Alternateurs bobinés et à aimants permanents

[PERRET]

Bonjour Salade,

Pour votre transmission, pourquoi vous embarrasser de courroies synchrones inappropriées à cet usage et pour cette puissance.

Utilisez de préférence une courroie striée Poly-V type J, une petite poulie adaptée (Ø minimum 20 mm), une grande poulie plate (récupération sur un vieux lave-linge (avec une grande poulie plate, il est souhaitable d'avoir un rapport de transmission > 7).

La rapport de transmission peut être facilement modifié en jouant sur le diamètre de la petite poulie achetée dans le commerce (France-Poulies) ou usinée par vous même si vous avez accès à un petit tour.

Ces courroies, bon marché et facilement disponibles, d'une longueur primitive de 203 à 2489 mm, en différente largeurs, sont utilisées universellement dans l'automobile (alternateur) et l'électro-ménager (lave-linge). Ouvrez le capot de votre voiture, il serait surprenant que vous n'en voyez pas une.

Avec une courroie 10 dents type J (largeur 25 mm) et une petite poulie Ø 30 mm, la puissance transmissible est de l'ordre de 2 kW à 10 000 t/mn.
Puissance transmissible sensiblement proportionnelle à la vitesse de rotation et au diamètre de la petite poulie.
On choisi le nombre de dents en fonction de la puissance à transmettre.

Si l'on souhaite une transmission compacte et que l'entraxe entre poulies est faible, prévoir éventuellement un enrouleur (Ø 50 minimum) près de la petite poulie.

Bons essais

[Salade]

Bonjour,

Merci monsieur PERRET pour les informations concernant le type de transmission.
J'avoue ne jamais m'être soucié du type de poulie à utiliser à l'époque d'autant que je me suis facilement laissé convaincre par le décolleteur du coin qui m'avait conseillé ce type de transmission synchrone, et qui me revendait surtout ses poulies et courroies à prix d'or :o
La prochaine mouture sera donc pourvu de poulie et courroie de type Poly V.
Concernant le nombre de dents, vous me conseillez 10 dents même pour une puissance de l'ordre de 250 Watts ?

En ce qui concerne la transformation d'un moteur asynchrone, je cogite au moyen de créer un nouveau rotor afin d'y loger des aimants permanents. Pour bien positionner les aimants, je pensais découper au laser des flasques en matière plastique comprenant le profil des aimants, les flasques aux 2 extrémités seraient fermées. Exemple pour un 4 pôles, les flasques en blanc, les aimants en rouge :

Je n'ai en revanche pas d'idées concernant la fixation du nouveau rotor sur l'arbre (colle, clavette, goupille ...)
Pour les aimants, de quelle nature doivent-ils être ?
Avez-vous des adresses ?

Cordialement,

Laurent

[PERRET]

Bonjour,

Non je ne vous conseille pas 10 dents, c'est simplement tiré d'une abaque où, en fonction du diamètre de la petite poulie et de sa vitesse de rotation où on a la puissance transmissible par une courroie de 10 dents. La puissance alors transmissible étant fonction du nombre de dents.

Pour votre transmission, ce qu'il faut déterminer en premier c'est la puissance sur l'arbre de la turbine et sa vitesse de rotation. A partir de là et de la vitesse de la génératrice, on choisi sa transmission, pratiquement en fonction des poulies et courroies disponibles chez un fournisseur pour l'industrie ou plus simplement chez un réparateur d'électroménager.

Je vais essayer de mettre dans quelques jours sur le Forum l'abaque Poly-V - type J - que je ne peux scanner, étant trop grande.

Sans être suffisamment outillé et avoir de bonnes connaissances en électrotechnique, il me semble que vouloir entreprendre transformer un moteur asynchrone est un peu l'aventure. Vous risquez d'y passer beaucoup de temps avec un résultat plus qu'incertain.
Il faut que les aimants soient très proches du bobinage, incompatible avec votre projet.

Un participant du forum, Fernand Platbrood a construit des alternateurs, je pense trop puissants pour votre installation mais s'occupe actuellement d'autres projets.

Pour 250 W je serais tenté de vous conseiller une génératrice du commerce dont on aura les caractéristiques.

Difficile de vous conseiller sur la conception d'un alternateur ni sur un fournisseur, ne m'étant jamais penché sur ces problèmes.

[Salade]

Bonjour,

Merci pour toutes ces précisions et informations.

Pour votre transmission, ce qu'il faut déterminer en premier c'est la puissance sur l'arbre de la turbine et sa vitesse de rotation

Pour transmettre 250 Watts à 2400 tr/min. Hutchinson préconise 4 dents en profil J. (Via leur calculateur en ligne)
Je reste cependant prudent au regard de la tension que va imposer ce type de transmission par rapport à la transmission crantée qui permet aujourd'hui un accouplement plus lâche (remarque totalement intuitive)

Pour 250 W je serais tenté de vous conseiller une génératrice du commerce dont on aura les caractéristiques.

Si seulement ... mais comme nous le constatons aujourd'hui, on ne trouve spontanément rien dans cette gamme de puissance et dans ce domaine.
Alors oui, c'est l'aventure et c'est bien pour cela que je compte un peu sur vous

Cordialement,

Laurent

[moulino51]

Bonjour Laurent,

A la louche une transmission Poly-V diminue la tension sur les paliers de presque la moitié par rapport a une courroie plate.

Ça a donc été mon choix : Poly-V de type M pour passer 30 kW a 750 t/min.

Mais faut-t-il passer en direct sur le palier de la génératrice

Je pense que le mieux serait de passer par un arbre et un accouplement élastique en bout de génératrice.


Gé

[Salade]

Bonjour Gé,

On ne joue pas dans la même cours

La question de l'accouplement direct se pose en effet, je crois que cela sera l'objet de mon prochain prototype, un peu à l'image de ce que fait :


homehydro

Qui donne une idée de ce qu'il est possible de produire avec ces hauteurs/débits :

42 m ; 0,87 l/sec => 216 W
36 m , 0,8 l/sec => 169 W

http://homehydro.com/Efficiency.pdf

Ou encore Energie AG qui annonce à peu près les même puissances pour des hauteurs/débits identiques.:
https://www.flickr.com/photos/peltonturgo/5686502437/

En revanche, impossible de savoir ce qu'ils utilisent comme génératrice :x

Bref, de quoi s'amuser encore ...

Laurent

[segretain]

Bonjour Laurent,

Les aimants dans le rotor doivent être placés de façon a ce que les lignes de champs magnétiques Nord Sud passent par les enroulements du stator, . Afin de réaliser cela, on peut utiliser des tôles ferromagnétiques qui vont canaliser aux mieux les lignes de champs tant au rotor qu'au stator. De plus l'espace entre rotor et stator (entrefer) sera le plus faible possible qq mm pour là aussi réduire les « fuites magnétiques ».
Voir l'illustration pour un moteur asynchrone ( valable aussi pour un moteur à aimant permanent).

En regardant sur le net "moteur aimant permanent" j'ai trouvé une pub pour une tondeuse.
Par contre je ne sais rien des caractéristiques du moteur. Si quelqu'un les a, cela peut être intéressent.

[attachment=0]moteur asynchrone.JPG[/attachment

Bon courage Frédéric

[dB-)]

Bonjour,

j'amène un petit sac de remarques et je le renverse en vrac sur le sujet !

- comme l'indique M. Segretain, le rotor plastique n'est pas idéal ! ça va fonctionner, mais avec peu de puissance
- dans un générateur, il y a un circuit électrique et un circuit magnétique
- le circuit électrique doit être fermé et constitué de conducteurs électriques pour que le courant y circule
- de même le circuit magnétique doit être constitué de conducteurs magnétiques et fermé le mieux possible (avec peu d'entrefer)

J'ai fait un petit schéma, en jaune le circuit électrique (à compléter), en bleu le circuit magnétique :

Croquis.png

Après, comme l'indique M. Perret, il y a beaucoup de phénomènes qui interviennent, et ça se complique :

- la forme des pôles magnétiques (saillants ou non) influence la forme du courant obtenu (harmoniques)
- de l'entrefer va dépendre entre autres le rendement
- la disposition des aimants sur le rotor doit être étudiée en fonction de celle des bobines du stator
- de même la connexion des bobinages
- ou l'utilisation de fer doux massif (acceptable ici pour le rotor) ou de tôles feuilletées (nécessaire ici au stator)

Il y a un risque d'être déçu à l'arrivée, mais c'est de l'expérimentation sans grosses dépenses !

Une solution simple aussi serait d'utiliser un petit moteur universel : ces moteurs qui fonctionnent aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif sont présents partout à la maison : perceuse, sèche cheveux, aspirateur, ventilateur, radiateur soufflant, ...

26816-4956055.jpg

Il faut en trouver un qui soit monté sur roulements à billes (la plupart sont montés sur bagues en bronze fritté), déposer le rotor, supprimer le collecteur et le bobinage, et remplacer cela par un petit cube de fer doux comportant deux aimants néodyme (quelques Euros sur Ebay par exemple), voir croquis ci dessus.

En prenant un moteur universel simple à deux pôles (photo ci-dessus), on est sûr que ça fonctionnera bien, je ferai un essais dès que j'aurai une minute !

Bonne journée

dB-)

[PERRET]

Bonjour Laurent,

Comme je l'ai dit, je n'ai jamais pratiqué ces moteurs Brushless, si ce n'est un alternateur de vélo actionné par une petite turbine hélice Ø 95 mm auto-construite et installée au bout du jardin sous 1 m de chute, il y a 40 ans. . . Puissance aux bornes 2 - 4 W ! - 1 lampe 4,5 V - 1 A, quand une feuille ne venait pas se coincer sur l'hélice. Au diable la grille de filtrage !

J’avoue volontiers manquer d'expérience. . .

Néanmoins, il me semble qu'un "T-Motor U10 plus" qui a un KV de 80 pourrait convenir pour votre application.
http://www.rctigermotor.com/html/2014/E ... 4/198.html

Entrainé à ± 2 000 t/mn vous pourriez théoriquement obtenir du 24 volts AC, triphasé - peu utilisable. Ou 3 fois 80 W. (à voir)
Seul bémol, son prix : ± 300 €.
Ayant un rendement annoncé de 89 %, il y a une puissance à dissiper de 250 x(100-89) = ± 31 W.
Les bobinages, fixes, offrant une surface extérieure relativement importante, rien de plus facile que d'adjoindre éventuellement sur l'axe une hélice envoyant de l'air sur les bobines s'il y avait un échauffement trop important.
Ou, autre solution, plus simple, adapter un petit ventilateur du commerce 24 V (2,31 € franco), éventuellement commandé par un thermostat. L'imagination est au pouvoir !
https://www.amazon.fr/TOOGOO-Ventilateu ... ateur+24+v

Uniquement redressé par un pont triphasé, vous pouvez avoir du 24 V DC, parfaitement utilisable pour l'éclairage.

Évolution possible :
Rien n’empêche, éventuellement filtré par un condensateur de forte valeur ou, mieux, une batterie 24 V tampon, rechargée depuis le 230 V AC par un chargeur "intelligent" raccordé sur un petit onduleur 24 V DC - 230 V AC , de brancher sur la sortie de l'onduleur des appareils domestiques 230 V.

Tout cela relève de l'expérimentation, ce qui fait l'intérêt et le charme du projet.

Quant à l'accouplement avec la turbine, je reste partisan d'une transmission par courroie, seule solution simple possible pour obtenir un rendement satisfaisant de la turbine et la bonne tension de sortie de l'alternateur.

Vous vous faisiez du soucis pour l'effort radial sur les paliers.
250 W à transmettre avec des poulies Ø 100 à 2 000 t/mn conduit à un effort radial de 4 kg sur les paliers.
Un roulement rigide a billes, étanche, Ø 10 référence 6200-2RS supporte une charge dynamique de 3 900 N soit 400 kg. On est loin des 4 kg !

[PERRET]

Bonjour,

Regardant les caractéristiques du T-Motor U10, il est indiqué une résistance interne de 0,085 ohm.
J'ignore si c'est la résistance totale des bobines, à priori en série, par phase ou une résistance équivalente pour les trois phases.

Si on considère cette résistance comme celle d'un bobinage, avec 250 W aux bornes, donc 6 A par phase, cela conduit à une perte cuivre de : 0,085 x 6^2 x 3 = 9 W.
Sur une machine de bonne construction, les pertes cuivre sont sensiblement égales aux pertes fer. Soit 9 x 2 = 18 W
Nous sommes dans la zone de rendement maximum, soit 89 %. A 250 W aux bornes, les pertes devraient être de 31 W
Donc les pertes mécaniques seraient de 31 - 18 = 13 W, ce qui me semble particulièrement élevé.

Je me suis mis dans la situation la plus défavorable où j'ai considéré 3 bobines de 0,085 ohms.
Si on prend cette valeur comme une résistance ohmique équivalente, on arrive à des pertes mécaniques beaucoup plus élevées.

Ou est inclus dans le rendement les pertes dans l'électronique de commande, ce qui me surprendrai.

Où est l'erreur ? Qui veux bien me corriger ?