¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  cocodrolo el Dom Feb 22, 2009 10:21 am

Hola a todos y muchas gracias.
arcachofo escribió:
no entiendo como va todo el conjunto... los discos parecen estar unidos a unos cuadrados de madera?..
Lo que parecen cuadrados de madera, simplemente son separadores de plástico para poder manejar mejor los imanes.
arcachofo escribió:
¿Como unes unos discos con otros?
Los discos van unidos con un eje que tiene extremos roscados, y unos separadores para que los imanes no se terminen de pegar. El eje lo tengo en el taller, me lo voy a traer el lunes y lo voy a montar para sacarle una foto y ponerla, tengo intención de modificarlo para ponerle directo la sujeción de la hélice.
arcachofo escribió:
¿Como van sujetas las bobinas?
Hasta ahora los he puesto en unos tacos de DM. Que median 200/250/30 mm., donde hacia los alojamientos para cada bobina, como es un material que utilizo en mi taller me ha salido muy económico pues todos han sido retales
arcachofo escribió:
creo recordar que estabas usando 8 imanes/8bobinas.. no?
No, eso fue en una de las pruebas anteriores, llevaba 12 imanes por plato y 6 bobinas, el de ahora mismo lleva 8 imanes por plato y 6 bobinas.
arcachofo escribió:
Lo que tampoco veo son platos de hierro ni nada que se le parezca...
Llevas razón no utilizo platos de hierro, hasta ahora, si el flujo magnético va de imán a imán, ¿para que hace falta dirigir los flujos exteriores? pero bueno los profesionales dicen que si y los de Otherpower también pues habrá que ponerlos



rebollin escribió:
se me ha ocurrido un bobinado diferente al habitual
Nos podrías poner algún dibujo del bobinado, pues si es mejor el aprovechamiento del espacio se podrían ir haciendo pruebas ya, y dejarlo como definitivo en el generador.

Un saludo


Última edición por cocodrolo el Dom Feb 22, 2009 9:32 pm, editado 1 vez

cocodrolo

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  Rebollin el Dom Feb 22, 2009 5:17 pm

cocodrolo escribió:
rebollin escribió:
se me ha ocurrido un bobinado diferente al habitual
Nos podrías poner algún dibujo del bobinado, pues si es mejor el aprovechamiento del espacio se podrían ir haciendo pruebas ya, y dejarlo como definitivo en el generador.

Un saludo

Bueno, ya sabes como es esto de "nuevas ideas", que quizás esté inventado desde hace siglos y que termina siendo peor que lo que hay usandose.

Como dice Homer Simson "En la teoría funciona hasta el comunismo", jejeje. voy a hacer un dibujo y una explicación y en cuanto lo tenga listo, lo mando para comentar entre todos los pró y contras.

Rebollin
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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  Rebollin el Dom Feb 22, 2009 6:27 pm

Bien, entre lo que me habéis enseñado y lo que he leído, la fuerza electromotriz inducida a un conductor, viene determinada por la velocidad a la que el hilo conductor corta el flujo magnético, la intensidad de dicho flujo y la longitud del conductor.

De lo que se deduce que la longitud expuesta al flujo viene dada por la cantidad de espiras, el diámetro del imán(o longitud en caso de los imanes rectangulares) y el numero de bobinas entrelazadas entre si.

El sentido de la corriente generada, viene determinada por el sentido en que el hilo conductor corta el flujo magnético y la polaridad de dicho flujo, por lo que el sentido será el mismo para un hilo que corta un flujo magnético (Norte) de derecha a izquierda que si corta otro flujo magnético ( Sur ) de izquierda a derecha.

El querer obtener un generador trifásico con bobinas convencionales, se complica mucho si se intentan sobreponer unas bobinas a otras, lo que me parece que se simplifica si dichas bobinas son lo suficientemente grandes y delgadas como para poder manipularlas bien.

Dado que en los puntos en que se cruzan con este sistema de bobinado está fuera del flujo magnético, podemos colocar las partes expuestas de cada bobina al flujo en la misma linea manteniendo en todas ellas, la misma distancia al flujo, es decir, lo mas próxima posible.

Si se observa, el desfase entre corrientes inducidas es de 120º dado que mientras una no es influenciada (Azúl), otra está entrando (Amarilla) en el flujo y la otra está saliendo del flujo (Roja) para un sentido de giro de los imanes semejante a las agujas del reloj.



El bobinado de cada bobina se haría toda de una sola pieza.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  arcachofo el Dom Feb 22, 2009 11:31 pm

Si señor!... acabas de re-inventar el bobinado ondulado! ... no es facil inventar algo nuevo, pero eso demuestra que te has hecho con la idea... entonces empieza a aparecer la creatividad.. no?

Estupendos los dibujos!

Esa es otra posiblidad, que permite aprobechar los huecos de las bobinas que quedan sin utilizar en el axial clásico, pero siempre hay sitios donde los bobinados se cruzan, entonces en esos puntos el grueso total es el doble y para que los imanes no rocen con las bobinas hay que hacer las bobinas mayores, ya que además hay que curvarlas una sobre otra. Esto supone por un lado que la resistencia de las bobinas vá a ser mayor y por otro lado es más complicado hacer el bobinado, sobre todo hacerlo bién.
Otro inconveniente de este bobinado es que si se funde o rompe un hilo, toda la fase quedaría inutilizada
.
Pero no cabe duda de que este sistema sería más eficiente ya que se puede meter más hilo en el mismo espacio.

En la prácica la gente suele preferir mantener una configuración sencilla.


creo que mal interpreté el hecho por los transformadores que el flujo atraviesa las bobinas.

En el mensaje que se perdió decía que yo sigo sin enterder muchas cosas referentes al electromagnetismo... por ejemplo esto que acabas de decir.
El tema del electromagnetismo es complejo, es dificil dar reglas generales y las simplificaciones suelen dar lugar a errores.

La tensión se produce al cortar el campo magnético a los hilos.... pero esto solo es el principio... en el momento que por la bobina está pasando corriente... que creeis que pasa?... una bobina por la que pasa corriente eléctrica es... pues sí... es un electroimán, osea en cuanto la bobina está suministrando corriente crea su propio campo magnético (lógico.. no?) este campo es de sentido contrario al del imán que en ese momento está "saliendo" y del mismo sentido que el imán que está "entrando" en la bobina, osea que va a oponerse al giro de los imanes.

Este juego de campos magnéticos es la explicación de porqué cuando el generador está produciendo electricidad cuesta mucho girarlo... cuesta tanto como electricidad está produciendo... lógico no?: cuanta más electricidad está produciendo, mayor es el campo magnético generado por las bobinas y por tanto más fuerte se opondrá a que continue el giro. haciéndo así efectivas las leyes de la física que dicen que no hay nada gratis... si quieres electricidad vas a tener que invertir una energía y cuanta más electricidad quieras, más energía tienes que invertir.

Por otro lado esta interacción de campos magnéticos va a producir vibraciones, ya que la bobina retiene a los imanes mientras está produciendo electricidad, pero cuando los imanes consiguen salir de encima de la bobina dejan de inducir electricidad en esta y por tanto la bobina deja de producir su propio campo magnético, entonces deja de impedir el giro hasta que los siguiente imanes entren en acción, esto crea una serie de pulsos que "frenan" el giro cada vez que se produce un pico de tensión.

En los alternadores monofásicos, todos las bobinas están en fase, osea que van a frenar a la vez, con lo que estos pulsos se ven multiplicados; en los alternadores trifásicos estos pulsos están desfasados, no se producen todos al mismo tiempo, por tanto el movimiento es más suave y se disminuye mucho la vibración.

Por otro lado cuando consideramos estas interacciones de campos magnéticos en conjunto, vemos que en los alternadores monofásicos todas las bobinas están "sintonizadas", osea ván a producir campos magnéticos alternos que se refuerzan unos a otros ... es una coreografía totalmente sincronizada, donde todas las bobinas hacen lo mismo en el mismo momento. En los alternadores trifásicos las combinaciones son mucho más complejas, de manera que en cada momento cada bobina tiene al lado otra bobina que está haciendo otra cosa distinta y no se refuerzan sino que incluso se suavizan unas a otras...

Hasta aquí entiendo yo... por lo visto esas interacciones en el caso de los monofásicos van a producir una serie de "armońicos" que por lo visto pueden ser perjudiciales, mientras que en los trifásicos todo está muy amortiguado.

Otra cosa importante:
De aquí hay que extraer otra coclusión muy importante: las bobinas no non meros elementos pasivos que está tranquilamente entre los imanes... las fuerzas que entran en acción cuando eso está produciendo electricidad son fuertísimas... el plato con las bobinas se vé sometido a empujes de muchísimos Kg, además son empujes pulsantes, osea que el estator se vé literalmente zarandeado en cada pulso de corriente.

Lo mismo se puede decir del plato de imanes... si con el alternador parado los imanes de neomidio se atraen fuertísimo entre sí, cuando el alternador está produciendo corriente cada imán se ve sometido a unas fuerzas, de atracción y repulsión alternativamente que pueden llegar a arrancarlo del soporte.

Esto hay que tenerlo muy en cuenta a la hora de diseñar todo: las fuerzas implicadas aquí son más intensas de lo que uno se piensa. Cuando la gente los hace con ejes y discos de freno de coche, resina de poliester y fibra de vidrio es por algo.... bueno para hacer un generador de 20 W no haría falta tanto...

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  Rebollin el Lun Feb 23, 2009 8:34 am

arcachofo escribió:Si señor!... acabas de re-inventar el bobinado ondulado! ... no es facil inventar algo nuevo, pero eso demuestra que te has hecho con la idea... entonces empieza a aparecer la creatividad.. no?

Estupendos los dibujos!

¿Quieres decir que no los habías visto antes?, ¿que quizás lo podría patentarrrrr????, jejeje, yo que creía que dirías que ya los habías visto antes.

Puesss si, la imaginación al poder.

En el resto de explicaciones (por cierto muy bien explicados), para quien se quiera hacer una idea, si puede, que haga el siguiente experimento, que meta un imán de neodimio dentro de un tubo de cobre puesto en vertical y verá lo que sucede con los campos opuestos al avance de la caída del imán por su interior.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  kilovatio el Lun Feb 23, 2009 4:10 pm

Hola, me meto en vuestro debate con la intención de aportar algunas cosillas. No creáis que es una cuestión sencilla de explicar, lo se por la experiencia de haberlo hecho muchas veces a mis alumnos, parto de bobinas excitadoras, ya que en la electrotecnia no es muy usual utilizar imanes permanentes, pero el comportamiento es el mismo, el núcleo de la bobina excitadora equivale al imán, cuya inducción en el caso del neodimio anda por los 1.2 Teslas

El flujo magnético (fi) siempre circula por el hierro ya que su permeabilidad es mucho mayor que la del aire, aunque existe un pequeño flujo de dispersión que no vamos a considerar.

La f.e.m. inducida depende de la variación del flujo con respecto al tiempo y de la inductancia del devando, el flujo es el concatenado por la bobina y circula por su núcleo magnético, y es el producto de la inducción por la superficie. (un Tesla por metro cuadrado nos da un Weber)

La ecuación es e= L*d(fi)/dt o
e= 4,44*N*fi*f (y un factor de forma que despreciamos)
N=número de espiras
fi=flujo magnético en Weber
f=frecuencia en Hz

La inducción creada por el campo excitador es B=mu(subcero)*N*I/entrehierro (en metros) y se mide en teslas

mu(subcero) es una constante que vale 4*pi*10 elevado a -7

N el número de espiras de la bobina excitadora, e I la corriente en la misma.

La reluctancia del circuito magnético se desprecia porque es muy pequeña frente a la que presenta el entrehierro.

La inducción máxima que se puede obtener es del orden de 2 Teslas con aceros de muy buena calidad, lo normal está entre 0.6 y 1,4 Teslas.

No se si os he aclarado algo o os he liado aun más, si es así disculpadme.

.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  Rebollin el Lun Feb 23, 2009 5:51 pm

Hola Kilovatio, bienvenido, a ver si entre todos aprendemos que es esto de la inducción magnetica y como se mide o calcula.

En los cálculos, hablas de N (numero de vueltas de una bobina), ¿quiere eso decir que el esquema que he expuesto (ondulatorio) no funcionaría correctamente o que es peor que el bobinado clásico?, ¿que opinas?

Saludos.

PD:
Creo que te han salido 3 alumnos mas, jeje.

Rebollin
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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  cocodrolo el Lun Feb 23, 2009 9:06 pm

Hola a todos.
Si por uno de los alumnos te refieres a mi, por supuesto que si, pero el mas torpe de todos. Me pongo a leer con mucho interés pero me cuesta la vida digerirlo,y algunas veces ni eso, cuando empezáis con palabrería técnica le presto la mayor atención pero al no tener claro los conceptos básicos me pierdo. Yo lo que se es que un imán pega.............
De toda la parrafada (sin animo peyorativo) de arcachofo lo único que ya había visto era lo de los cables cruzados y de lo demás ni idea ahora lo estoy requetelellendo para ir asimilando algo, y me aparece el amigo kilovatio y me ha empezado a salir humo por las orejas.
Rebollin el dibujo que dejaste es estupendo pero voy ha seguir con las bobinas normales, si no te importa, ya veo que eres inventor y cabezón como yo, que para que digas a una cosa que si lo tienes que ver muy claro y con todo lo investigas por tu cuenta.
Dios..... He puesto ubuntu y me estoy volviendo loco, siempre he odiado windows y los virus, como tenia por ahí el ubuntu he decidido instalarlo de nuevo y hacerle caso a arcachofo, ya lo había instalado cuatro o cinco veces pero siempre he desistido por no empezar de nuevo y ahora estoy mas liado que el testamento de un loco. Estoy intentando achicar una imagen para que no ocupe tanto y no me deja, y me he puesto a escribir para relajarme. Coño es que llevo toda la tarde. He llamado a mi hija y lo ha hecho en dos segundos, ¡que viejo estoy! y eso que ella nunca había manejado el ubuntu ............. Por fin he podido poner la imagen..............
La idea es que si vamos prolongando hacia atrás los imanes y bobinas en vez de poner los conjuntos (imán bobina) aumentando el diámetro de los discos, siempre habrá que poner una hélice menor, pues el brazo de resistencia sera menor, y a parte de eso se aprovechan los dos polos de los imanes

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  kilovatio el Mar Feb 24, 2009 12:44 am

Empecemos por los devanados, en las máquinas de corriente continua existen dos tipos de devanados, los imbricados y los ondulados, en la formula para el cálculo de una de esas máquinas según sea el tipo del bobinado se divide por dos para los ondulados y por el número de pares de polos para los imbricados.

Pero como lo que nos ocupa es la corriente alterna, no es preciso dividir por nada, se usa el número total de espiras, ya que van en serie su f.e.m. total es la suma de todas ellas.

Pero creo que lo mejor es un ejemplo, si lo deseais me ponéis un correo y os envio un trabajo que he realizado, se trata de un alternador lineal que he calculado y diseñado para acoplar a un motor Stirling alternativo.

De todas formas opino que debéis olvidar los imanes e ir pensando en la generación asíncrona que presenta grandes ventajas, tengo un blog sobre la misma, pero como fui incapaz de poner las imagenes no es muy comprensible, si lo queréis os remito el documento word con imagenes.

El blog está en:http://microcentraleshidroelctricas.blogspot.com/

Por cierto si alguno sabe como publicar estos documentos en alguna web o blog, se le agradecerá la ayuda.

En cuanto al electromagnetismo ya iremos poco a poco.

En mi presentación no me expliqué demasiado, soy un ingeniero jubilado que fue responsable de ingeniería eléctrica en una gran factoría de la mayor multinacional de producción de acero, asi como colaborador del Dto. de Ingeniería Eléctrica de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de mi ciudad y profesor de electromagnetismo de la Escuela de Ingenieria Técnica Industrial, ahora como jubilado busco algo que hacer para no sentirme como "un cacharro obsoleto"

Saludos.

.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  arcachofo el Mar Feb 24, 2009 1:12 am

Hola a todos.... esto se va animando!!

Cocodrolo:
Si... tiendo a soltar grandes parrafadas...
Pero normalmente las suelto por algo, de todo lo que dije te puedes quedar con una cosa:

Las bobinas cuando están producuiendo corriente eléctrica crean su propio campo magnético.

Esto creo que se entiende facilmente: una bobina por la que circula corriente se convierte en un electrimán.
Si lo digo no es para demostrar lo que sé o lo que no sé... en este caso lo decía (entre otras cosas) por un detalle de tu generador: solo tiene una varilla roscada en el eje.... con lo que es facil que el plato no vaya solidario al eje, sino que gire respecto a este; para evitar esto normalmente se ponen 3 o 4 o 5 varillas (ver: http://www.otherpower.com/trips2.html ).

La idea era también intentar explicar porqué el trifásico suele dar mejores resultados que el monofásico.

La idea es que si vamos prolongando hacia atrás los imanes y bobinas en vez de poner los conjuntos (imán bobina) aumentando el diámetro de los discos, siempre habrá que poner una hélice menor, pues el brazo de resistencia sera menor, y a parte de eso se aprovechan los dos polos de los imanes
Si... pero debes tener en cuenta que normalmente no hay nada gratis: el brazo de resistencia será menor porque la potencia será menor, ya que cuanto más cerca estén los imanes del centro de giro, menor será su velocidad lineal y por tanto inducirán menores tensiones ( y viceversa), siempre suponiendo la misma velocidad de giro.

En mi parrafada también trataba de explicar que cuanto mayor es la corriente producida, mayor es la resistencia que el generador opone al giro. Al final sea cual sea el diseño, el generador opondrá tanta resistencia como potencia genere: si opone menor resistencia es que genera menor potencia.


Kilowatio:

Gracias por las aclaraciones, aunque hay un par de cosas que son discutibles; el problema siempre está cuando intentamos generalizar:
El flujo magnético (fi) siempre circula por el hierro ya que su permeabilidad es mucho mayor que la del aire, aunque existe un pequeño flujo de dispersión que no vamos a considerar.
Esto es "casi" cierto cuando hay hierro (me refiero en la parte de las bobinas), pero en este tipo de generadores no hay ningún hierro en las bobinas.

Pero incluso en el caso de generadores con nucleo de hierro, el flujo magnético en algún momento tiene que cortar los hilos.

La f.e.m. inducida depende de la variación del flujo con respecto al tiempo y de la inductancia del devando
Osea... cuantas más espiras mayor tensión y viceversa. Cuanto más rápido vaya el imán mayor tensión y viceversa.

el flujo es el concatenado por la bobina y circula por su núcleo magnético
Claro.... pero el nucleo de la bobina está rodeado por las espiras de la bobina... no?, entonces el flujo tendrá que cortar las espiras para poder llegar al nucleo... no?, esto es cierto haya hierro o no lo haya.

Alguien ha conseguido comerse el agujero de un donuts??

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  arcachofo el Mar Feb 24, 2009 1:18 am

De todas formas opino que debéis olvidar los imanes e ir pensando en la generación asíncrona que presenta grandes ventajas

De nuevo me parece peligroso generalizar...
de que rangos de potencia estás hablando?
Para que tipo de aplicaiones?

Es facil hacer un generador de esos en el garaje de tu casa?

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  kilovatio el Mar Feb 24, 2009 2:01 am

No son cosas discutibles, ya están establecidas desde el siglo XIX, si no existe núcleo magnético, la inducción y por lo tanto el flujo serán extremadamente bajos, dada la baja permeabilidad del aire.

El flujo magnético circula por las zonas de alta permeabilidad, una bobina sin núcleo tiene muy baja inductancia, si deseas bobinas donde se cree una f.e.m. inducida tienes que colocarlas en un nucleo de acero magnetico de alta permeabilidad y que el flujo circule dentro de ese circuito magnetico con el menor entrehierro posible, ya que es en el entrehierro donde se produce la mayor reluctancia magnetica. De hecho en los cálculos técnicos no se suele tener en cuenta la reluctancia magnetica del circuito y se considera solo la del entrehierro que supone más del 97% de la reluctancia total.

Piensa que la permeabilidad relativa del aire es 1, y la del acero magnético no saturado anda entre 2500 y 3500, luego un milimetro de aire equivale a un circuito magnético en el que el flujo recorra entre 2,5 y 3,5 metros.

La ley de Hokpinson (creo que se escribe así, hace treinta años que no lo escribo) establece que el flujo en un circuito magnético depende de la fuerza magnetomotriz (amperios-vuelta de excitación) dividida por la suma de reluctancias, en el caso de que uses imanes permanentes según su composición y grado te darán una inducción en Teslas, esa inducción disminuye con la reluctancia del entrehierro que deberás hacer lo menor posible, las máquinas eléctricas trabajan con entrehierros menores de 1 mm.

Me gustaria saber poner imagenes y formulas para mejorar las explicaciones, en el encerado era mucho más facil.


Última edición por kilovatio el Mar Feb 24, 2009 2:13 am, editado 2 veces

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  kilovatio el Mar Feb 24, 2009 2:05 am

La generación asíncrona puede ir desde 10 W a 10.000 KW, y es mucho más facil de realizar en el garaje de tu casa que lo que estáis intentando.

Además tiene una ventaja fundamental para la eólica, el par de arranque necesario para que el generador empiece a girar es mucho menor que en los generadores de imanes permanenres.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  Rebollin el Mar Feb 24, 2009 2:49 am

A mi también empieza a salirme humo por las orejas.

Modo arcachofo para eolica autoconstruida.
Un generador sin núcleo por la sencilla razón de que estos no ofrecen prácticamente resistencia a ponerse en marcha, por lo que empiezan a girar y producir antes (con velocidades de vientos mas flojos)

Modo Kilovatio para generador de mejor rendimiento.
Un generador con nucleo de hierro (o acero de alta densidad) con eletroimanes, de forma que el arranque tampoco es problema dado que se puede regular la fuerza de los electroimanes para que entren en acción a unas determinadas velocidades de giro, ¿no?

La imagen que creo que quieres exponer es algo así:




Donde se aprecian las láminas finas con las que se forma el nucleo de la bobina a fin de evitar las corrientes de foucault, ¿no?

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  arcachofo el Mar Feb 24, 2009 3:27 am

Que tal Kilowatio?... está interesante el tema.

No son cosas discutibles, ya están establecidas desde el siglo XIX, si no existe núcleo magnético, la inducción y por lo tanto el flujo serán extremadamente bajos, dada la baja permeabilidad del aire.
Todo es discutible, y sigo diciendo que es peligroso generalizar.

Es cierto que en devanados con nucleo de hierro se producen f.e.m mucho mayores, pero todo tiene un precio; si ese nucleo no es de alta calidad (chapas muy finas y bien aisladas entre ellas) las pérdidas por corrientes parásitas pueden llegar a ser muy grandes.

El arranque (con imanes) también es más dificil ya que hay que superar la "barrera" que suponen las ranuras. Estoy comparando un generador con nucleo de hierro con otro sin nucleo de hierro.
El arranque en generadores de inducción es óptimo si solo tenemos en cuenta el generador, pero todavía no hemos hablado de R.P.M.

Para superar el problema de "la baja permeabilidad" del aire en este tipo de generadores se colocan dos platos de hierro con imanes, enfrentando polos opuestos y separados lo menos posible, generalmente la separación entre imanes es parecida al grueso de estos, el efecto es que el flujo magnético circula entre imanes enfrentados y se cierra el circuito por la "parte de atras" en los platos de hierro, quedando algo como esto:

Aquí la simulación original: http://picasaweb.google.com/motorconversion/AxialFluxFEMMSimulations#5288199885557074706

Como ves el flujo magnético no es tan "extremadamente bajo", por supuesto con un nucleo de hierro estaría todavía más concentrado.

La generación asíncrona puede ir desde 10 W a 10.000 KW, y es mucho más facil de realizar en el garaje de tu casa que lo que estáis intentando.

lo que "estamos intentando" es lo que llevan haciendo varios años muchos entendidos en generadores para eólica de pequeño tamaño... por algo será ... no?

Para más información date una vuelta por: http://www.otherpower.com/

Me gustariá ver uno de esos generadores de inducción hechos "en casa" de 10 W... incluso con uno de 100 W me conformaría... bueno hablando en términos absolutos si que los he visto... en algunas pruebillas que hice con inducción conseguía más o menos eso: unos 10 W... pero tenía que mover el generador a unas 1500 R.P.M. con un motor de 375 W... no era especialmente eficiente ... seguramente no estaba trabajando en las condiciones correctas, pero la cuestión es:

De donde sale la energía para exitar a los inductores??
A que velocidad de giro tienen que ir??

Además tiene una ventaja fundamental para la eólica, el par de arranque necesario para que el generador empiece a girar es mucho menor que en los generadores de imanes permanenres.
Esto es cierto si comparas generador de inducción con generador de imanes y nucleo de hierro, pero nada comienza a girar más facil que un generador sin nucleo de hierro... bueno en esto el generador de iducción estaría a la par con el generador sin nucleo si fuera capaz de comenzar a generar a 100 R.P.M. ... pero mis escasos conocimientos sobre generadores de inducción me indican que a menos de 1000 R.P.M. tienen poco que hacer, así que habrá que poner una multiplicación x10.... y que pasa con el par de arranque cuando le meto la multiplicación?

De todas formas si tienes algún diseño que comience a generar a 100 R.P.M. de pequeña potencia (cientos de W) y me lo pueda hacer en casa te ruego que lo compartas....

saludos.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  kilovatio el Mar Feb 24, 2009 5:42 am

Hombre, de 100 rpm no es facil de conseguir, tendrías que recorrer muchos desguaces, pero si te vale de unas 170 rpm, buscas un motor en un desguace que tenga 36 ranuras, que son bastante habituales, eliminas el bobinado viejo y construyes 36 bobinas de paso una ranura, tienes una máquina monofasica que tiene una velocidad síncrona de 166.66 rpm.

Si consigues uno de más ranuras, un antiguo trifásico con 72 ranuras, puedes construir 72 bobinas y generar a partir de unas 85 rpm, como tendrá bastante deslizamiento la máxima potencia te la daría sobre las 95 rpm.

El rotor de jaula de ardilla lo conservas como está. El rendimiento sería bastante regular para una máquina comercial, sobre el 85% pero aceptable para bricolage.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  arcachofo el Mar Feb 24, 2009 6:22 am

Una de 170 R.P.M. también valdría.. pero una cosa es calcular el número de polos que haría falta para conseguir 166.66 rpm nominales a 50 Hz y otra cosa es que el generador sea capaz de iniciar (incluso de mantener) la inducción a esa velocidad... mucho menos en tamaños pequeños. Normalmente el magnetismo residual requiere de altas rpm para iniciar la inducción.

Hay motores de grán número de polos, por ejemplo los de ventiladores de techo, pero las pruebas que yo he hecho ninguno de ellos ha conseguido entrar en inducción, aunque quizás no he probado todas las posibles combinaciones de condensadores... pero como mi experiencia no es gran cosa he consultado mucho por ahí y todos los que han hecho pruebas reales, coinciden en que los generadores de inducción están bién a partir de cierto tamaño, normalmente del orden de Kilowatios y casi siempre trifásicos.

Luego está la cuestión de la "rigidez" en cuanto a rpm, esos alternadores tienden a enclavarse en una velocidad y para aumentar las rpm solo un poquito hay que aplicar un montón de energía... de manera que en la práctica hay que llevarlos hasta sus rpm nominales y ahí se quedan, eso para eólicas de palas fijas es un grave inconveniente (o no... según se mire).

y sobre todo está la cuestión de la eficiencia... los generadores de inducción son eficientes cuando están generando su potencia nominal o cerca y son mucho menos eficientes a porcentajes bajos de su potencia nominal. El hecho de que usen parte de la energía suministrada para generar el campo de los inductores supone una pérdida de eficiencia que es mayor justo en el peor momento, osea con vientos flojos...

Parecen ser ideales para aplicaciones donde la fuente de energía es bastante estable, por ejemplo hidraulica, y a partir de ciertos tamaños.También para eólica de cierto tamaño, con palas regulables en ángulo y circuitos que gestionen todo el proceso.

Los aerogeneradores reales que yo he visto con generadores de inducción eran todos a partir de 5 KW.

Pero si consigues echar a andar alguno de cientos de Watios a menos de 200 R.P.M. sería estupendo.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  kilovatio el Mar Feb 24, 2009 11:45 am

Si le das un vistazo al documento sobre generación asíncrona que tengo alojado en mi blog http://microcentraleshidroelctricas.blogspot.com/ es posible que te sirva para algo si deseas seguir experimentando con este tipo de generación.

Cualquier máquina que trabaje a bajas revoluciones tiene que ser por fuerza una máquina muy multipolar, la f.e.m. generada depende del flujo magnético y de la velocidad, la única forma de aumentar la velocidad es aumentar el número de polos para que la relación grados eléctricos/grados geometricos sea la menor posible.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  arcachofo el Mar Feb 24, 2009 12:50 pm

Si... ya le he echado un ojo a tu blog... muy interesante, sobre todo el tema de la regulación y el cálculo de los condensadores.

Pero el principal problema que le veo es que son necesarias altas rpm para entrar en autoinducción... aunque 166.66 rpm correspondan a 50 Hz con 36 polos eso no significa que se a esa velocidad se consiga la auto-inducción. Para que esto ocurra es necesario superar el umbral que suponen las pérdidas propias del sistema, que haya suficiente inducción por parte del magnetismo residual para que esto provoque la suficiente energía reactiva que comience la "reacción en cadena" de la auto-inducción... y a tan bajas velocidades el magnetismo residual apenas induce ninguna f.e.m.

En la práctica ni siquiera cargando los condensadores se consigue... hay un inicio de autoinducción pero se extingue rapidamente.

Esto pasa especialmente con generadores pequeños, en las pruebillas que he hecho con algún motor trifásico de 5 Kw arrancaba muy facilmente, pero era un trasto bastante antiguo y pesaba un quintal... con motores pequeños de menos de 500 W la cosa se convierte en casi imposible a cualquier velocidad de giro... y a menos de 600 rpm ni en mis mejores sueños.

Es posible que diseñando un generador expresamente para esto se pueda conseguir, pero creo que debería ser de grán diámetro para que la velocidad lineal se pueda mantener dentro de unos mínimos.

Otra posiblidad es añadir unos pequeños imanes permanentes que proporcionen algo más de inducción inicial de la que es capaz el magnetismo residual. Probé esto con un alternador de coche, que tiene bastantes similitudes con los de inducción y se conseguía bajar bastante la velocidad de inicio de la autoinducción, pero en cualquier caso nunca por debajo de las 400 rpm; además el alternador se "comía" los primeros watios en producir el campo magnético necesario para alcanzar la tensión de las baterías y además necesitaba de regulación y al final la cosa se complicaba bastante.

Saludos.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  kilovatio el Mar Feb 24, 2009 1:20 pm

Si has visitado el blog antes de esta madrugada lo habrás visto sin imagenes, ahora despues de mucho pelear he conseguido subir los articulos con imagenes, gráficos, curvas y esquemas así resulta mucho más comprensible.

Proximamente voy a subir un diseño de un pequeño alternador lineal para acoplar a un motor stirling, que también puede servir para la generación ondulomotriz, aunque para esta tengo otro proyecto en mente.

Saludos

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  Rebollin el Mar Feb 24, 2009 7:10 pm

La verdad que está muy interesante, si bien es cierto lo que dice Kilovatio en referencia a las bobinas con núcleo, Arcachofo no se queda atrás, dado que son bien conocidos y usados los generadores que describe sin núcleo con rendimientos muy buenos (seguramente que del orden del 30-50%) teniendo en cuenta que son hechos prácticamente a mano y sin núcleo, adaptandose mejor a las características de vientos variables y si no me equivoco, los descritos por Kilovatio andan con rendimientos del orden del 60-75% pero con sus pegas, por ejemplo, son buenos para hidráulica con un empuje constante y calculado pero dejan bastante que desear en las eólicas, siendo su rendimiento óptimo a una franja muy estrecha de velocidad del viento. Seguro que Cocodrolo estaría encantado si hubiese un término medio para su proyecto ¿un mix?

Kilovatio, voy a echar un vistazo a tu blog, si no regreso, mandar a buscarme que de seguro me habré perdido.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  Rebollin el Mar Feb 24, 2009 8:26 pm

Estoy sin palabras, pero creo que deberíamos diferenciar entre generadores eólicos de los generadores hidráulicos, dado que cada uno parece ser que tienen sus ventajas e inconvenientes.

Lo que si ha quedado muy claro es que todos vemos un inconveniente el uso de multiplicadores.

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  cocodrolo el Mar Feb 24, 2009 8:31 pm

Hola rebollin
Pues si no me importaría que hubiese un híbrido. De madrugada he estado viendo los dos blog de kilovatio, y este hombre puede con todo ¡Que tiemble el mundo que viene kilovatio!, le pedí me los mandara por correo, la letra era muy chica y a penas la veía, y si te digo la verdad, es demasiada comida para tan poco pollo.
Soy un ladrón de vista y oído, pero en los niveles de vosotros tres me harían falta antenas parabólicas.
Lo que he podido deducir de tan ímproba lectura, es que combinando las dos cosas se pueden poner un montón de fases y seguir con los neodimio para conseguir mejor resultado a menos revoluciones.
Tengo un lío mental fabuloso, pues cada vez que leo algo nuevo sale una nueva ramificación del proyecto, y he decidido poner rumbo fijo y acabar con el inicial.
He encontrado un dibujo muy guapo para cazamoscas, ahora cuando termine se lo pondré donde el savonius.
Las parrafadas son estupendas
Un saludo.


P.D.: rebollin echa le un vistazo a ver que te parece

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  kilovatio el Mar Feb 24, 2009 10:06 pm

Si medio os defendéis en el idioma de los gabachos, podéis darle un vistazo a esto :

http://www.alxion.com/bin/alternateur_kit_stk.html

En mi opinión en cuanto calidad son los mejores generadores para eólica que se fabrican, al lado de ellos los PMA y PMG chinos son una porquería, pero cuestan diez veces menos....

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Re: ¿QUE RELACION DE TAMAÑO DEBE HABER ENTRE BOBINAS E IMANES?

Mensaje  arcachofo el Mar Feb 24, 2009 10:54 pm

http://www.alxion.com/bin/alternateur_kit_stk.html

Si Kilowatio.. estupendos alternadores DE IMANES PERMANENTES.

Si medio os defendéis en el idioma de los gabachos
Si... en cuestión de hablar con términos técnicos y muchas formulitas nos defendemos bastante mal.... pero dime una cosa: cuantos alternadores te has hecho tú con tus manitas en tu casa??

No hace falta que me respondas, se nota tu total inexperiencia en el tema....

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