Tema: Motor de imanes permanentes

adjunto en tabla lo comentado.

Yo no tengo sitio para hacer todas estas pruebas pero me pica mucho la curiosidad en comparar los diferentes rendimientos según se modifique el TSR y numero de palas.

un día me hago un banco de pruebas y os invito, jeje.

Hola,

hablando del matrimonio turbina-generador, el tema del TSR es el punto crítico y vital para aprovechar con la mayor eficiencia la energía contenida en el viento.

Hay dos factores primordiales que van a influir y son el diseño del perfil de las palas del rotor y el número de éstas puesto que cuantas más sean más bajo será el TSR.

Con ésto en mente tenemos que añadir la componente del generador porque planteando que nuestra turbina tenga una velocidad de inicio de carga a 3-4 m/s y se mantenga productiva hasta unos 18 m/s (más o menos y a modo de ejemplo) vemos que hay un incremento de la velocidad en un 500-600%.

Los márgenes de funcionamiento de los generadores normalmente rondan el 200% por lo que queda evidente que el TSR no puede mantenerse constante en el rango de velocidades de viento aprovechables.

Según parámetros físicos se podría decir que el TSR óptimo según el número de palas sería:

2 palas: 6-8
3 palas: 5-7
4 palas: 2-4

El motivo de estas cifras viene dado porque de lo que se trata en términos de eficiencia es de capturar la máxima energía posible. Si trabajamos a más bajas velocidades gran parte del viento pasará entre las palas sin ser aprovechado mientras que si lo hacemos a velocidades mayores el viento que ha sido "utilizado" por la pala anterior no ha tenido tiempo a pasar encontrándose la siguiente con sus turbulencias y no con viento nuevo como sería lo deseable.

Se trata, en definitiva, de que el lapso de tiempo entre el paso de una pala y la siguiente sea el adecuado para capturar la máxima cantidad de viento virgen tratando de que escape el menos posible.

El diseño del perfil hace que a mejores desarrollos se provoquen menos turbulencias permitiendo que se pueda aumentar algo el TSR y con ello la velocidad de trabajo del generador que influirá directamente en su eficiencia, pero estamos hablando de palabras mayores.

Con un perfil medianamente trabajado podemos ponernos en un TSR=7 que aplicaremos en el punto de trabajo óptimo del generador. Sin tener grandes caídas en el rendimiento del rotor podemos movernos en márgenes de +/- 2 unidades como máximo. +2 en la velocidad de inicio de carga y -2 en régimen de máxima potencia del generador.

En un aerogenerador casero sería deseable que el TSR a velocidad de inicio de carga ronde el 7-8,5 para situarse en el punto óptimo dentro del 5-7 pero insistiendo en la importancia de un mínimo de calidad en el perfil.

Poner más de cuatro palas no resulta buena idea para un aerogenerador eléctrico por todo lo comentado, a más baja velocidad más voluminoso (caro) y menos eficiente será el generador salvo que lo dotemos de mecanismos de autorregulación para mantener el rendimiento dentro de parámetros que justifiquen su utilización.

Como bien decís el correcto balance entre rotor y generador es la clave para sacarle algo de jugo al viento.

Un saludo.

Iniciado por OS CASTROS

2 palas: 6-8
3 palas: 5-7
4 palas: 2-4

Hola Os Castros, muchas gracias de nuevo por la aportación.

Ayer cogí el documento del motor de 15CV de la página del Sr. Joaquin y pasé a excel los cálculos de la fuerza electromotriz para ver que voltajes saldrían y a que revoluciones para poder comparárlos con el diseño de la pala.

Me salen unas conclusiones muy interesantes. Por un lado el generador da buena tensión a muy bajas revoluciones, pero por otro, si ponemos una turbina de 3 palas y 1,5 metros de diametro el divorcio está asegurado.

En la tabla excel se puede modificar ambos parámetros y ver las dos curvas de potencia como se acercan o separan.

CONCLUSIONES:

Como el generador no lo podemos modificar solo podremos acoplar después el diseño de las palas.

Para que casen, las revoluciones han de ser bajas, y para esto o bien aumentamos el radio de las palas, o disminuimos el TSR aumentando el número de palas.

el problemas de la segunda opción es que solo a partir de una velocidad mayor de viento comenzará a cargar. adjunto excel.

Por otro lado, ¿porque el Sr. Joaquin no usa al juntar las bobinas estrella o delta? si os fijáis pone 3 puentes de diodos en vez de uno, y si quisieramos hacer el dispositivo de cambio estrella a delta según las revluciones, no seria posible.

Saludos,

Quizas lo hace asi para obtener menor resistencia electrica entre las bobinas.
De esta manera la resistencia total se divide entre las tres ,¿no?.

¿Y si logramos acoplarle un conjunto de 4 palas de 100cm y con una inclinacion de unos 18º-20º?
Se acercaria a un TSR 2,y el rendimiento seria mucho mayor con esta pequeña modificacion.A la vez que aprovecharia la minima brisa,no cogeria muchas revoluciones,que es lo que este alternador requiere.

Hola,

robinson, no se merecen que estamos todos a despejar dudas y tratar de hacer la mejor máquina dentro de nuestras posibilidades.

Mis motivos para no estar de acuerdo en la idoneidad de adaptar un motor tal y como se expone son que por un lado el coste de 120 imanes de neodimio de 40x10x10 pasa de los 300€ donde yo los compro y creo que es uno de los sitios más económicos. Si sabéis de alguno mejor os lo agradeceré.

Si le sumamos el coste del cobre y el trabajo de adaptación, desde mi humilde opinión deja de merecer la pena, sobre todo cuando estamos hablando de un generador para un aero horizontal que trabaja a sus buenas revoluciones.

Además, partimos de una base que vaya usted a saber el uso que ha tenido y el estado de los rodamientos. Efectivamente, tal y como Ramos apunta, sería idóneo cambiarlos por unos nuevos que nos aseguren una larga vida sin problemas con lo que estamos incurriendo en nuevos costes y más trabajo.

Siguiendo con los peros resulta que una vez acabado el trabajo tenemos un estupendo generador con unas cualidades determinadas lo que significa que condicionará el tamaño y la velocidad de las palas si queremos que funcione dentro de su rango óptimo con la mejor eficiencia.

Y tienes toda la razón, al tener las tres fases aisladas no hay posibilidad de estrellas ni deltas y menos de cambios entre ellas con lo que dicho margen se verá reducido a un único modo de funcionamiento.

Saludos.

Hola,

disculpadme, en qué estaría yo pensando.

Claro que hay posibilidades de cambio porque precisamente es como lo tengo en mi generador y es tan sencillo como subdividir cada fase en dos mitades iguales de forma que inicialmente todas las espiras estén conectadas en serie.

Una vez alcanzada la velocidad máxima conmutamos poniendo cada mitad en paralelo con la otra y así las rpm pueden duplicarse. Lo prefiero al delta porque tiene el beneficio añadido de que se duplica también la corriente que el bobinado soporta aumentando proporcionalmente la potencia máxima del generador, disminuyendo la resistencia interna y las pérdidas que ésta comporta.

Además el salto de estrella a delta es mayor (aproximadamente el triple) con lo que se compromete bastante la eficiencia del rotor.

Un saludo.