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Freinage d'une éolienne



  1. #1
    denis05

    Freinage d'une éolienne

    Bonjour,
    J'ai un problème de freinage à résoudre sur une éolienne de type vertical.Au delà d'une certaine vitesse,le frein mécanique (à manque d'air) doit stopper la machine,alors qu'elle produit sa puissance maximum (voire plus).
    De ce fait le disque de frein d'origine est de très gros diamètre.
    J'aimerais pouvoir réduire la taille de ce disque sachant que la machine est équipée maintenant d'un alternateur à aimants permanents,et qu'il est possible ,en mettant en court circuit ses phases,d'obtenir un couple de freinage.Ce qui assisterait le frein à air.
    Je ne sais pas dans quelle mesure on peut court circuiter les phases d'un alternateur en pleine charge et de quelle façon le faire sans le .
    Toutes vos suggestions seront les bienvenues et étudiées avec la plus grande attention ...
    Merci à tous
    Denis

    -----


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  3. #2
    nornand

    Re : Freinage d'une éolienne

    bsr
    sans aucune donnée technique .... mais en general sur les petites et moyenne c'est le systeme utilisé , pas faire un court circuit mais faire débiter sur une charge ( tres grosse reistance capable de supporter le courant) si non en cas d'embalement par survitesse to moulin va finir en morceau !

    de plus on ne stoppe pas une éolienne si tu ne veux pas retrouver le pylone plier en 2 ...


    quelle marque cette machie ?

  4. #3
    denis05

    Re : Freinage d'une éolienne

    Bonjour Norman,
    La machine doit faire autour de 4 à 5 kw à 10m/sec. pour une vitesse entre 100 et 150 tr/min.(19m2 de surface balayée)
    L'alternateur est un modèle 6kw pour 150 tr/min.
    Les essais restent à faire,mais avant de la lancer,je préfère que le système de freinage soit opérationnel.
    Ca me semble logique en effet d'utiliser des résistances,plutôt que de tout mettre en court circuit brutalement.
    Il faut faire comment ? un redressement commandé par thyristors ? Comment je calcule la valeur de mes résistances ?
    Ensuite ,le frein à air doit intervenir simultanément ou de manière retardée ?
    C'est une machine prototype,sans marque,qui a fonctionné couplée au réseau avec uniquement un frein à air gigantesque (diamètre du disque:1mètre! ) que je veux transformer pour fct. en réseau isolé ,et donc réduire le diamètre de ce disque à une valeur raisonnable.La géné.asynchrone qui était dessus ne permettait pas de la faire contribuer au freinage,alors que l'alternateur oui.
    Je n'ai pas que ce pb à résoudre,mais chaque chose en son temps.
    Merci
    bonne journée

  5. #4
    Tropique

    Re : Freinage d'une éolienne

    Citation Envoyé par denis05 Voir le message
    Bonjour,
    J'ai un problème de freinage à résoudre sur une éolienne de type vertical.Au delà d'une certaine vitesse,le frein mécanique (à manque d'air) doit stopper la machine,alors qu'elle produit sa puissance maximum (voire plus).
    De ce fait le disque de frein d'origine est de très gros diamètre.
    J'aimerais pouvoir réduire la taille de ce disque sachant que la machine est équipée maintenant d'un alternateur à aimants permanents,et qu'il est possible ,en mettant en court circuit ses phases,d'obtenir un couple de freinage.Ce qui assisterait le frein à air.
    Je ne sais pas dans quelle mesure on peut court circuiter les phases d'un alternateur en pleine charge et de quelle façon le faire sans le .
    Quand on fait des économies de ce genre, on risque souvent de le regretter, voir ici ce qui peut se produire:
    http://dailypicksandflicks.com/2011/...cture-gallery/

    Un alternateur supporte son courant nominal, qu'il soit en production ou en CC (en fait, même un peu moins en CC), et s'il y a des conditions météo violentes et soutenues, il ne résistera pas.
    Il faut donc un système mécanique à toute épreuve.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  6. #5
    f6bes

    Re : Freinage d'une éolienne

    Bjr denis05,
    Une résistance se fout du 1/4 comme du 1/3 de la nature du courant. Que ce soit du continu ou de l'alternatif ...elle s'en moque !
    Donc pas besoin de redresseir et compagnie..!
    Cette charge ne pourra qu'absorber en PARTIE le surplus, mais comme dit TROPIQUE c'est pas la meilleure solution.
    A+
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    fabang

    Re : Freinage d'une éolienne

    Tu ne dois pas freiner l'hélice en utilisant la génératrice.
    Ta génératrice est capable de fournir 6kW avec un certain vent.
    Si la puissance amenée à l'hélice est de 12kW avec un vent fort, il faut que tu tires 12kW sur ta génératrice pour stabiliser la vitesse, et évidemment elle va cramer.
    Donc les solutions sont:
    Le frein, l'hélice à pas variable, le changement d'orientation de l'éolienne.

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  10. #7
    nornand

    Re : Freinage d'une éolienne

    bjr
    trouves des resistances type radiateur entre 2 a 3 kw , en effet plus tes batteries atteindront leur charge nominal plus ton éolienne tourneras librement , la régulation de charge ne pouvant tout faire. tu as bien une régulation de charge ?
    tes 6 kw representent 8 cv donc un frein a disque devrait arrreter ca sans probleme. mais atttention la bloque c'est hard tu risques de tordre des éléments ... elle doit etre ralenties ...
    Dernière modification par nornand ; 11/12/2011 à 11h04.

  11. #8
    denis05

    Re : Freinage d'une éolienne

    Merci les amis pour vos réponses,
    il s'agit d'une machine verticale donc pas de pas variable,et pas d'effacement au vent possible.C'est le problème inhérent à ce type de machine que j'essaie de résoudre en fait.
    Elle a plus de 20 ans de conception,et à l'époque,c'était une génératrice asynchrone 1500 tr + multiplicateur qui était utilisé.Si les concepteurs avaient eu à leur disposition un alternateur à aimants permanents,150 rpm ils l'auraient préféré.Du coup la procédure d'arrêt d'urgence est forcément un peu différente .Je suis en train de l'équiper d'un tel alternateur.A l'époque,lorsque l'ordre de freinage était lançé,le contacteur de ligne se déconnectait immédiatement du réseau,d'oû la taille du frein necessaire.Il devait alors absorber toute l'énergie.Aujourd'hui,je peux espérer ne pas perdre le bénéfice de la génératrice pendant la phase de freinage et donc pouvoir réduire la taille de ce p..... de frein !
    Il y a évidemment une régul. derrière... mais en cas de défaillance de celle ci,entre autres,l'ordre de frein sera donné ,et on ne pourra pas alors compter dessus .Je pense conditionner ce freinage d'urgence à une survitesse,une surintensité ,une température excessive,à l'age du capitaine etc...
    F6bES a raison de dire qu'on se fout de la forme du courant dans la résistance.Donc il suffirait d'un simple contacteur qui connecterait 3 résistances sur la sortie triphasé de la génératrice?
    Norman a raison... Il ne faut pas que le frein à disque arrête trop violemment la machine (c'était le cas avec le gros frein)
    Pour cela je peux agir sur le débit de relachement d'air du frein.
    Dans les véhicules électriques on utilise bien le moteur en génératrice au moment des déscélérations et du freinage, non? donc on doit pouvoir le faire ici aussi.En plus,un freinage,jusqu'à l'arrêt complet ne doit pas prendre plus de 10 ou 20 secondes ,il me semble.Donc on devrait pouvoir "tirer" 12 kw pendant ce temps,d'une machine capable d'en fournir 6 de façon continue ?
    C'est plus facile avec une voiture car en général,quand on décide de freiner,on arrête d'accélérer,ce qui n'est pas le cas avec une éolienne.
    Donc,thyristors et compagnie,je laisse tomber ? (ça m'arrange)
    Bonne journée

  12. #9
    fabang

    Re : Freinage d'une éolienne

    La dimension de ton disque de frein m'étonne un peu. Sur un véhicule de 1200kg à 100km/h on doit avoir un peu plus de 100kJ par disque.
    Sur un freinage de 5 secondes ça fait une puissance moyenne de 20kW par disque. Et un disque de voiture mesure dans les 30cm.

  13. #10
    denis05

    Re : Freinage d'une éolienne

    On est d'accord !
    C'est pour ça que je veux en mettre un plus petit...
    Je suis allé le mesurer dans l'atelier;il fait 90 cm de diamètre extérieur.
    Il est en pj (une bouteille de lait te donne l'échelle,et de tte façon,l'établi est à 90 cm et il arrive à raz !)
    Ce grand disque avait été mis en place de façon approximative à mon avis.
    Et je l'ai remplacé par un disque de 37 cm de diamètre ext.,ce qui me paraît bien suffisant,surtout si il est assisté dans son action par la génératrice.
    Denis
    Images attachées Images attachées

  14. #11
    denis05

    Re : Freinage d'une éolienne

    D'ailleurs,tu parles de 1200kg pour une voiture qui possède 4 disques.
    La masse tournante de l'éolienne est d'environ 350 kg pour le rotor(qui est au centre) et 75kg pour les pales qui sont en périphérie.Au moment du freinage elle va tourner à disons : 150 rpm maxi .L'énergie cinétique (que je suis incapable de calculer) devrait être inférieure à celle d'une voiture qui avance à 100 km/h ?

  15. #12
    fabang

    Re : Freinage d'une éolienne

    Il n'est pas simple de calculer le moment d'inertie d'un ensemble tournant avec une répartition non homogène des masses.
    On peut tout au plus se donner une idée à la louche.
    Le diamètre de ton hélice doit faire dans les 5m, sur les 425kg en mouvement, plus de 350 sont sur un petit diamètre.
    Si on assimile l'ensemble à un cylindre homogène de 425kg et 1m de rayon, le moment J = 0,5 x 425 x 1² = 212,5 kg/m²
    L'énergie cinétique est égale à 0,5 J 𝛚². Donc 150tr/mn donne 𝛚 = 150/60x2∏ = 15,7. Et une énergie cinétique de 26,2kJ.
    Ce qui n'est pas énorme par rapport à ce que doit encaisser un frein de voiture.
    Cette énergie cinétique, s'ajoute à l'énergie du vent transformée par l'hélice.

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  17. #13
    Tropique

    Re : Freinage d'une éolienne

    J'ai l'impression que le système de freinage était dimensionné pour absorber en permanence une surproduction importante, de 10KW ou plus.
    Ce qui n'est pas si mal dans le fond, puisque ça existe, pourquoi vouloir faire cheap et moins robuste?
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  18. #14
    denis05

    Re : Freinage d'une éolienne

    Merci Fabang pour ces calculs,
    Donc ,je peux essayer d'utiliser mon petit disque, et si en plus j'arrive à conserver la charge sur la génératrice ,ça devrait aller ...
    Ceci dit,c'est pas tous les jours que j'ai du 10m/s pour faire les essais ...
    Pour répondre à Tropique,
    J'ai récupéré in extremis plusieurs de ces éoliennes qui étaient une présérie ,avant qu'elles ne partent à la casse.Mais elles sont incomplètes.Donc si je dois fabriquer ou faire fabriquer de tels disques, ça va me faire mal au c..
    L'autre " très gros " morceau ,ce sont les pales,mais là j'ai du stock...
    Denis

  19. #15
    fabang

    Re : Freinage d'une éolienne

    Un disque de 30cm suffira à arrêter l'hélice en cas de tempête, l'énergie est absorbée de façon adiabatique par le disque, qui aura tout son temps pour refroidir après l'arrêt de l'hélice. Mais s'il s'agit de limiter la vitesse, c'est à dire d'absorber l'excès de puissance apporté par l'hélice de façon continue, ce n'est plus le même problème. Là le disque doit être capable de dissiper des kW en permanence, et il a donc besoin d'une grande surface d'échange. Je ne connais pas le mode de gestion de ton frein.

  20. #16
    denis05

    Re : Freinage d'une éolienne

    Merci Fabang,
    Non,le disque ne sert en aucun cas à absorber de l'énergie en rab de façon continue.Seulement à stopper la machine suite à un pb.
    Pour le moment il n'y a aucun mode de gestion du frein.Tout reste à faire.C'est pour ça que je vous pose toutes ces questions.
    En plus,il faut que ce "frein" fonctionne même en cas de coupure de l'alimentation électrique.En dernier recours il y a un couteau qui s'écarte avec la force centrifuge et qui sectionne le tuyau d'alimentation en air de la machoire du frein.
    Mais ma question initiale portait sur l'assistance électrique au freinage.Je vais essayer de mettre tout simplement un contacteur tripolaire à contacts NF suivi de 3 résistances montées en étoile de 2kw chacune.

    Denis

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