Alternador automotivo em uma turbina eólica

[Josenir]

olá amigos, peço mil desculpas por não ter respondido em tempo à suas perguntas. em primeiro lugar alguém removeu este tópico para esta seção sem me comunicar e eu pensei apenas que ele estivesse sem movimento. em segundo lugar eu saí de férias, e estou a caminho de casa. me dêem um tempo para desfazer as malas e começar 2009 com força total !

desejo a todos que tenham um ano com muita energia e criatividade para driblar os problemas da vida !

agradeço a atenção de todos.

[Josenir]

alguem poderia mim dizer qual é o melhor para gerar. o alternador ou o motor de esteira ergométrica, poderia dizer o que se consegue com um alternador de fusca e como escolher um bom motor de esteira ergométrica em termos de potencia etc.

é muito relativo dizer qual é o melhor. normalmente se começa com aquilo que estiver mais ao alcance e mais barato, depois porcura-se melhorar o rendimento com algo maior. sobre o alternador de fusca, é bom você observar que alguns fuscas usam alternador, mas a maioria, especialmente os mais antigos usam gerador de escovas (dínamo), que é bem diferente e vai exigir um regulador de tensão diferente deste que estamos propondo aqui. e sobre as esteiras ergométricas, também, algumas usam motores cc e outras usam motores de indução. se o motor for de indução a solução mais fácil é adaptar imãs permanentes no induzido e usar o regulador de tensão para geradores de imãs permanentes no link abaixo, e se for motor cc usa-se o mesmo regulador, mas sem fazer alterações no motor:
http://novaenergia.net/forum/viewtopic.php?f=79&t=8138

[Josenir]

ola josenir,
estou começando a me aventurar na produçao de energia e pra começar meu projeto escolhi seu modelo como ponto de partida.
ja consegui um alternador da bosch com as seguintes caracteristicas: 28v 3/45a.
minha duvida: é possivel desenvolver esse projeto com esse alternador?
a respeito da auto-excitaçao, achei esse video no youtube onde o cara tambem fala sobre isso: abs

este alternador serve sim. na verdade praticamente qualquer alternador serve, mas tenho preferido os da marca bosch porque já estive experimentando com dois alternadores wapsa e observei que eles não fazem a auto-execitação. e no caso dos alternadores bosch existe um documento da própria fábrica justamente explicando que os seus alternadores são capazes de se auto-excitar, mas não entram em detalhes.

a auto-excitação não é tão simples como o nosso amigo diz neste vídeo que você achou. há alguns dias atrás um amigo me pediu para preparar um alternador para um catavento que ele estava construindo. imeditamente eu orientei ele a comprar um alternador bosch numa sucata. ele me trouxe um alternador de 30a x 12v de vw/gol ano 1990. antes de desmontar e fazer o novo bobinamento resolvi fazer alguns testes com ele e observei que com o bobinamento original ele não foi capaz de auto-excitar e fiquei até um pouco surpreso. ele só gerava se eu antes alimentasse o campo com uma bateria de 12v. depois podia desligar a bateria que ele alimentava o próprio campo. quando eu parava o alternador e o fazia girar novamente com rotação de 950 rpm ele não era capaz de auto-excitar.
mas mesmo assim desmontei e fiz o novo bobinamento para maior tensão, conforme já mencionei aqui. resultado: depois de colocada a nova bobina, ele se auto-excitou normalmente com pouco mais de 400 rpm e deu ótimo rendimento. mas os dois alternadores wapsa a que me referí não foram capazes de se auto-excitar nem com o novo bobinamento, o que os tornou inviáveis para o projeto com este regulador que estou propondo aqui. eles serviriam apenas se fosse desenvolvida uma nova versão do controlador que usasse energia da bateria para fazer a excitação inicial, mas já iria complicar e tornar o projeto mais caro. em breve vou fazer testes com alternadores de outras marcas e digo o resultado, inclusive wapsa de modelos mais novos.

como vêem, não é tão simples como foi explanado no vídeo. já pesquisei bastante o assunto e descobri que existem vários fatores que influenciam a auto-excitação, como a indutância da bobina e a adição de impurezas ao aço silício do núcleo do induzido.

mas de qualquer forma o vídeo vem a trazer mais material para o nosso debate. quem tiver mais algo que ache útil, favor publicar.

agradeço.

[Siriustc]

meus conhecimentos de eletronica/eletricidade sao basicos, portanto nao consegui identificar ao certo a correspondencias dos terminais do alternador que tenho aqui, com a configuracao que voce passou.
estou colocando essa foto do meu alternador e peco que se puder me ajude a identificar os terminais.

abraco

http://img201.imageshack.us/img201/9558 ... dorqw8.jpg

1 - b+
2 - w (é um terminal de conector de encaixe que fica ao lado do b+)
3 - d+
4 - w
5 - b- (é só um furo nao tem terminal)

[pseudominus]

meus conhecimentos de eletronica/eletricidade sao basicos, portanto nao consegui identificar ao certo a correspondencias dos terminais do alternador que tenho aqui, com a configuracao que voce passou.
estou colocando essa foto do meu alternador e peco que se puder me ajude a identificar os terminais.

abraco

http://img201.imageshack.us/img201/9558 ... dorqw8.jpg

1 - b+
2 - w (é um terminal de conector de encaixe que fica ao lado do b+)
3 - d+
4 - w
5 - b- (é só um furo nao tem terminal)

b+ - saída de tensão + após rectificação
b- - saída de tensão - após rectificação (toda a carcaça é b-)
d+ - ligação à lampada de aviso de carga (e/ou resistência). (excitação inícial)
w - ligação a uma fase do estactor para recolher impulsos para conta-rotações ou similar.

se vai alterar o alternador, vai ter de o "perceber". abra e estude-o.

[Josenir]

meus conhecimentos de eletronica/eletricidade sao basicos, portanto nao consegui identificar ao certo a correspondencias dos terminais do alternador que tenho aqui, com a configuracao que voce passou.
estou colocando essa foto do meu alternador e peco que se puder me ajude a identificar os terminais.
abraco
1 - b+
2 - w (é um terminal de conector de encaixe que fica ao lado do b+)
3 - d+
4 - w
5 - b- (é só um furo nao tem terminal)

na verdade, para o nosso regulador de tensão você só deve se preocupar com o b+, b- e os fios das duas escovas que vêm do induzido. o b+, como já foi visto é a saída de tensão positiva regulada e que deve ser ligado no positivo da bateria e ao regulador. o b- é o terminal de saída negativo e que vai para o gnd do regulador. para ter acesso aos fios das escovas solte o regulador de tensão original, esta caixa preta que está parafusada com um parafuso de cada lado. retire o circuito do regulador e use apenas a carcaça com o porta escovas, soldando um fio em cada terminal.

[Siriustc]

obrigado pelas dicas.
pesquisando mais sobre auto-excitaçao, achei no livro manual de tecnologia eletromecanica, i. l. kosow, c. e. stemmer e a. martignoni, volume 2, uma parte dedicada ao assunto e achei interessante a parte que fala sobre razoes que impedem a auto excitaçao, entao resolvi postar essa parte aqui no arquivo anexo caso possa interessar.

http://www.4shared.com/file/81597579/d4 ... anica.html

[Josenir]

pesquisando mais sobre auto-excitaçao, achei no livro manual de tecnologia eletromecanica, i. l. kosow, c. e. stemmer e a. martignoni, volume 2, uma parte dedicada ao assunto e achei interessante a parte que fala sobre razoes que impedem a auto excitaçao, entao resolvi postar essa parte aqui no arquivo anexo caso possa interessar.

é uma conhecidência muito interessante o fato de eu ter este livro e mais ainda quando peguei ele para confirmar se era realmente o mesmo, ele estava justamente com a página 85 marcada, pois era esta parte que estava lendo no mês passado.

de fato, ele esclarece uma parte do problema da auto-excitação. a parte relacionada aos geradores que estão originais, sem modificações, e foram projetados para se auto-excitarem, indicando motivos para que a auto-excitação não ocorra ou seja prejudicada. e também apresentando solução como aplicar corrente contínua ao enrolamento de armadura para recriar o magnetismo residual que pode ter sido perdido.

o nosso caso é um pouco diferente porque estamos tratando de fazer um gerador modificado com auto-excitação. e ainda mais com uma rotação bem menor do que a rotação para a qual ele foi projetado.
mas vejam que temos aí alguma coisa importante a proveitar para o nosso projeto. como por exemplo o efeito da carga no impedimento da excitação. é importante saber que para que a excitação ocorra sem problemas a carga deve estar desligada da saída do gerador. somente depois que o gerador atinge a sua tensão normal de operação é que deve ser alimentada a carga, senão a carga consome a mínima corrente inicial que iria alimentar o campo e o gerador não chega a se auto-excitar.
no nosso regulador para o alternador automotivo aqui apresentado essa foi uma das primeiras providências a serem tomados quando do projeto do circuito. vejam que esta é a função do relé de 12v no circuito. ele possui um contato reversível e sua bobina está ligada à saída do gerador. enquanto não existe tensão suficiente na saída do alternador para ligar a bobina do relé, o contato está comutando o terminal negativo da saída do alternador à bobina do induzido, alimentando o campo. quando a tensão na saída ultrapassar 9v o relé fecha o contato para o lado que alimenta a carga e o circuito chaveador assume a alimentação do campo. mas na verdade, neste ponto a carga ainda não recebe alimentação porque existe um circuito intermediário que só deixa passar alimentação para a carga após a tensão ultrapassar 13v. e se a tensão cai abaixo deste valor a carga deixa de ser alimentada. se a tensão cai abaixo de 8v o relé é desligado e se inicia novamente o ciclo de auto-excitação.

se alguém tiver mais algo sobre o assunto, não faça cerimônia.

agradeço.

[Siriustc]

ola josenir,
no esquema temos dois capacitores eletroliticos de 100 uf x 25v e dois de 470 uf x 16v.
na placa de circuito impresso, temos tres de 470 uf e um de 100 uf.
os diodos zener no esquema, um é de 12v e o outro de 13v.
na placa os dois são 12v.

[Josenir]

ola josenir,
no esquema temos dois capacitores eletroliticos de 100 uf x 25v e dois de 470 uf x 16v.
na placa de circuito impresso, temos tres de 470 uf e um de 100 uf.

realmente, o erro está na placa, no capacitor ligado ao pino de entrada do ci 7812, que deveria ser de 100uf e não de 470uf, mas como todos eles são apenas para filtragem, não há o menor problema. não é critico e não vai influenciar absolutamente nada. mas agradeço a sua atenção em observar o detalhe, e já providenciei o acerto no meu desenho original da pci.

[pseudominus]

boas josenir

li o tópico mas não percebi qual a vantagem do seu regulador face ao de origem.

1 - é o facto de poder aliviar a excitação até uma rotação mais elevada?
2 - se tiver o alternador ligado aos terminais da bateria, não vai ter um comportamento igual? porquê esperar para ter 14v para ligar á bateria?
se for uma carga sem bateria, isto é, não haver tensão na saída do alternador tem de se manter desligado para garantir auto-excitação, mas se tiver bateria com tensão , não faz sentdo interromper o circuito até ter auto-excitação.

cumpts

[pseudominus]

boas josenir

li o tópico mas não percebi qual a vantagem do seu regulador face ao de origem.

1 - é o facto de poder aliviar a excitação até uma rotação mais elevada?
2 - se tiver o alternador ligado aos terminais da bateria, não vai ter um comportamento igual? porquê esperar para ter 14v para ligar á bateria?
se for uma carga sem bateria, isto é, não haver tensão na saída do alternador tem de se manter desligado para garantir auto-excitação, mas se tiver bateria com tensão , não faz sentdo interromper o circuito até ter auto-excitação.

cumpts

boas

devia ser do sono que não estava a ver a vantagem do seu regulador. é claro que se usar um relé em vez de um transistor, vai começar a responder muito mais cedo (menos rotação), pois a condução começa após os cerca 1,4v de auto-excitação dos enrolamentos. tive uma ideia para melhorar esse regulador, logo á noite posto, para discutir consigo se disponível.

[Josenir]

pseudominus,

assim não vale, companheiro ! você pergunta e você mesmo responde ?!!

[Josenir]

boas josenir
li o tópico mas não percebi qual a vantagem do seu regulador face ao de origem.
1 - é o facto de poder aliviar a excitação até uma rotação mais elevada?
2 - se tiver o alternador ligado aos terminais da bateria, não vai ter um comportamento igual? porquê esperar para ter 14v para ligar á bateria?
se for uma carga sem bateria, isto é, não haver tensão na saída do alternador tem de se manter desligado para garantir auto-excitação, mas se tiver bateria com tensão , não faz sentdo interromper o circuito até ter auto-excitação. cumpts

a questão de manter a bateria desligada é para ter certeza de que a carga não será consumida pelo circuito excitador. não sabemos por quanto tempo a turbina vai estar em uma situação intermediária em que não está parada e nem tem velocidade suficiente para começar a gerar. e mesmo parada poderia estar consumindo energia da bateria.
ligando o gerador à bateria somente após ter 14v temos certeza de que a carga vai fluir para a bateria e não o contrário. se ligássemos com 12v, por exemplo, estaríamos consumindo carga ao invés de carregar a bateria, pois a energia flui para o lado de tensão mais baixa, como a água escoa para o lugar mais baixo.

[pseudominus]

boas josenir


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a questão de manter a bateria desligada é para ter certeza de que a carga não será consumida pelo circuito excitador. não sabemos por quanto tempo a turbina vai estar em uma situação intermediária em que não está parada e nem tem velocidade suficiente para começar a gerar. e mesmo parada poderia estar consumindo energia da bateria.

1 isso você resolve utilizando os 3 díodos rectificadores para excitação. você utiliza só os díodos de potencia, mas pode utilizar os díodos de corrente de excitação do alternador. assim o regulador fica isolado da bateria, recebe corrente do gerador e regula a tensão da mesma maneira.

utilizando imagem do tópico

alternador.GIF (8.09 KiB) Visto 16813 vezes

2

ligando o gerador à bateria somente após ter 14v temos certeza de que a carga vai fluir para a bateria e não o contrário. se ligássemos com 12v, por exemplo, estaríamos consumindo carga ao invés de carregar a bateria, pois a energia flui para o lado de tensão mais baixa, como a água escoa para o lugar mais baixo.

2 ou não percebi o que me está a dizer ou está errado. os díodos são como válvulas de retenção (usando analogia com água), logo o alternador só pode fornecer para a bateria. o alternador só começa a produzir algo quando a tensão estiver acima da bateria e nunca abaixo. na verdade só quando a tensão no estactor tiver valores acima da tensão da bateria, de cerca de 1,3v-1,4v, que é a tensão de queda ou tensão em que faz a inversão de polarização dos díodos (cerca de 0,65 a 0,7v para cada díodo que são de silício). o que diz é verdade nos dinamos , nos alternadores não, a carga nunca flui para o estactor, a não ser em avaria dos rectificadores.

[pseudominus]

josenir:hello:

tive uma ideia para melhorar esse regulador, logo á noite posto, para discutir consigo se disponível.

na verdadade foi mais que uma ideia, foram várias.

nota- quando me referir à auto-excitação estou geralmente a falar aquela produzida apenas pelo campo magnético residual.

1 - a primeira é fazer uma ponte rectificadora trifásica tipo a da potência, só para a excitação, utilizando díodos tipo schotty como por exemplo o 1n5822. o que ganhamos é o facto de estes díodos terem uma inversão de polarização a cerca de metade (0,35 a 0,40 v) da tensão dos normais, logo assim é preciso atingir apenas 0,7-0,8v no estactor em auto-excitação para começar a introduzir corrente no rotor e acelerar a excitação. no caso actual só com cerca do dobro é que se vai começar a introduzir alguma corrente no rotor e acelerar a carga.

2 - uma segunda ideia, é utilizar apenas o sinal do estactor para detectar a velocidade (medição de frequência, da tensão de auto-excitação), e fazer o circuito ligar quando a frequência passa acima de um determinado valor, determinado experimentalmente como mínimo para produzir alguma coisa útil. esta solução dispensa a ponte de rectificação do ponto 1 , mas não é tão simples como parece.

3 - utilizar a medição de rotação, ou talvez melhor, a corrente de carga, de forma a alimentar o rotor de uma maneira proporcional (ajustável) à rotação, até atingir a rotação a partir da qual se pode excitar ao máximo.


resumindo pontos 2 e 3, "apalpando" a rotação do alternador, ligamos a excitação numa velocidade mínima admissível, 270 rpm por exemplo. depois com alternador movido pelas pás com vento, durante teste prático ajustamos a proporcionalidade de carga/rotação, de forma a obter o melhor desempenho (carga máxima admissível, para determinada força do vento= determinada rotação). vamos supor que alimentamos o rotor com corrente proporcional á rotação até ás 600rpm por exemplo. este ponto foi aquele onde se pode injectar a corrente máxima no rotor e assim carga máxima, sem que a velocidade baixe. a partir deste ponto, 600rpm, injectamos a corrente máxima. sempre que se atinge os 14,5v, corta-se a excitação e regula-se assim a tensão.

aguardo comentário

[Josenir]

pseudominus,

na verdade, antes de chegar ao projeto que publiquei já montei pelo menos 4 circuitos diferentes e fiz muitas alterações nestes circuitos, que com certeza passam de dez opções diferentes, até chegar neste que não é o mais sofisticado, mas aquele que conseguiu agregar mais simplicidade e eficiência ao mesmo tempo.

dos quatro circuitos que montei, um é este que está aqui publicado, outro usava uma ponte de diodos para alimentar o circuito excitador, como você sugeriu. um terceiro usava um sensor hall para medir a rotação e o quarto usava o sinal de corrente alternada de duas fases do estator para fazer a contagem de rotação. estes dois últimos usavam um pic12f629.

tenho plena consciência de que é possível fazer algo mais eficiente, mas para mim só serve sem prejuízo à simplicidade. como já disse, dou um valor muito grande às coisas simples, mesmo que tenham um pouco menos de rendimento. tudo é uma questão de custo/benefício. é claro que uma coisa que é muito barata mas não rende quase nada, também não serve.

sobre fazer a excitação do campo proporcional à rotação, o circuito atual já faz isso, sem precisar medir a rotação. temos dois ci 555 formando dois controladores pwm, um deles faz o controle da excitação e o outro controla a saída para a bateria. ambos recebem amostra da tensão de saída. o pwm da excitação possui um transistor bc327 que engatilha o seu pino 5, fazendo uma partida suave. à medida que a tensão de saída sobe, vai chegando mais tensão na base de bc327, o que faz com que ele vá liberando o pino 5 do 555 aos poucos. com isso o ciclo ativo do pwm vai aumentando, impondo mais potência ao campo. quando a tensão passa de 12v, um diodo zener de 12v conduz para o trimpot de 2k2, que faz o transistor bc337 conduzir, limitando o sinal pwm e mantendo a tensão de saída dentro do valor ajustado no trimpot.
logo não precisamos medir a rotação, podemos apenas medir a tensão de saída.

sobre usar diodos com menor queda de tensão, deve sim ajudar a ligar a excitação um pouco antes do tempo. mas há que se pensar, que neste caso é provável que haja uma velocidade muito baixa e pouco irá se aproveitar do que vai gerar. é mais provável que venha a causar um certo peso no eixo da turbina que a impeça de adquirir velocidade. quando usei o circuito com medidor de rotação fiz muitos testes e verifiquei que não era boa idéia ligar logo a excitação por isso. é melhor deixar a turbina correr livre e só ligar a excitação a partir de um ponto em que se possa produzir algo útil, caso contrário é melhor esperar ela ganhar mais velocidade.

de qualquer maneira não é todo mundo que consegue chegar a essas conclusões que você chegou. e nem é todo mundo que tem idéias inovadoras. talvez você tenha chegado a esse raciocínio num tempo menor do que eu. meus parabéns.

no momento não vejo motivo para mudar nada no atual circuito. mas se surgir algo novo com certeza irei experimentar. se alguém se interessar eu posso publicar os outros circuitos que para mim foram reprovados. de repente seria um bom começo para quem queira algo mais sofisticado. posso fornecer até com o programa do pic em assembler.

[pseudominus]

percebi, josenir.

quanto a muito complicados, sou da sua opinião. quanto ao circuito que estava idealizando, teria de ser com corrente em repouso muito baixa ou mesmo só alimentado pela auto excitação. o circuito com o pic, penso que deve consumir uns bons miliamperes, logo mau se tiver de estar sempre em "alerta". mais tarde vou printar o seu esquema e analisar o funcionamento que descreveu. vou tb pensar mais um pouco no assunto, e pesquisar sobre os ventos, forças, tipos de turbinas, etc. vai dar para uns tempos.

cumpts




pessoalmente nunca gostei de eólica como alternativa, pela incerteza dos ventos, pelo menos em muitos lugares. o único contacto que tive foi em outubro de 2004, que num parque grande, com um amigo meu que trabalha para a enercon, onde tive acesso a dados de produção, consumos, etc. estamos a falar de "bichos" com pás de cerca de 40 metros (cada pá).
na altura vi valores muito baixos de rentabilidade a nível anual, talvez na melhor tecnologia eólica.
na altura percebi a ilusão de produção em que muita gente acreditava, para não falar do desfasamento deste tipo de produção com o consumo.

tentei ir ver a máquina lá acima, na torre mais alta em portugal na altura, mas desisti antes de meio , por causa das alturas e das vibrações do vento da altura.

[kelin]

e ai pessoal, quanto ao alternador automotivo se auto excitar, conheci um da marca arno, que era utilizado nos motores da chevrolet anos 70, ele estava instalado em uma gm c-14 com motor a diesel perkins 6.305(de fabricaçao argentina)isso e so pra entender que ele nunca pegava de arranque, so na lomba ou puxado. mas intao, esta camioneta trabalhou por aprox. 4 anos sem bateria, vejam bem nao era bateria estragada, era sem bateria mesmo, e quando o motor estava em funcionamento, funcionava tudo, desde luzes de farol, pisca , radio. as luzes de farol por serem mais potentes, brilhavam comforme a rotaçao. sem mais eu acho que o dito se auto excitava, pois nem bateria tinha. te mais

[jamerico]

jprr,

como disse, já testei este regulador com vários alternadores diferentes e uns funcionaram um pouco melhor que outros, entretanto, considerando os custos/beneficios, o de 24v se torna muito prático, pois não requer alterações. se você usar um alternador de 12v e apenas refazer o bobinamento do estator, dobrando o número de espiras, também funciona muito bem. e nem precisa se preocupar em alterar o bobinamento do induzido, pois a excitação não é feita diretamente com corrente contínua, mas com pulso modulado em largura pelo regulador/excitador, e me parece que funciona até um pouco melhor do que o alternador original de 24v, pois o induzido de 12v possui fio mais grosso, e logo menor impedância e maior capacidade de corrente.

segue abaixo o desenho da placa de circuito impresso. se você montar, observe que existem dois trimpots, um de 100k e outro de 2k2. o de 100k regula o peso do gerador no eixo da turbina, se a sua turbina tem torque de sobra para mover o alternador, gira ele até 3/4 de volta para a direita, caso a turbina seja mais fraca, gira totalmente para a esquerda e aos poucos ajusta para o ponto ideal. o trimpot de 2k2 regula a tensão de saída, que fica entre 12v e 18v, procure regular para 14,5v se vai carregar baterias de 12v.

se tiver alguma dúvida, não faça cerimônia...

reg_alt_pci.jpg

josenir,

agora estou no topico correto. na nossa ultima conversa voce falou que fez uma nova placa de fiação impressa com uma trilha mais robusta do que a anterior. como poderia fazer para ter uma placa destas para fazer a montagem do meu prototipo?
pretendo nas minhas ferias montar circuito excitador/controlador e rebobinar um alternador, para quando retornar definitivamente ao brasil montar o meu gerador, pois a parte eletrica e eletronica já estarão resolvidas.

mais uma vez obrigado e um grande abraço

josé américo