Tema: Problema de par elevado en generador de imanes permantes

Buenas!,

Un amigo y yo nos decidimos a hacer un aerogenerador de eje horizontal y 3 palas, teniendo como objetivo generar unos 500-600w con los que cargar una batería de 12V. Para hacer el generador trifásico de imanes permanentes, nos hemos basado en gran medida en el video de Josep Castells en el que construye un aerogenerador de 1800W:

Para dar un poco más de información, diré que el estator que hemos hecho está compuesto por 9 bobinas, tres por fase, conectadas en estrella. Cada una está formada por 200 vueltas de 4 hilos de cobre agrupados de 0.8mm de diámetro cada uno. Los polos son 12 imanes de neodimio montados sobre un único disco, a diferencia de muchos otros que montan imanes a ambos lados del estator.

Una vez embebidas las bobinas en la resina y con el montaje realizado, obtenemos que la tensión en vacío del generador a 120 rpm es de unos 12V, que es lo que buscábamos. Nuestro problema viene al ir un paso más allá y probar el generador con carga. Para ello, conectamos las tres fases a un puente de diodos para rectificar la corriente y, al otro lado, conectamos una bombilla coche de 12V y 55W. En estas condiciones, el par que es necesario aplicar al eje para conseguir hacerlo girar es descomunal, prácticamente el mismo que si ponemos las tres fases en cortocircuito, con lo que según entendemos estaríamos haciendo funcionar el generador como freno.

Estamos un poco perdidos en cuanto al motivo. Si a alguien se le ocurre qué puede estar pasando, o que parámetros de diseño pueden provocar una situación como esta, nos vendría genial que nos echase un cable. Un saludo

Vaya carga que has elegido. La bombilla tiene una resistencia muy baja hasta que se calienta, prueba con una batería de 6 V y nos dices.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

El viento lo hacéis con un motorreductor. A ver si ponéis unas fotos.

Hola Gabriel, primero de todo gracias por responderme. La verdad es que estamos un poco verdes en el tema eléctrico y desconocíamos ese detalle.
He hecho una prueba rapida con una batería de 12 V de un taladro, no tengo de 6 V, y el par a aplicar es mucho menor. Sin embargo, he comprobado la intensidad cargando la batería y he obtenido unos valores entre 0.2 A a 120rpm, lo que me parece poco. Puede deberse esto al tipo de batería?
Adjunto unas imágenes del aparato


Intentaré probar con una batería de coche y ya te contaré.
Por último si tienes alguna sugerencia para detereminar la potencia nominal del aparato sería genial.
Gracias

Tenéis planos acotados y esquemas del montaje? Cómo habéis calculado los imanes?

La verdad es que no tenemos ningún diseño teórico de lo que viene siendo el generador (del resto sí). Al principio, intentamos hacerlo, pero aparecían variables como la distancia de los imanes a las bobinas, los diámetros de la bobina... que no teníamos forma de saber a priori ya que nuestro proceso de fabricación es bastante rudimentario. Visto ahora, posiblemente fue un error no hacerlo, para al menos tener una idea de a que objetivo apuntar. Nosotros nos basamos sobre todo en videos de aerogeneradores que consideramos similares al que queremos, y también hicimos unas bobinas de prueba previas, que nos sirvieron para practicar el bobinado y para ver en que cantidad de cobre aproximada necesitábamos para nuestro objetivo de 12V.

Como nuestra aproximación hasta ahora ha sido bastante más empírica que teórica, nos gustaría determinar ahora de forma también empírica que es lo que tenemos entre manos, es decir, ver que chicha nos puede dar en unas condiciones nominales. Lo que se nos ocurre a nosotros es conectar el generador a un rectificador, de ahí a un cargador solar "básico" y de ahí a una batería, y medir la tensión e intensidad que obtenemos.

Como te comentaba antes, para probar esto que nos has dicho con una batería en vez de con la bombilla, la única batería que teníamos a mano era la del taladro, y vimos que podíamos hacer girar el rotor aplicando mucho menos par que con la bombilla, pero la corriente que sacamos fue también pequeña. Nos entra aquí la duda de si puede deberse a que la batería era pequeña y no era capaz de absorber más y que si ponemos una de coche podremos ver salir más potencia del generador.

Cuando tengamos los resultados de la prueba con la batería de coche los subiremos, pero si nos puedes dar una idea de qué nos podemos esperar nos vendría de perlas.

Gracias por la ayuda, un saludo

Lo que me choca, es que en abierto, a 120 rpm de 12 V. No debería dar unos 18 en abierto, para que al meter los diodos, y entregar intensidad, la tensión se quede en unos 12?

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Por eso te dije de probarlo a 6 V.

Cuando decía 12V en vacío me refería a la salida del rectificador, perdona por no haberlo dejado claro esto. Al meter los diodos (entiendo que te refieres al puente de diodos rectificadores), realmente se gana algo de tensión respecto a la trifásica, por lo que hemos encontrado, se gana un factor 3*sqrt(2)/pi respecto a la que se tiene entre dos fases del generador trifásico (aprox. un 35% de ganancia), aunque también aparecerá cierta caída de tensión como bien dices por la resistencia que tengan y tal. El caso es que, aun moviendo el rotor lo suficientemente rápido como para llegar a 15-16 voltios a la salida del rectificador, la corriente que sale hacia la batería del taladro que intentamos cargar es bastante baja, y eso nos descoloca .

Respecto a lo que también nos preguntabas antes sobre calcular los imanes, realmente no tenemos mucha idea de cómo hacerlo. Vemos que la mayoría de la gente utiliza dos discos de imanes. Sabes, a grandes rasgos, si nos aportaría algo un segundo disco de imanes? Como influiría?

Supongo que las baterías del taladro no estarán cargadas del todo cuando hacéis las pruebas.
La distancia entre imanes y bobinas es importante, podéis medir qué distancia hay aproximadamente?

Sí, la batería estaba a medio cargar, y la distancia de los imanes a las bobinas es muy pequeña, 3 ó 4 milímetros.