O gerador de ímã permanente do switch
Esta pesquisa sobre pequenos sistemas de energia eólica para carregamento de baterias é o resultado de um esforço colaborativo envolvendo numerosos colaboradores. O projeto foi gerenciado pela Intermediate Technology (conhecida como The Intermediate Technology Development Group ou ITDG) sob um contrato com o Departamento de Desenvolvimento Internacional do Reino Unido. O projecto internacional global foi coordenado pelo Dr. Smail Khhennas, Especialista Sénior em Energia do ITDG, com o apoio de Simon Dunnett. O trabalho de campo no Peru e no Sri Lanka foi gerenciado respectivamente por Teo Sanchez e Rohan Senerath com apoio técnico de Sunith. Fernando Hugh Piggott, consultor técnico do projeto, é o autor principal deste manual sobre o Gerador de Imã Permanente.
As opiniões expressas neste relatório são de responsabilidade dos autores e não representam necessariamente as opiniões das organizações patrocinadoras, dos revisores ou de outros colaboradores.
Conteúdo
Conteúdo do manual
Este manual descreve como construir um 'gerador de ímã permanente' (PMG). Também podemos chamá-lo de ‘alternador’, pois gera corrente alternada (CA). Ele não gerará 'tensão de rede' ou 'energia da rede elétrica' CA. Ele gera baixa tensão, CA 'trifásica' e depois a transforma em 'corrente contínua' (CC) para carregar uma bateria de 12 volts.
Do que este PMG é feito
- coluna
- traseira
- rotor
- haste
- frente
- rotor
- estator
- Bateria de 12V
- retificador
PMG explodido
O PMG (ver diagrama 1) consiste em:
- Uma coluna e eixo de aço
- Um estator contendo bobinas de fio
- Dois rotores magnéticos
- Um retificador
O estator contém seis bobinas de fio de cobre fundido em resina de fibra de vidro. Esta peça fundida do estator é montada na coluna; ele não se move. Os fios das bobinas levam eletricidade ao retificador, que muda de CA para CC para carregar a bateria. O retificador é montado em um “dissipador de calor” de alumínio para mantê-lo resfriado.
Os rotores magnéticos são montados em rolamentos, que giram no eixo. O rotor traseiro está atrás do estator e encerrado nele. O frontal fica do lado de fora, fixado ao traseiro por longos pinos que passam por um orifício no estator. As pás do rotor da turbina eólica serão montadas nos mesmos pinos. Eles girarão os rotores magnéticos e moverão os ímãs pelas bobinas. O fluxo magnético passa de um rotor para outro através do estator. Esse fluxo magnético em movimento é o que produz a energia elétrica.
Construindo o PMG
Este manual descreve como construir o PMG. Leia tudo antes de começar. A seção 2 é uma lista de materiais e ferramentas para o trabalho. A Seção 3 explica como construir as ferramentas especiais (chamadas gabaritos) e os moldes necessários. Você pode construir mais de um PMG com eles. Existem muitas maneiras possíveis de fazer esses gabaritos e moldes, mas só há espaço neste manual para descrever uma maneira de fazê-lo. A seção 4 é sobre o estator. Descreve como enrolar as bobinas de fio de cobre esmaltado e fundi-las em resina, utilizando gabaritos e moldes. A seção 5 mostra como construir os rotores magnéticos, utilizando blocos magnéticos e discos de aço, fixados em outra fundição de resina. A Seção 6 mostra como montar as peças em um PMG inteiro. Explica como construir as peças mecânicas, como equilibrar os rotores e o que é necessário para conectar a fiação do estator. A seção 7 trata do teste do PMG. Contém procedimentos para verificar se está corretamente balanceado e pronto para uso. Descreve as opções para conectar a saída elétrica. Também explica como conectar o PMG à bateria. A Seção 8 contém informações adicionais sobre o uso de resinas de poliéster e sobre o uso do PMG para energia hidrelétrica.
O que este PMG pode fazer
Este PMG é feito para pequenos geradores eólicos (ver diagrama 2). Para construir um gerador eólico completo, você também precisa
- uma torre: talvez um tubo de aço, sustentado por cordas de sustentação
- uma 'cabeça de guinada' girando no topo da torre
- uma cauda, para mantê-la voltada para o vento
- um conjunto de lâminas, para girá-lo.
A espinha do PMG é aparafusada à cabeça de guinada. O conjunto da lâmina se encaixa na frente do PMG. A cabeça e a cauda de guinada precisam ser construídas de forma que o gerador eólico gire contra ventos fortes, para se proteger. (Este manual não descreve as lâminas, a torre ou a cabeça de guinada.)
A turbina eólica
O PMG funciona em baixa velocidade de rotação. O gráfico mostra a potência do PMG, carregando uma bateria de 12 volts. A 420 rpm ele gera 180 watts, o que equivale a 15 amperes a 12 volts (15A x 12V = 180W). Em velocidades mais altas, o PMG pode gerar mais energia. Mas correntes altas fazem com que as bobinas aqueçam e, assim, a eficiência piora à medida que a corrente de saída aumenta. Para velocidades mais altas é melhor trocar as bobinas do estator, seja usando fio de tamanho diferente, ou alterando a forma como estão conectadas.
Se o PMG for sempre usado em velocidades mais altas, é melhor usar um fio mais grosso, que possa transportar mais corrente sem esquentar tanto. Usar fio mais grosso significa que há menos voltas nas bobinas, o que significa que o PMG não funcionaria em baixa velocidade. Para utilizar o mesmo PMG tanto para velocidades baixas quanto altas, é possível alterar as conexões. Existem duas maneiras de conectar os fios do estator ao retificador. Eles podem ser conectados em 'estrela' ou 'delta'. Consulte a Seção 7 para obter uma descrição detalhada das conexões estrela e delta.
Veja o diagrama 3 para o gráfico de potência versus velocidade. Star começa a trabalhar em baixa velocidade (170 rpm). Delta dá mais potência, mas apenas em velocidades mais altas. Star é bom em ventos muito baixos e delta é melhor em ventos mais fortes. Uma versão maior deste PMG seria capaz de fornecer maior potência em menor velocidade.
Teste em Scoraig
Velocidade em rotações/minuto (rpm) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 100 200 300 400 500 estrela delta Gráfico de potência versus velocidade
Cuidado
Tome cuidado ao construir e montar o PMG para que os ímãs não se soltem. Isso pode acontecer em circunstâncias extremas. Ímãs soltos esfregando no estator podem destruir o PMG.
- Siga todas as instruções para fundir os rotores magnéticos - não cole simplesmente os
ímãs aos discos de aço.
- Não bata nos rotores magnéticos com martelos durante a montagem.
- Tome cuidado para que haja pelo menos 1 mm de folga entre os ímãs e o estator, em ambos os lados. (Para serviços pesados ou de alta velocidade, use uma folga maior.)
- Não opere o PMG em velocidades superiores a 800 rpm em uma turbina eólica. (Quando a turbina eólica gira, grandes forças giroscópicas flexionam o eixo e os ímãs podem se tocar.)
- Não monte o conjunto das pás do rotor diretamente no disco magnético frontal do rotor, em qualquer ponto afastado dos pinos. Monte-o apenas nos próprios pinos e porcas, que passam pelo disco.
- Ao montar o PMG no suporte de rotação da turbina eólica, mantenha a 'espinha' da seção da caixa do PMG verticalmente e não horizontalmente em cruz.
Lista de materiais e ferramentas
Materiais para PMGs Nº por tamanho de PMG Peso total. gramas FONTES DE FIBRA DE VIDRO Resina de poliéster (pré-misturada com acelerador) 2700 Catalisador (peróxido) 50 Pó de enchimento de talco 1200 Tapete de fibra de vidro (1 onça / pé quadrado) 1 metro quadrado 300 Resina de pigmento colorido (se necessário) 50 plasticeno ou massa de vidraceiro AÇO INOXIDÁVEL fio de aço inoxidável 2 mm x 10 metros 200 ÍMÃS Blocos magnéticos de ferrite grau 3 (pré-magnetizados) 16 20 x 50 x 50mm 4000 ELÉTRICO Fio de enrolamento esmaltado 14AWG ou 1,7mm (ou 17AWG - veja p.44) Fio flexível 3000 (tamanho aproximado de 14AWG) mesmo tamanho x 6 metros de solda e capa para conexões Fita adesiva de 1/2 polegada Retificadores de ponte 2 25A 200V monofásico Dissipador de calor para retificadores 250 AÇO Tubo de seção em caixa ('RHS') para coluna vertebral 1 380 x 50 x25 x 4mm 1100 Placas de disco magnético (ou octogonal) 2 6mm x 305mm Diâmetro externo 6000 haste rosqueada de 10 mm ('greve') 1000 mm 500 porcas 10mm 32 300 arruelas de 10 mm 16 8 mm haste rosqueada 400 mm 125 porcas 8 mm 8 50 5 mm e parafusos para retificadores 2 5 mm x 20mm eixo 25 mm x 150 mm 500 rolamentos mecânicos para encaixar o poço, como descrito na Seção 6 1 1250
Arquivo: imagem de construção PMA 1Espinha, eixo, cubo e rotor magnéticoMateriais para moldes e gabaritos Tábuas de piso compostas (outras ideias são possíveis) e cola de madeira Lixa, polidor de cera (verniz de poliuretano e agente desmoldante PVA, se disponível). Pincéis e diluentes para limpá-los Contraplacado de 13 mm para gabaritos, formadores e estator centro do molde Haste de aço, ou tubo, para máquina de enrolamento de bobina Pequenos pedaços de chapa de aço ou chapa grossa Parafusos (com porcas e arruelas) diâmetro comprimento Para 2 com porcas borboleta 6mm Enrolador de bobina de 60mm 4 10mm 25mm balanceamento com gabarito 1 molde de estator de 12mm 150mm Ferramentas Óculos de segurança, máscara facial, luvas, etc. conforme necessário Bancada de trabalho com torno Soldador Rebarbadora Serra, martelo, punção, cinzel Bússolas, fita métrica, medidor de ângulo. Chaves: 8, 10, 13, 17, 19mm: duas de cada. Chave de rosca e machos M10 para furos externos em rotores magnéticos. Fio de latão para medir a altura dos ímãs Pilar Furadeira Brocas 6,8,10,12mm Serras copo 25mm, 65mm Torno de madeira, ou um substituto como na Seção 3 Cinzel para torno de madeira Serra vertical para cortar madeira Balança para pesar resina. Dispensador de catalisador, baldes de plástico, tesouras. Ferro de soldar, solda com núcleo de resina, alicate, faca afiada.
Gabaritos e Moldes
Esta seção descreve como fazer os gabaritos e moldes para construir um PMG. Depois de criá-los, eles poderão ser usados novamente para construir mais PMGs.
Máquina de enrolamento de bobinas O estator PMG contém seis bobinas de fio de cobre (ver diagrama 4).
- BOBINA
100 VOLTAS DE FIO DE COBRE ESMALTADO 110mm 110mm As bobinas serão enroladas em formador de compensado. O primeiro é montado na extremidade de um virabrequim, entre as bochechas.
- Faça um virabrequim girado por uma manivela (ver diagrama 5).
ALÇA DE ROLAMENTO SIMPLES
- VIRABREQUIM
Algumas bobinas para o estator
- Corte uma pequena placa plana de aço 60 x 30 x 6 mm (tamanhos sugeridos) e fixe-a com segurança ou solde-a na extremidade do virabrequim conforme mostrado no diagrama 6.
- Faça 2 furos, com 6 mm de diâmetro e 40 mm de distância, centralizados no eixo.
- CHAPA DE AÇO
60 30
- Corte 3 pedaços de compensado de 13 mm como no diagrama 7.
50 20 50 125 20 125 125 20
- PEÇAS DE BOBINA E BOCHECHA
O formador de bobina tem 50 mm por 50 mm por 13 de espessura. Possui cantos arredondados. As duas 'bochechas' têm 125 mm por 125 mm. Existem entalhes de 20 mm de largura na parte superior e inferior em cada um. Os entalhes servem para colocar fita adesiva sob a bobina, para que ela possa ser colada antes de retirá-la da primeira.
- Empilhe as peças com os entalhes alinhados (diagrama 8) e faça furos para os parafusos de montagem. Os furos têm 6 mm de diâmetro e 40 mm de distância. Use uma furadeira para fazer os furos exatamente quadrados na madeira compensada.
A PERFURADORA EMPILHA AS TRÊS PEÇAS ASSIM: - 40mm
- PERFURANDO OS 2 FUROS
- Passe dois parafusos pelos orifícios da placa plana e parafuse as bochechas,
com o formador de bobina entre eles. Use nozes borboleta, se possível. (diagrama 9.) PORCAS BORBOLETA DE ARAME DE ENROLAMENTO
- MONTAGEM DA FORMADORA DA BOBINA E PEÇAS DA BOCHECHA
Gabarito para os rotores Gabarito PCD para fazer furos Os rotores magnéticos são montados em um cubo de rolamento (ver diagrama 10). O cubo tem um flange com furos. Por exemplo, pode haver quatro furos em um 'diâmetro do círculo primitivo' (PCD) de 102 mm (4 polegadas). Ou você pode ter algum outro acordo. Isso vai depender do tipo de hub. Aqui diremos PCD de 102 mm.
CUBO DO ROTOR TRASEIRO DA COLUNA EIXO DO ROTOR DIANTEIRO PCD
10. CUBO DE ROLAMENTO PCD O gabarito PCD será usado para fazer furos nos rotores, etc. Ele também será usado para equilibrar os rotores. Os furos devem ser marcados e perfurados com muita precisão. (Veja o diagrama 11.)
- Corte um pedaço quadrado de placa de aço de 125 mm por 125 mm.
- Desenhe linhas diagonais entre os cantos e marque o centro exato com um soco.
- Defina suas bússolas para um raio de 51 mm (ou para qualquer PCD). Desenhar um círculo.
- O diâmetro do círculo é o PCD dos furos no cubo.
- Perfure os dois lugares onde uma linha encontra o círculo.
- Defina suas bússolas em 72 mm. Marque dois pontos exatamente a esta distância dos dois primeiros, no círculo. (Se você tiver um PCD diferente, esse tamanho não seria 72 mm. Encontre o tamanho por tentativa e erro.)
- Faça quatro furos com exatamente 72 mm de distância no círculo. Use primeiro uma furadeira pequena e depois uma maior.
125 102 PCD 72
11. MARCAÇÃO E PERFURAÇÃO DO GABARITO PCD Gabarito de posicionamento magnético (Ver diagrama 12) Este gabarito serve para colocar os blocos magnéticos nos lugares corretos nos discos de aço. Apenas um gabarito é necessário. Faça o gabarito em compensado de 250x250 mm ou chapa de alumínio (não aço).
12. O GABARITO DE POSICIONAMENTO DO ÍMÃ 102
- Marque o centro da peça de trabalho.
- Desenhe três círculos, com diâmetros de 50mm, 102mm e 200mm, neste centro.
- Desenhe um par de linhas retas paralelas, como tangentes ao círculo de 50 mm, conforme mostrado.
- Desenhe mais 3 pares de linhas retas em ângulos de 45 e 90 graus em relação ao primeiro par.
- Usando essas linhas, marque as posições dos ímãs e recorte o gabarito ao longo das linhas em negrito, conforme mostrado no diagrama.
- Desenhe uma linha conectando dois centros magnéticos opostos.
- Coloque o gabarito de PCD no topo do círculo de 102 mm, alinhado com os centros dos ímãs, e faça quatro furos para combinar com os quatro furos nos discos de aço.
Fazendo os moldes Faça moldes para as peças fundidas do estator e do rotor. Podem ser torneados em madeira ou alumínio. Outro método é fazer tampões de gesso ou argila em uma roda, como se fosse uma panela. O formato do plugue seria o formato da parte externa do estator. Em seguida, faça um molde de fibra de vidro no plug. A superfície de cada molde deve ser perfeitamente plana. Os moldes precisam ser fortes e lisos. Não é fácil separar a peça fundida do estator dos moldes. Geralmente são necessários golpes de martelo. É uma boa ideia enrolar uma bobina (ver seção 4) antes de fazer o molde do estator. Esta bobina deve caber perfeitamente no molde. Aqui está uma maneira de fazer os moldes, a partir de placas de madeira composta, usando torneamento de madeira.
Molde externo do estator
- Corte vários discos de placa de piso (ver diagrama 13), com aproximadamente 500 mm de diâmetro.
500 20
13. DISCOS
- Pegue todos os discos, exceto um, e faça um furo circular em cada um, com 360 mm de diâmetro para formar anéis (veja o diagrama 14).
360
14. ANÉIS
- Desenhe um círculo com 360 mm de diâmetro no disco restante
- Faça um furo de 12 mm no centro deste disco, para ajudar na centralização.
- Cole os anéis em cima do disco restante, formando uma pilha, com furo de 60 mm de profundidade (diagrama 15). Use bastante cola na parte interna dos anéis.
- Corte um pequeno disco de compensado de 15 mm e 140 mm de diâmetro e faça um furo de 12 mm no centro.
- Colocando um parafuso de 12 mm em ambos os furos, cole o pequeno disco exatamente no centro da cavidade. Use bastante cola na borda do disco.
15. PILHA 140 60 PROFUNDA
- Monte outro pedaço de madeira ou placa em um torno, motor ou cubo de roda de um veículo pequeno (por exemplo, um táxi de três rodas). Este é o painel frontal (veja o diagrama 16).
- Gire o painel frontal e use um lápis para fazer um círculo bem pequeno no centro.
- Faça um furo de 12 mm precisamente neste centro. Segure a broca paralela ao eixo.
- Aparafuse a pilha colada no painel frontal, usando um parafuso de 12 mm para centralizá-la. Use quatro parafusos para madeira no disco e no painel frontal.
- Verifique se a face do molde funciona corretamente. Você pode fazer isso segurando um lápis perto dele enquanto ele gira. Onde o lápis faz marcas, o rosto fica ‘alto’. Afrouxe os parafusos e insira pedaços de papel entre o painel frontal e a pilha, no lado oposto das marcas de lápis. Aperte os parafusos e verifique novamente.
MOTOR RESISTENTE DE BANCO FERRAMENTA DESCANSO MOLDE
16. GIRAR UM MOLDE Agora é possível moldar o molde com um cinzel. Use uma máscara sobre a boca para evitar inalar a poeira. Cuidado com roupas largas, que podem ficar presas no molde giratório. Transformando um molde de estator em um motor elétrico
- Corte uma superfície lisa nas bordas internas da pilha (diagrama 17).
- A superfície diminui em cerca de sete graus.
- O diâmetro total na borda externa é de 380 mm
- O diâmetro da face plana é de 360 mm.
- O canto interno é suave (raio leve) e não pontiagudo.
17. A FORMA DO MOLDE DO ESTATOR 7 graus 380 SEÇÃO 380 360
- Vire o disco interno para 130 mm de diâmetro na face (ver diagrama 18), com um cone. Os cantos são arredondados como antes.
FURO DA SEÇÃO 60 140 130 18. DISCO CENTRAL VERIFIQUE SE A BOBINA SE ENCAIXA CONFORTÁVEL
- Coloque uma bobina contra a face do molde e verifique se ela se ajusta confortavelmente - caso contrário, a cavidade deve ser um pouco maior ou o disco central um pouco menor. No final, o centro da bobina deverá estar a 250 mm do centro do molde.
- Remova o molde do torno ou motor.
19.FUROS NO MOLDE Faça quatro furos na parte central que servem para separar os dois moldes (diagrama 19). Aparafuse alguns pequenos pedaços de madeira compensada na parte inferior do molde para fazer “pés”.
Molde interno do estator
- Faça um furo de 12 mm no centro de cada
- Cole-os em uma pilha (diagrama 20), usando um parafuso de 12 mm para centralizá-los.
- A pilha tem pelo menos 45 mm de espessura, de preferência 50 mm.
- Gire um cone de 20 graus no aro e arredonde o canto, de modo que o diâmetro reduza de 368 mm para 325 mm.
- Verifique se o mod externo se ajusta ao molde interno, com uma folga de 6 mm em toda a borda. Em seguida, remova o molde interno do painel frontal.
- Desenhe 2 linhas na face maior do molde, separadas por 340 mm (diagrama 21)
- Corte duas faces planas, conforme mostrado no diagrama 21
- Corte discos com diâmetro 370mm
SEÇÃO 20 graus FURO 368 325 45 20 graus
20. MOLDE INTERNO Serrar faces planas no molde interno 340
21. FACES DE CORTE NO MOLDE INTERNO FACE PLANA Estas duas faces criarão uma peça fundida mais espessa ao redor dos pinos de montagem.
Moldes de rotor magnético O PMG precisa de dois rotores magnéticos. É necessário apenas um molde, mas a produção é mais fácil se houver dois moldes, de modo que dois rotores possam ser produzidos ao mesmo tempo. O molde externo (diagrama 22) é semelhante ao molde externo do estator, mas mais simples
22. MOLDE DO ROTOR 315 20 7 graus 102 mm
Use o gabarito PCD para fazer quatro furos para combinar com os furos nos discos magnéticos. Cada rotor magnético também precisa de um molde de disco interno (diagrama 23), com o mesmo padrão de quatro furos.
23 DISCO INTERNO DO ROTOR ÍMÃ 140 15 7 graus Todos os moldes são lixados até obter uma superfície muito lisa e acabados com verniz poliuretano e cera polida. Não utilize tinta comum nos moldes. O calor do processo de resina fará com que a tinta enrugue e prejudique a aparência da peça fundida. Molde do rotor sendo feito e usado
Gabaritos para o estator Gabarito dos pinos do estator (ver diagrama 24) O estator precisa de quatro pinos de suporte de 8 mm fundidos nele. Esses pinos precisam de um gabarito para mantê-los no lugar, até que a resina esteja firme. Este gabarito é feito de madeira 380 x 50 x 25mm. Deve ser feito com precisão, ou os pinos não caberão na lombada posteriormente.
- Faça uma marca exatamente no centro da face maior (veja o diagrama 24).
- Use divisórias ou compassos para marcar arcos com um raio de 178 mm a partir desta marca.
- Faça quatro marcas nesses arcos, com 30 mm de distância e 10 mm da borda.
- Perfure com uma broca de 8 mm (usando primeiro um tamanho menor para ser mais preciso). Use uma furadeira para fazer os furos realmente quadrados.
- Retire um pouco da parte inferior das pontas do pedaço de madeira, para evitar o contato com a resina de fibra de vidro.
380 24. GABARITO DE PREGOS DO ESTATOR 190 50 25 178 10 355 380 Ø12 Ø8 30 50 FAÇA FUROS COM UMA BROCA DE PILAR PARA ALINHAMENTO PRECISO 320 30 30
Modelos de papel (ver diagrama 25) O 'tapete de fios cortados' (CSM) de fibra de vidro deve ser usado no estator. Faça alguns modelos de papel para recortar os pedaços de CSM. Posteriormente você pode colocar os modelos na folha de CSM, desenhar em volta deles com uma caneta hidrográfica e depois recortar os pedaços. 380mm 140mm 75mm FAÇA ESTE MODELO COLOCANDO PAPEL NA PAREDE DO MOLDE E MARCANDO AS BORDAS. 25. MODELOS DE PAPEL PARA FIBRA DE VIDRO CSM
Construção do estator
Esta seção explica como fazer um estator, usando os gabaritos e moldes da seção 3. É uma boa ideia enrolar uma bobina antes de fazer os moldes do estator, para que o molde possa ser verificado quanto ao encaixe correto.
Enrolando as bobinas
- Monte o carretel de fio enrolado em um eixo atrás de você, alinhado com o formador da bobina. O fio deve formar uma curva em “S” à medida que enrola na bobina (diagrama 26).
CARRETEL (CORRETO) CARRETEL (INCORRETO) FORMADOR DE BOBINA
26. ALIMENTAÇÃO CORRETA DO FIO
- Dobre a ponta do fio em 90 graus, em um ponto a 100 mm da extremidade. Não manuseie a dobra de nenhuma outra parte do fio; deixe direto. O fio dobrado não forma uma bobina compacta.
- Coloque esta dobra no entalhe, de modo que a cauda fique para fora.
- Torça a cauda frouxamente em torno de um dos parafusos borboleta.
- Segure o fio entre a bobina e o enrolador em um pedaço de pano para mantê-lo firme.
- Enrole a manivela do virabrequim.
A primeira volta fica contra a bochecha do lado de onde sai a cauda. As outras voltas ficam uma contra a outra, sem cruzar. Construa a bobina em camadas uniformes. Conte o número de voltas com cuidado. Normalmente haverá 100 voltas.
- Quando a bobina estiver completa, passe um pedaço de fita adesiva sob a bobina em ambos os lados e amarre-a bem. Não corte o fio do enrolamento até que isso seja feito, ou a bobina
vai saltar e se soltar. Corte a ponta do fio a 100 mm de distância da bobina.
- Remova a bobina da primeira e enrole mais cinco bobinas exatamente da mesma maneira.
- Coloque as bobinas sobre uma mesa (de forma que fiquem todas exatamente iguais para cima (diagrama 27). Verifique se a cauda inicial está na superfície superior e não escondida sob a bobina.
- Numere as bobinas de 1 a 6, escrevendo na fita adesiva.
DIREITA PARA CIMA ERRADA PARA CIMA 27. AS BOBINAS DEVEM ESTAR TODAS DA MESMA MANEIRA PARA CIMA
COMEÇANDO A CAUDA ESCONDIDA SOB
- Raspe o esmalte dos últimos 20 mm de cada ponta do fio esmaltado, até que fique todo cobre brilhante. (Uma lâmina de serra é um raspador muito bom, quando a borda foi afiada com um amolador.)
- Solde as pontas do fio flexível (diagrama 28).
1 FITA MASCARADA 1B 1A 100mm FIO FLEXÍVEL JUNTAS DE SOLDA 28. SOLDA NAS CAUDAS DO FLEX
Comprimentos sugeridos de caudas flexíveis: bobinas 1 e 6 - bobinas flexíveis de 800 mm,
bobinas 2 e 5 - flexíveis de 600 mm,
bobinas 3 e 4 - flexíveis de 400 mm
- Cubra as juntas soldadas com mangas. Não deixe nenhum cobre descoberto à mostra.
- Rotule as caudas com o número da bobina e a letra A ou B. A é para o início da bobina, B é para o final. Não os misture. Ou use duas cores: preto flex para as largadas e branco para os acabamentos.
- Disponha as bobinas no molde externo.
- Verifique se cabem confortavelmente e se as caudas têm comprimento suficiente para permanecer dentro do molde até o ponto de saída entre as bobinas 3 e 4. É importante colocar todas as bobinas da mesma forma para cima.
29. AS BOBINAS NO MOLDE 1 2 3 4 5 6 Furos mostrados em preto
Preparativos para fundição do estator A fundição do estator conterá:
- seis bobinas
- resina de poliéster e pó de talco (e talvez pigmento)
- tapete de fibra de vidro (CSM)
- quatro pinos de haste roscada de 8 mm x 100 mm
Além disso, certifique-se de ter os moldes preparados adequadamente. Lixe-os, sele-os, dê polimento. Se o agente desmoldante PVA puder ser obtido, use-o.
Recorte pedaços de fibra de vidro CSM, utilizando os moldes. Serão 2 discos circulares para assentamento no molde externo. Você também precisará de tiras curvas suficientes para cobrir a parede interna do molde externo com uma espessura dupla de CSM. Sobreponha 25mm entre as peças.
Quando tiver certeza de que tem tudo em mãos, inicie o processo de fundição da resina. É uma boa ideia ler primeiro o procedimento e verificar se você entendeu tudo antes de começar. Há notas sobre resinas de poliéster na seção 8.
Procedimento de fundição do estator O Diagrama 30 mostra o procedimento de pesagem da resina e do pó de talco. O pó de talco é usado apenas para misturas a granel (não em camadas finas com CSM), para evitar superaquecimento e para engrossar a mistura. Misturas diferentes usam pesos diferentes, siga as instruções passo a passo abaixo. O Diagrama 31 mostra todas as peças se unindo.
200g CATALISADOR DE RESINA 3CC 400g PÓ DE TALCO 200g
30. MISTURA DA RESINA DE POLIÉSTER Misture bem a resina com o catalisador, mas lentamente, para evitar a formação de bolhas de ar. Adicione qualquer pó de talco somente após a mistura do catalisador. Quando a resina estiver misturada, use-a imediatamente. Depois de alguns minutos no balde de mistura, ele aquecerá e começará a endurecer. Use exatamente a quantidade certa de catalisador. A fundição em resina precisa de menos catalisador do que o trabalho normal em fibra de vidro (cerca de metade do tempo). Quando a oficina estiver quente, coloque menos catalisador. Fundindo camadas espessas de resina, coloque menos catalisador. Em caso de dúvida, faça algumas misturas experimentais de resina para descobrir a quantidade correta de catalisador. Se não houver 'agente desmoldante' PVA, tome cuidado para não limpar o esmalte do molde com pinceladas. Aplique a resina com uma ação de 'cutucar'.
- Coloque o molde externo sobre um jornal em uma bancada.
- Misture 200g de resina, com 3cc de catalisador (e 15-30cc de pigmento para cor, se necessário). Não use pó de talco nas duas primeiras misturas.
- Pinte esta resina em todo o interior do molde externo. Não pinte no topo da ilha no centro.
- Aplique uma camada de tapete de fibra de vidro (CSM) e pinte mais resina novamente, com movimentos de cutucar para remover as bolhas. Trabalhe a resina no CSM.
- Aplique uma segunda camada de CSM na parede, mas guarde um disco para depois.
- Coloque as bobinas no molde. As pontas dos fios saem todas em um só lugar, entre as bobinas 3 e 4.
- Misture mais 100 g de resina com 2 cc de catalisador. Despeje sobre os fios das bobinas para que seja absorvido. Evite fazer 'poças' de resina.
- Misture mais 600g de resina com 9cc de catalisador e 600g de talco. Despeje esta mistura nos espaços entre as bobinas. A resina deve preencher o molde externo até ficar nivelado com a ilha no centro.
- Agite vigorosamente o molde para remover bolhas de ar. O movimento rotativo e a vibração ajudarão a resina a assentar e a subir quaisquer bolhas de ar.
- Misture mais 200g de resina com 3cc de catalisador e apenas 100g de talco. Coloque o segundo disco CSM sobre as bobinas e pinte com esta mistura. Lave bem o pincel com diluente.
- Coloque o molde interno dentro do molde externo e encaixe o parafuso de 12 mm no centro de ambos. Coloque a fiação cuidadosamente no espaço entre os moldes. Um ponto plano no molde interno fica sobre a parte de onde os fios saem do estator. A resina subirá pelas laterais. Alguma resina pode derramar.
- Se necessário, despeje a resina suavemente no espaço entre os moldes até que ela chegue perto do topo do molde fêmea. Pode ser necessário misturar mais 100g de resina com 1,5 cc de catalisador para fazer isso. Anote as quantidades de resina utilizadas, para a próxima vez.
- Coloque o gabarito (para os pinos - diagrama 24) sobre o molde interno, com uma extremidade sobre as pontas do arame. Aperte o parafuso de 12 mm com uma porca. Insira os quatro pinos de 8 mm nos orifícios, com as porcas por cima. Os pinos devem ser imersos em resina por cerca de metade do seu comprimento.
Seis estágios do procedimento de fundição do rotor, pinos, gabarito, molde interno, bobinas de disco CSM, tiras CSM, molde externo do disco CSM, parafuso M12 31. FUNDIÇÃO DO ESTATOR
ELEMENTOS A fundição está concluída. Deve ficar ligeiramente quente e endurecer em poucas horas. Se não começar a endurecer dentro de algumas horas, coloque-o em um local aquecido para acelerar o processo. Quando a resina estiver totalmente dura, remova a peça fundida do molde. Seja paciente e gentil, se possível. Remova o gabarito dos pinos. Separe os dois moldes, usando um parafuso em cada um dos furos ao redor do furo central. Retire a peça fundida do molde externo virando-a e batendo suavemente a borda do molde no chão.
Construção do rotor
O rotor magnético também é uma peça fundida. Também existe um procedimento posterior para montagem das peças. Primeiro reúna as placas magnéticas, os blocos magnéticos, o cabo de aço inoxidável, etc., conforme descrito a seguir.
Placas magnéticas Cada rotor magnético é construído sobre um disco de aço com 6 mm de espessura. Veja o diagrama 32. Não use alumínio ou aço inoxidável neste disco! Os discos devem ser feitos de material magnético. O disco possui furos para montá-lo no cubo - neste manual o cubo tem quatro furos, cada um com 10 mm de diâmetro, em um círculo de PCD de 4 polegadas (102 mm). Se um cubo diferente for escolhido, todos os gabaritos e moldes deverão corresponder a esse cubo. No centro do disco há um orifício de 65 mm de diâmetro. Também deve haver quatro furos perfurados e roscados (rosqueados) para a haste M10 entre as posições do ímã, em PCD de 220 mm. Aparafuse quatro pedaços de haste M10, com 20 mm de comprimento, nesses orifícios. Eles irão aderir à resina e ajudar a fixar a peça fundida no disco.
305mm 32. DISCO ROTOR ÍMÃ As placas magnéticas devem ser planas e não deformadas. Não é fácil cortar o círculo externo sem deformar a placa. Uma guilhotina pode cortar uma placa de aço em um octógono (ver diagrama 33), sem deformar a placa. Esta é uma forma alternativa de fazer o disco do rotor. Primeiro corte um quadrado, desenhe um círculo nele e depois corte os cantos a 45 graus. O comprimento de cada aresta é 116 mm. Os ímãs serão colocados nos cantos do octógono.
280mm 33. FORMA ALTERNATIVA: UM OCTÁGONO 280mm 280mm 116 O furo central é feito com serra copo ou pode ser cortado em torno. Moa os discos de aço até ficarem brilhantes e limpos, pouco antes de colocá-los no molde para fundição de resina. Remova qualquer gordura com álcool.
Blocos magnéticos Existem 8 blocos magnéticos em cada rotor. Cada bloco tem um pólo norte e um pólo sul (ver diagrama 34). CADA BLOCO TEM UM 'N' E UM 'S' PÓLO N E S PÓLOS ATRAEM UNS OUTROS PÓLOS QUE SÃO OS MESMOS REPELEM-SE
34. PÓLOS NOS BLOCOS ÍMÃS Tome cuidado ao manusear os ímãs. Os ímãs podem danificar disquetes, fitas de música, cartões de crédito e outras mídias magnéticas. Separe-os deslizando-os lateralmente. Eles se atraem com forças fortes. Tome cuidado para não deixá-los voar juntos - eles podem quebrar. Nunca use um martelo para montar o PMG. Você pode quebrar um ímã ou quebrar a resina que o segura. As faces superiores dos blocos magnéticos no disco devem alternar NSNS-... Existe um método para verificar se você está fazendo isso corretamente, como segue. Cada vez que um bloco magnético for colocado, segure-o de forma que ele repela o bloco anterior (ver diagrama 35). Em seguida, coloque-o sem virá-lo. Quando estiverem todos dentro, verifique com outro ímã: ele será atraído, repelido, atraído, repelido, por cada ímã do círculo.
S N S N S N N S 1. VERIFIQUE SE O BLOCO ESTÁ REPELIDO
- COLOQUE-O NO LUGAR SEM VIRÁ-LO.
35. COLOCAÇÃO DOS BLOCOS ÍMÃS Os dois rotores magnéticos devem se atrair quando os furos de montagem estiverem alinhados. Verifique se os ímãs próximos aos furos de um rotor são diferentes daqueles próximos aos furos do outro rotor (ver diagrama 36). S N S N S N N S S NN NN S S S
36. OS DOIS ROTORES NÃO SÃO IGUAIS Fio de aço inoxidável Quando o PMG está girando, os ímãs tentarão voar para fora dos rotores. Há uma grande força centrífuga puxando os blocos magnéticos para que voem para longe. Quando começamos a construir esses PMGs, os blocos magnéticos eram simplesmente colados nos discos de aço. Quando os PMGs giraram rapidamente, os ímãs voaram e os geradores eólicos foram destruídos. Agora incorporamos os ímãs em uma peça fundida de resina. A resina por si só não é forte o suficiente para segurar os ímãs. Deveria ser reforçado. Enrole o fio ao redor da parte externa dos rotores magnéticos para prendê-los. O fio de aço é forte o suficiente, mas o aço retiraria o magnetismo dos blocos magnéticos. Utilizamos aço inoxidável porque não é magnético e não prejudica o efeito dos ímanes. Cabo de aço inoxidável é usado em barcos de pesca. Antes de usar qualquer resina monte as peças secas. Coloque a corda de aço inoxidável ao redor dos ímãs cinco vezes e corte-a com um amolador ou cinzel. Prenda-o em vários lugares para que fique enrolado, pronto para ser colocado no lugar mais tarde.
Procedimento de fundição do rotor Antes de começar, verifique se tudo está pronto:
- os moldes são preparados com polidor ou desmoldante,
- os ímãs e os discos magnéticos estão limpos e brilhantes (sem graxa),
- 16 tiras de CSM estão prontas para caber entre os ímãs
- o fio de aço inoxidável é cortado no comprimento certo e colado com fita adesiva
- o gabarito de posicionamento do ímã está pronto
As quantidades de resina mencionadas neste procedimento são suficientes para dois rotores magnéticos.
37. MONTAGEM DO MOLDE DO ROTOR ÍMÃ MOLDE DISCO DE AÇO MOLDE GABARITO ÍMÃS FIO DE AÇO INOXIDÁVEL QUATRO PARAFUSOS
- Coloque quatro parafusos nos orifícios do molde externo, por baixo (ver diagrama 37). Coloque um disco de aço no molde externo. Coloque o molde interno por cima. Verifique a conicidade e coloque o menor voltado para baixo, para que possa ser facilmente removido após a fundição.
- Misture 200g de resina com 3cc de catalisador. Pinte todo o disco de aço. Adicione 20g de pigmento para cor, se necessário. Misture 100g de talco com o restante da resina. Despeje essa mistura ao redor da borda do disco até preencher a lacuna, nivelada com a parte superior do disco de aço.
- Coloque o gabarito de posicionamento do ímã nos parafusos. Coloque os blocos magnéticos no disco de aço, dentro do gabarito de posicionamento. Tenha cuidado para que os pólos dos ímanes se alternem - norte, sul, norte, sul.. Antes de colocar um íman no disco, verifique se a parte inferior do íman é repelida pela que está ao lado (diagrama 35). Quando todos os ímãs estiverem inseridos, remova o gabarito de posicionamento e use-o para o próximo rotor magnético. Lembre-se: posicione os blocos magnéticos de forma diferente, para que os dois rotores se atraiam. Tome cuidado para não tirar os ímãs do lugar ou eles deslizarão juntos sob a atração magnética.
- Coloque porcas nos quatro parafusos e aperte o disco central no disco de aço.
- Misture 500g de resina com 7cc de catalisador. Adicione 300g de pó de talco. Coloque pequenas tiras de CSM entre os ímãs e na abertura na borda. Adicione resina até que o CSM esteja encharcado. Cutuque ou vibre para remover as bolhas.
- Coloque a bobina de fio de aço inoxidável frouxamente ao redor da parte externa dos ímãs, abaixo da parte superior do molde. Não deixe o fio cair abaixo dos ímãs. Deixe-o assentar no CSM. Tome cuidado para não mover os ímãs.
- Misture 500g de resina com 7cc de catalisador. Adicione 300g de pó de talco. Preencha os espaços entre os ímãs até que a mistura de resina chegue ao topo do molde. Deixe as peças fundidas do rotor endurecerem (várias horas) antes de removê-las dos moldes. Seja paciente ao remover os rotores dos moldes. Não use golpes violentos de martelo que possam danificá-los. Bata no molde e não no rotor.
Quatro etapas do procedimento de fundição do rotor
Conjunto
Balanceamento do rotor Cada rotor deve ser balanceado, ou o PMG irá tremer quando estiver girando. Todo o PMG precisa ser balanceado novamente no final, porque os rotores podem não ser montados exatamente centralmente. Um procedimento diferente é usado para o balanceamento final na Seção 6. Para balancear um rotor magnético (ver diagrama 38), primeiro fixe o gabarito PCD (do diagrama 11), usando quatro parafusos. Em seguida, equilibre o rotor em uma ponta conforme mostrado: PCD JIG MAGNET ROTOR SPIKE
38. MONTAGEM DO GABARITO DE BALANCEAMENTO E DO ESPIÇO PEQUENO PEQUENO Se o rotor ficar nivelado, então ele está balanceado. Se não ficar nivelado, adicione pequenos pesos ou perfure um pouco da resina entre os ímãs, até que fique nivelado. Gire o gabarito PCD no rotor e verifique novamente. Substitua quaisquer pesos por pedaços de haste roscada M10, aparafusados em furos na resina entre os ímãs. Espinha PMG e cubo de rolamento (ver diagrama 39). Faça a lombada do PMG a partir de um tubo de aço de 'seção em caixa' de 380 mm de comprimento 50x25x4mm (às vezes chamado de RHS). Marque o centro exato de uma face grande e, em seguida, marque quatro furos de 8 mm, da mesma forma que para o 'gabarito dos pinos do estator'. Também pode ser possível usar o gabarito dos pinos do estator para ajudar a fazer os furos. O furo no centro é de 25mm (ou conforme o eixo utilizado). Perfure com uma serra copo ou fure-o em um torno.
355 380 Ø25 Ø8 30 50 FAÇA FUROS COM UMA BROCA DE PILAR PARA ALINHAMENTO PRECISO
39. ESPINHA DA SEÇÃO DA CAIXA Solde o eixo no furo de 25mm. Tome cuidado para manter o eixo o mais quadrado possível (90 graus) em relação à lombada, ao soldá-lo. O cubo do rolamento (diagrama 40) cabe no eixo. Possui duas pistas de esferas profundas de 50x25 mm, com um espaçador entre elas. Ele precisa de uma tampa de plástico na extremidade para evitar que a sujeira entre nos rolamentos. Não se esqueça de lubrificar os rolamentos. Embale-os com graxa apenas em torno de metade de sua circunferência. Não os encha completamente ou eles ficarão rígidos ao virar. Ø10 Ø120 PCD102 Ø65 8 63 20 35 Ø32 25 25 Ø25 40. O CUBO DO ROLAMENTO
As fotos mostram o rotor magnético traseiro sendo montado no conjunto PMG
- Corte 4 pedaços de haste roscada M10, cada um com 200 de comprimento. Eles são usados como pinos para prender os rotores magnéticos ao cubo. As pás da turbina eólica também serão montadas nesses pinos.
- Coloque 6 porcas em cada pino (ver diagrama 41).
- Encaixe os prisioneiros através dos furos no cubo do rolamento, pela frente
- Coloque o rotor magnético traseiro nas extremidades dos pinos.
- Coloque uma porca na extremidade de cada pino e aperte as outras porcas, de modo que o rotor magnético traseiro fique preso à parte traseira do flange do cubo. A porca da extremidade externa deve ser vedada com tinta ou selante de rosca.
- Coloque a coluna em um torno com a haste voltada para cima. Coloque o cubo no eixo. Não martele o
rotor magnético durante a montagem. Prenda o cubo ao eixo com uma porca e um contrapino. Não aperte demais a porca. Coloque uma proteção contra poeira na extremidade do cubo do rolamento.
- Gire o rotor magnético passando por um pedaço de fio de latão. Não utilize fio de aço, pois ele é atraído pelos ímãs. As faces do ímã devem estar todas na mesma altura +/- 0,5 mm. Caso contrário, utilize calços bem finos entre o cubo-flange e o disco-rotor, para ajustar o rotor.
- Usando um nível de bolha, ajuste a coluna no torno até que o rotor magnético esteja nivelado. Verificar
ambos os sentidos: norte-sul e leste-oeste.
- Pegue o estator. Coloque uma porca de 8 mm em cada pino de suporte. Aparafuse-os bem.
HASTE ROSCADA 10mm 200mm 41. PREGOS
- Coloque o estator sobre o rotor magnético traseiro e encaixe seus pinos de suporte nos orifícios da coluna. Coloque mais porcas de 8 mm nas extremidades dos pinos.
- Abaixe lentamente o estator e gire o rotor magnético traseiro. Mantenha o estator nivelado em ambas as direções. Você ouvirá um som quando o ímã mais alto tocar o estator.
- Use as porcas para elevar o estator igualmente em 1 mm em todos os quatro pinos.
- Coloque algumas arruelas nos pinos de 10 mm que seguram os rotores. Sempre o mesmo número de nozes
e arruelas em cada pino. Um total de seis porcas e duas arruelas podem ser suficientes. Em seguida, instale o rotor magnético frontal.
- Se o rotor magnético frontal estiver a menos de 1 mm do estator em qualquer ponto, adicione mais arruelas
embaixo dele. Se estiver a muito mais de 1 mm do estator, remova as arruelas. Para encontrar o número correto é necessário remover as arruelas até começar a esfregar o estator. Em seguida, adicione 1 mm.
- Quando o rotor dianteiro estiver a 1 mm do estator, coloque mais porcas na parte superior e aperte-as bem.
Partes Elétricas A próxima seção (Seção 7) descreverá como conectar o retificador ao estator. Eu recomendo usar dois 'retificadores de ponte monofásica' (ver diagrama 42). Eles vêm em blocos de 30 x 30 mm. Os terminais positivos estão ambos conectados ao terminal positivo da bateria. (Eles geralmente estão em ângulo reto com os outros três.) Ambos os terminais negativos estão conectados ao negativo da bateria. Os quatro terminais restantes são para conexão CA ao estator. Provavelmente, você só precisará usar três deles, conectados conforme desejado para se adequar à velocidade (consulte a Seção 7).
Montagem do estator Montagem do rotor magnético frontal
42. RETIFICADORES ETC. TERMINAIS NEGATIVOS + + FUROS DE FIXAÇÃO CONECTOR DO BLOCO DO DISSIPADOR DE CALOR PONTE RECTIFICADORES CONECTOR DO RECEPTÁCULO Os 'conectores de bloco' são úteis para conectar os fios do estator. Alternativamente, soldar ou crimpagem seria adequado. Use conectores de solda ou de 'receptáculo' crimpados para conectar os fios aos retificadores. Tome cuidado para não superaquecer os retificadores durante a soldagem. Aparafuse os retificadores no dissipador de calor, que provavelmente será parecido com o do diagrama, mas pode ser qualquer pedaço de alumínio com aproximadamente 250 gramas ou mais de peso. Mantenha todas as conexões sob uma cobertura à prova de intempéries.
Testando e conectando
Verifique se o PMG não apresenta falhas antes de colocá-lo em uso. Será muito mais fácil corrigir as falhas agora do que devolver a unidade à oficina mais tarde.
Teste mecânico Monte a coluna verticalmente em um torno. Os rotores magnéticos podem se mover livremente. O eixo é horizontal, como acontece em um gerador eólico. Verifique se os fios não estão se tocando, criando um curto-circuito que dificulta a rotação do PMG. Verifique se o rotor girará livremente. Gire o rotor e ouça os sons. Não deve haver nenhum desgaste ou escovação no rotor enquanto ele gira. Ele deve girar livremente por vários segundos e parar gradualmente. Se desacelerar rapidamente, pode haver uma falha elétrica ou os rolamentos podem estar apertados demais.
Segure o estator com as duas mãos. Empurre um lado para trás enquanto puxa o outro lado para frente, enquanto o rotor gira. Não deve tocar no rotor. Caso haja ruído de atrito, pode ser necessário desmontar o PMG e montá-lo com mais cuidado, com mais espaço entre o rotor e o estator. Ou pode ser possível corrigir o problema fazendo pequenos ajustes nos pinos de montagem do estator. Pare o rotor com um dos pinos na posição 3 horas (diagrama 43). Pendure um objeto pesando 100 gramas neste pino. O rotor deve começar a girar no sentido horário. Se não girar, os rolamentos podem estar com excesso de graxa ou muito apertados.
ROTOR DO ESTATOR DA COLUNA 43. PENDURE UM PESO EM UM DOS PREGOS PESO DE 100g
Verificação do equilíbrio Os rotores já foram equilibrados na seção 6. As pás da turbina eólica também devem ser equilibradas da mesma forma. Quando a unidade estiver montada, você deverá verificar a balança novamente usando o novo procedimento abaixo. Isto é necessário porque o disco do rotor pode não estar perfeitamente centralizado no eixo do PMG.
Repita o teste inicial (diagrama 43) com cada um dos quatro pinos do rotor na posição 3 horas. Experimente pesos diferentes e encontre o peso mais leve que fará o rotor girar. Se um pino precisar de muito mais peso que outro, o rotor não estará equilibrado. Fixe pequenos pesos no rotor até que o equilíbrio esteja correto.
Teste elétrico
Teste de conexão da bobina Seria útil ter um multímetro ao testar o PMG, mas é possível fazer alguns testes básicos com uma lâmpada de 3 volts. Veja o diagrama 44.
- Conecte os fios 1B a 4A, 2B a 5A e 3B a 6A. (Conexões em série de pares de bobinas que estão na mesma fase.)
- Defina o multímetro para '10VAC' ou similar (se tiver um).
- Conecte o medidor, ou uma lâmpada, entre os fios marcados 1A e 4B.
1A 2A 3A 1B 4A 2B 5A 3B 6A 4B 5B 6B DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO CIRCUITO DIAGRAMA DE FIAÇÃO CONECTOR DE BLOCO ACV100 10 1 LÂMPADA OU MEDIDOR
44. TESTANDO AS CONEXÕES DA SÉRIE DE LÂMPADA MULTÍMETRO DAS BOBINAS TESTE ESTAS A SEGUIR
- Gire o PMG lentamente com a mão, cerca de uma revolução por segundo.
- O medidor deve fornecer uma leitura de cerca de dois volts ou a lâmpada deverá piscar.
- Repita o teste com mais dois pares de fios: 2A e 5B, 3A e 6B. Em cada caso o resultado deve ser o mesmo.
Se não houver leitura ou se houver uma leitura muito baixa, verifique se as conexões em série (1B-4A, 2B-5A, 3B-6A) estão corretas. Se todas essas conexões estiverem boas, é possível que uma bobina tenha sido invertida (colocada de cabeça para baixo). Se alguma bobina tiver sido invertida, é necessário fazer outro teste (ver diagrama 45), para descobrir qual está com defeito. Conecte 4B-2A e 5B-3A conforme mostrado no diagrama. Agora teste entre 1A e 6B. NÃO deve haver mais do que uma tensão muito pequena. Se houver tensão ou a lâmpada acender, inverta as conexões (troque A por B) nas bobinas até que a tensão caia para um nível muito baixo. Quando a bobina defeituosa for encontrada, rotule as pontas novamente, com A e B nas extremidades corretas. 1A 2A 3A 1B 4A 2B 5A 3B 6A 4B 5B 6B DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO CIRCUITO DIAGRAMA DE FIAÇÃO CONECTOR DE BLOCO ACV100 10 1 LÂMPADA OU MEDIDOR
45. VERIFICAÇÃO DE CONEXÕES DA SÉRIE DE LÂMPADAS DO MULTÍMETRO DE BOBINA INVERSA Sempre haverá uma pequena tensão neste teste, pois as bobinas não estão perfeitamente posicionadas no molde. Se o teste der mais de um volt, então deverá ser possível no futuro fazer um estator melhor colocando as bobinas a distâncias exatamente iguais umas das outras no molde.
Teste de saída CC Quando esses testes forem concluídos e os resultados estiverem corretos, conecte o retificador, conforme mostrado no diagrama 46. Conecte as pontas 1A, 2A e 3A juntas. Conecte cada um dos 4B, 5B e 6B a quaisquer três terminais CA do retificador (marcados com o símbolo 'S'). Esta é a conexão 'estrela'. Conecte uma lâmpada à saída. Se possível, também um multímetro em 10 VDC (ou similar).
1A 2A 3A 4B 5B 6B + + DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO CIRCUITO 1B 4A 2B 5A 3B 6A CONEXÕES DA SÉRIE DO CONECTOR DE BLOCO DCV 10 MULTÍMETRO LÂMPADA V
46. RETIFICADORES DE TESTE DC BOBINAS CONNECTED STAR Gire o rotor manualmente como antes, aproximadamente uma rotação por segundo (60 rpm). O medidor deve mostrar uma leitura constante em torno de 4 volts DC (ou 3 volts com a lâmpada presente). A lâmpada deve brilhar com uma luz constante, sem piscar como antes. Se não houver leitura ou se a lâmpada piscar, há uma conexão defeituosa ou um retificador defeituoso. Verifique as conexões cuidadosamente. Tente outro retificador. Você também pode testar o PMG sem lâmpada ou medidor. Simplesmente conecte os fios positivo e negativo dos retificadores (todos os quatro) em um 'curto-circuito'. Agora tente virar o PMG. Deve ser rígido, mas suave para virar. Se ele tremer ao ser girado, há uma falha.
Conectando o PMG à bateria de 12 volts Conexões estrela e delta Para ventos baixos, conecte as bobinas 'estrela' como acima. Para ventos fortes e saída de corrente mais alta, conecte as bobinas 'delta', como no diagrama 47.
1A 2A 3A 1B 4A 2B 5A 3B 6A 4B 5B 6B + PARA BATERIA + PARA BATERIA - BATERIA + BATERIA - DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO CIRCUITO
47. CONECTOR DE BLOCO DE CONEXÃO DELTA CONECTOR DE BLOCO DE CONEXÃO DELTA DÁ MAIS CORRENTE COM MELHOR EFICIÊNCIA EM VELOCIDADES MAIS ALTAS. Também é possível conectar um relé (ver diagrama 48) que mudará as conexões de estrela para triângulo e vice-versa, conforme desejado.
48. USANDO UM RELÉ PARA MUDAR ENTRE ESTRELA E TRIÂNGULO + 1B 4A 2B 5A 3B 6A BLOCO CONECTOR CONEXÕES EM SÉRIE 1A 2A 3A 4B 5B 6B RELÉ C/O DE 3 PÓLOS (3P2T) BATERIA DE 12 VOLTS + INTERRUPTOR Mais uma opção para conectar o estator
No momento em que este documento foi escrito, o arranjo acima (usando um relé para alterar as conexões) ainda estava em desenvolvimento. Posteriormente, um circuito de controle eletrônico estará disponível para automatizar a troca. Tudo isso é muito complexo e pode dar errado. Se você não quiser alterar as conexões entre velocidades de vento baixas e altas, o PMG ainda funcionará. No entanto, a eficiência será um pouco menor. Três são duas opções:
- Se você espera velocidades de vento principalmente baixas, então você pode simplesmente usar a conexão em estrela mostrada no diagrama 46.
- Se você também precisar de maior potência em ventos mais fortes, você pode usar um fio 17AWG (1,2 mm de diâmetro) para enrolar bobinas com 200 voltas cada. Então você pode conectar um grupo em delta e um grupo em estrela conforme mostrado no diagrama 49. Observe que você precisa de seis terminais CA nos retificadores, então você precisará de três blocos retificadores.
1A 2A 3A 4A 5A 6A 4B 5B 6B 1B 2B 3B + + 49. BLOCO DE CONEXÃO ESTRELA/DELTA CONECTOR DE BLOCO + BATERIA POSITIVO BATERIA NEGATIVO USO 200 VOLTAS POR BOBINA
Tamanho do cabo PMG para bateria O cabo do PMG para a bateria pode ser trifásico CA ou CC. Se o retificador estiver montado no gerador eólico, ele será CC. Isso é apenas um pouco mais eficiente do que a CA trifásica.
A 12 volts, o tamanho do cabo deve ser grande. Mesmo que a corrente seja de apenas 15 amperes, é aconselhável usar um cabo pesado. Para uma distância de 20 metros, o tamanho recomendado é 6 mm2 (10AWG). O diâmetro (espessura) de cada fio de cobre é de cerca de 3 mm. Uma corrente de 15 A fluindo neste cabo perderá 15% da energia do gerador eólico na forma de calor no cabo. Se o cabo for mais longo, deverá ser mais pesado, em proporção direta.
Segurança Elétrica Não há perigo de choque elétrico devido a uma bateria de 12 volts. Mas se o gerador eólico estiver desconectado da bateria e funcionando rapidamente, a tensão será superior a 12 volts, talvez até 50 volts. Não opere o PMG em alta velocidade sem uma bateria conectada.
A bateria contém energia elétrica armazenada. Quando há uma falha de curto-circuito na fiação da bateria, por exemplo, os fios positivo e negativo se tocando, essa energia é liberada em uma corrente muito alta. O cabo irá aquecer e queimar. Portanto, é necessário usar um fusível ou disjuntor em cada fio conectado ao terminal positivo da bateria. Use um fusível para o gerador eólico e outro separado para o cabo da carga (as luzes ou o que quer que use a energia). Veja o diagrama 50.
- +
FUSÍVEIS DE BATERIA DE 12 VOLTS OU DISJUNTORES CABO DO CABO DO GERADOR EÓLICO PARA CARGAS NÃO USE 'CLIPES DE CROCODILO' PARA CONEXÕES PERMANENTES
50. CONECTANDO A BATERIA O ácido da bateria faz mal à roupa e à pele. Não salpique. Tenha especial cuidado com os olhos. Em caso de acidente, o melhor remédio é lavar com bastante água. As baterias produzem gás hidrogênio, que é muito explosivo. Não faça faíscas perto de uma bateria ou ela poderá explodir e jogar ácido nos olhos!
Carregamento da bateria As baterias de chumbo-ácido devem ser mantidas carregadas. No caso de um sistema movido a vento, pode ser necessário esperar que o vento carregue a bateria. Mas tome cuidado para não descarregar a bateria muito profundamente, ou mantê-la descarregada por muito tempo, ou ela será danificada (sulfatada) e se tornará inútil. Pare de usar a bateria antes que ela esteja totalmente descarregada. Se houver um problema com o gerador eólico, carregue a bateria de outra fonte dentro de duas semanas.
Carregar a bateria com muita força também irá danificá-la. A princípio, quando a bateria está descarregada, é seguro usar uma corrente alta, mas depois a corrente deve ser reduzida ou a bateria superaquecerá e as placas serão danificadas. A melhor maneira de carregar totalmente uma bateria é usar uma corrente pequena por um longo período.
Observe a voltagem da bateria. Se a tensão da bateria estiver abaixo de 11,5 volts, ela está descarregada demais. Se a tensão for alta (acima de 14 volts), a corrente de carga da bateria está muito alta. Use menos ou mais corrente nas cargas para corrigir esses problemas. Se não houver voltímetro disponível, o usuário deverá observar o brilho das luzes e seguir estas regras:
- Luzes fracas significam bateria fraca. Use menos eletricidade!
- Luzes muito brilhantes significam muita energia eólica. Use mais eletricidade!
Uma boa maneira de usar mais eletricidade é carregar mais baterias em dias de vento, talvez carregando as baterias nas casas dos vizinhos. Existem circuitos eletrônicos simples que podem regular a tensão da bateria automaticamente. Eles são chamados de 'seccionadores de baixa tensão' e 'reguladores de derivação'. Caso o usuário não queira monitorar a tensão da bateria, é necessário instalar um seccionador e um regulador.
Informações adicionais
Usando resina de poliéster O poliéster é a substância plástica usada em trabalhos de fibra de vidro para a construção de barcos, peças de carrocerias de automóveis, etc. Converse com seu fornecedor e explique para que serve a resina. Seu fornecedor deve ser capaz de ajudá-lo.
Endurecedores Existem dois sistemas usados para endurecer a resina de poliéster e cada sistema utiliza dois produtos químicos. Para fundição em resina e na maioria dos trabalhos em fibra de vidro, usamos peróxido e cobalto. ('Pastas de preenchimento corporal' usam o outro sistema.) O cobalto é um fluido roxo. Peça ao fornecedor para misturar a quantidade certa de cobalto na resina. Depois de misturada, a resina deve ser armazenada no escuro, ou irá endurecer. O peróxido é um produto químico perigoso. Evite o contato com a pele. Armazenar em recipiente de PVC, no escuro, abaixo de 25 graus C. Nunca misture com cobalto (exceto o cobalto já contido na resina), ou ele explodirá. Misture quantidades muito pequenas (cerca de 1-2%) de peróxido com resina ou irá superaquecer.
Resina 'B' sem cera 'Inibida pelo ar'. Este tipo de resina é utilizada para 'gel-coats' em moldes de barcos, onde a resina será construída em etapas. Não recomendamos o uso desta resina para o PMG. Qualquer superfície exposta permanecerá pegajosa indefinidamente. Peça resina 'A', ou melhor ainda, 'resina de fundição'.
Aditivo tixotrópico Muitas vezes é adicionado à resina um pó especial de sílica muito leve para torná-la mais espessa e mais fácil de espalhar com um pincel. Este pó não é necessário para fundir resina. Se já estiver adicionado, não faz mal.
Monômero de estireno Aproximadamente 35% da resina fornecida é monômero de estireno. Isso é usado para diluir a resina. Causa o cheiro. É possível adicionar um pouco mais de monômero de estireno (10%) para torná-lo mais líquido.
Pigmento O pigmento é usado para colorir a peça fundida, se for desejado um acabamento colorido. Adicione pigmento à primeira mistura, que ficará na parte externa da peça fundida. Adicione no máximo 10% de pigmento à mistura. Não é necessário adicionar pigmento à resina. Sem pigmento, a fundição é transparente e as bobinas são visíveis.
Fibra de vidro A resina quase não tem resistência sem fibra de vidro. Está disponível em folhas de 'tapete de fio picado' (CSM). Também é possível comprar fios apenas picados e misturá-los com a resina. Isto é útil para peças fundidas de rotor magnético. Adicione um pouco de resina à fibra de vidro e pressione todas as bolhas de ar antes de adicionar mais resina.
Pó de talco O pó de talco é um enchimento barato que pode ser misturado com a resina após a adição do peróxido. Isso torna a mistura de resina muito mais barata e um pouco mais espessa. A resina pode ser misturada com até o dobro do seu próprio peso de pó de talco. O pó também ajuda a reduzir o acúmulo de calor em grandes peças fundidas de resina.
Preparação do molde Verniz poliuretano Não se deve utilizar tinta comum nos moldes. Melhor não usar nada. Se possível, use verniz poliuretano. Isso evitará que a umidade saia de um molde feito de madeira, gesso ou argila. Alise o verniz com uma lixa antes de polir.
Polir Polir o molde várias vezes antes de usá-lo pela primeira vez. Esfregue todo o esmalte com um pano, deixe agir por algumas horas e faça novamente. O polidor de silicone não é compatível com o agente desmoldante PVA. Use polidor de cera.
Agente desmoldante PVA Pinte sobre o molde e deixe secar. Forma uma folha de PVA, o que ajuda muito a separar a peça fundida do molde. Usando moldes pintados no Peru
Uso do PMG para energia hidrelétrica O PMG também pode ser usado para carregar baterias de pequenas turbinas hidrelétricas. Será ideal para locais com baixa pressão e baixo consumo de energia, porque é eficiente mesmo quando produz apenas alguns watts. Ele também pode ser usado para locais de maior potência e maior altura manométrica, porque é capaz de produzir alta potência em altas rpm. Existe o perigo de danos por ferrugem nos rotores magnéticos em um ambiente muito úmido ou úmido, como em uma aplicação hidráulica. É aconselhável galvanizar ou chapear os componentes de aço com zinco.
Locais de baixa queda Aqui estão alguns exemplos de condições em que o PMG poderia funcionar sem modificação (delta conectado). Seria necessário um simples corredor de 'impulso' montado no rotor magnético frontal. Altura manométrica (metros) 10 10 5 Fluxo (litros/segundo) 1 5 5 Potência líquida (watts) 40 200 100 corredor pcd (cm) 37 27 23 velocidade (rpm) 325 440 360 Altura manométrica alta, alta potência
Em rpm mais altas, maior potência está disponível no PMG. Dobrar a velocidade também pode dobrar a tensão e a corrente de saída, oferecendo quatro vezes mais potência com a mesma eficiência de antes. O PMG pode superaquecer nessas condições, por isso pode ser melhor manter a corrente igual e ter melhor eficiência. Muito dependerá se a água será usada para resfriamento. Em qualquer caso, aumentar a velocidade melhora consideravelmente as capacidades de gestão de potência do PMG. Seria arriscado operar uma turbina eólica em altas velocidades, devido ao problema das forças giroscópicas nos rotores, mas esse problema não surge com a energia hidrelétrica, porque o eixo do eixo é fixo.
Se não for necessária uma tensão mais alta, então o enrolamento do estator pode ser alterado para fornecer 12 volts (como antes) na velocidade mais alta, mas fornecer corrente mais alta sem superaquecimento. Isto é feito conectando as bobinas de cada fase em paralelo, em vez de em série. Ou as bobinas podem ser enroladas com menos voltas de fio mais grosso. Isto é ainda melhor, porque as conexões paralelas e delta podem sofrer correntes internas parasitas. Não use a conexão estrela/triângulo (diagrama 49) para energia hidrelétrica onde a velocidade é constante. Não há vantagem.
Referências
Contrato R 7105
O Gerador de Ímã Permanente (PMG):
Um manual para fabricantes e desenvolvedores [1]
Por Hugh Piggott
Scoraig Wind Electric
Em associação com
ITDG-UK; ITDG Peru e ITDG Sul da Ásia