Banco de baterias gerador eólico

[minilathe]

Meu problema é o seguinte:

Tenho um banco com 8 baterias estacionarias  ligadas em série (96v 115A) , pois o inversor que eu comprei funciona desta maneira , só que antes de achar esse inversor ,eu já estava fazendo o projeto para trabalhar com as baterias ligadas em paralelo ( 12v 920A) ,mas cheguei a conclusão que com uma tensão maior e uma corrente menor teria algumas vantagens ,poderia usar fiação mais fina , menos aquecimento do inversor etc...
Só que esbarrei num problema... o gerador que eu modifiquei e que seria usado para carregar o banco de baterias é de 14v 45A então vai a pergunta.... Haveria um jeito com algum tipo de circuito ou diodos de eu carregar em paralelo um banco de baterias que está ligado em série?? Ou vou ter que modificar o enrolamento das bobinas do gerador p/ ele me dar os 120 v  necessários p/ carregar em série?

Agradeço desde já a ajuda dos colegas e depois vou  postando  fotos de como anda o projeto...
Desenhei no corel e usei a máquina laser p/ cortar os discos com os perfis aerodinâmicos ... Tá ficando bem legal...

Abraço , Alexandre
 

Eu usaria as baterias em série, é mais fácil garantir que a mesma corrente circule em todas as baterias e haja uma carga e uma descarga uniforme para todas as células do banco de baterias. Na indústria (refinarias, plataformas, etc.) é muito comum usar bancos de baterias de 120 Volts com várias células chumbo-ácido de 2V em série com capacidade para centenas de amperes. Para carregar o banco o gerador deveria gerar essa tensão do banco, diretamente ou através de um circuito conversor DC x DC de 14Vcc para 96Vcc (no seu caso), que é de fácil construção. Tal circuito pode ter também a função de limitar a corrente para as baterias quando for atingida a tensão de flutuação (baterias carregadas) e também proteger o gerador de uma sobrecarga (corrente excessiva). Não é necessário monitorar cada bateria individualmente, isso não é feito em circuitos industriais e comerciais de um modo geral, controla-se apenas a corrente total com as baterias em série e a tensão do banco.

Esse circuito converte a tensão de 14Vcc @ 45A para 96V @ 6,5A (desconsiderando as perdas), num calculo aproximado, se as baterias (de 115Ah ??) estiverem totalmente descarregadas serão necessárias 17 horas para a carga. Isto é muito mais simples, mais barato, com menor perdas e mais confiável (e mais inteligente!!) que um circuito com chaves contatoras para ligar as baterias em paralelo e em série.

Quanto ao hidrogênio liberado pelas baterias, é necessário um sistema de exaustão apenas, sendo possível calcular o volume (e a vazão) liberado de hidrogênio em função da corrente de carga e da quantidade de células e com isso determinar a vazão de ar mínima do exaustor que possa diluir o hidrogênio numa proporção abaixo de 4% (limite inferior de explosividade do hidrogênio).

Quanto ao risco de choques, 96V não é uma tensão tão alta assim, sendo menos perigoso que os 127 VCA da rede elétrica.

Algumas pessoas falaram em baterias LiPo (Lítio Polímero), atente que essas baterias podem explodir e requerem um controle da temperatura e a meu ver não são seguras para um banco de baterias estacionário, além de serem mais caras que as tradicionais chumbo-ácido.

[Alec]

Bom dia pessoal!!

Agradeço aos amigos pelas explicações e possibilidades apresentadas para solucionar o problema...

Acho que a idéia do conversor DC/DC  seria a mais barata e mais fácil.... Teria também a possibilidade de
enrolar novamente o estator do gerador com fio mais fino e maior numero de voltas... mas não sei fazer esse cálculo de quanto mais fino teria que ser o fio para chegar nos 96v... Não sei se é proporcional, coisa do tipo, se está usando fio de 1,5mm de diâmetro e eu usar um de 0.75mm vou conseguir dobrar a tensão....


Mas  gente , eu vou postar uma foto de um desenho que eu fiz com diodos e me digam porque isso
não funcionaria... ( não vale tirar sarro!!!!  ) conheço bem mecânica ,mas em eletrônica sou ignorante, então transformei diodo em válvula by pass .....fio em tubo e tensão em fluido e deu nisso:

[lolukas]

Bom dia pessoal!!

Agradeço aos amigos pelas explicações e possibilidades apresentadas para solucionar o problema...
Mas  gente , eu vou postar uma foto de um desenho que eu fiz com diodos e me digam porque isso
não funcionaria... ( não vale tirar sarro!!!!  ) conheço bem mecânica ,mas em eletrônica sou ignorante, então transformei diodo em válvula by pass .....fio em tubo e tensão em fluido e deu nisso:

 

Oque voce colocou como consumidor,  ele na realidade esta ligado em 12v para que funcione é preciso que os diodos sejam substituídos por contatos, e quando estiver em carga não pode estar com o consumidor, para se poder carregar e consumir ao mesmo tempo  voce teria que ter o gerador com o mesmo valor de tensão  do consumidor. 

[Alec]

Oque voce colocou como consumidor,  ele na realidade esta ligado em 12v para que funcione é preciso que os diodos sejam substituídos por contatos, e quando estiver em carga não pode estar com o consumidor, para se poder carregar e consumir ao mesmo tempo  voce teria que ter o gerador com o mesmo valor de tensão  do consumidor. 

Rapaz!!!!! Agora minha muringa partiu de vez !! Então quer dizer que ( neste circuito com diodos), se eu deixar o circuito 12v de carga aberto vou ter os 48v no consumidor e na hora que eu ligar uma fonte no cicuito de carga , o consumidor passa a fornecer 12v... É isso?


Bom , ai vai umas fotos de como está o andamento do projeto:

Qualquer duvida é só ir perguntando...

[Alec]

Mais fotos....

[Mac_RC]

Bom dia pessoal!!


Mas  gente , eu vou postar uma foto de um desenho que eu fiz com diodos e me digam porque isso
não funcionaria... ( não vale tirar sarro!!!!  ) conheço bem mecânica ,mas em eletrônica sou ignorante, então transformei diodo em válvula by pass .....fio em tubo e tensão em fluido e deu nisso:

Vixi Maria, Pai Santíssimo, mãe de My Good ... segue as dicas do Minilanche (podia ser um BIGMAC) que tu vai chegar a algum lugar mas esquece este teu esquema pois isto vai explodir tudo ... ahahahaahaa

Tu manda o positivo por um diodo e o negativo por outro, depois junta tudo ... vai ser legal de ver, mas em vídeo, de perto to fora ... ahahahaha

[minilathe]

Acho que a idéia do conversor DC/DC  seria a mais barata e mais fácil.... Teria também a possibilidade de
enrolar novamente o estator do gerador com fio mais fino e maior numero de voltas... mas não sei fazer esse cálculo de quanto mais fino teria que ser o fio para chegar nos 96v... Não sei se é proporcional, coisa do tipo, se está usando fio de 1,5mm de diâmetro e eu usar um de 0.75mm vou conseguir dobrar a tensão....

Escolha uma opção...., conversor ou re-enrolar o gerador.

Para re-enrolar o gerador é necessário usar mais espiras para aumentar a tensão. A relação de espiras é proporcional com a tensão desejada. Como a corrente é menor, o fio pode ser mais fino. Se não usar fio fino o fio pode não caber nas ranhuras do estator do gerador.

Seu gerador deve ser trifásico, com 3 enrolamentos, certo?
Vamos supor que cada enrolamento tenha 50 espiras e o gerador forneça 14 Volts (CC) em vazio (sem carga) na rotação nominal do gerador. Para obter 100 Volts é necessário (100/14)*50 = 357 espiras de fio que seja capaz de conduzir uns 8A (maior que 6,5A). É necessário verificar se há espaço para o fio caber. Se postar umas fotos do gerador aberto ajuda.
 
Com gerador re-enrolado, é necessário um circuito regulador.

[Robson Olegário]

Só uma dúvida: Nesse rotor que você está montando, como estão as polaridades dos ímãs? Todos estão com o mesmo polo para fora? Não sei quase nada sobre isso, mas creio que isso possa afetar na geração de energia caso não estejam todos iguais, ou não?

[minilathe]

Aproveitando os comentários sobre os imãs, eu não montaria essa trapizonga (rotor de madeira) com imãs de neodímio. Por que:
(1) Um circuito magnético deve ser feito em material magnético (ferro), não use madeira.
(2) Os entreferros (gap) devem ser mínimos, para aumentar o desempenho do gerador.

Ou seja, use o rotor original.

[minilathe]

Depois é que vi que as fotos do gerador (alternador) foram postadas. Um alternador usa vários enrolamentos (múltiplos de 3: 3, 6, 9, 12, ...) de fio interligados em série e também numa conexão do tipo estrela. Exemplo:
 
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Se quiser construir um gerador, segue link. Note que usa-se bastante ferro para "fechar" o circuito das linhas de campo magnético. Se for aproveitar o rotor de seu alternador, eu colocaria imãs no centro, entre os pólos magnéticos do rotor atual, substituindo o enrolamento de campo do rotor (bobina excitatriz) ou faria um "do zero" como no link:

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Aliás, a bobina excitatriz original poderia até ser mantida, com vantagem de melhorar o controle de tensão de saída, como é feito num alternador automotivo. Ou seja, variando a corrente (campo magnético) de excitação, varia-se a tensão e/ou a corrente de saída. O problema é que usam-se os anéis coletores que se desgastam. Poderia fazer uma excitatriz brushless, mas ai começa a complicar ....

[Alec]

Depois é que vi que as fotos do gerador (alternador) foram postadas. Um alternador usa vários enrolamentos (múltiplos de 3: 3, 6, 9, 12, ...) de fio interligados em série e também numa conexão do tipo estrela. Exemplo:
 
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Se quiser construir um gerador, segue link. Note que usa-se bastante ferro para "fechar" o circuito das linhas de campo magnético. Se for aproveitar o rotor de seu alternador, eu colocaria imãs no centro, entre os pólos magnéticos do rotor atual, substituindo o enrolamento de campo do rotor (bobina excitatriz) ou faria um "do zero" como no link:

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Aliás, a bobina excitatriz original poderia até ser mantida, com vantagem de melhorar o controle de tensão de saída, como é feito num alternador automotivo. Ou seja, variando a corrente (campo magnético) de excitação, varia-se a tensão e/ou a corrente de saída. O problema é que usam-se os anéis coletores que se desgastam. Poderia fazer uma excitatriz brushless, mas ai começa a complicar ....

Ok Gil , entendi!

No caso desse alternador que eu estou usando ,ele é 36 bobinas e 12 pólos....

O rotor original desse modelo de alternador não desmonta ,por isso fiz aquele de madeira...

Estou postando umas fotos mais detalhadas para vc analisar....

Já estou começando achar melhor fazer um do Zero!

[minilathe]

Uma sugestão relativa ao rotor do alternador é a desmontagem do mesmo para a colocação de imãs ou de um novo enrolamento de campo (ver carretel), com fio mais fino e maior quantidade de espiras, para a alimentação com maior tensão (96V, por exemplo) e menor corrente. Pela foto, é bem provável que seja possível separar as duas metades do rotor para ter acesso ao carretel ou a montagem dos imãs.

[minilathe]

Este link mostra como colocar imãs num rotor de alternador.

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O problema do campo de intensidade fixa (com imãs) é que o circuito regulador pode ser menos eficiente se parte da tensão de saída do gerador (que será fixa para uma dada rotação) tiver de ser reduzida para poder carregar a bateria. Atuando na corrente de campo (baixa) pode-se fazer um controle mais eficiente. Note que será necessário um circuito regulador. Você lembra do comercial de pneus: "Potência sem controle não é nada".

[Alec]

Bom dia !

Andei pesquisando sobre o conversor dc/dc mas pronto só encontrei de 96v p/ 12v , ao contrário ninguém tem... Teria que confeccionar um , ai o grau de dificuldade p/ mim seria maior.
Vou rebobinar esse estator com fio mais fino e mais espiras seguindo aquela proporção de numero de voltas mas daí vou precisar de um controlador de carga p/  120v se partirmos do principio que cada bateria precisa de 14,5v p/ ser carregada...
O sistema de controle mais usado para aerogeradores é com um relé de alta corrente

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 que quando as baterias estão totalmente carregadas o relé desacopla as baterias e desvia a carga para um conjunto de resistências      ( normalmente são usadas lâmpadas) para que a turbina não dispare (over speed) e desintegre no caso de ventos fortes...

Mais uma vez , o problema é que esses controladores são feitos sempre p/ 12v, 24v ou no máximo 48v....

[Alec]

Uma outra solução que me veio agora....

Se eu comprar dois controladores de 48v e carregar dois conjuntos de 4 baterias separados  .... Dá certo??