Tema: calcular imanes y bobinas

buenos dias:

os explico estoy construyendo un aerogenerador savonius y he llegado al punto complicado para mi, los calculos, el generador va a ser axial, la instalacion que tengo es de 24v, tengo una pila de imanes de neodimio de 40x25x6 asi que estoy con el follon de cuantos polos necesitare para unas 100 vueltas por minuto las bobinas de cuantas vueltas el tamaño de las mismas el grosor del cable.... he encontrado por ahi un monton de enlaces con formulas pero no he entendido si son lo que me hace falta ni como usarlas, (tengo solo el graduado escolar y gracias) as ique agradeceria mucho si alguien me supiera decir cuantos polos poner, numero de espiras necesarias para sacar 24v tamaño de las bobinas.. etc etc ... en fin casi todas las medidas de generador, imanes de la medida tengo 110 disponibles asi que ya digo que le puedo poner todos los polos que hagan falta...

muchas gracias, aunque sea solo por leer el toston XDDD

Hola kachyto, yo también ando metido en la construcción de un aerogenerador de eje vertical. Pinchando en lo anterior vas al tema que tengo sobre él y donde a partir del mensaje 19 expongo la recopilación teórica sobre el diseño del generador.

Los cálculos son bastante sencillos, sobre todo una vez que tienes las fórmulas en hoja de cálculo, aunque algo engorrosos. De todas formas, haría falta algo más de información. Me explico.

Para empezar, hablas de 100 rpm. pero no especificas si esa velocidad angular es la de inicio de carga o a la que quieres la potencia nominal, potencia que es otro dato clave ya que es el que determinará el grosor necesario del hilo.

Los imanes están en buena cantidad pero son algo finos por lo que puedes considerar la opción de ponerlos dobles porque, salvo que pongas bobinas extremadamente finas, la separación que habrá entre ellos disminuirá mucho la densidad de flujo magnético.

Ésto último no son más que cábalas, una vez que sepamos las velocidades y la potencia nominal que quieres ya se podrá comenzar con el diseño.

El tema de los polos también lo dejaría hasta tener toda la información necesaria.

Un saludo.

hola, permiso, me sumo a la charla. estoy tambien en la construccion de un savonius, y si bien falta para llegar al paso de armar las bobinas aprovecho este post.

Castros: En una parte de tu post, hablabas sobre la velocidad a la que comineza a cargar o la velocidad de regimen.

y me quede pensando en esto.. yo tenía pensado construir el molino, y estudiarlo durante un tiempo, hasta calcular una velocidad "promedio". pero se que si no le pongo carga, es decir no le anexo un alternador, o un disco lleno de imanes, girará mucho mas rapido!.
entonces??... como conviene determinar las RPM tanto de inicio de carga, como de regimen??.

no se si he llegado a explicarme bien... cualquier cosa avisen.
saludos!!

OsCastros!! me he quedado leyendo mucho de lo que escribiste en este otro foro, y wow!!! han tratado el tema de los generadores horiontales muy profundamente!! genial!!
Aerogenerador - Foro de InfoJardín

puedo hacer una consulta sobre las dimensiones que les daran o les han dado a sus molinos??. he abierto este tread, si quieren pueden contestarlo aqui, para no mezclar bobinas con molinos....
http://www.solarweb.net/forosolar/en...-savonius.html



saludos..

Hola,

rastita, te explicas perfectamente y espero conseguirlo yo también . Por un lado, resulta que la velocidad de inicio de carga es la que necesita el generador para alcanzar la tensión de carga. Como no hay apenas par (torque) a la turbina le costará muy poco alcanzarla siempre y cuando no sea muy elevada para su constitución.

La velocidad de régimen o nominal es un decir y depende de cada uno, verás que cada fabricante da una potencia nominal a sus aerogeneradores y con variaciones en la velocidad del viento a la que la alcanzan, que no se corresponde con la realidad particular de cada usuario y por ello hay tantos defraudados. Muchos miniaerogeneradores se venden proclamando una potencia que en bastantes casos está tomada a incluso 15m/s, que viene a ser 54 km/h. y que no alcanzaremos con frecuencia.

En la fase de diseño del generador hay que tener sore todo en cuenta tanto esta velocidad de inicio como la de máxima potencia, a partir de la cual podría peligrar la integridad del generador, así como el margen entre ellas. Yo, por ejemplo, me he hecho dos tablas para calcular el tamaño de la turbina para cubrir mis necesidades eléctricas. Una es la de rpm-potencia del generador y la otra es de km/h viento-potencia entregada por la turbina.

Por supuesto que la turbina sin carga girará mas rápido pero poca variación habrá a bajas velocidades porque al haber poca potencia el par es pequeño. La diferencia se incrementa con la velocidad del viento pues a mayor potencia mayor torque.

La velocidad de inicio es un compromiso entre efectividad y economía. Cuanto más baja sea esa velocidad inicial, más cobre e imanes necesitaremos aumentando el volumen del generador, y los problemas derivados del aumento de resistencia interna por esa mayor cantidad de cobre.

El material necesario va en relación directa con la velocidad de inicio de carga entre varios factores. A doble velocidad e igualdad de polos e imanes necesitaremos menos de la mitad de cobre aunque lo correcto es disminuir tanto imanes como cobre. La razón es que a menos vueltas de cobre por fase menor rango de velocidad de funcionamiento y lo dicho justo antes, a más vueltas más resistencia.

Normalmente se utiliza como referencia la velocidad a la que gira la turbina sin carga a 3m/s para que con el generador instalado empiece a generar a partir de 3-5m/s dependiendo del par mínimo que suele ser muy poco.

Más correcto que la velocidad media de la turbina sin carga sería hacer su curva de rpm/velocidad del viento para así adecuar el rango del generador.

Saludos.

P.D. Nos hemos cruzado, tengo previsto hacer una turbina, en principio, de 4m² de área de barrido en dos tramos de 2m². El área de barrido en este caso es el doble del área de cada pala.

bueno creo que ya tengo mis respuestas, os comento por si a alguien le sirve, para que una bobina saque el maximo rendimiento necesita que pasen 3000 polos por minuto por delante de ella, por lo cual si dividimos 3000 por el numero de polos que usemos sabremos las rpm necesarias para sacar el maximo rendimieto a nuestro generador ejemplo:
generador de 24 polos, 3000/24 = 125 rpm

las vueltas de las bobinas se sacan de dividir el numero de voltios que queramos sacar por 0,03 ese numero lo dividimos entre el numero de bobinas por fase y ya tenemos las vueltas necesarias ejemplo:
24 v / 0,03 = 800 vueltas / 8 bobinas = 100 vueltas por bobina (sobre dimensionar siempre un poco)

bueno, si me he colado en algo corregidme sin problemas, pero esto es a mi forma de ver una simplificacion para los que no tenemos estudios, que no somos capaces de entender ni una formula de las que usais

Hola de nuevo, esas simplificaciones serán válidas para un caso concreto del que las habrás sacado pero no para alguien que quiere construirse su generador.

El tema de las espiras es para nada simplificable porque y sin entrar en fórmulas hay otros cinco factores que inciden directamente y proporcionalmente en el cálculo que son: área de los imanes, grosor de los imanes, separación entre pares de imanes y grado de magnetización. Con estos cuatro factores en la mano y a igual número de polos y bobinas, con esas cien vueltas tu generador dará un voltaje distinto al mío que los lleva de otro tamaño.

El quinto factor son las rpm a las que quieras que funcione, por ejemplo, un generador de 24V que empiece a cargar a 300 rpm. podrá funcionar como generador de 12V girando a 150 rpm. de velocidad inicial. Para variar la velocidad a la que quieras que cargue tendrás que cambiar los parámetros que afectan tanto a las bobinas como a los imanes.

Podrás hacer alguna simplificación pero entonces tendrás que tener unos ciertos parámetros constructivos fijos que las permitan. En mi caso, lo puedes ver en el enlace que puse al que estoy desarrollando, tengo un factor constructivo fijo que adopto en todos los cálculos de generadores y es que la separación pares de imanes es igual a la suma del grosor de ambos.

Con ésto y el grado de magnetización que aporta el fabricante tengo unas cifras que corresponden a la densidad de flujo magnético que atraviesa las bobinas y al igual que las espiras y para una misma cantidad, a mayor densidad mayor voltaje. El cálculo puro y duro de esta densidad en muy farragoso.

Yo me estoy construyendo un generador trifásico con 32 polos y 24 bobinas aunque no pasará de la fase de diseño hasta que no haya acabado la turbina y compruebe su respuesta para calcular el número exacto de espiras. Del correcto balance entre turbina y generador es de donde sacamos el máximo rendimiento no de un número determinado de rpm.

De todas formas, en todo lo que pueda ser útil estoy a tu disposición.

Por cierto, rasita, me alegra mucho el que te gustase el tema. Espero que tenga buen y pronto fin.

Saludos.

se agradece toda informacion, pero lo que me digo yo, los que no tenemos mas que el graduado escolar y un par de etiquetas de anis del mono todas esas formulas son mision imposible, aunque no sea exacta , mi cuenta de las vieja creo que sirve, yo por lo menos ni siquiera me he planteado el rendimiento, con que cargue a 24 voltios me conformo y si supero los 10 A hora me doy con un canto en los dientes, ya te digo soy incapaz de entender esas formulas que usais, despues de una hora con un amigo ingeniero indistrial esas son las concluciones claras que he conseguido sacar, el resto... pues no se usarlo.. una lastima de conocimiento desaprovechado

pero gracias a todos por la informacion compartida he ideas expuestas XD

Hola, discúlpame si peco de pesado pero no quiero que te lleves una decepción en vez de la satisfacción que tanto nos gustaría lograr.

Con esas medidas fijas y dependiendo de las rpm., los imanes que pongas, la separación entre ellos y cuatro detalles más igual ni alcanzas la velocidad inicial de carga o la alcanzas demasiado pronto trabajando con el aerogenerador forzado.

Incluso lo de dar 10A es relativo, dependiendo del viento en tu zona y del tamaño de la turbina. Quieres que sea la intensidad media o la de pico.

Yo te recomendaría que antes de abordar el generador tengas claros como mínimo otros dos parámetros: la potencia media que quieres obtener y la velocidad del generador, ambas dependientes y relacionadas con la turbina.

Una vez construida y con un anemómetro haces la correspondencia de las rpm a las que gira según la velocidad del viento. Con ésto y lo anterior podremos llegar a aprovechar el material del que dispongas para que sea lo más eficiente y satisfactorio posible dentro de nuestras limitaciones.

He hecho una hoja de cálculo en la cual metes unos cuantos datos y ella te devuelve al instante todos los parámetros constructivos y de rendimiento, hasta el diámetro mínimo necesario para los discos de imanes o la potencia perdida-disipada en el rectificador. La estoy puliendo para que sea totalmente automática y comprobar que todo es correcto pero de entrada ya no hay que hacer cálculos.

Así que si te apetece me cuesta menos meterle los datos a la hoja y obtener los resultados que escribir este mensaje, como gustes.

E insisto en que cuanto más claros sean los datos de entrada la respuesta se acercará más a la realidad.

El verdadero problema está en lo finos que seamos en la construcción porque aquí podemos desbaratar todo lo demás.

Un saludo.

OS CASTROS, eres un crack,estoy deseando ver como funciona esa hoja de calculo,para dimensionar un alternador que quiero construir.

ooooohh ooohhhh ooohhh, ahi te has ganado mas de una cerveza, si esa hoja de calculo funciona te doy toda la razon del mundo, aunque ya la tenias que conste, ya te digo que a pesar de que es una animalada (lo reconozco soy animal de belloto) me es mas facil la prueba-error que conseguir sacar las formulas, aunque para ello tenga que montar 3 aerogeneradores XDDD

P.D:con que funcione me conformo si da 10A como si da 4A, por si te sirve para tu hoja de calculo voy a montar 24 bobinas de 1mm con 110 vueltas, al final los polos seran unos 28 ó 30 segun el espacio que me den las bobinas los imanes son de neodimio de 40x25x6, las palas son un savonuis de 8 palas de tuberia de pvc de 110mm las medidas 140 cm x 80 cm, y como en todos mis post muchas gracias por leerlo y perdonar mi ignorancia XDD
otra cosa que me olvide estre los imanes enfrentados pretendo dejar 12mm

Acordaos del parámetro principal de todo esto, que todo el estudio de Os Castros es fantástico pero no vale para nada si no hay "materia prima". Es decir, sabes cuál es el recurso eólico aprovechable de tu lugar?

Hola,

ayer estuve haciendo más comprobaciones. Teniendo a mano el libro del Piggot introduje los datos de todos sus generadores y la hoja los clava, valga como referencia que los seis modelos de 24V que contempla llevan un número diferente de espiras por bobina que va desde 140 a 37.

De momento a la hoja le faltan detalles visuales, etiquetas y reorganizarla para que cualquiera pueda usarla porque tal y como está se dan muchas cosas por supuestas pero parece que funciona perfecta.

No me cuesta nada introducir los datos y daros el resultado así que si queréis podéis contar conmigo para ello sin el menor problema.

kachyto, no te preocupes que todos tenemos cuestiones en las cuales estamos más o menos pez, recurriendo a los tópicos, nadie nace aprendido y cada vez cuesta más ponerse a estudiar así que suplimos las carencias con la colaboración. Qué sería de mí sin ella .

Y dado el precio al que está el cobre cada intento fallido supone una pasta. Además por el método tradicional de construcción de estatores como te falle una sola bobina tienes que tirarlo todo dado que estando empaquetadas conjuntamente en resina es extremadamente difícil recuperar el material. Así que cuanto más sobre seguro vayamos menos palos se llevará el bolsillo y menos decepción tendremos.

También estoy trabajando en un sencillo sistema donde las bobinas van empaquetadas independientemente para poder retirar únicamente la que de problemas.

Un saludo.

Hola Breitling, gracias por tu consideración. Efectivamente la base de todo esto es que haya materia prima pudiendo recurrir a los mapas eólicos existentes para tener una idea aproximada.

Como ya discutimos anteriormente, lo ideal es hacer un estudio en el lugar de ubicxación durante todo un año como mínimo pero casi nadie lo hace, se compran un aerogenerador estándar y luego se acuerdan de la familia del fabricante.

Por ello y antes de abordar el generador siempre contemplo la necesidad de ver la respuesta de la turbina a los vientos tratando de cuantificar éstos para ver si merece la pena.

Más aún tratándose de eólicas verticales donde la velocidad angular es menor y teniendo que construir generadores más grandes y caros que los de las rápidas eólicas horizontales.

Gracias por la puntualización que quizás no estaba tan dada por supuesta como yo la tenía.

Un saludo.

las bobinas me las hace un amigo que trabaja en una fabrica de bobinados (de extraperlo XD) y no las quiero fijar con la resina por temas de refrigeracion es facil que de primeras las ponga en una madera para los experimentos. ademas he recogido unos cuantos microondas y tienen bastante bobina de 1mm por si me las hiciera yo

PD. a la PD. La relación polos:bobinas no es algo que puedas variar alegremente y normalmente se toman 1:1 en generadores monofásicos y 4:3 en trifásicos.

Respetando ésto tendrás una configuración similar a la mía (32 polos-24 bobinas). Poniendo cada dos bobinas en paralelo como si fueran una sola tendrías una velocidad de carga inicial sobre las 40 rpm. y cerca de 400W de potencia eficaz máxima. El rango de funcionamiento iría de esas 40 rpm. hasta 115.

Si quieres ir algo más allá, pondríamos las bobinas en paralelo de a cuatro subiendo la velocidad inicial de carga a 80 rpm. y 900W de pme. En principio necesitarías sobre 3,4 kg de cobre de 1 mm. dependiendo de la longitud de los terminales de las bobinas. En este caso el rango iria de 80 a 150 rpm.

El poner las bobinas en paralelo implica que éstas han de ser lo más idénticas entre sí posible para evitar transitorios y ruido. En su construcción es donde tenemos que poner toda la finura.

Esta parte de la hoja, la que calcula longitudes y pesos del cobre es la que estoy comprobando pues obtengo una pequeña variación con respecto a los datos de los AG del Piggot que bien puede venir por diferente longitud de terminales, pero es mínima.

Cuidado con el hilo de cobre reciclado, una vez montado comprueba bobina por bobina y que todas den el mismo rendimiento o tendrás problemas. Cuanto más fino es el hilo también lo es la capa de aislamiento aumentando su fragilidad a la manipulación y siendo causa frecuente de cortocircuitos entre espiras.

Si el tamaño que das es el de la turbina completa en total el área de barrido será de 1,12 m². Dándole un coeficiente de potencia de 0,3 típico de un buen savonius tendríamos que alcanzaría la potencia máxima a 50 km/h en el primer caso (375W) y sobre 70 km/h en el segundo (900W).

Podríamos estirar más aún el generador tal y como tengo previsto hacerlo yo, llegando a paralelo de a ocho, aquí es más importante la igualdad entre bobinas teniendo una velocidad inicial de carga de 152 rpm. hasta 230 rpm a máxima potencia (2000W) que alcanzaríamos con los datos teóricos para tu turbina a 90 km/h.

Con un sistema de conmutación de bobinas tendríamos los tres márgenes de funcionamimento en un mismo generador siendo su rendimiento mucho mayor al girar la turbina más libremente y acorde a la potencia de soplo si su constitución lo permite.

Un saludo.

hola y saludos,
kachyto veo que estas en buenas manos.
hace tiempo que no davas noticias OS CASTROS perroo quando las das nos pones los dientes largos con una hoja de calculo jejejejje
enhora buena por tus trabajos, ja que yo no tengo tanto aprecio a estes tipos de molinos me gusta mas verlos bien ariba 18m y con su ruido tradicional de un tripala cargando....pero para gustos colores.
sin prisa quando la tengas subela por aqui.
saludos a todos

Hola,

6volts, un placer saludarte de nuevo, yo no puedo poner un tripala porque vivo en un lugar muy ventoso pero del tipo que no soportan los horizontales, viento en rachas y cambiante. Además el sitio no me da para una torre demasiado alta.

Otra cuestión es mi poca capacidad como carpintero que me aleja de la posibilidad de hacer unas aspas decentes. Por ello me metí más en el diseño de generadores para compensar la teórica disminución de rendimiento a más baja altura y su menor velocidad de giro.

Me he dado cuenta de que he sido muy optimista con el savonius ya que si conseguimos un rendimiento del 20% nos podemos dar por contentos cuando yo lo estimé en el 30%, lo que quiere decir que para alcanzar las potencias comentadas nos hará falta más velocidad de viento (aproximadamente unos 10km/h más) o aumentar el tamaño de la turbina, subiéndola a 2 m² casi duplicamos la potencia a la misma velocidad. El savonius aunque sea lo más sencillo para construir tiene el inconveniente de su bajo rendimiento.

De todas formas, todo esto no es más que una primera aproximación que según se vaya avanzando se podrá ajustar. Pero con las características apuntadas para el generador los 10A están asegurados si sopla lo suficiente, más cuanto más grande sea la turbina.

Otra cosa, es bastante arriesgado no tener las bobinas bien sujetas y el empaquetarlas en resina es una buena solución. El problema de la refrigeración se resuelve sencillamente usando la vinílica mezclada con talco, además teniendo que hacerlas tan finas resultarán de mayor diámetro lo cual también contribuye y mucho.

Un saludo.

wow!! estoy con poco tiempo, por culpa de mis examenes de la facu, mas el trabajo y todo.. pero voy siguiendo los avances y las recomendaciones... WOOOWWW!! realmente estoy impresionado. muy muy buena informacion!!
no aguanto mas!! quiero ponerme a construir mi savonius!!. Veo que la recomendacion es no bajar de los 2m2 de superficie...

entonces haber la vinilica mezclada con talco, ¿que clase de vinilica interesa y proporcion de talco para que sea efectiva????

Hola,

la vinílica adecuada es la resina vinilester, es de asentamiento rápido por lo que salvo tener experiencia con resinas es aconsejable utilizar la mitad de la cantidad de catalizador recomendada por el fabricante. Así tardará algo más en asentarse dando tiempo a reaccionar ante imprevistos.

Mucha gente prefiere la epoxi, es de curado más lento, bastante más cara y con peor coeficiente de disipación térmica.

La proporción de talco a usar es de un 50% como máximo, puede ser inferior por las diferentes variantes que puedes encontrar así que de entrada, habiendo mezclado bien resina y catalizador, comienza echando talco poco a poco para evitar burbujas y vas añadiendo hasta que la mezcla se pone pastosa pero no tanto como para que no corra y no asiente bien, sin exceder el máximo.

El proceso de construcción del estator es sencillo pero requiere algo de método y no es único. Necesitaremos una cantidad adicional para los rotores.

Saludos.

quizas sea una burrada lo que estoy a punt de decir... pero y porque no probar de poner cada bobina por separado??, es decir no meter todos los rollos de cobre en la misma mezcla de resina. en caso de que alguno no funcione, puede quitarse facilmente.

bueno agradecer de nuevo toda la colaboracion, pero de momnmeto he cambiado el formato del generador, para variar aconsejado de mi amigo se a acordado de que el motor de un ventilador de techo es ideal esta preparado para funcionar a pocas vueltas y esta casi todo hecho, si juntamos 3 de ellos (segun el largo del iman que tengamos) y cambiamos el bobinado, podemos conseguir un generador bastente fiable que ya esta en casi su mayoria hecho, reduciendo bastante el trabajo y tericamente dando buenos resultados, vamos la terica que me han comunicado es que podemos sacar 3oow lo cual dice que para sacar 200w no debe ser complicado, gracias a que el plato magnetico que sujeta la bobina, para variar pedir perdon si me he colado de terminos y pensad esa opcion de hacer el generador mas facil y barato si encuentras ventiladores en el desguace, solo habria que conseguir un tubo para alargar el cuerpo del ventilador y pegar los imanes , alargar el eje del rotor, rebobinar pegar imanes y a funcionar... (mas o meos XD ), tengo problemas con internet asi que ya pondre fotos la proxima semana

Hola kachyto, la decisión es tuya y mientras no se demuestre lo contrario será buena.

La verdad es que teniendo los imanes, hilo de cobre y un amigo bobinador profesional, con esta combinación ni me planteo el modificar un motor para hacerme el generador.

La cantidad de trabajo que lleva entre desmontar las bobinas, volverlas a montar, adaptar el cuerpo y el eje, etc... no es moco de pavo y los resultados más bien escasos.

Hacer el generador nuevo desde cero tiene menos trabajo ya que las partes de desmontajes y adaptaciones no existen con la ventaja de que será más duradero y fiable, en gran parte por estar hecho a medida y con una mecánica nueva.

Esa mecánica es también una parte crítica pues unos rodamientos con años de uso, además de que si compramos motores de chatarrería llevarán tiempo almacenados en dudosas condiciones, probablemente no estén en su mejor momento provocando pérdidas que acabarán en fallos serios.

Hacerlo nuevo conlleva comprar platos de hierro para los imanes, una barra para el eje y un par de rodamientos. Si ya tenemos imanes e hilo sólo faltará añadir la resina, el talco, un trozo de tela de fibra de vidrio, unas tuercas, varilla roscada y un tablero para hacer los moldes.

Económicamente no supone mucho más que adaptar, el trabajo es menor y el resultado puede multiplicar por diez la potencia obtenida dependiendo directamente de la turbina y del viento disponible.

Tomes la decisión que decidas, suerte con ello y no dejes de informarnos sobre los avances.

Un saludo.

haber, otra cosa que os comento, me estoy decantando por hacer un generador a 220v, hemos (bueno mi amigo ha) encontrado un inverter en kit que segun indicaciones del fabricante funciona en un rango de 90v hasta 280v teniendo una salida fija de 30v y un maximo de 20A (22 euros con gastos de envio), de momento estamos de pruebas pero si este inverter funciona como indica el fabicante nos estamos pensando muy seriamente el hacerlo funcionar a 220v asi aunque baje el viento cargare baterias y si sube lo mismo, y al trabajar a 220 y un maximo de 2 amperios (ojala) el efecto cooging no supondra un problema, tambien hay que decir que estoy buscando un aerogenerador pequeño de apollo para una instalacion solar ya existente, y de momento vamos probando sistemas y evaluando resultados, mi intencion es conseguir un aerogenerador que me de 200w a 100 vueltas por minuto con unas aspas savonius (yo) o darius (mi amigo) .
sqaludos y gracias por seguir este hilo y comentar-aconsejar XD


P.D. todo esto son teorias mias desde mi ignoracia basandome en la informacion que voy cogiendo de un lado y otro, asi que si digo alguna burrada decirlo sin miedo XDDD