para produzir motores compactos de alta potência e alta corrente.
Dependendo do que está presente inicialmente, a reorganização da estrela para o delta fornecerá menos volts por rpm, mas mais delta atual e a reorganização da estrela fornecerão o oposto
Se a tensão máxima por volta ou a potência por tamanho do alternador forem motivo de preocupação suficiente, a substituição dos ímãs de anel existentes, geralmente usados por ímãs de terras raras de alto desempenho, proporcionará um ganho substancial de desempenho.
Inicialmente, fornecer uma boa descrição do que realmente é desejado e de quais recursos estão disponíveis será muito mais útil do que tentar uma análise detalhada do que foi escrito aqui até agora.
Se este for um trabalho único ou pouco, provavelmente é melhor procurar um BLDCM adequado e remover os componentes eletrônicos da chave. Geralmente muito fácil de fazer. Dependendo do nível de potência, você pode achar que um motor de CD funciona para você. Eles estão geralmente disponíveis (geralmente gratuitos em uma unidade de CD morta. Eles podem ser usados como estão ou rebobinados para melhor atender às necessidades. A rebobinagem não é especialmente difícil. Comentários sobre isso no devido tempo, se necessário.
Um desafio maior pode ser obter energia do seu "vento" disponível. Quanta energia você precisa? Qual é o seu ambiente? Você tem liberdade de posição de montagem? Dentro ou fora, ou seja, qual é a fonte de vento? Isso é exposto ao sol ao ar livre?
O seguinte pode ser derivado dos primeiros princípios, se necessário. A energia disponível no ar que passa pela área A da unidade A na velocidade V é
- Potência = 0,6 x A x V ^ 3 x Z / 100 Watt
Z é% de eficiência <= Z <= 100 (na verdade <~ = 59) A = área em metros ^ 2 V = velocidade em metros / s
Em um sistema não canalizado, pode ser mostrado que o Zmax é de cerca de 59% (limite de Betz). Isso pode ser maior em um sistema canalizado.
A potência aumenta com a velocidade em cubos. A maioria das turbinas eólicas (WTs) é otimizada para obter um desempenho máximo em cerca de 10 m / s por vários motivos que podem ser discutidos, se necessário. Isso significa que, a 1 m / s, eles produzem apenas 1/1000 da potência nominal, a 2 m / s, apenas 1/125 da potência nominal e mesmo a 5 m / s, apenas 1/8 da potência nominal. [[Editores: por favor, deixe a fração como mostrado]].
A inserção dos números mostrará que uma área de turbina eólica de 2 "x 2" fornecerá níveis de energia extremamente baixos para a maioria dos padrões. Se isso é suficiente para você, depende da sua aplicação e da velocidade do vento disponível.
2 "x 2" = 0,00258 m ^ 2 !!! Cerca de 1/400 de metro quadrado.
Portanto, potência = 0,6 x 0,00258 x V ^ 3 x Z Watt = ~ 1,55 x ZV ^ 3 miliWatt
Nota * mili * Watt.
Na prática, uma eficiência de 10% não é difícil, 20% é alcançável com cuidado, 30% é factível e 40% é heróica. Usar 20% de eficiência é provavelmente um bom começo.
Potência tão realizável = ~~ 0,3 miliWatt x V ^ 3
A aceitação de qualquer uma das opções acima depende da velocidade do vento disponível e dos níveis de energia necessários. Observe que em velocidades muito baixas o TP pode não iniciar devido à "saliência" / cogging e atrito estático. Os sistemas que precisam iniciar com uma velocidade de vento muito baixa precisam de cuidados especiais no design.
Se este for um local ao ar livre com um bom vento, você espera meios de alguns metros por segundo. Isso varia muito muito muito amplamente com o site e as circunstâncias. Em situações do mundo real, a velocidade média, típica,% de tempo maior que x% etc, é descrita por uma distribuição Weibull e pode ser divertido e divertido para decidir o que melhor se adequa às suas circunstâncias.
Se você precisa de energia e possui flexibilidade de montagem, deseja altura, falta de turbulência e folga de outros objetos. Existe um vasto corpo de material sobre isso na web. Se você não tem flexibilidade na posição de montagem, precisa observar os níveis de potência acima e a distribuição de velocidade da sua localização e decidir se isso funcionará para você.
Se este for um local externo, um painel solar poderá atender melhor às suas necessidades. Um painel moderno de alta eficiência de 2 "x 2" produz cerca de 300 mW em pleno sol.
Eu poderia escrever por uma semana ou mais sobre isso :-) - vamos obter um feedback para ver qual direção seria mais útil. Você pode conversar comigo off-line sobre implementações práticas assim que essas perguntas e respostas forem concluídas. MUITO mais se / conforme necessário.
WINDBELT
Eu teria notado o cinto de vento se ele parecesse ser uma adição útil. Pode ser, mas infelizmente, provavelmente não está nesta fase. Eu gostaria de usar a tecnologia do cinto de vento se parecesse útil e com custo competitivo. Até agora, parece não haver nenhum, exceto, talvez, em algumas aplicações muito muito específicas.
Como será visto, o desempenho no mundo real dos módulos de demonstração disponíveis é inferior a 5% do do sistema modestamente dimensionado que afirmei acima - ou seja, o que você pode realmente comprar está tão abaixo do desempenho de sistemas alternativos quanto afirma estar acima deles .
O Windbelt [tm] tem seu lugar e é uma idéia inteligente, mas infelizmente uma grande quantidade de lixo e muitas reivindicações espúrias foram feitas e continuam sendo feitas. Reivindicações sobre eficiência comparadas a outros sistemas são "simplesmente erradas" ou talvez baseadas em circunstâncias especiais que nunca são explicadas e que são de qualquer forma suspeitas.
A literatura promocional do cinto de vento afirma que eles têm uma eficácia de 10 a 30 vezes mais do que os sistemas de microturbinas. Dada ~ = 60% da máxima eficiência possível (limite de Betz), uma reivindicação de 10 a 30 vezes mais eficiente que as microturbinas sugere que os UTs têm entre 1% e 3% de eficiência SE um cinto de vento é de 30%.
Aqui está um humidificador do mundo real
com uma área muito semelhante à descrita acima, mas a energia CA (não DC) produz 20 ou 30 vezes menos que o exemplo conservador que dei acima)
Wind Turbine versus / Windbelt claimed milliWatts
1 m / s ..... 0,3 / -
2 m / s ..... 2,5 / -
3 m / s ..... 8 / 0,1
4 m / s ..... 20 / 0,5
5 m / s ..... 40 / 1,5
10 m / s ..... 300/8
Se você permitir que meus números calculados sejam altos por um fator de 10 (2% de eficiência em vez de 20%), a turbina eólica (também conhecida como ventoinha de tamanho modesto) se compara mais do que favoravelmente com os resultados publicados pelo cinto de vento.
Já faz muito tempo desde o anúncio original que você espera que alguns produtos substanciais do mundo real apareçam. Você pode realmente comprar algumas pequenas unidades de demonstração, como a unidade de 8 mW a 10 m / s listada acima. Mas o custo é mais próximo de US $ 20.000 / Watt do que US $ 2 / Watt. Uma olhada nos sites "Em breve" promete mostrar que as datas estão vencidas. Mais é a vergonha. Uma descoberta deste sot seria muito bem-vinda. Mas não parece que essa tecnologia a entregue tão cedo, infelizmente. Assista esse espaço :-).
Wikipedia
Shawn Frayne expõe sua invenção - com vídeo
Trabalhando DIY LED powerbelt windbelt - mas observe o tamanho da abertura.
Tentativas de aumentar a escala - observa comentários sobre a faixa de velocidade do vento
Em vez de uma turbina, você deve considerar um cinto de vento .
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Motores de ímã permanente (incluindo motores de corrente contínua e sem escova) são mais eficientes quando operados em sua velocidade nominal máxima. Ou melhor: suas perdas de potência são quase completamente determinadas pelo torque de carga e são proporcionais ao torque ao quadrado. Portanto, do ponto de vista do projeto, se você precisar escolher uma marcha, coloque o motor na velocidade máxima nas piores condições para minimizar as perdas.
Sem saber que tipo de potência de saída você gostaria de fornecer (AC? 12VDC? 24VDC? Outra coisa?), É difícil recomendar componentes eletrônicos.
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