ENERGIA EÓLICA - Roteiro 3

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
CAMPUS DE ANANINDEUA 
FACULDADE DE ENGENHARIA DE ENERGIA 
___________________________________________________________________ 
LABORATÓRIO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS 
Prof. Dr. Jerson R. P. Vaz 
ENERGIA EÓLICA 
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
POR MEIO DE UM AEROGERADOR 
(TURBINA EÓLICA) 
1. HABILIDADE E 
COMPETÊNCIAS 
Ao término desta atividade o aluno 
deverá ter competência para: 
● Reconhecer que um aerogerador (ou 
turbina eólica) retira energia cinética do 
vento para convertê-la em energia 
elétrica. 
● Entender o funcionamento básico de um 
gerador elétrico trifásico (aerogerador). 
● Determinar velocidade síncrona ou 
velocidade de rotação de um gerador 
elétrico (aerogerador). 
● Determinar a frequência da fem induzida 
nos terminais do aerogerador. 
2. MATERIAL NECESSÁRIO 
01 Aerogerador (ou turbina eólica); 
01 Gerador de fluxo de ar; 
01 Painel unidade de consumo, conjunto 
de pés para painel vertical; 
01 Hélice tripá, passo variável, diâmetro 
220 mm, adesão magnética; 
01 Atuador de potência elétrica, com 
fonte de alimentação, entrada 85 a 230 VCA e 
saída 12 VCC / 3 A - EQ338K; 
01 Conjunto rede de transmissão; 
01 Hélice tripá, passo variável, diâmetro 
220 mm, adesão magnética; 
01 Sensor de tensão -20 a 20 V e cabo de 
ligação miniDIN-miniDIN - CL019B; 
01 # software para aquisição de dados, 
interface Lab200 USB, cabo de força, cabo USB 
2.0, fonte de alimentação - CL005C, 
3. MONTAGEM 
● Prenda na haste de 28mm o sensor 
fotoelétrico, posicionando-o alinhado 
com o orifício A do aerogerador; 
● Encaixe o rotor de três pás de 220 mm na 
ponteira do eixo do aerogerador (ou 
turbina eólica); 
● Posicione os tripés do gerador de fluxo de 
ar e do aerogerador para uma distância de 
400 mm entre eles; 
● Através da engrenagem sincronizadora, 
ajuste as pás do rotor eólico para o ângulo 
de passo de 30°. 
CONEXÃO ELÉTRICA 
● Conecte o cabo elétrico vermelho do 
bornes R1 do gerador ao borne (+) do 
sensor de tensão; 
● Conecte o cabo elétrico preto do bornes 
R2 do gerador ao borne (-) do sensor de 
tensão; 
● Com os cabos mini-DIN, conecte o 
sensor de tensão e o sensor fotoelétrico à 
interface, da seguinte maneira: 
o Sensor fotoelétrico: ao canal 1 da 
interface; 
o Sensor de tensão: ao canal 2 da 
interface. 
 
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● Ligue a interface 
o Realize o ajuste no sensor 
fotoelétrico de modo que o feixe 
de luz passe pelo orifício. 
 
CONFIGURAÇÃO DO SOFTWARE 
CidepeLab PARA AQUISIÇÃO DE DADOS 
● Execute o software CidepeLab no 
computador: 
o Na aba de ferramentas, selecione 
a ferramenta Temporizador 
o Na janela de Propriedades do 
Temporizador, ajustes os 
parâmetros de acordo com a 
Figura 1. 
 
 
Figura 01- Cedido pelos estúdios Cidepe 
Digital. 
● Na aba de ferramentas, selecione a 
ferramenta Osciloscópio - Figura 2 e na 
janela de Propriedades do Osciloscópio, 
ajuste os parâmetros de acordo com a 
Figura 3. 
 
Figura 2- Cedido pelos estúdios Cidepe 
Digital. 
 
Figura 3- Cedido pelos estúdios Cidepe 
Digital. 
4. PROCEDIMENTO 
EXPERIMENTAL 
4.1. Medindo o período de rotação 
do aerogerador (ou turbina eólica) com 
o software CidepeLab. 
Ligue o atuador de potência e ajuste-o 
para o número 10 da escala. 
Inicie a aquisição de dados selecionando 
a opção Iniciar experimento na aba de 
ferramentas - Figura 4. 
 
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Figura 4 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
Ao finalizar a aquisição de dados, 
selecione a opção Salvar Curva na ferramenta 
Temporizador - Figura 5. Nomeando como 
Período. 
 
Figura 5 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
 
MEDINDO A TENSÃO 
ALTERNADA NOS TERMINAIS DO 
AEROGERADOR. 
Mantendo o atuador de potência ligado, 
selecione a ferramenta Temporizador. Na aba de 
Propriedades, ajuste a opção Experimento para 
o Modo Não Sincronizado - Figura 6. 
 
 
Figura 6 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
Selecione a ferramenta Osciloscópio. Na 
janela de Propriedades, ajuste a opção 
Experimento para modo Sincronizado - Figura 8. 
Mantendo o atuador de potência ligado, 
selecione a ferramenta Temporizador. 
Na janela de Propriedades, ajuste a opção 
Experimento para modo Não Sincronizado - 
Figura 6. 
Selecione a ferramenta Osciloscópio. Na 
janela de Propriedades, ajuste a opção 
Experimento para modo Sincronizado - Figura 7.
 
Figura 7 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
Inicie novamente a aquisição de dados 
selecionando a opção Iniciar experimento na aba 
de ferramentas - Figura 9. 
 
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Figura 7 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
 
Ao finalizar a aquisição de dados, 
selecione a opção Salvar Curva na ferramenta 
Osciloscópio - Figura 8. 
● Salve a Curva 2 obtida com o nome 
Tensão. 
 
Figura 8 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
● Desligue o atuador de potência. 
Transferindo os dados de período de 
rotação do aerogerador (ou turbina eólica) 
para ferramenta tabela. 
Na aba de ferramentas, selecione a 
ferramenta Tabela - Figura 9. 
 
Figura 9 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
Selecione a ferramenta Tabela e na janela 
de Propriedades, selecione o ícone indicado na 
opção Colunas - Figura 10. 
 
 
Figura 10 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
Adicione uma coluna à Tabela para os 
dados de período com os seguintes parâmetros - 
Figura 11: 
Nome: T 
Unidade: (s) 
Resolução: Quatro 
Entrada de dados: Periodo.Relativo 
Expressão: = Value 
 
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Figura 11 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
Adicione uma segunda coluna à Tabela para os 
dados de frequência com os seguintes parâmetros 
- Figura 12: 
Nome: f 
Unidade: (Hz) 
Resolução: Quatro 
Entrada de dados: Periodo.Relativo 
Expressão: = 1/Value 
Após configurar as colunas da Tabela, 
selecione 
OK. 
 
Figura 12 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
Selecione os dados de frequência na coluna f e 
selecione o ícone (+) - Figura 13. 
• Selecione a opção Copiar Células para 
transferir os dados para uma planilha 
eletrônica. 
 
Figura 13 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
 
Determinando a frequência de rotação 
do aerogerador fSmedida. 
Calcule a média dos dez valores de 
frequência obtidos: 
fSmedida = ________ Hz. 
Determinando a velocidade síncrona 
aerogerador ωSmedida. 
Converta o valor obtido acima de Hz para 
rpm: 
Lembre-se que 1 Hz = 60 rpm. 
ωSmedida = ________ rpm. 
Determinando a velocidade síncrona 
aerogerador ωSmedida. 
Converta o valor obtido acima de Hz para 
rpm: 
Lembre-se que 1 Hz = 60 rpm. 
ωSmedida = ________ rpm. 
 
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Obtendo o gráfico da tensão alternada nos 
terminais do aerogerador. 
Abra uma ferramenta Gráfico na janela 
Ferramentas - Figura 14. 
 
Figura 14 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
 
Selecione a ferramenta Tabela e na janela 
de Propriedades, ajuste os parâmetros para de 
acordocom a figura para exibir a curva de tensão 
obtida no osciloscópio - Figura 15. 
 
Selecione a região de interesse com 
gráfico com o mouse - Figura 16. 
 
Figura 16 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
 
Calcularemos a frequência (f) da fem 
induzida através do período de um ciclo 
completo da tensão alternada fornecida pelo 
aerogerador. Para isto, tomaremos os tempos 
entre um comprimento de onda λ - Figura 17. 
 
Figura 18 - Cedido pelos estúdios Cidepe Digital. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
RODRIGUES, Marcello G.; Experimento de 
Física. São Paulo: Escola Superior de Tecnologia 
e Educação de Rio Claro, 2013. 
OLIVEIRA, Antônio J. S.; Gerador de eólico em 
mancais magnéticos, 2008.