Fabrication régulateur pour éolienne domestique

[roro04]

Bonjour à tous !

Je suis en train de construire une éolienne domestique.

Celle-ci sera verticale et réalisée avec un alternateur auto 50 A. Comme vous le savez surement, le régulateur intégré à l'alternateur n'est pas conçu pour cet usage et va bloquer l'éolienne dès l'amorçage en demandant un couple trop important.

C'est pour cela que, j'ai voulu utiliser 2 régulateurs comme ceci -> Un pour l'exitation de l'alternateur, un pour la sortie de l'alternateur.



Mais j'ai 2 problèmes :
1. Certes, ce régulateur en exitation limitera cette dernière (à 9 V par exemple), mais du coup, je ne produirais pas le même voltage à 500t/min ou à 1500t/min.
2. Le régulateur, en sortie, qui devra donner pas mal d'ampérage, plus la différence de tension en entrée et sortie, ça va chauffer dur ! Et je ne parle parle pas des pertes de rendement.

Donc je pense au régulateur à découpage ?! Qui permettrait de ne pas avoir de pertes en chaleur ? Mais comment faire ? Il faut qu'il tienne dans les 20 A.

Du coup, est-ce qu'il faut prévoir un circuit qui coupe la charge quand les batteries sont chargées ?

Merci beaucoup,
Bonne soirée
++
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[freepicbasic]

un alternateur sur une éolienne pas terrible.
un moteur de démarreur serait mieux.

De toute façon il faut prévoir une régulation du genre inverter car la tension qui sort n'est pas constante et pas forcement suffisante.

le mieux serait de mettre des aimants au néodinium sur le rotor est de mettre des bobines en fixes quitte a récupérer celles de l'alternateur y compris ses diodes , pas de balais moins de frottements, meilleur rendement.

[PIXEL]

hello,

l'alternateur auto ne marche pas sur un moulin à vent :

1) vitesse de rotation trop élevée

2) excitation électrique , qui sabre le rendement.

le sujet à déjà été traité.

[freepicbasic]

le sujet à déjà été traité.

As tu le lien ?
Juste pour s'instruire un peu, et voir leurs solutions proposées.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PIXEL]

y'a un outil de recherche.....

sinon des fous furieux ont rebobiné des alternos de caisse pour cet usage , débutants s'abstenir !

gogol regorge de réponses.

[roro04]

Re,

Merci de vos réponses.

L'alternateur, bobiné en triangle, produit aux alentours de 1500t/min.
Or, en branchant les bobines en étoiles, j'aurais moins d'ampérage mais je produirai vers les 800t/min

Surtout que la vitesse du "moulin" sera multipliée à l'aide d'un système de transmission de vélo.

Il me faudrait, dans l'idéal un régulateur qui éxite le rotor suivant la vitesse de rotation, ou bien juste un régulateur à découpage en sortie.

Merci,
Bonne journée
++

[PIXEL]

le problo du multiplicateur est qu'il demande un couple élevé, que le moulin n'est pas toujours
capable de fournir....

d'autre part l'exitation de l'alternateur de voiture bouffe une bonne partie des watts
péniblement produits , d'où l'avantage des générateurs à aimants permanents.

penche-toi plutôt sur un vrai générateur prévu pour cet usage :

http://www.windstuffnow.com/main/dual_rotor_turbine.htm

et un paquet d'autres

[freepicbasic]

L'alternateur, bobiné en triangle, produit aux alentours de 1500t/min.
Or, en branchant les bobines en étoiles, j'aurais moins d'ampérage mais je produirai vers les 800t/min

soit 25 hz il se passe quoi en dessous ?
On attend ?

Surtout que la vitesse du "moulin" sera multipliée à l'aide d'un système de transmission de vélo.

Donc en cas de vent faible comme on augmente le couple ça ne bouge pas ?

Il me faudrait, dans l'idéal un régulateur qui éxite le rotor suivant la vitesse de rotation, ou bien juste un régulateur à découpage en sortie.

Donc en cas de vent fort on diminue la charge et la vitesse augmente jusqu'a s'emballer.
A mon avis non pas un regulateur mais convertisseur à découpage s'impose.
Et s'il s'agit de pales, il faut pouvoir les mettre en drapeau ou un pas variable en cas de tempête.

j'ai vu sur le net des turbines verticales eolienne à géométrie variable automatique avec la force cenrifuge.
par de système girouette moins d'espace au sol pas haubant.
Possibilité de mettre un système sans balai.
Pour le rendement je ne sais pas si c'est mieux ...

[trebor]

hello,

l'alternateur auto ne marche pas sur un moulin à vent :

1) vitesse de rotation trop élevée

2) excitation électrique , qui sabre le rendement.

le sujet à déjà été traité.

Bonjour à tous,

Plutôt une vitesse de rotation trop faible.

Il va être très difficile ( voir impossible ) de faire tourner un alternateur de voiture à 1500 t/min qui débite un courant moyen, même avec un multiplicateur de vitesse surtout que le couple que devra fournir l'hélice va devoir être très important et donc une hélice de grande taille sera nécessaire ainsi que le vent pour la faire tourner.

Il faut une bonne exposition et une hauteur suffisante.

A+

[roro04]

Re,

Le vent n'est pas un problème chez moi, soit il n'y en a pas, soit c'est 50km/h direct.

Mon éolienne verticale adapte l'angle des "pales" suivant la vitesse de rotation donc l'éolienne ne peut pas s'emballer.

Il y aura 4 pales construites avec des demis bidons de 110L ce qui fait déjà une grande surface et avec le vent qu'il y a chez moi (moyenne de 60km/h je pense qu'il y en a de la force.

C'est pour cela que je vais réaliser ce système avec un alternateur auto. Et je n'ai aucun budget, que de la récupération. (Ou on va dire 50-60€ pour l'électronique de régulation).

Merci d'éclairer ma lanterne

Bonne soirée
++

[trebor]

Bonsoir,
Si tu conserve l'alternateur avec son régulateur de tension incorporé, il te faut un circuit électronique de mesure de la vitesse de rotation de l'alternateur afin que l’excitation ne soit alimentée que lorsqu'il aura atteint cette vitesse de 1500 t/min minimum.

Certain alternateur possède une borne W pour y brancher un compte-tour, ce circuit électronique de commande pourrait être relié à cette borne W et sa sortie sur la borne d’excitation de l'alternateur au travers d'une petite lampe témoin de 2 à 3 Watt qui est reliée au +12 Volts.

De la borne W, il sort une tension sinusoïdale mais de fréquence très variable ( en fonction de la vitesse de rotation ), mais je n'y ai jamais mesuré la tension de sortie ainsi que la fréquence en hertz.

Voir le schéma interne > http://www.forum-auto.com/pole-techn...ujet461780.htm

Un pros de l'électronique pourraient peut-être te proposer un circuit à réaliser toi même.

Bonne soirée

[roro04]

Re,

Merci de ta réponse.

Pas bête cette idée, une fois l'alternateur amorcé, on peut couper l'alimentation de l'éxitation et le champ magnétique s'auto-entretient ?

Le problème du régulateur intégré est que dès qu'il amorce l'alternateur, il envoi un courant trop important (pour produire beaucoup de suite), et, du coup cela bloque l'éolienen apr manque de couple.

Tu penses que comme tu le dis, en mettant une ampoule de 3W en série, le courant d'éxitation serait minime et ça passerait ?

Merci,
Bonne soirée
++

[trebor]

Re,

Merci de ta réponse.

Pas bête cette idée, une fois l'alternateur amorcé, on peut couper l'alimentation de l'éxitation et le champ magnétique s'auto-entretient ?
Non la coupure de l’excitation de l'alternateur est réalisée si la vitesse de rotation de l'alternateur est trop faible et se réactive si la vitesse augmente

Le problème du régulateur intégré est que dès qu'il amorce l'alternateur, il envoi un courant trop important (pour produire beaucoup de suite), et, du coup cela bloque l'éolienen apr manque de couple.
La lampe témoin ne doit être alimentée qu'au delà de 1500t/min et coupée en dessous de 1000 à 1200 t/min grâce au circuit électronique de commande a réaliser

Tu penses que comme tu le dis, en mettant une ampoule de 3W en série, le courant d'éxitation serait minime et ça passerait ?
non, cette ampoule c'est la lampe témoin du tableau de bord, elle est indispensable au fonctionnement
Merci,
Bonne soirée
++

Encore faut'il réaliser ce circuit électronique de commande pour alimenter et ou couper l’excitation de l'alternateur en fonction de sa vitesse de rotation et que le couple de rotation fournis par le vent soit supérieur au couple résistant de l'alternateur, car plus il doit fournir d'intensité, au plus il sera dure à faire tourner et à maintenir sa vitesse minimum de rotation continue.

[roro04]

Re,

Ok, merci
J'attends d’autres vais.

++

[trebor]

Le schéma 6 sur ce lien > http://www.schema-electronique.net/2...u-comment.html
Montre comment transformer une fréquence sinusoïdale en une tension continue.
Mais ce n'est pas tout, car il faut encore ajouter un circuit à la sortie du montage afin que cette tension variable commande un amplificateur comparateur de tension et basculer pour alimenter un transistor ou un petit relais qui lui alimentera la lampe témoins de charge pour exciter l'alternateur.

Comme tu vois ce n'est pas simple car il faut adapter et ajuster ces circuits pour être parfaitement dans les limites maximum et minimum de rotation de l'alternateur.

Je laisse pour les pros si il juge que ça en vaut la peine car je suis assez septique pour que cela fonctionne comme tu le voudrais.

[denis05c]

Bonsoir,
C'est un peu prématuré,il faudrait d'abord réaliser une mécanique qui fonctionne sans trop de pertes de sorte qu'à vide déjà,ton éolienne prenne des tours avec un vent raisonnable.
Ensuite,lorsqu'elle tournera assez vite pour que l'alternateur commence à produire(par exemple 200tr/mn),il faut commencer à lui soutirer un peu d'énergie électrique (commencer à envoyer un peu d'excitation sur l'alternateur) et si elle continue d'accélérer , exciter davantage etc... Et si elle ralentit,diminuer l'excitation et la supprimer lorsqu'elle atteint sa vitesse de 200 tr/mn.
Ca revient à faire une boucle de régulation pour maintenir sa vitesse constante.
Tu mesures la vitesse de rotation de l'éolienne que tu convertis en une tension.(LM 2917)Cette tension va donc être variable en fonction de la vitesse de l'éolienne.
Tu fabriques une rampe de tension avec un intégrateur à Aop.
Tu compares les deux.(comparateur Aop)
Tu règles ton seuil pour que la tension variable ne commence à attaquer la rampe qu'à partir de 200tr/min
Ca va te donner un signal PWM .Avec ce signal tu excites ton alternateur (avec un transistor genre 2N3055 ou autre...)
et voilà !
Par contre il faut considérer que la charge peut toujours absorber la puissance fournie.Si c'est une batterie,qui sera succeptible d'être pleine à un moment donné,il faudra se débrouiller pour dériver la puissance produite ailleurs sous peine d'un emballement de l'éolienne car le régulateur de charge de la batterie va couper la charge.
En cas de survente,c'est pareil,mais 50A en 24v ça te laisse de la marge,et ton éolienne étant petite,son rendement aérodynamique s'effondrera bien avant qu'elle puisse produire 1kw !

[roro04]

Salut !

Merci pour ta réponse très détaillée.

Par contre, avec ton système il faut virer le régulateur d'origine ? Puis-que plus l'éolienne tourne vite, plus l'alternateur est excité ?!

Si oui, il faut donc que je prévois un régulateur de tension en sortie ?

Pour les batteries, j'ai 260Ah de stockage donc avant qu'elles soient pleines

Merci
Bonne matinée
++

[trebor]

Bonjour,
Le régulateur est l'organe intelligent de l'alternateur. Il cherche en permanence à maintenir une tension stable et limitée à maximum 14,5 Volts en sortie d'alternateur.

Pour cela, il gère l'excitation du rotor qui agira sur les tensions entre phases du stator et donc par enchaînement sur la tension de sortie de l'alternateur.

C'est également lui qui signale les défauts de charge ( la lampe témoin s'éclaire moteur tournant ).

Le régulateur peut rester interne à l'alternateur, car lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur va devenir trop basse, la lampe témoin va s'éclairer et couper l'excitation du rotor ( plus de résistance ).

Il faudra une nouvelle accélération de l'éolienne pour arriver à ramener la vitesse de l'alternateur vers les 1500 t/min et réalimenter uniquement à ce moment là à travers la lampe témoin l'excitation de l'alternateur ( la boucle et bouclée ) et ainsi de suite car la vitesse du vent n'est pas régulière et continue.

A+

[denis05c]

Bonjour,
@Trebor...
Oui et non ...
Sur une voiture,la régulation se fait par rapport à la tension de la batterie.Dès que l'alternateur tourne assez vite,l'excitation est envoyée plein pot si la batterie n'est pas au seuil 14,2 V. La puissance du moteur thermique est infinie par rapport à la puissance de l'alternateur.
L'alternateur va débiter 1kw juste après le démarrage du moteur (car pour démarrer tu as pompé sur la batterie) de façon à ramener la batterie à sa tension nominale le plus rapidement possible.
Dans le cas d'une éolienne,il faut asservir le débit de l'alternateur à la vitesse de l'éolienne de façon à ce qu'elle produise ce dont elle est capable,mais pas plus.
Il faut que le couple moteur de l'éolienne soit toujours légèrement supérieur à son couple résistant,sinon elle va caler.(voire ne pas démarrer)
Un moteur thermique de 120 ch a un couple moteur infini par rapport au couple résistant opposé par l'alternateur (dont la puissance n'est que de 1 ch)
Avec l'éolienne,on ne cherche pas à recharger la batterie le plus rapidement possible,mais on cherche à la charger avec le delta de puissance disponible.
C'est à dire la puissance fournie par le vent à laquelle on déduit celle nécessaire à vaincre toutes les pertes mécaniques et électriques de la chaîne cinématique.Si l'éolienne est bien construite,et si le vent fournit assez de puissance,on a une chance que ce deta P soit positif
Donc il faut virer le rég.d'origine et le remplacer par une régulation asservie par la vitesse.
Mais il faut aussi ,par ailleurs,surveiller les batteries et empêcher qu'elles ne se surchargent...
Vu de l'éolienne,il faut qu'elle puisse TOUJOURS évacuer son deltaP quelque part :que ce soit dans les batteries ou dans autre chose.Donc le régulateur qui sera en charge des batteries,ne devra pas "couper la charge" si elles sont pleines,mais la dériver ailleurs.(réseau,résistance de délestage,etc...)

Mais le travail le plus difficile reste dans la conception mécanique de l'éolienne...

[trebor]

Bonjour denis05c,
Oui, c'est vrai que si l'excitation du rotor est maximum pour 1500 t/min de l'alternateur mais que l'éolienne n'est pas forte assez pour vaincre la résistance de rotation du rotor, l'éolienne va ralentir et même s'arrêter.

Donc il faut une éolienne assez puissante ( surface au vent et vitesse du vent ) pour être plus puissante que la résistance de rotation de l'alternateur lorsque celui-ci reçois un courant d'excitation maximum sur son rotor.

Ou fournir au rotor un courant limité ( +/- important ) en fonction de la force du vent et donc de la vitesse de rotation de l'éolienne.

Pas simple à réaliser tout ça

A+

[roro04]

Salut !

Merci à vous deux, j'y vois plus claire. Pour résumer il faut :
_ Envoyer l'excitation si vitesse de rotation de l'alternateur est supérieur à 1500t/min ET l'envoyer graduellement de plus en plus que la vitesse de rotation augmente,
_ Réguler la TENSION de sortie à 14.5 V (si possible avec le moins de pertes possible [à découpage?])
_ Une fois les batteries chargés, dévier le produit dans une charge.

Ok, la principale question est -> Comment faire (le schéma quoi).

Pour ce qui est de la puissance de développement de mon éolienne, voici les informations.

• Elle sera verticale, 4 "pales" fabriquées avec des bidons de 210L coupés en 2 (92 cm de haut, 58 cm de diamètre),

• Un système de repliement dans pales quand le vent souffle trop fort (pour éviter qu'elle s'emballe),

• Un système de multiplication via une transmission de vélo (~60% de rendement ???)

• Un alternateur auto Paris Rhône 50 A qui sera raccordé en étoile et non en triangle.

Est-ce que selon vous ça va produire ? Merci de votre aide

Bonne soirée,
Cordialement,
Romain.

[denis05c]

Bonsoir,
c'est un rotor savonius que tu veux faire.
1,2m de diam. pour 1,8m de haut ?
tu peux espérer une puissance mécanique de 0,15 d . h . V3 soit environ 300watts(mécanique!) à 10m/sec (36km/h)
autour de 150 tr/min à 10m/sec pour la vitesse du rotor
il faudrait multiplier par 8. ce qui fera 1200tr/min pour l'alternateur.
Sachant que l'alternateur doit commencer à charger autour de 900tr/min,
Tu devrais pouvoir sortir,à la louche,autour de 200w électrique pour un vent de 12m/sec

le schéma du régulateur ? je t'ai donné des pistes plus haut: mesure de vitesse avec un disque à trous et un capteur de proximité
un convertisseur fréquence tension
un intégrateur pour générer une rampe,
un comparateur pour comparer les deux avec réglage du seuil de démarrage de l'excitation (consigne)
un ampli , un alternateur , du fil de cablage...

Le régulateur de charge des batteries c'est autre chose.
Il en existe de tout fait genre "régulateur de charge pour panneau solaire" sauf qu'il faut commander un contacteur avec contact NO/NF ,soit tu envoies dans les batteries soit tu délestes dans une résistance."sélectronic réf 13.0125"

Après je ne connais pas ton niveau en électronique...s'il faut tout te faire,il faudra attendre un peu car je suis en train d'en construire une d'éolienne mais je n'en suis pas encore là ...j'en suis à y adapter un frein car mon pb n'est pas de la démarrer,mais de l'arrêter.

concentres toi pour l'instant sur la partie mécanique qui est la plus difficile.Il faut que ça tourne comme une horloge suisse si tu veux atteindre les valeurs citées plus haut.

[freepicbasic]

Tu devrais pouvoir sortir,à la louche,autour de 200w électrique pour un vent de 12m/sec

Tu compte 1/2m2 comme surface et 40% de rendement ?

[freepicbasic]

* Un système de repliement dans pales quand le vent souffle trop fort (pour éviter qu'elle s'emballe),

J'ai trouvé ça vraiment ingénieux ça fait une auto régulation.
Dans le cas de vent constant ça régule presque tout seul, enfin théoriquement.

Par contre en cas de tempête on a la surface du bidon , (pales repliés) comme prise au vent le mat doit pouvoir résister.
Quand on voit les paraboles qui s'arrachent avec un mat d'antenne , il faudra plutôt un mat genre poteau électrique et un axe qui tient .

[freepicbasic]

Mais il faut aussi ,par ailleurs,surveiller les batteries et empêcher qu'elles ne se surchargent...

Quelle méthode pour jauger les batteries ?

[PIXEL]

la mesure PRÉCISE de la tension est un bon indicateur.

[roro04]

Bonjour !

Vraiment merci denis05c pour tes explications / calculs. Et évidemment à tous les autres.

Ça me rassure de savoir que si tout va bien, je peux récupérer 200 W de puissance électrique à 36 km/h ; parce que chez moi le vent c'est pas ce qui manque, c'est plus souvent 50 que 36 km/h .

Question électronique, je soude, je répare, je change, je connais les composants de bases, j'ai fabriqué un amplificateur de sono, ... , mais je n'en suis pas encore à concevoir des circuits complexes. Donc question réalisation, pas de problème mais question conception

Moi non plus j'en suis pas encore là, l'éolienne n'est pas encore fabriquée :P Je voulais juste savoir si avec cette taille je pourrais espérer quelque chose.

Pourrais-je compter sur toi pour les schémas ? Concernant le régulateur de charge des batteries, si ça ne coûte pas trop cher je veux bien en acheter un (50€ max).

Pour ce qui est de l'accroche de l'éolienne, elle va en fait me servir à alimenter une "cabane studio" au fond de mon jardin.
-> Cette cabane, sur pilotis bois à 50 cm du sol, et de 2,5 m de hauteur totale sans les pilotis, servira de support.
Plus précisément, ma nacelle sera soutenue par 4 "piles" en acier (2.5 m de haut). Et la nacelle sera accrochée à la poutre horizontale de la cabane pour stabiliser la nacelle. Et bien-sur, les 4 piles d'acier seront bétonnées à la base.

Qu'est-ce que tu en dis ? Je vous ferais passer un plan en 3D dans la journée ou la soirée (le temps que je le fasse)

Merci pour ton implication à m'aider
Bonne journée,
++

EDIT : Et non, 92 cm de haut (la hauteur des bidons) et 58 cm de diamètre total (2 x 1/2 bidon de diamètre = 2 x 29 cm) Donc oui ça doit faire dans les 1,2 m de diamètre fini, mais seulement 92 cm de haut.

[roro04]

Je suis aller voir le lien du régulateur, il n'est pas cher, c'est nickel, mais quelle puissance supporte-t-il ? Tu as une référence pour le contact à changer ?

Voici le plan PDF dont je vais m'inspirer http://innovation.axonis.be/pdf_blog...0verticale.pdf

Moi je prendrais des demi-bidons pour les pales.

[denis05c]

Bonjour,
je pars de l'hypothèse qu'un BON ROTOR SAVONIUS (j'insiste!) doit pouvoir récupérer 20 à 30% de l'énergie du vent .
Ce qui correspond en effet à 40% du rendement théorique maximum. (qui est P=0,37 S . V3 )

Pour surveiller la charge des batteries,un simple comparateur de tension fonctionnant en tout ou rien est suffisant dans un premier temps.
Jusqu'à 14,2 v on charge plein pot (ici,le plein pot sera ridicule ! ) au delà on a le choix entre soit consommer l'équivalent de ce qui entre en pompant directement sur la batterie ,soit basculer la production sur une charge fixe (ou proportionnelle).Si c'est du tout ou rien il faut intégrer un hystérésis pour éviter les pompages.C'est plus long à expliquer qu'à réaliser ...
Ca fonctionne comme ça chez moi depuis des zannées (en tout ou rien) sauf que ce sont des panneaux solaires,et donc je ne suis pas obligé de délester le surplus sachant qu'avec des panneaux solaires,on coupe la charge et basta.
Les systèmes PWM ,MPPT et autres ne sont pas obligatoires dans un premier temps.Ca ne sert qu'à compliquer la réalisation du régulateur si on le fait soit même.

Je pensais plutôt à 200w pour 12m/sec,mais à cause de ton EDIT ,il faut revoir les calculs à la baisse

[denis05c]

Concernant ton dernier post,
le régulateur en kit coûte 14 euros ...
le relais inclus ne permet pas de dépasser 1 ou 2 ampères,il faut donc passer par un relais intermédiaire qui va supporter ton courant.Un relais auto devrait suffire à condition qu'il soit à contact NO/NF . Par le contact NF tu fais passer le courant de charge vers la batterie et par le contact NO (donc relais au travail) tu bifurques vers le délestage.
Mais cette partie est la dernière à s'occuper ...

Elle a l'air sympathique cette éolienne à réaliser (ton document)