Un petit moteur à courant continu fonctionnera généralement * directement ou pourra fonctionner, mais peut ne pas être le meilleur choix. Un appareil qui produit directement du courant continu est généralement appelé «générateur» et un appareil qui produit directement du courant alternatif est appelé alternateur.
Un générateur est en fait un alternateur dans lequel le courant alternatif produit en interne est rectifié en courant continu, généralement en utilisant un "commutateur" mécanique - la disposition de "segments" en "cuivre" à une extrémité avec des brosses qui le supportent. chaque segment est connecté à l'extrémité d'un ou plusieurs enroulements de manière à pouvoir accéder à la tension produite. Les brosses sont disposées de telle sorte qu'une "brosse" donnée soit toujours en contact avec un enrouleur de même polarité. Lorsque la polarité d'un enroulement change à mesure que le rotor tourne, une brosse différente est placée en contact de telle manière que la polarité de sortie reste constante. Le commutateur remplit le même rôle qu'un pont redresseur à diodes.
Il existe une classe de moteurs à courant continu appelés "moteurs à courant continu sans balais" (BLDCM, BLDC, ...) dans lesquels la commutation est effectuée par des dispositifs électroniques (généralement des transistors). Dans certains cas, ceux-ci peuvent être utilisés comme générateurs en pilotant correctement l'électronique de commutation, mais l'approche normale en utilisant un BLDCM en tant que producteur d'énergie serait de contourner les commutateurs et de les attacher directement aux enroulements et de l'utiliser comme alternateur. .
Ainsi, les alternateurs sont ce que vous finirez généralement par utiliser en tant que producteur d'énergie - soit spécialement enroulé * ou basé sur un BLDCM (ou dans des cas très spéciaux basés sur un moteur à balais qui a été logiquement tourné à l'envers - ignorez celui-ci pour l'instant: -)). * Tel que fourni, un BLDCM sera optimisé pour l'utilisation du moteur.
Dans certains cas, une conception mieux adaptée aux besoins de l'alternateur peut être réalisée par rembobinage. Plus de tours d'un fil plus fin que l'origine produiront plus de volts par tr / min. Inapplicable ici mais à titre d'exemple, la communauté des modèles RC rembobine les moteurs CD avec beaucoup MOINS de tours de fil de plus grand diamètre pour fabriquer des moteurs compacts à haute puissance et à courant élevé.
Selon ce qui est présent initialement, le réarrangement de l'étoile au delta donnera moins de volts par tr / min mais plus de courant et le réarrangement du delta à l'étoile donnera l'opposé
Si la tension maximale par tour ou la puissance par taille d'alternateur est suffisamment préoccupante, le remplacement des aimants annulaires existants qui sont généralement utilisés avec des aimants de terres rares à haute performance fournira un gain de performance substantiel.
Dans un premier temps, il sera beaucoup plus utile de fournir une bonne description de ce qui est vraiment souhaité et des ressources disponibles que de tenter une analyse détaillée de ce qui a été écrit jusqu'ici.
S'il s'agit d'un travail ponctuel ou peu, vous êtes probablement mieux de chercher un BLDCM approprié et de retirer l'électronique du commutateur. Habituellement très facile à faire. Selon le niveau de puissance, vous constaterez peut-être qu'un moteur CD fonctionne pour vous. Ceux-ci sont généralement disponibles (généralement gratuits dans un lecteur de CD mort. Ils peuvent être utilisés tels quels ou rembobinés pour mieux répondre aux besoins. Le rembobinage n'est pas particulièrement difficile. Des commentaires à ce sujet en temps voulu si nécessaire.
Un plus grand défi peut être d'obtenir de l'énergie de votre «vent» disponible. De quelle puissance avez-vous besoin? Quel est ton environnement? Avez-vous la liberté de position de montage? À l'intérieur ou à l'extérieur, c'est-à-dire quelle est la source de vent? Est-ce exposé au soleil extérieur?
Les éléments suivants peuvent être dérivés des premiers principes si besoin est. La puissance disponible de l'air traversant la zone de l'unité A à la vitesse V est
- Puissance = 0,6 x A x V ^ 3 x Z / 100 Watt
Z est l'efficacité% <= Z <= 100 (en fait <~ = 59) A = surface en mètres ^ 2 V = vitesse en mètres / sec
Dans un système non canalisé, il peut être démontré que Zmax est d'environ 59% (limite Betz). Cela peut être plus élevé dans un système canalisé.
La puissance augmente avec la vitesse au cube. La plupart des éoliennes (WT) sont optimisées pour des performances de pointe à environ 10 m / s pour diverses raisons qui peuvent être discutées si nécessaire. Cela signifie qu'à 1 m / s, ils ne produisent théoriquement que 1/1 000 ème de puissance nominale, à 2 m / s seulement 1 / 125e de puissance nominale et même à 5 m / s seulement 1 / 8ème de puissance nominale. [[Rédacteurs: veuillez laisser la fraction comme indiqué]].
Le fait de brancher les chiffres montrera qu'une zone d'éolienne de 2 "x 2" fournira des niveaux de puissance extrêmement bas selon la plupart des normes. Que cela vous suffise dépend de votre application et de la vitesse du vent disponible.
2 "x 2" = 0,00258 m ^ 2 !!! Environ 1 / 400e de mètre carré.
Donc puissance = 0,6 x 0,00258 x V ^ 3 x Z Watt = ~ 1,55 x ZV ^ 3 milliWatt
Remarque * milli * Watt.
En pratique, une efficacité de 10% n'est pas difficile, 20% est réalisable avec soin, 30% est réalisable et 40% est héroïque. Utiliser une efficacité de 20% est probablement un bon début.
Puissance donc réalisable = ~~ 0,3 milliWatt x V ^ 3
Le caractère acceptable de tout ce qui précède dépend de la vitesse du vent disponible et des niveaux d'énergie nécessaires. Notez qu'à des vitesses très faibles, le WT peut ne pas démarrer en raison de la saillance / engrenage et du frottement statique. Les systèmes qui doivent démarrer à une vitesse du vent très faible nécessitent une attention particulière dans la conception.
S'il s'agit d'un site en plein air avec du bon vent, vous devez vous attendre à quelques mètres par seconde. Cela varie très très très largement selon le site et les circonstances. Dans des situations du monde réel, les vitesses moyennes, typiques,% du temps supérieures à x% etc. sont décrites par une distribution de Weibull et beaucoup de plaisir peut être et est pris en décidant ce qui convient à votre situation.
Si vous avez besoin de puissance et d'une flexibilité de montage, vous voulez de la hauteur, un manque de turbulence et un dégagement par rapport aux autres objets. Il existe un vaste corpus de documents sur le Web. Si vous n'avez pas la flexibilité de la position de montage, vous devez regarder les niveaux de puissance ci-dessus et la distribution de vitesse pour votre emplacement et décider si cela fonctionnera pour vous.
S'il s'agit d'un site extérieur, un panneau solaire peut mieux répondre à vos besoins. Un panneau moderne à haut rendement de 2 "x 2" produira environ 300 mW en plein soleil.
Je pourrais écrire pendant une semaine environ :-) - permet d'obtenir des commentaires pour voir quelle direction serait la plus utile. Vous voudrez peut-être me parler hors liste des implémentations pratiques une fois cette Q&R terminée. BEAUCOUP plus si / au besoin.
WINDBELT
J'aurais noté la brise-vent si elle semblait susceptible d'être un ajout utile. C'est possible, mais malheureusement, ce n'est probablement pas à ce stade. Je serais ravi d'utiliser la technologie de brise-vent si elle semblait utile et rentable. Jusqu'à présent, il semble que ce ne soit ni sauf peut-être dans certaines applications très très spécialisées.
Comme on le verra, les performances réelles des modules de démonstration disponibles sont inférieures à 5% de celles du système modestement dimensionné que j'ai déclaré ci-dessus - c'est-à-dire que ce que vous pouvez réellement acheter est aussi inférieur aux performances des systèmes alternatifs qu'il prétend être au-dessus d'eux .
Le Windbelt [tm] a sa place et est une idée intelligente MAIS malheureusement, une grande quantité de déchets et de nombreuses allégations fallacieuses ont été faites et continuent d'être faites. Les allégations d'efficacité par rapport à d'autres systèmes sont soit "tout simplement fausses", soit peut-être fondées sur des circonstances spéciales qui ne sont jamais expliquées et qui sont en tout cas suspectes.
La documentation promotionnelle de Windbelt prétend qu'ils ont une efficacité de 10 à 30 fois plus élevée que les systèmes de microturbines. Étant donné une efficacité maximale de ~ = 60% (limite Betz), une revendication de 10 à 30 x plus efficace que les microturbines suggère que les uT obtiennent une efficacité de 1 à 3% si une ceinture de vent est de 30%.
Voici une microbelt du monde réel
avec une zone très similaire à celle décrite ci-dessus mais l'énergie AC (pas DC) produit 20 ou 30 fois MOINS que l'exemple conservateur que j'ai donné ci-dessus)
Wind Turbine versus / Windbelt claimed milliWatts
1 m / s ..... 0,3 / -
2 m / s ..... 2,5 / -
3 m / s ..... 8 / 0,1
4 m / s ..... 20 / 0,5
5 m / s ..... 40 / 1,5
10 m / s ..... 300/8
Si vous permettez que mes chiffres calculés soient élevés d'un facteur 10 (efficacité de 2% plutôt que de 20%), alors l'éolienne (aka ventilateur de taille modeste) se compare plus que favorablement avec les résultats publiés par la ceinture de vent.
Cela fait assez longtemps maintenant depuis l'annonce initiale que vous vous attendez à ce que certains produits substantiels du monde réel apparaissent. Vous pouvez en effet acheter de petites unités de démonstration, telles que l'unité de 8 mW à 10 m / s répertoriée ci-dessus. Mais le coût est plus proche de 20 000 $ / Watt que de 2 $ / Watt. Un coup d'œil sur les sites internet "Coming soon" promet montre que les dates sont bien expirées. Plus c'est dommage. Une percée dans ce domaine serait la bienvenue. Mais il ne semble pas que cette technologie puisse la livrer de sitôt, hélas. Surveillez cet endroit :-).
Wikipédia
Shawn Frayne expose son invention - avec vidéo
Ceinture de travail à LED bricolage qui fonctionne - mais regardez la taille de l'ouverture.
Tentatives d'élargissement - note les commentaires sur la plage de vitesse du vent
