Medição da Energia Elétrica de um Gerador Eólico

Medição da Energia Elétrica de um Gerador Eólico

Objetivo

O objetivo deste projeto é a medição da energia elétrica produzida por um gerador eólico utilizando um microcontrolador Arduíno Yun. O sistema deve realizar a medição periódica de dados de tensão e corrente elétrica instantâneos fornecido pelo gerador eólico. A partir dos dados medidos é calculada a potência instantânea de geração, a qual é armazenada em um banco de dados com a marca de tempo de cada medição. Para a obtenção da energia produzida em um período de tempo, um algoritmo no microcontrolador Arduíno faz a integração das potências instantâneas geradas ao longo do período considerado e calcula a energia em quilowatts-hora. Também está previsto no projeto a obtenção de gráficos com a curva de geração do gerador eólico, mostrando as potências instantâneas geradas em um período de tempo. Para acesso aos dados foram utilizados algumas das potencialidades do microcontrolador Arduíno Yun, o qual possui interfaces para redes Ethernet e Wifi e capacidade de expansão de memória com um módulo micro SD. Assim, foi implementado no Arduíno Yun um mini servidor Web capaz de fornecer acesso aos dados diretamente via Internet. O aproveitamento da energia do gerador eólico é utilizado em uma iluminação decorativa no jardim do Campus.

Equipe

Professor orientador

• Evandro Cantú

2016

Instalação do gerador elólico e testes com o Arduíno Yun.

Alunos voluntários:

• Frederik Nazario Moschkowich (TADS)
• Eduardo Alexandre Nunes dos Santos (TADS)
• Joabe Domingos de Oliveira (TADS)

2017/2018

Medição da energia elétrica com o Arduíno Yun.

Alunos voluntários:

• Micheli Trindade Moura (Licenciatura em Física)
• Thiago Copano (Licenciatura em Física)

Produções

MOSCHKOWICH, F. N. ; MARTINES, M. M. ; SANTOS, E. A. N. ; OLIVEIRA, J. D. ; MARINS, T. ; CANTÚ, E. . Medição da energia elétrica produzida por um gerador eólico utilizando o Arduíno Yun. I Mostra de Inovação, Pesquisa, Ensino, Extensão e Cultura do IFPR, Foz do Iguaçu, 2016. (Poster 2016).

Gerador elólico

O gerador eólico utilizado neste projeto faz parte do conjunto snws02-12/24.

Este gerador eólico tem as seguintes características:

• Potência: 50W
• Tensão nominal: 12V CC / 24V CA
• Corrente nominal: 4,4A CC / 2,2A CA
• Gerador: Trifásico
• Velocidade: 1050rpm
• Velocidade do vento para sair da inércia: 3 m/s (10 km/h)
• Velocidade nominal do vento: 12 m/s (43 km/h)
• Proteção de sobretensão da bateria: 16,5 V
• Carga completa da bateria: 14,5 V
• Proteção contra excesso de descarga: 11,0 V
• Carga máxima: 10 A

Montagem do gerador elólico

Maio 2016:

Potência trifásica

O potência de um sistema trifásico com carga resistiva é dada pela relação:

$P_{3\phi }={\sqrt {3}}V_{L}I_{L}$

onde:

• $V_{L}$ tensão de linha
• $I_{L}$ corrente de linha

ou

$P_{3\phi }=3V_{F}I_{F}$

onde:

• $V_{F}$ tensão de fase
• $I_{F}$ corrente de fase

Medição da potência trifásica

Em um sistema trifásico balanceado um único wattímetro é suficiente para medir a potência, pois a potência de cada fase é a mesma. Portanto, a potência total é três vezes a leitura do wattímetro.

Medição da tensão da bateria com Arduíno

A tensão da bateria pode ser medida por uma entrada analógica do Arduíno, utilizando um divisor de tensão. Para tal, pode-se utilizar como tensão máxima a tensão de proteção contra sobretensão da bateria (16,5 V).

Aproveitamento da energia do gerador eólico

O aproveitamento da energia deve utilizar lâmpadas de led (12 V) e baixa potência.

Controle do acionamento da iluminação:
SE bateria > 11V E baixa luminosidade (sensor LDR)
   acende luz por 2 horas

Material técnico de referência

Materiais na Wiki

Arduíno

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