Bobinamento de Geradores - Básico e Avançado

[pizzutipes]

Olá Josenir,

Como vai.
Seguindo sua indicação, tentei alterar o estator do alternador bosch 12V 75A (anexo). Refiz o bobinamento, que inicialmente era fio 15 awg com 14 espiras por bobina. Porém encontrei alguns problemas e se possível gostaria de sua orientação.
1 - Utilizei o fio 20, e não foi possivel triplicar as espiras. Terei que usar algum mais fino. Pensei no 22 awg. o que tu achas?
2 - O esquema do enrolamento não é igual (a meu ver) a nenhum dos esquemas que vi aqui no forum, tu concordas? Devo seguir a risca o original ou posso alterar para o esquema de 12 pólos e seis bobinas por fase indicado no forum?
3 - Na figura do estator original (em anexo) tu podes ver que são seis terminais, cada terminal com dois fios. Teria o fio sido usado duplo?
4 - Quanto a resina usada no bobinamento, ela é realmente necessária?

5 - Outra coisa. Aquela rele que fica na parte de tras do alternador não será mais necessária?

Pretendo postar as fotos do andamento do projeto, assim que conseguir instalar o drive da minha câmera.
Um feliz 2012 pra ti e sucesso nos teus projetos.
Abraço,
Marcelo

[Josenir]

Olá Josenir,
Como vai?Seguindo as discussões aqui do forum, mergulhei de cabeça na construção do aerogerador, aqui no sul.
Conforme a tua orientação, tentei alterar o enrolamento do estador do alternador bosch 12V 75A de forma que esse ficasse com 3 vezes o número de espiras. Porém, em um primeiro momento não deu] certo.
1 - O fio original era 15, então usei o 20: não foi possível fazer as 3 espiras a mais. Terei que usar o fio 22 eu acho;
2 - Errei a altura das bobinas. Não coube no alternador;
3 - O esquema do enrolamento orignal é diferente dos que vi aqui no forum. Portanto, não sei como fazer o enrolamento original.
Tu poderia me orientar nisso? Segue a foto original do estator.
Quanto à resina usada no enrolamento, ela é realmente necessária??

Acredito que seja melhor você dar uma olhada na mensagem que postei no dia 30/12/2011, a uma página atrás, onde tem o esquema do bobinamento do alternador e algumas dicas bem detalhadas. Se a dúvida persistir, poste novamente.
O verniz é importante para assegurar uma proteção contra as intempéries e contra as vibrações. Caso contrário o isolamento do fio esmaltado vai ser danificado com pouco tempo de uso.

[fgsouza68]

Josenir, se possível, favor explicar o motivo de as bobinas terem que ficar posicionadas sobre os imãs conforme você orientou, gostaria de entender como se dá a geração da corrente nas bobinas.

Gostaria que me indicasse material de estudo para que eu possa aprender mais sobre esse assunto.

Obs.: Por enquanto sigo utilizando meu gerador com imãs de HD, carregando baterias de 12v 12Ah (carregando com 12v 2Ah – 24Wh), porém continuarei estudando para aprimorá-lo.

Muito obrigado pela grande ajuda que me deu neste projeto, agradeço também a Carioca pela dica de utilizar imãs de HD.

[Josenir]

Josenir, se possível, favor explicar o motivo de as bobinas terem que ficar posicionadas sobre os imãs conforme você orientou, gostaria de entender como se dá a geração da corrente nas bobinas.
Gostaria que me indicasse material de estudo para que eu possa aprender mais sobre esse assunto.
Obs.: Por enquanto sigo utilizando meu gerador com imãs de HD, carregando baterias de 12v 12Ah (carregando com 12v 2Ah – 24Wh), porém continuarei estudando para aprimorá-lo.
Muito obrigado pela grande ajuda que me deu neste projeto, agradeço também a Carioca pela dica de utilizar imãs de HD.

Os pólos das bobinas devem ficar exatamente no centro dos imãs. Nos bobinamentos monofásicos e bifásicos é mais fácil de observar isso. Veja que eu fiz 14 bobinas, e, como cada bobina possui dois pólos, ficaram 28 pólos no bobinamento. E cada um desses pólos ficou posicionado ao centro de cada ímã.

O princípio de funcionamento é simples. Para que seja induzida uma tensão em uma bobinamento é necessário que se aproxime de cada polo da bobina um imã. Esses ímãs precisam ter polaridades opostas. À medida que esses ímãs se aproximam dos pólos da bobina a tensão nos terminais da bobina vai subindo, até atingir o máximo que é quando os ímãs estão posicionados ao centro dos pólos da bobina. À medida que os ímãs vão se afastando, a tensão vai caindo, até atingir 0V, que é quando o segundo ímã se posiciona exatamente entre os dois pólos da bobina. Daí para frente, à medida que esse segundo ímã começa a se aproximar do segundo pólo da bobina, a tensão começa a ficar negativa, e um terceiro imã começa as aproximar do primeiro pólo da bobina. Quandp estes dois (segundo e terceiro imãs) ficarem exatamente sobre os pólos da bobina, ela atinge a tensão máxima negativa. Isso porque a polaridade dos imãs 2 e 3 é inversa à polaridade dos imãs 1 e 2.

Uma figura seria pouco para demonstrar isso, por isso não consegui desenhar. É melhor ver esses dois filmes cujos links foram postados dias atrás pelo membro Field. E o material de estudo que eu indico é justamente este:

Por hora achei no Youtube dois videos que considerei duas pérolas, antigos, interessantes,... e retratam conceitos básicos e avançados a respeito de motores, dínamos e alternadores. São do exército do USA, datam de 1961... sei lá eu quem foi o autor, mas está de parabéns pelo material que criou, ainda válido nos tempos de hoje!

Esse fala de DC, 31 min.:
http://www.youtube.com/watch?v=OpL0joqJ ... plpp_video

Esse fala de AC, 23 min.:
http://www.youtube.com/watch?v=07uXnc1C ... ure=relmfu
Até!

[fgsouza68]

Obrigado Josenir, era isso que eu precisava para entender melhor esse assunto.

Uma questão:

Será que se os imãs passarem sobre as espiras que estão na posição horizontal (topo e base das bobinas) poderá dar algum problema? Tipo travamento.

[Josenir]

Obrigado Josenir, era isso que eu precisava para entender melhor esse assunto.
Uma questão:
Será que se os imãs passarem sobre as espiras que estão na posição horizontal (topo e base das bobinas) poderá dar algum problema? Tipo travamento.

Não deve dar problema algum, pois neste caso não vai haver movimento perpendicular. Só há geração de energia se houver um deslocamento do campo no sentido perpendicular aos fios da bobina.

No entanto, a bobina deve ter uma medida tal que os ímãs cubram exatamente a parte dos pólos (os fios que ficam perpendiculares aos imãs). Caso contrário fica-se com os imãs subaproveitados, mas não há outro efeito indesejável (como "travamento").

[fgsouza68]

Ok.

Será que no retificador devo utilizar capacitores de 4.000 Uf por 30v?

[Josenir]

Ok.
Será que no retificador devo utilizar capacitores de 4.000 Uf por 30v?

Os capacitores servem para fazer a filtragem das ondulações resultantes da retificação, de modo a obter uma corrente contínua. Se você fosse usar a energia do gerador para alimentar equipamentos eletrônicos dreto, sem passar pela bateria, a filtragem seria essencial. Um valor prático para obter uma boa filtragem é 1000uF para cada ampère de corrente.

No entanto, como vai carregar baterias, e como uma bateria se comporta como um enorme capacitor, nem seria necessário capacitor algum. Pelo sim, pelo não, use um capacitor de 2200uF só para tirar um pouco do ruído nas proximidades do circuito eletrônico do regulador.

[fgsouza68]

Ok Josenir!

Capacitor de 30V para cada fase estaria de bom tamaho?

[Josenir]

Ok Josenir!
Capacitor de 30V para cada fase estaria de bom tamaho?

A tensão de trabalho de um capacitor de filtragem é definida conforme a amplitude da tensão contínua com a qual ele vai trabalhar. E como ele vai trabalhar com a corrente já retificada, seu valor não depende da quantidade de fases do gerador.

Como fatalmente vai ter que existir um regulador de tensão. E como a tensão final será algo em torno de, no máximo 16V. Em princípio, um só capacitor de 25V já estaria bem dimensionado.

[Wolfire]

FG,

Depois de muito estudar esses ímãs, acabei concluindo que o melhor bobinamento para eles é com 14 bobinas mesmo. Faltaria apenas melhorar essas bobinas para ficarem menos volumosas e mais bem posicionadas.

Mas se você quer a minha opinião mesmo, se fosse eu a fazer, faria o bobinamento conforme abaixo:

Gerador_28P_FG4.JPG

Na figura você vê aparentemente apenas uma fase. Na verdade o que você vê na figura é apenas a primeira espira de uma fase.
Se fosse fazer, recortaria um pedaço de compensado na mesma medida do acrílico que você está usando. Neste compensado desenharia os imãs e o traçado do bobinamento como está na figura. Em seguida fixaria pregos em todos os cantos por onde vai passar o fio. Enrolaria com dois fios em paralelo, contornando todo o estator. No final, cada um desses dois fios será uma das fases. Aparentemente isso é uma fase só, pois os fios estão paralelos. No entanto, na hora de ligar os diodos, usaria apenas dois diodos e ligaria as duas fases início com final. Usaria o terminal início com final como sendo o fio negativo, e as duas pontas das fases, ligaria uma em cada diodo para o terminal positivo. Assim as fases trabalhariam em oposição.

Essa é a minha sugestão.

Josenir seguindo esse princípio temos retificação em onda completa?

[Josenir]

Josenir seguindo esse princípio temos retificação em onda completa?

Essa retificação feita com apenas um diodo por fase é a chamada retificação em meia-onda. Para onda completa teriamos que ter dois diodos por fase.

[Wolfire]

Josenir seguindo esse princípio temos retificação em onda completa?

Essa retificação feita com apenas um diodo por fase é a chamada retificação em meia-onda. Para onda completa teriamos que ter dois diodos por fase.

Sim sabia disso, so que vi num forum que é possivel onda completa com 2 diodos com um transformador com tap central, pode ser mais uma da net. Da uma olhada no circuito.

onda.png (11.82 KiB) Visto 6516 vezes

[Josenir]

Não se preocupe, Wolfire, isso não chega a ser uma questão crucial. A retificação em meia onda tem suas vantagens, como a menor queda de tensão (0,6V) por usar apenas um diodo por fase. Na onda completa, como se usam dois diodos, a queda é de 1,2V. E isso se traduz em perda, mas nada de muito relevante para quem pretende construir um gerador experimental.

No exemplo dado, se olhar do ponto de vista da correnta alternada que entra no transformador, a retificação é em onda completa. Mas se considerar as duas fases que saem, cada uma está sendo retifica em meia onda. Como só passam pelos diodos os picos positivos, ou seja, metade da onda senoidal, a retificão é em meia onda.

[Wolfire]

Não se preocupe, Wolfire, isso não chega a ser uma questão crucial. A retificação em meia onda tem suas vantagens, como a menor queda de tensão (0,6V) por usar apenas um diodo por fase. Na onda completa, como se usam dois diodos, a queda é de 1,2V. E isso se traduz em perda, mas nada de muito relevante para quem pretende construir um gerador experimental.

No exemplo dado, se olhar do ponto de vista da correnta alternada que entra no transformador, a retificação é em onda completa. Mas se considerar as duas fases que saem, cada uma está sendo retifica em meia onda. Como só passam pelos diodos os picos positivos, ou seja, metade da onda senoidal, a retificão é em meia onda.

Valeu mais uma aula do Josenir
Obrigado

[Wolfire]

Oops a carinha não era pra sair ai desculpa

[fgsouza68]

Olá a todos.

A medida de tensão, como já expliquei aqui, não é uma medida absoluta. Por exemplo: um gerador de 1000W x 220V fornece 220v se for acionado à rotação indicada pelo fabricante (em geral, 1800 RPM). Se você acionar ele a 2500 RPM, com certeza ele vai fornecer mais de 300V. E se, à rotação de trabalho correta, você ligar nele uma carga que consuma mais que 1000W, a tensão vai cair proporcionalmente ao excesso de carga.

Josenir, a tensão de meu gerador a 560 RPM está dando 20V (DC sem carga e sem capacitor). Então posso alimentar aparelhos com essa tensão?

No caso de carregar bateria 12v, como ligaria o banco para aproveitar toda essa energia? Ligaria em série ou em paralelo?

Obrigado.

Favor não estranharem caso eu não responda a alguma mensagem, amanhã viajarei

[Josenir]

Olá a todos.
Josenir, a tensão de meu gerador a 560 RPM está dando 20V (DC sem carga e sem capacitor). Então posso alimentar aparelhos com essa tensão?
No caso de carregar bateria 12v, como ligaria o banco para aproveitar toda essa energia? Ligaria em série ou em paralelo?
Obrigado.

Como já disse anteriormente: a medida de tensão é uma medida relativa. Ou seja, em relação ao consumo. Uma medida de tensão com um gerador em vazio(sem carga) não nos serve para nada. Não podemos usá-la como parâmetro.

Logo, se você tem 20V com o gerador em vazio, dependendo da carga que você for alimentar com esses 20V, tanto você pode queimar imediatamente o aparelho alimentado, como pode simplesmente essa tensão cair a 0V e não funcionar nada.

Por exemplo: suponhamos que o seu gerador tem uma capacidade em torno de 10W.
1ª hipótese: Se você ligar uma lâmpada de 6V x 1W, provavelmente a lâmpada vai queimar em poucos segundos. Por quê? Porque a carga é insuficiente para fazer a tensão cair, logo a tensão vai se manter próxima dos 20V, o que é demais para uma lâmpada de 6V.
2ª hipótese: Se você ligar neste gerador uma lâmpada de 60W x 12V, provavelmente a tensão vai cair para proximo de 0V e a lâmpada não deve acender, pois a carga é excessiva para a potência do gerador.
3ª hipótese: Se você ligar neste gerador uma lâmpada de 12V x 10W, provavelmente a lâmpada vai acender a um brilho normal, e a tensão vai cair para um valor em torno dos 12V. Por quê? Porque a carga é compatível com o gerador.

E como saber se a carga é compatível com o gerador? - Experimentando!

Então, só leve em consideração uma medida de tensão na saída de um gerador se tiver uma rotação compatível com a rotação de trabalho deste gerador na turbina, e se tiver ligada nele uma carga compatível com a sua capacidade de geração (potência).

Isso é tudo? - Não. Temos que considerar como esse gerador que apresenta 20V em vazio se comporta carregando baterias. A primeira coisa é: tem que ter um regulador de tensão! Independentemente da potência do gerador e da potência das baterias, o regulador vai manter a tensão na faixa de no máximo 14,6V e tudo vai funcionar perfeito.

Caso você ligue este gerador nas baterias sem um regulador, inicialmente com as baterias descarregadas, essa tensão de 20V vai cair imediatamente para algo em torno de 11V. Mas à medida que as baterias vão se carregando, o consumo da energia do gerador vai diminuindo, e com isso a tensão vai subindo. Até que, quando as baterias estiverem totalmente carregadas, a tensão vai atingr 14,6V. A partir daí, como o nosso gerador vai passar a trabalhar quase em vazio, porque as baterias não vão drenar mais energia dele, a tensão vai continuar subindo, e vai começar a "ferver" o eletrólito das baterias e deteriorar as suas placas. Aí é prejuízo certo.

[fgsouza68]

Grande Josenir, eureca!!!

Mais material para minha apostila!!!

Obrigado e até a próxima.

[fgsouza68]

Josenir, gostaria de sua opinião sobre um assunto:

Levando-se em consideração que os geradores eólicos geralmente são utilizados para carregar baterias, faz sentido montar gerador eólico com tensões superiores à 14,6v?

Quantas RPM você tem conseguido no eixo de suas turbinas aí em sua região? Essa medida é feita com o gerador ligado e fornecendo carga?

Obrigado.