Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

A energia dos ventos - Neste local pode discutir todos os assuntos relacionados com esta forma de produzir energia.
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Josenir
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Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por Josenir »

gostaria de abrir espaço aqui para um assunto essencial para aqueles que se aventuram a desenvolver aerogeradores. uma vez que é muito difícil encontrar no comércio um gerador adequado para uso em energia eólica, é de extrema importância que o desenvolvedor domine pelo menos o básico sobre bobinamento de geradores, pois na maioria dos casos será necessário construir ou adaptar um gerador para usá-lo no seu projeto.
podemos dividir um aerogerador em 4 partes principais: pás, gerador, mecânica do conjunto e regulador de tensão.
os geradores de energia em geral para uso com motores à combustão precisam de rotação de 1800 rpm para funcionar e os alternadores automotivos precisam de 1200 rpm. um gerador para energia eólica deve, preferencialmente, ser capaz de fornecer energia com potência razoável em rotações entre 300 e 600 rpm.
o que determina a rotação de trabalho de um gerador é a sua quantidade de pólos.

formula para cálculo da rotação do gerador:
rpm = 120 x f / np

onde:
rpm - rotações por minuto
f - freqüência (em hertz ou pulso por segundo)
np - número de pólos

exemplo 1: qual a rotação de trabalho de um gerador de 4 pólos ?
rpm = 120 x 60 / 4
rpm = 7200/4
rpm = 1800

exemplo 2: qual a rotação de trabalho de um gerador de 12 pólos ?
rpm = 120 x 60 / 12
rpm = 7200/12
rpm = 600

veja na tabela abaixo a relação entre o número de pólos, a freqüência e a velocidade de um gerador:
bobinamento_rpm.JPG
bobinamento_rpm.JPG (19.12 KiB) Visto 92315 vezes
enfim, um gerador para energia eólica deve ter no mínimo 8 pólos e ser acionado a pelo menos 375 rpm para gerar energia em 25hz, o que é pouco, mas é o mínimo aceitável.

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Condutor reto, espira, bobina, fase e bobinamento

Mensagem por Josenir »

um simples condutor reto submetido a uma corrente elétrica pode gerar campo magnético, nem é necessário que se faça um círculo completo, ou seja, uma espira. a circulação de corrente no condutor reto cria um campo magnético perpendicular ao condutor e o sentido das linhas de força deste campo depende do sentido de circulação da corrente, como na figura 1

o bobinamento de um gerador é formado por várias bobinas com várias espiras de fio esmaltado. as bobinas de um gerador são enroladas todas no mesmo sentido. uma bobina é formada por no mínimo uma espira e forma dois pólos magnéticos, como se fosse um ímã, devido ao sentido de circulação de corrente que é oposto nas suas duas metades. duas bobinas podem ser juntadas em um circuito elétrico para formarem dois ou quatro pólos, conforme o modo de ligá-las uma na outra.
para que duas bobinas sejam ligadas formando quatro pólos deve-se ligar o final da primeira ao início da segunda. para que duas bobinas sejam ligadas formando dois pólos liga-se o final da primeira com o final da segunda. observe a figura 2 e veja as setas indicando o sentido de enrolamento das bobinas.
Bobinamento4.JPG
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Fase e bobinamento

Mensagem por Josenir »

várias bobinas podem ser ligadas em série formando uma fase do gerador, mas é possível também bobinar um gerador com apenas uma bobina por fase, neste caso o gerador seria de 2 pólos, devido a ter apenas uma bobina por fase.
o estator é a armadura de metal que possui canais para abrigar o bobinamento.
um gerador com quatro bobinas por fase pode ter quatro ou oito pólos, conforme o modo de ligação das bobinas.
considerando um estator de 24 canais, observe abaixo duas opções de bobinamento com quatro bobinas:
Bobinamento.JPG
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Bobinamento de Gerador Trifásico

Mensagem por Josenir »

seguem abaixo dois modelos de bobinamento trifásico para estator de 24 canais, com 4 e 8 pólos. a letra i indica o início do bobinamento de cada fase e f indica o final. cada cor representa uma fase e os números indicam cada um dos 24 canais do estator.
Bobinamento2.JPG
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O Gerador Hexafásico

Mensagem por Josenir »

o gerador hexafásico

os geradores em geral são bobinados com enrolamento de três fases, chamado de bobinamento trifásico. esta é a construção mais difundida, devido ao melhor aproveitamento que se obtém em relação a um bobinamento de uma só fase. em termos de gerador eólico, devido às velocidades baixas e variáveis, a diferença é sentida com mais intensidade. especialmente em turbinas de pequeno porte, onde o gerador eólico produz corrente alternada que é retificada e filtrada para se transformar em corrente contínua.
da mesma forma que um gerador trifásico proporciona melhor rendimento que um monofásico, um gerador hexafásico também apresenta muitas vantagens em relação ao trifásico, mas em menor grau de diferença.
o gerador hexafásico é formado por dois enrolamentos trifásicos alojados no mesmo estator, como se fossem dois geradores trifásicos trabalhando ao mesmo tempo, com a diferença de que ambos estão sincronizados e defasados entre si em 30º.
um gerador hexafásico de 6 pólos se comporta mais ou menos como um gerador trifásico de 12 pólos. qualquer gerador síncrono trifásico, independente da quantidade de pólos pode ter seu bobinamento alterado para hexafásico.
no brasil já existe um fabricante que produz turbinas eólicas de grande porte equipadas com gerador síncrono hexafásico.
observe na figura abaixo as ligações e formas de onda:
Hexafasico.JPG
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Njay
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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por Njay »

estás a colocar aí umas boas matérias josé, continua o bom trabalho!
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Vantagens do Gerador Hexafásico

Mensagem por Josenir »

vantagens do gerador hexafásico

o gerador hexafásico oferece algumas vantagens em relação ao trifásico:
1) maior freqüência da tensão de saída
enquanto um gerador trifásico de 6 pólos produz 6 pulsos por fase, um gerador hexafásico de 6 pólos produz 12 pulsos.

2) possibilidade de dobrar a tensão de saída
devido à necessidade de 12 diodos para a retificação, o gerador hexafásico permite que se faça um arranjo onde se colocam seis diodos em série com otros seis, dobrando assim a tensão gerada, sem a necessidade de um circuito chopper elevador de tensão, como na figura abaixo. é claro que se pode usar os 12 diodos em seis arranjos de dois, em paralelo, caso em que a tensão é retificada sem a duplicação da tensão.

3) menor capacidade dos diodos retificadores
como sabemos, para altas potências os diodos apresentam aquecimento. como teremos que usar o dobro da quantidade de diodos, eles estarão submetidos à metade da corrente que estariam em um gerador trifásico, o que propicia a possibilidad de usar diodos menores e com maior vida útil.

4) redução de interferências
devido ao uso de um sistema retificador de 12 pulsos, as componentes harmônicas são reduzidas em 50% em relação a um sistema de 6 pulsos.

5) o gerador eólico hexafásico permite aproveitar melhor os ventos mais fracos, pois garante uma tensão com menos ondulações, mais facilmente estabilizável.
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Sugestões de alterações em bobinamento de geradores

Mensagem por Josenir »

sugestões de alterações em bobinamento de geradores

observe na figura 1 o bobinamento mais comum usado em alternadores automotivos. para torná-lo mais adequado ao uso em eólica podemos alterar o bobinamento para 12 pólos. desta forma estaremos melhorando o seu desempenho em rotações mais baixas. não esqueça que um gerador de 6 pólos gera com 1200 rpm e um de 12 pólos gera com apenas 600 rpm, logo já seria uma alteração fácil de ser feita e considerável a nível de desempenho. para melhorar um pouco mais pode-se aumentar o numero de espiras por bobina, para pelo menos o dobro. é claro que tem-se que diminuir a bitola do fio para que o novo bobinamento se encaixe no espaço físico do estator, mas pode-se usar um pouco mais de espaço, pois a bobina original quase sempre não usa todo o espaço do estator. o bobinamento para 12 pólos está na figura 2 e parece até mais simples de ser feito. na verdade o que muda é a forma de ligar as 6 bobinas de cada fase entre si.

uma outra opção seria fazer um bobinamento hexafásico. no caso do alternador automotivo a coisa complica um pouco mais devido ao fato de o alternador ter embutido apenas 6 diodos retificadores e o bobinamento hexafásico vai exigir 12, logo terá que providenciar um local adequado para fixar mais 6 diodos, talvez na placa do regulador de tensão.
o bobinamento hexafásico está na figura 3.
não esqueça que não se pode alterar o número de pólos do bobinamento do estator de um gerador para qualquer número, sem alterar o numero de pólos do induzido. o alternador automotivo, devido à sua forma construtiva pode ter o estator bobinado com o dobro do número de pólos do induzido, qualquer outro número não vai funcionar. os geradores de indução, com rotor em gaiola de esquilo também aceitam o dobro, mas os geradores síncronos de rotor bobinado só podem ter o estator alterado se o induzido também for alterado para a nova quantidade de pólos. os geradores com ímãs permanentes são um pouco mais flexíveis, mas também só aceitam quantidade de pólos diferentes desde que sejam pares e múltiplos inteiros do número de ímãs, ou então se usar apenas uma bobina por fase, mas mesmo assim deve ter número de ímãs sempre par e com polaridades alternadas: s-n-s-n-s-n-s-n...
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daniel espadeti
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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por daniel espadeti »

como faço entrar em contado com vc, algum msn estou entereçado no gerador com alternador

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Tabela de Fio Esmaltado

Mensagem por Josenir »

e para quem vai bobinar um gerador é de extrema importância conhecer a bitola do fio esmaltado usado no bobinamento. logo segue abaixo uma tabela de fio esmaltado. o método mais prático é usar um paquímetro para medir o diâmetro do fio e localizar esta medida na coluna "diâmetro externo máximo", que está delimitada em verde. podem dar pequenas diferenças de acordo com o fabricante, mas sempre dá para saber com certeza a bitola do fio por esta tabela. ela serve também para fazer cálculos de corrente máxima do bobinamento, pois apresenta uma coluna com a resitência elétrica do fio.
Tab_Fio.jpg
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daniel espadeti
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energia eolica alternador

Mensagem por daniel espadeti »

boa tarde, josenir gostaria de uma ajuda na questão do alternador como gerador, pois estou precisando alimentar dois radios de internet, para distribuição de servidor e a torre dos radios vão ficar em um alto de morro a uns 3 km acima, não tem como pensar em levar energia la pra cima e gosto dessas experiencias com energia alternativa e estava querendo desenvolver esta do alternador, gostaria de alguma explicação em questão do desligamento do excitador original do alternador para colocar o que vc desenvolveu, pois não entendi direito essa parte, eu tenho um alternador aqui mais não consegui entender como funciona o alternador em sí para poder ligar seu excitador. ok fico no aguardo...

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Re: energia eolica alternador

Mensagem por Josenir »

daniel espadeti Escreveu:boa tarde, josenir gostaria de uma ajuda na questão do alternador como gerador... eu tenho um alternador aqui mais não consegui entender como funciona o alternador em sí para poder ligar seu excitador. ok fico no aguardo...
este tópico é destinado apenas ao tema bobinamento de geradores. sobre o regulador/excitador para alternador automotivo peço-lhe a gentileza de ver a mensagem que lhe postei no tópico "alternador automotivo em uma turbina eólica": http://novaenergia.net/forum/viewtopic. ... ic&start=0
que bom que você se interessou pelo assunto.


CacauPE
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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por CacauPE »

desculpa josenir deve ser algo muito idiota que vou perguntar mas não entendo nada de elétrica.

sendo hexafásico com 12 ou 14v como faço para carregar minhas baterias??? teria um controlador de 6 fases??

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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por Josenir »

cacaupe Escreveu:desculpa josenir deve ser algo muito idiota que vou perguntar mas não entendo nada de elétrica.
sendo hexafásico com 12 ou 14v como faço para carregar minhas baterias??? teria um controlador de 6 fases??
o fato de o gerador ser hexafásico significa apenas que o seu bobinamento possui seis fases, ao invés de três. o alternador, como o nome já diz, produz corrente alternada, que não serve para carregar baterias. é necessário converter a corrente alternada para corrente contínua. para isso usam-se diodos retificadores. num alternador trifásico são necessários 6 diodos e num alternador hexafásico são necessários 12, esta é a única diferença.
para carregar baterias é necessário um regulador/excitador para regular a tensão do alternador. o uso do alternador hexafásico apenas exige 12 diodos, que podem estar na placa do regulador ou no próprio gerador. o regulador em sí trabalha já com a corrente contínua. se você verificar o desenho do nosso regulador/excitador para alternador automotivo, no início deste tópico, vai ver que ele não possui diodos na sua entrada, pois já presume que os diodos estão dentro do alternador e neste caso já recebe a corrente contínua.
se você quiser realmente desenvolver algo em energia eólica vai ser de extrema importância estudar um pouco de eletrônica básica, caso contrário não vai conseguir construir um gerador com bom rendimento. depois que você tiver bons conhecimentos de eletrônica vai enxergar as coisas de outra forma e ver possibilidades que não via antes. mas é claro que existem muitos colegas aqui no fórum para dar um empurrãozinho, eu mesmo estou aqui, pode contar comigo.


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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por tomeses83 »

boas!!
excelente trabalho josenir!! os meus parabéns! também me preparo para iniciar a construção do meu aerogerador, este material vai dar uma grande ajuda..

cumprimentos!


CacauPE
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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por CacauPE »

josenir Escreveu:
cacaupe Escreveu:desculpa josenir deve ser algo muito idiota que vou perguntar mas não entendo nada de elétrica.
sendo hexafásico com 12 ou 14v como faço para carregar minhas baterias??? teria um controlador de 6 fases??
o fato de o gerador ser hexafásico significa apenas que o seu bobinamento possui seis fases, ao invés de três. o alternador, como o nome já diz, produz corrente alternada, que não serve para carregar baterias. é necessário converter a corrente alternada para corrente contínua. para isso usam-se diodos retificadores. num alternador trifásico são necessários 6 diodos e num alternador hexafásico são necessários 12, esta é a única diferença.
para carregar baterias é necessário um regulador/excitador para regular a tensão do alternador. o uso do alternador hexafásico apenas exige 12 diodos, que podem estar na placa do regulador ou no próprio gerador. o regulador em sí trabalha já com a corrente contínua. se você verificar o desenho do nosso regulador/excitador para alternador automotivo, no início deste tópico, vai ver que ele não possui diodos na sua entrada, pois já presume que os diodos estão dentro do alternador e neste caso já recebe a corrente contínua.
se você quiser realmente desenvolver algo em energia eólica vai ser de extrema importância estudar um pouco de eletrônica básica, caso contrário não vai conseguir construir um gerador com bom rendimento. depois que você tiver bons conhecimentos de eletrônica vai enxergar as coisas de outra forma e ver possibilidades que não via antes. mas é claro que existem muitos colegas aqui no fórum para dar um empurrãozinho, eu mesmo estou aqui, pode contar comigo.
então seria vantagem mais vantagem gerar energia e joga-la direto no quadro de distribuição da casa ou acumular o excesso em baterias???

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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por Josenir »

no meu caso tenho concentrado as minhas pesquisas na geração autônoma de energia para armazenar o excedente em baterias, para uso em locais onde não haja rede elétrica. mas para alguém que venha a ter rede elétrica disponível e queira apenas diminuir a conta de luz é uma alternativa mais viável introduzir a energia gerada na rede elétrica. se fosse eu a optar por introduzir energia na rede, ainda assim acharia melhor usar um mínimo de baterias para acumular energia para só então jogar na rede nos picos de consumo ou a partir de determinado nível de carga das baterias. penso que desta forma se aproveitaria a energia de forma mais racional.


romluom
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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por romluom »

boa tarde josenir

muito obrigado pela explicaçao, ficou muito claro o funcionamento das bombinas ate para mim que sou um leigo
por ser leigo ainda é um pouco abstrato tudo isso
pois bem estou tentando construir um aerogerador com motor de video gravadora
um dos motores que consegui tem 6 bobinas, acredito ser um trifasico, mais nao consegui acesso a parte de traz para saber como sao esto ligadas as bobinas
tem uma placa de metal presa a placa dos componentes, as melhores correntes que consegui medir com o multimetro em corrente alternada foram nos polos u3 e w1
deu cerca de 3volts ou um pouco mais rodando com a mao.
minha pergunta é a seguinte se tem como fazer alguma combinaçao entre as bombinas para aumentar e eficiencia desse motor ? teoricamente ficou claro como ligar mais quando eu pego o motor em si fica um pouco abstrato por nao se conhecedor de motores, pretendo usar ele em uma porta usb para gerar 5v vou precisar de um retificador de corrente ?
obrigado pela atençao

romulo
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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por Josenir »

romluom Escreveu:boa tarde josenir
minha pergunta é a seguinte se tem como fazer alguma combinaçao entre as bombinas para aumentar e eficiencia desse motor ? teoricamente ficou claro como ligar mais quando eu pego o motor em si fica um pouco abstrato por nao se conhecedor de motores, pretendo usar ele em uma porta usb para gerar 5v vou precisar de um retificador de corrente ?
obrigado pela atençao
romulo
na verdade não seria "aumentar a eficiência" do motor, e sim fazê-lo gerar uma tensão maior possível, para facilitar o seu uso, e conseguir tirar dele o máximo possível de energia. a primeira opção seria ligar em estrela, que daria maior tensão. em primeiro lugar corte todas as trilhas do circuito impresso que estejam ligadas aos fios das bobinas. em seguida faça as ligações marcadas em verde. as saídas estão marcadas com as setas. observe que no centro existem três ligações independentes, w4 com w2, v4 com v2 e u4 com u2, não pense que estão todas ligadas entre sí.
neste caso você terá três fases de corrente alternada e a melhor forma de usar vai ser ligando a uma ponte retificadora de 6 diodos e um capacitor eletrolítico para transformar em corrente contínua. essa ligação você pode ver nas páginas anteriores deste tópico.
procure um tópico que existe sobre o uso do drive de disquete como gerador, que possui informações bastante úteis para este seu projeto.
Mot_romulo.jpg
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romluom
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Re: Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

Mensagem por romluom »

josenir

fiz as ligações conforme me indicou e cortei as trilhas
mas agora nao estar a gerar tensao nenhuma, testei com o multimetro todas as soldas e bobinas estao todas ligadas
o que sera que pode estar ocorrendo ?
segue uma imagem da ligaçao

obrigado pela atençao
assim que der certo vou posta um tutorial passo a passo
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