GERADOR ELÉTRICO COM ACOPLAMENTO MAGNÉTICO: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

"O mundo mudou. Eu sinto isso na água. Eu sinto isso na terra. Eu sinto isso no ar. Muito do que um dia foi se perdeu …" - O Senhor dos Anéis.

Certamente … por falar em Petróleo e Energias Não Renováveis, muito do que era foi perdido. Precisamos de novas formas de produção de energia … Limpo e fácil de obter … sem danos ao meio ambiente que nos rodeia. A seguir, mostrarei a vocês uma forma diferente de produzir energia … é o resultado do que muitos vêm fazendo isoladamente … Estou simplesmente pegando as melhores ideias e juntando-as para que possamos obter o resultado desejado. As informações mostradas aqui são de domínio público. Baseia-se em ideias do início do século passado. Mas é até hoje, que com o surgimento dos ímãs de neodímio, podemos concretizar as ideias do passado. Eu uso o princípio de "Dividir e Ganhar". Por que ter um gerador grande, pesado e caro? … Se eu conseguir com vários pequenos…. A ideia é conectar vários motores brushless usados como gerador e ligados entre si por uma engrenagem magnética, desta forma podemos movimentar vários geradores com o uso de um único motor, aumentando assim a eficiência do sistema.

jmoreno555

Veracruz, Ver.

MÉXICO, 9 de fevereiro de 202

Etapa 1: MATERIAIS

Os materiais de que vamos precisar são:

• Motores de unidade de CD / DVD (5 peças)
• Ímãs de neodímio com 5 mm de diâmetro x 4 mm de altura. (60 peças)
• ProtoBoard Double
• Retificador de ponte 50 V / 1,5 amp. (15 peças)
• LEDs vermelhos de 5 mm (5 peças)
• LEDs verdes de 5 mm (5 peças)
• LEDs amarelos de 5 mm (5 peças)
• Resistores de 150 ohms a 1/4 de watt (15 peças)
• Cabo

LEGO:

As peças de lego podem ser encontradas em: www.bricklink.com

• Tijolo 1x16 (LEGO No. 3703) - (10 peças)
• Liftarm 1x11.5 (LEGo No. 32009) - (10 peças)
• Liftarm 2x4 L (LEGO No. 32140) - (15 peças)
• Eixo 3 com Stud (LEGO No. 6587) - (20 peças)
• Pino Longo com Fricção (LEGO No. 6558) - (25 peças)

VÁRIOS:

• Cola (cianoacrilato)
• Cabo termoencolhível de 1/16 "(50 cm)
• Tinta Fosforescente Laranja e Verde

Etapa 2: MONTAGEM DOS ÍMÃS

MOTOR DE CD / DVD SEM ESCOVAS

Os motores usados nos leitores de CD / DVD são motores brushless que são formados por uma série de enrolamentos que fornecem um sinal de tensão de corrente alternada em três fases.

Para obter mais informações sobre os motores sem escova, consulte o seguinte link:

Informação do motor sem escova

1.- Começaremos com a montagem do motor em sua base: Para isso, faremos uma base com as peças de LEGO como mostra a figura e a fixaremos ao motor por meio de cola de cianoacrilato (KOLA LOKA).

ATENÇÃO! A cola de cianoacrilato adere à pele

2.- Agora colocaremos os ímãs de neodímio ao redor do motor. Colocaremos os ímãs de neodímio com seus pólos alternadamente N-S-N-S-N-S …

CUIDADO! Os ímãs de neodímio são extremamente poderosos, quebradiços e podem quebrar se colidirem uns com os outros. Os ímãs que usamos são realmente poderosos, tem uma força atrativa de pouco mais de 800 gramas. Porém, devido às altas velocidades que são manuseadas, é necessário colá-las com cianoacrilato na base do motor. (Durante os testes, ímãs de neodímio foram dispensados por toda a sala em algumas ocasiões …:)

3.- No final, pintamos cada íman de cores fluorescentes verdes e vermelhas para uma melhor apreciação do seu funcionamento.

Etapa 3: FIAÇÃO DO MOTOR

É hora de montar os cabos do motor

Normalmente esses motores possuem um conector de treze pinos e os três últimos (11, 12 e 13) correspondem às fases B, C, A.

Caso contrário, temos que identificar quais dos pinos do conector são os que conduzem os sinais para os enrolamentos do motor.

Podemos fazer isso com a ajuda de uma lupa e seguir as pistas do circuito impresso até o conector.

Etapa 4: CONSTRUÇÃO DA BASE DO MOTOR

É hora de construir as bases dos motores

No meu caso, usei peças de Lego, pois permitem captar rapidamente uma ideia. Podemos obter as peças LEGO de que precisamos em www.bricklink.com.

Etapa 5: MONTAGEM DO CIRCUITO ELÉTRICO

Vamos construir o circuito elétrico

Quando usamos motores Brushless como geradores, eles nos dão um sinal trifásico de corrente alternada, que temos que retificar para obter corrente contínua.

Conseguimos isso usando diodos retificadores.

No meu caso, usei uma ponte retificadora completa para cada fase do motor.

Metade de um retificador em ponte pode ser usado, mas eu prefiro usá-lo duas vezes e assim aumentar a corrente que posso lidar com cada retificador.

O circuito utilizado neste projeto é apenas para demonstrar a tensão que é gerada em cada fase.

Em uma aplicação prática, as saídas do retificador de cada fase são conectadas entre si.

Etapa 6: JUNTANDO AS PEÇAS

É hora de colocar tudo junto

Os motores são colocados lado a lado e a separação entre eles é ajustada. Quanto mais próximos eles estão, mais rápido podemos chegar sem perder o sincronismo entre eles quando estão girando em alta velocidade. Os cabos de cada motor são conectados às suas pontes retificadoras correspondentes.

IMPORTANTE: É necessário fixar as peças em uma base para que tudo fique firme. Dirigiremos em altas velocidades e teremos muitas vibrações.

Etapa 7: TESTES E RESULTADOS

RESULTADOS DESTA PRIMEIRA ETAPA (I):

Vários testes foram realizados e os seguintes resultados foram obtidos:

Quanto mais rápido o motor gira, mais tensão obtemos (Lei de Faraday)

• Quanto mais rápido o motor gira, a probabilidade de que os ímãs sejam disparados aumenta (Princípio Físico: Força Centrífuga)
• Se aumentarmos a separação entre os motores, podemos girá-los facilmente, porém, se aumentarmos a velocidade, a sincronia entre eles é quebrada.

Se reduzirmos a separação entre os motores, é difícil ligá-los, no entanto, a sincronia é mantida em altas velocidades

RECOMENDAÇÕES PARA A PRÓXIMA ETAPA (II):

1. Use motores (como gerador) tipo Outrunner sem escova menor que 1000KV (KV = RPM / Volt), isso nos permite gerar mais tensão com menos revoluções.
2. Para girar o grupo de Geradores, use um motor do tipo Outrunner, mas maior que 2000KV, isso nos permite ter mais rotações por minuto com menos tensão de alimentação.
3. Use um microcontrolador (Arduino / Raspberry PI) para controlar a velocidade do motor e, portanto, regular a tensão de saída desejada.
4. Obtenha o gráfico de Temperatura dos motores em função do RPM, a fim de obter a velocidade ótima de operação e no caso de ser necessário fornecer refrigeração aos motores. (Em caso de crítica, podem ser utilizados motores do tipo Brushless Inrunner para barcos. Este tipo de motores vem com circuito de refrigeração a água).

Etapa 8: COMENTÁRIOS FINAIS

Neste projeto utilizo um motor de CD / DVD como gerador, que segundo os seus dados é um motor de 12 V / 1 Amp, o que nos dá um motor com uma capacidade de 12 Watts.

Se os novos modelos de motores de avião forem usados, resultados impressionantes podem ser obtidos. Existem pequenos motores com uma potência de várias centenas de Watts. Se os colocarmos juntos, podemos energizar uma unidade inversora de até 1500 Watts facilmente. Além de nos permitir alterar a configuração do circuito elétrico para se adaptar às necessidades do Power Inverter. Se estes tipos de motores forem usados e os motores forem colocados em forma de anel, para que possamos controlar eletronicamente sua posição durante a partida e parada do sistema, podemos obter um sistema altamente eficiente.

Tecnologia do Futuro:

Podemos usar este tipo de Geradores de Energia em um futuro próximo como um aumento no tempo de vôo de nosso Quadcopter.

Etapa 9: REFERÊNCIAS

Avanços na Pesquisa Eletromagnética:

Progresso em artigos de pesquisa eletromagnética

Motores sem escova:

Como funcionam os motores sem escova

Tipos de enrolamentos de motor

Anatomia de um motor brushless Outrunner

Anatomia de um motor brushless Inrunner