Autor Tema: turbina eolica  (Leído 15347 veces)

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turbina eolica
« en: 15 de Julio de 2013, 10:51:49 »
hola a todos.llevo tiempo alejado del foro porque estoy liado con las energias renovables.es decir construyendo un generador eolico.
he encontrado por internet algunos tipos de configuraciones de los imanes y las bobinas para construirme el mas eficaz para mi turbina.

la turbina que he construido es esta:





consta de 16 aspas de 13cm de ancho y 58cm de altas.el diametro de las bases son de 58cm.la inclinacion de las aspas como la curvatura las
indicare mas adelante.ahoramismo no tengo los datos.

el material que he utilizado son planchas de aislamiento termico Styrodur 3035 CS.lo venden en almacenes de materiales de construcion y es relatibamente
varato.4 placas me han salido por 11€.suficientes para hacer una turbina.y las bases para los imanes.

los cortes de las aspas los he hecho con alambres de formas arqueadas y son calentados mediante un transformador de microondas modificado.
al cual se le ha sustituido el secundario por 3 vueltas de maroma de cobre del que se pone en las tomas de tierra de las instalaciones electricas.
previamente aislado.

el resultado es una salida de 3v con un amperage muy alto.el cual es regulado con un trimmer.



Como esta turbina es un prototipo.no tengo datos de cuanto par genera segun la velocidad del viento.lo unico que he comprobado son las revoluciones
que dio la turbina en un dia de bastante viento.vi que daba 120 rpm.y hasta 150 rpm en rafagas fuertes.en vacio.

dejando a un lado la turbina.la cual no se si tendre que sobredimensionarla o dejarla como esta.ya que las bobinas generaran un campo magnetico
que frenara a esta cuando esten en carga.


como es la primera vez que hago esto.no sabia ni cuantas vueltas, ni grosor del hilo y tamaño de bobinas hay que configurar.
he reaizado varias bobinas  segun los datos que he calculado.

y como base de los calculos.tengo los imanes de neodimio que mas recomendables salian segun precio/potencia.

se tratan de imanes cilindricos de 2cm de diametro por 1cm de altura que soportan hasta  11kilos de sujeccion.el generador que estoy realizando es trifasico
y usa 32 imanes.16 por cada plato.


Para conseguir la mayor eficiencia posible.el iman ha de pasar lo mas cerca posible de la bobina y por el centro.
al crear la bobina hay que determinar el numero de vueltas.cuanto mas vueltas mas voltage se producira.y cuanto mayor sea el grosor del hilo.mayor
sera el amperage que entregara la bobina.
pero el tamaño de la bobina a de ser proporcional a la fuerza de los imanes que pasaran por ambos lados.obteniendo la potencia eficaz.
segun el voltage con el que queremos trabajar.

pero no se como calcular esto.y solo puedo ir haciendo pruebas.
« Última modificación: 21 de Julio de 2013, 17:40:43 por groundman »
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Re: turbina eolica
« Respuesta #1 en: 15 de Julio de 2013, 12:08:10 »
MUY BUENO groundman   :-/ :-/ :-/

Lo que suelen hacer para que siempre den la misma frecuencia, y esta no varie con la velocidad del viento, es rectificarla y despues invertirla, con un inversor a 50Hz, estos inversores los puedes conseguir de un SAI (UPS) viejo los hay de muchas potencias y de diferentes tensiones de entrada, de salida dan evidentemente 230V si son monofasicos o 400V si son trifasicos.

Yo en el tema de calculos de seccion y numero de vueltas no te puedo ayudar mucho, algun dia sabia algo del tema pero lo tengo muy olvidado.

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Re: turbina eolica
« Respuesta #2 en: 15 de Julio de 2013, 12:19:50 »
Muy interesante, me suscribo al hilo.

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Re: turbina eolica
« Respuesta #3 en: 15 de Julio de 2013, 12:39:27 »
Si quieres aprovechar mas intenta que salga mas voltaje con menos amperaje asi tienes menos perdidas

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Re: turbina eolica
« Respuesta #4 en: 15 de Julio de 2013, 17:36:31 »
me alegro que les guste la idea.mi intencion al igual que las placas solares que tengo. es cargar unas baterias y posteriormente convertir a 220V con un inversor.

por ahora estoy con la creacion de la bobina ideal para este tipo de iman.para aprobechar al maximo el material del que disponemos.
ha hecho un experimento que me da una idea del voltage que se va a generar con un iman determinado.y es coger la bobina y el osciloscopio,y poner una
caja de un CD.y pasar el iman rapidamente entre la bobina y el metraquilato que los separa.

de esta forma he llegado a generar 5v con una bobina de cable de 0.4mm y 1000 vueltas.en el osciloscopio veo que el voltage no aumenta por mas rapido que pase
el iman por encima.eso si,cuanto mas veces pase el iman mas juntas estan la onda sinusoidal que se genera.y por consiguiente tendremos mas Ah a producir.

mi intencion es usar hilo de 0.71mm ya que es el que me he comprado.y asi generar mas intensidad.el problema esta en que no se si con 800 vueltas.
no se saldra de los margenes del tamaño eficaz para este iman.o pareja de imanes que se van a utilizar.
voy a intentar hacer la bobina con mas altura.ya que mas diametro igual se sale del flujo magnetico del iman y estariamos gastando cobre que no va
a producir voltage.si funciona tendria 4voltios por bobina que serian 16v de salida.la cual regularia para cargar las baterias.


aqui pongo un video mal hecho de una prueba que hize con viento lijero.iria sobre 100 a 120 rpm.por eso puedo coger la turbina con una mano.
pero cuando son rafagas.me es imposible de aguantar la turbina ni con las dos manos.

« Última modificación: 21 de Julio de 2013, 17:32:42 por groundman »
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Re: turbina eolica
« Respuesta #5 en: 16 de Julio de 2013, 16:50:43 »
acabo de fabricar la bobina de hilo de 0.71mm de diametro con 900 vueltas.en la prueba que pongo en el video de abajo he puesto una carga de 10 omios.
y genera 4voltios con un consumo de 0.41 A  .
no se cuantas revoluciones estara dando la turbina.supongo que algo mas de 150 rpm. pero podia aguantar la turbina con una mano.cosa que no podria hacer
con un dia de bastante viento.
tendre que apañarme un soplador.porque al aplicar una carga mayor.la turbina se pone mas dura y bajan las revoluciones.y no puedo hacer bien las pruebas.
de todas formas segun los calculos 4v x 0.41A = 1.64A x 12 bobinas= 19.68W. esta seria la potencia generada en esta prueba con esta configuracion de bobinas
e imanes y en las condiciones de RPM de la prueba sobre una resistencia de 10 omios.

claro que esto no es concluyente y en mejores condiciones de funcionamiento supongo que se aumentara la potencia de suministro.
como creo haber dicho antes mi objetivo es basar la configuracion de turbina y las bobinas sobre los imanes que he adquirido.espero tener suerte
y que me salga todo con las menores pruebas fallidas.porque cuesta mucho realizar las bobinas.y el cobre es bastante caro para desperdiciarlo.

una bobina de un kilo de hilo de 0.71 me ha costado unos 35€.es lo mas varato que he encontrado por internet.tendre que mirar algun tecnico electricista
cercano.pero temo que no me lo quiera vender porque trabajen con bobinas de mucho tamaño.y hasta que no sepa como va a quedar mi turbina.no
quiero comprar mucha cantidad de hilo de cobre para que hubiera que poner otro tipo.

tambien he visto que se vende hilo esmaltado de aluminio.supongo que serbira igual.aunque puede que debido a su resistencia interna,el amperage se
asemeje a una seccion inferior.la bobina desmagnetizadora de los TV de TRC.algunos son de hilo de aluminio.hare las pruebas con este.tambien el
primario de los transformadores de los microondas es de hilo de aluminio.aunque es demasiado gordo.

feature=c4-overview&list=UU7mFRHKxoUtxrrRw-HaDERA


esta es la bobina de 900 vueltas de hilo de 0.71mm :



la bobina ubicada en la turbina:



y los imanes dispuestos en uno de los dos platos que existen.como se ve en la imagen,he tenido que aumentar la separacion para que coincidan
en el centro de las bobinas.asi que a mayor tamaño de las bobinas,mayor distancia del centro.

la altura de las bobinas es de 3cmt.para que encagen dentro de las placas que son de esta medida.supongo que esta medida es la ideal para
que el flujo magnetico en la postura en que se atraen los imanes.al pasar la bobina por entre los imanes,

tambien se ve en la foto el folio de acetato para que la bobina no roce con los imanes.


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Re: turbina eolica
« Respuesta #6 en: 21 de Julio de 2013, 17:31:13 »
pues ya he montado cuatro de las 12 bobinas en la turbina.la configuracion de este generador es de 3 grupos de (4 bobinas en serie)
en la prueba del siguiente video.he puesto una bombilla de 12v 5W.al poner la bombilla,la turbina se pone tan dura que el aire que estoy soplando
del compresor,es insuficiente.
aun asi y aunque no se vea en el video,he llegado a ver 13v en el tester.pero la cantidad de aire bajo mucho.y por eso solo marca 8.8v

he llegado a ponerle una bombilla de 21w12v pero apenas se enciende.pero igual es por culpa de la baja velocidad a la que va la turbina.
si con un viento mas fuerte,fuera capaz de encender la bombilla.estariamos hablando de la generacion de 63w cuando pusiera el resto de bobinas
que faltan.


pronto pondre los resultados.

aqui pongo un video del cuentavueltas con un sensor magnetico.para realizar las bobinas.





y una imagen del siguiente proyecto de un aerogenerador de aspas.la elice de la imagen es de 3metros de diametro.la probe con un destornillador
en el centro y la puse al viento.
con un aire de 25km/h casi me sale volando.no hera capaz de aguantarla.no lo hagais nadie.me pego la elice en la pierna y me la señalo.

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Re: turbina eolica
« Respuesta #7 en: 26 de Julio de 2013, 17:01:30 »
ya estoy liado con la transformacion del alternador:



en la imagen se ven los entrehierros de un alternador.voy a poner 15 imanes en su interior.aunque cabrian 24.pero no se si incrementaria el flujo magnetico
lo suficiente para que sea mas eficaz.igual el incrementar la cantidad de imanes no incremente la eficiencia.todo es probar.

he usado un eje de bronce.al no ser magnetico tendre mas rendimiento.lo malo es que es un material muy blando.y hay que tener mucho cuidado de no dalearlo
por un golpe o al meterlo en la prensa.

lo suyo seria hacerlo en acero inoxidable.pero no he tenido tiempo de pasarme a comprarlo.
me esta costando mucho tranbajo montar el alternador.ya que la proximidad del rotor y el estator.hace que el campo magnetico atraigan a estos y rozen entre si.

seria mas facil un electroiman.ya que podria ajustar la proximidad sin un campo magnetico.pero ya no seria una dinamo. :)

bueno.este dispositivo tiene un campo magnetico bastante fuerte.espero tener buenos resultados.
probare la dinamo en un banco de pruebas.y si ma da buenos resultados con las revoluciones,lo montare en eje directo.si no,pondre un multiplicador
con los piñones de un motor de arranque de un coche.

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Re: turbina eolica
« Respuesta #8 en: 10 de Agosto de 2013, 11:57:52 »
hola de nuevo.al final he descartado usar la turbina.existen varios problemas.uno de ellos es el alto coste del cobre.
hay que fabricar 12 bobinas que a 300grm por bobina,son 3,6Kg de cobre. y a 30€ que me ha costado el kilo de hilo de cobre de 0.71 pues no compensa.
ademas hay que usar 32 imanes.frente a los 21 que se usan en un alternador modificado.ademas de que se usa muchos menos cobre.

en el alternador que he diseñado.se usaria 6 bobinas de 75vueltas cada una.con una seccion de 0.41.
este es el rotor con los imanes.y un eje no magnetico:



y este el alternador modificado:



en las primeras pruebas que he hecho directamente en el torno,y con dos de las bobinas en serie.que corresponderian a una de las fases.
he obtenido los siguentes valores en corriente alterna.

a 425rpm en vacio 41v~ .con la carga de una bombilla de 12v/21w son 8v 0.7A
a 775rpm en vacio 75v~ .con la carga de una bombilla de 12v/21w son 18v 1.3A

estamos ablando de corriente alterna.asi que 8v x 1.41= 11.28v

mi intencion es usar el alternador modificado de forma directa al eje para simplificar la construccion del aereogenerador.lo malo es que no me cuadran
las revoluciones.es decir,no creo que se llege a producir estas revoluciones con un viento de 25Km/h.almenos con la elice que he fabricado.

yo creo que esta elice tiene mucha fuerza a bajas revoluciones pero no velocidad.asi que al final supongo que tendre que tener un multiplicador.

porque aunque decida a poner una seccion mas fina del cable y poner mas vueltas,si podria obtener mas voltage a menos revoluciones.pero no aprovecharia
la inversion en el material.como puede ser los imanes o el trabajo de modificar el alternador.en definitiva que no iva a generar la potencia eficaz
del dispositivo.

solo se me ocurre poner un multiplicador.para aprovechar al maximo la energia del viento.
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Re: turbina eolica
« Respuesta #9 en: 10 de Agosto de 2013, 17:30:06 »
bueno.he encontrado una pagina que me da formulas para el calculo de la potencia que entrega las aspas.

http://www.uv.es/~navasqui/OtrosAerogeneradores/Savonius.pdf

y paso de km/h a M/s: http://www.easy-conversions.com/espanol/velocidad/conversion-de-m-s-a-km-h.html

y con estas formulas he hecho los siguientes calculos:

con la formula:

P = 0,15 · D2· v³

• P es la potencia expresada en vatios [W]
• D es el diámetro del rotor en metros [m]
• v es la velocidad del viento en metros por segundo [m/s]

y sabiendo que 1km/h= 0.277778
y que 1m/s= 3.599997

la elice que he construido es de 3 aspas.con un diametro de 3mtrs.hare dos calculos.uno con el viento a 25km/h que es el que normalmente corre en mi
casa.
y otro con 30kmh que son las rafagas que he llegado a medir.

asi que P=0,15 x 9 x 6.94445³ = 452.11w a 25km/h

y       P=0,15 x 9 x 8.33334³ = 781.25w a 30km/h


ahora voy a calcular las RPM que dara la elice.con un factor de 8 aunque supongo que sera menor.

n = (60 · λ · v) / (π · D)

• n es el número de revoluciones por minuto [rpm]
• El factor λ se llama velocidad específica del rotor eólico y depende de la
anchura y del ángulo de calado de las palas. Puede tener un valor
nominal comprendido entre aprox. 1 y 14. 
• v es la velocidad del viento en metros por segundo [m/s].
• D es el diámetro de la eólica en metros

n=(60 x 8 x 6.94445)/(3.1416 x 3) =   3333.33 / 9.424777 = 353rpm  con aire a 25km/h
n=(60 x 8 x 8.33334)/(3.1416 x 3) =   4000    / 9,424777 = 424rpm  con aire a 30km/h

pero estos calculos aunque se acercan con los que he hecho con el alternador.tendria que ponerlos en practica.porque no se ni el el factor para calcular
las rpm de la elice ni a cuanto caeran las revoluciones ante la carga de la dimnamo.

por lo menos me da una idea de que no podre usar una conexion directa de la elice al alternador.almenos tendre que multiplicar por 2,3 o 4.
las revoluciones del alternador.hare las practicas y pondre los valores.


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Re: turbina eolica
« Respuesta #10 en: 07 de Septiembre de 2013, 15:01:11 »
hola.ya estoy aqui de nuevo.el generador anterior estoy retocandolo.he hecho varias pruevas,entre ellas cambiarle
una elice de 3 aspas de 3mtrs de diametro por otra de 6 aspas con 1,66mtrs de diametro.
ya que en la de 3mtrs en la primera prueba que realize una aspa choco con el mastil y se me partio.ya que al ser tan
largas estas se doblan mucho.

la diferencia de la de 1,66 mtrs 6 aspas es que se consiguen mas revoluciones y el aerogenerador nos queda mas compacto.pero se consigue menos
potencia.aunque se aprovecha mas el viento porque puedes ponerla giratoria como una veleta.

este generador como dige antes.tiene 6 bobinas de 75 vueltas cada una.las cuales se pueden poner en serie o paralelo segun nuestras necesidades
dependiendo de la velocidad del viento.

por el momento la potencia maxima que he llegado a ver con solo dos bobinas en paralelo.es de 14v a 3A = 42W con vientos de unos 35 a 40 Km/h
supongo que cuando ponga las bobinas que faltan.llegaran a los 126W = 3024W al dia

aunque creo que tendre que modificar las aspas.estas las he hecho con PVC de 90mm de diametro y voy a cambiarlo por PVC de 110mm de diametro
ya que con mas bobinas,el generador se pondra mas duro y se necesitara mas potencia.




pero al mismo tiempo estoy desarroyando otro aerogenerador con una elice de 2,70 de diametro.con un multiplicador 1 a 6.es decir,por cada vuelta
de la elice el generador de 6 vueltas.a estas aspas le he puesto unos vientos con cable de acero para evitar que puedan partirse.





este aerogenerador va mas duro que el anterior.por culpa de la friccion de la correa.y necesita mas viento que el anterior para empezar a girar.
pero cuando empieza a girar,como es normal.con menos vueltas de la elice se consiguen mas revoluciones en el generador.



este aerogenerador lo he puesto fijo hacia el sur que es de donde suele venir mas viento aunque tambien suele venir del oeste.es muy pesado
y por el momento no voy a contruir ninguna torreta hasta ver cual de los dos tipos es mas eficaz.por una parte el pequeño genera electricidad
con menos viento.aunque construir el alternador es mas laborioso por tener que hacer nosotros mismos el bobinado.pero nos ahorramos el
multiplicador.

en el grande no tenemos que cambiar el bobinado.ya que usamos el que tiene el que biene de origen con el alternador.aunque si que hay
que modificar las conexiones internas para poner las bobinas en serie.ya que en el alternador vienen en paralelo.

normalmente estos alternadores tienen 6 bobinas.aunque otros tienen alguna mas para el cuenta revoluciones.
de estas seis bobinas hay que seleccionar las dos bobinas de cada fase.separarlas y conectar en serie las dos bobinas de cada fase con su principo
de vuelta correctamente.en caso contrario los voltages iran en contrafase y se restaran.y no obtendremos voltage.

y cuando tengamos las tres parejas de bobinas conectadas de dos en dos y las fases aisladas entre si.a cada pareja de bobinas las
conectaremos a 3 puentes rectificadores.y estos puentes rectificadores los pondremos en serie.

en cortocircuito a 1000rpm he llegado a ver 30A pero en las bobinas sin rectificar.no se cuantos amperios generara con las bobinas en
serie.ya que hay que contar con una carga que limite el voltage a 14.4v y unas vueltas que dependen del viento.
en una pequeña prueba que he hecho con un viento de 30km/h mas o menos.he encendido una lampara de 12v 85W.pero al conectarla la velocidad
de las aspas se han reducido.

esto me lleva a la conclusion de que aunque ponga un regulador para cargar las baterias a 14.4V tambien tendre que poner un limitador
de corriente para que el amperage de carga se limite a segun que RPM fuera la elice.en caso contrario perderia rendimiento.





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Re: turbina eolica
« Respuesta #11 en: 07 de Septiembre de 2013, 15:37:59 »

algunos videos de pruebas del generador pequeño.

viento medido con un anenometro.

[/youtube]

voltage rectificado.aunque de momento no puedo indicar las RPM a la que va la elice.

[/youtube]

y aqui una lampara de 12v 21w encendida.esta prueba se realizo con las bobinas en paralelo.por eso el voltage es bajo.pero la intensidad es alta.
sin la lampara habria unos 14V. si las bobinas estubieran en serie el voltage subiria a 28v pero la lampara se iluminaria menos.ya que
habria una caida de tension mayor.

todo depende de la velocidad del viento.con poca velocidad es mas rentable poner las bobinas en serie.y con mucha velocidad es mejor las
bobinas en paralelo.

habra que hacer un circuito para aumentar la eficiencia del aerogenerador.

[/youtube]
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Re: turbina eolica
« Respuesta #12 en: 08 de Septiembre de 2013, 06:19:59 »
Citar
todo depende de la velocidad del viento.con poca velocidad es mas rentable poner las bobinas en serie.y con mucha velocidad es mejor las
bobinas en paralelo.

Puedes hacer con un par de reles o contactores un circuito que te cambie la conexion de las bobinas, serie o paralelo segun sea la velocidad del viento, eso si tendrias que medir la velocidad, claro.

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Re: turbina eolica
« Respuesta #13 en: 08 de Septiembre de 2013, 07:13:55 »
Puedes utilizar un regulador conmutado para regular la tensión y optimizar la potencia absorbida. Es fácil con un poco de ayuda.
Pero antes deberías calcular el generador para optimizarle. Es un alternador? De que tipo?
Saludos

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Re: turbina eolica
« Respuesta #14 en: 08 de Septiembre de 2013, 17:37:52 »
Citar
Puedes hacer con un par de reles o contactores un circuito que te cambie la conexion de las bobinas, serie o paralelo segun sea la velocidad del viento, eso si tendrias que medir la velocidad, claro.

habia pensado hacer eso.pero son 6 bobinas y se necesitarian muchos reles.tambien he pensado en usar transistores fet.pero seria complicado.

Citar
Puedes utilizar un regulador conmutado para regular la tensión y optimizar la potencia absorbida. Es fácil con un poco de ayuda.
Pero antes deberías calcular el generador para optimizarle. Es un alternador? De que tipo?
Saludos

lo del regulador si que hay que hacerlo.para control de carga y optimizacion segun velocidad.ya que a mayor consumo,mas se frena el alternador.por eso hay que mantener unas revoluciones maximas de la elice.ademas tambien habria que incorporarle un consumidor extra para el exceso de produccion de energia.
unas resistencias que calienten agua por ejemplo.

respecto a lo que estoy usando como generador de coriente es un alternador modificado.al que le he extraido la bobina del rotor y la he sustituido por 18 imanes de
neodimio de 20mm de diametro x10mm de altura.puestos en serie de 3 en 3.para asi lograr 6 columnas de 20x30.
normalmete casi todos los alternadores la bobina del rotor mide 30mm de altura.

y luego hay que modificar el bobinado.si es que la elice se va a conectar directamente al eje.

yo he usado cable awg26 de 0.4mm de diametro para cada bobina.y las he puesto en paralelo.en la seccion del paso del estator me han llegado a caber
75 vueltas.asi que la seccion del paso con la lamina aislante es de 9.6mm2

con estas vueltas,y con las dos bobinas en paralelo y la carga de una bombilla de 12v21w.con un viento de unos 30 a 40km/h ha llegado a los 12v mas o menos.
pero no son calculos exactos hasta que no construya un cuenta revoluciones.

asi que el voltage biene un poco corto.y por eso voy a probar a cambiar las bobinas por cable
awg24 de 0.51mm de diametro.y cabrian 46 vueltas por bobina.que dispuestas en serie darian un voltage de 7.36x2=14.72v

la seccion del paso del estator varia segun lo grande que sea el alternador.pero todos los que he visto son de 12 polos.
asi que lo unico que tenemos que cambiar es la seccion del hilo.que a mayor seccion,conseguiriamos mayor potencia.aunque tambien se necesitaria mayor
elice.

pero lo que hay que tener en cuenta es que cada vuelta son 0.16v para una velocidad del aire de unos 30 a 40km/h.lo suyo seria indicar las RPM.pero no tengo
ese dato aun.

sabiendo el voltage por vuelta solo nos quedaria calcular si las 46vueltas de una seccion dada de cable,cabe en el paso del estator.

este es un video encendiendo una lampara de 12v 5W.con las bobinas en serie y cable de 0.41mm:



para una lampara de 12v 21W habria que poner las bobinas en paralelo y darle mas revoluciones.
si pusieramos las bobinas en serie habria mas voltage,pero al haber menos intensidad la lampara no llegaria a encenderse.eso es porque hay un punto de equilibrio
entre la intensidad y el voltage que se entrega.
y si elegimos correctamente ese punto,tendremos la maxima eficiencia que podemos conseguir con este alternador.este punto lo determina la seccion
del hilo y las vueltas que le demos a cada bobina.
« Última modificación: 08 de Septiembre de 2013, 17:45:01 por groundman »
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