Fabricación en el hogar de un generador de CA trifásico

[Michel37]

Bonjour à tous,

Soy nuevo en esto forum y mi proyecto (ya algo avanzado) es construir un generador de CA trifásico.

Mi conocimiento en inducción magnética es muy reciente y, a veces, bastante limitado, pero me he documentado ampliamente en Internet para averiguar un mínimo.

También me inspiró el proyecto MatEA57 y las discusiones que tuvo con Dedelco, entre otros.

Acabo de recibir mis 40 imanes de hierro de neodimio por 350 €, ¡uf!
Esto significa que mi proyecto es serio y que quiero tener éxito sin dejar demasiado espacio para la improvisación.

No se trata de hacer una turbina eólica (desafortunadamente, estoy en un sitio clasificado, por lo que los Edificios de Francia ...) sino más bien de hacer un generador de tipo de turbina eólica para producir corriente con baja rotación del rotor.

Especificaciones :
- alambre de cobre esmaltado AWG 14 calibres diámetro 1.6 mm
- imanes de tierras raras diámetro 35 mm espesor 15 mm, fuerza N45, persistencia de 1.32 T o 13200 Gauss, fuerza de adhesión anunciada de 32 kg
- 2 discos de rotor en acero torneado y perfectamente equilibrado, diámetro 300 mm, espesor 10 mm, diámetro 25 mm para ser montado en un eje de guía de acero de 25 mm y colocado en 2 rodamientos de bolas
Cada disco que recibe los imanes se montará uno frente al otro con los polos NS, SN, NS-, SN alternando.

Especifico que la frecuencia en Hertz tiene poca importancia, ya que se trata de rectificar y suavizar la tensión mediante puentes de diodos y un condensador, siempre que el generador suministre al menos 24 V y pueda subir a 72 V en relación con el número de RPM y si es posible con una corriente alta.

Finalmente mis preguntas:

Pregunta 1
Sabiendo que el campo B está en el eje de simetría del cilindro axialmente magnetizado, ¿qué diámetro debe corresponder el mandril de la bobina para obtener el máximo flujo de inducción?
Con eso quiero decir, ¿es importante que el diámetro interno de la bobina sea igual al del imán para obtener el voltaje máximo inducido por el giro promedio?

Sus respuestas implican pensar en las dimensiones de la bobina => diámetros int y ext, espesor para determinar:

A - el número de vueltas y el diámetro promedio de la misma para calcular el voltaje bajo una determinada frecuencia en Hz y un posible valor de B y todo esto de acuerdo con su fórmula:

2xPix50Hz x B x (Pi xr ^ 2) Tomé aquí 50Hz como por ejemplo con MatEA57

B: la cantidad de bobinas transponibles para respetar el equilibrio de 4 imanes por serie de 3 bobinas para una corriente trifásica, ¡teniendo en cuenta que utilizo un rotor de 300 mm de diámetro!

Precisión importante: estimo que puedo hacer el estator con los imanes a una distancia de 2 mm de las bobinas => 1 mm entre el estator y los imanes y menos de 1 mm de resina epoxi, de ahí un cierto valor de B que se puede calcular de acuerdo con la fórmula:

https://www.econologie.info/share/partag ... crjBbN.doc



¡Encontré 3849.37 gauss o .385 Teslas aproximadamente! ¡Muy bajo valor, estoy decepcionado con el poder de los imanes!

Pregunta 2
B ¿se aumentará con un núcleo de hierro blando dentro de la bobina?
Creo que sé la respuesta con un problema de conducción difícil relacionado con la atracción, por lo tanto, sin duda, un alto par para girar el rotor, ¿verdad?

¿Será B diferente con una bobina atrapada en un "sándwich" entre un Polo Norte y un Polo Sur?

Pregunta 3
Evaluamos una densidad de flujo magnético de acuerdo con las características del imán y su distancia del diámetro promedio en m2 del primer giro, ¡todo esto sigue siendo teórico!
Pero, ¿cómo puede obtener una idea casi realista del voltaje y la corriente sabiendo que n vueltas están n veces más lejos, en cada devanado longitudinal, desde el polo norte o sur del imán?


Bueno y bueno, me detengo con todas mis preguntas, tengo otras inactivas, pero que se me preguntarán cuando finalmente pueda determinar el formato y la cantidad de carretes a utilizar.
(a saber, cálculo del valor de la corriente inducida en A ...)

¿Me puede iluminar en este proyecto específico?
Espero no haber sido demasiado exhaustivo, lo peor que está por venir (¡jaja!)

Gracias, Michel37

[dedeleco]

Preparé una respuesta a estas preguntas variadas primero en MP, pero útil para otros.

B ¿se aumentará con un núcleo de hierro blando dentro de la bobina?
Creo que sé la respuesta con un problema de conducción difícil relacionado con la atracción, por lo tanto, sin duda, un alto par para girar el rotor, ¿verdad?

sí, claramente, especialmente útil con campos débiles en alternadores y motores viejos, que, si no, no tienen suficiente inducción y no funcionan.
Por lo tanto, tenemos mucho cuidado de tener espacios de aire muy pequeños.

Con estos nuevos imanes (15 a 20 años) nos acercamos al valor de saturación del hierro y, por lo tanto, la ganancia es mucho menor, y por lo tanto, el hierro blando no es crucial para funcionar.
¡Sin hierro no tendríamos electricidad!

pero es necesario tomar núcleos finamente divididos, tiras o cables aislados entre sí, bien dispuestos, contra el Las corrientes inducidas inducidas que pierden toda la energía en el calor., freno real

Pregunta 1
Sabiendo que el campo B está en el eje de simetría del cilindro axialmente magnetizado, ¿qué diámetro debe corresponder el mandril de la bobina para obtener el máximo flujo de inducción?
Con eso quiero decir, ¿es importante que el diámetro interno de la bobina sea igual al del imán para obtener el voltaje máximo inducido por el giro promedio?

Lo óptimo es complejo de una manera exacta, diferente para la tensión máxima o la potencia máxima, porque es necesario calcular el campo en cualquier punto (visible con las líneas de flujo que se desvían y el campo que disminuye, y las que salen el retorno del imán sin haber llegado a la bobina), calcule el flujo (integral del campo normal a la bobina) para cada vuelta y sume en todas las vueltas.
.
Si la bobina está contra el imán, su diámetro óptimo es el del imán. más lejos del imán, la bobina de flujo máximo es un poco más grande.
Pero como su bobina tiene muchas vueltas, lo óptimo para el voltaje sin corriente es poner un máximo de vueltas para tener el flujo máximo, incluso el pequeño con diámetro pequeño o grande.
Para la potencia es diferente, porque la resistencia interna de la bobina aumenta al igual que el número de vueltas y, por lo tanto, es necesario evitar tener demasiadas pérdidas resistivas con un voltaje demasiado bajo.

De manera simplista, es ventajoso colocar el máximo de cobre con giros que dan tensiones significativas a un factor 2 cercano (aproximadamente), por lo tanto, enrollado en un mandril más pequeño en un 30% que el diámetro del imán y del 30 al 50% en más allá y el espeso splus posible sin perder demasiado flujo.
Podemos hacer muchos cálculos. (campo como vemos los polos de los imanes en esteradios e integrales elípticas fuera del eje).

o mide con giros de varios tamaños el voltaje inducido por los imanes (en pares) con osciloscopio, mide su resistencia y realiza cálculos óptimos simples con estas medidas, agregando las propiedades de los diferentes giros.
Además, mide las propiedades de los imanes que pueden haber perdido parte de su campo residual, si tienen mala suerte o un manejo inadecuado para un motor de energía libre.

¿Será diferente con una bobina tomada en "sándwich" entre un Polo Norte y un Polo Sur?

será dos veces a mitad de camino entre los dos imanes uno frente al otro para la misma distancia del valor de uno para un solo imán.
Si los imanes muy largos están muy cerca, el valor es Br remanente, dos veces Br / 2 de la fórmula con z = 0 y D infinito (imán muy largo).
De lo contrario, tiene los efectos de desmagnetizar campos.

Esta fórmula puesta en steradians es válida en cualquier punto fuera del imán, incluso fuera del eje. (superficie esteradiana de la esfera que descansa sobre los polos del imán centrada en el punto donde se calcula el campo y dividido por el cuadrado de su radio)

El acero de los mandriles puede perturbar sus imanes para bien o para mal y, por lo tanto, pensar cuidadosamente, medir en el campo y también en la corriente de Foucault en este acero tan pronto como obtenga una buena potencia de sus bobinas.
Con demasiada potencia demandada, puede desmagnetizar sus imanes (permanecer debajo del campo coercitivo para el campo creado por la corriente en sus bobinas, especialmente con núcleo de hierro).

Como está rectificando la corriente, la trifásica no es crucial, la hexaphase (6 en lugar de 3, si tiene suficiente voltaje) es mejor.
Si gira lentamente, puede quedarse sin tensión.
Todo depende de la potencia deseada.
Con cables más delgados y más vueltas, puede tener más voltaje y menos corriente a la misma potencia, especialmente en relación con el peso del cobre puesto en el flujo significativo de los imanes.