Tambour de machine à laver en roue à aubes

Les énergies renouvelables sauf solaire électrique ou thermique (voir sous-forums dédiés ci-dessous) : éoliennes, énergies de la mer, hydraulique et hydroélectricité, biomasse, biogaz, géothermie profonde...
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nlc
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par nlc » 27/10/08, 15:15

Oui et bien souvent le rendementest bien meilleur avec ungéné/moteur à aimants permanents, puisqu'il n'y a pas besoin de courant d'excitation.
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Christophe
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par Christophe » 02/11/08, 22:02

Voici quelques infos/comparatif sur les solutions techniques possible de génération de courant pour une éolienne (et donc une hydrolienne ou tout autre chose "qui tourne") : http://www.otherpower.com/otherpower_wi ... ators.html

A) Vehicle Alternators

* Advantages: cheap, easy to find, pre-assembled.
* Disadvantages: high rpms required, gears or pulleys needed, low power output, slip rings need maintenance.
* Suitability for Wind Power: POOR

The biggest problem with using car alternators for wind power is that they are designed to rotate at too high a speed to be practical in wind power applications without significant modifications. Even a small, seemingly fast windmill might do most of its work at 600 rpm, not nearly fast enough for a car or truck alternator. This means that gearing up with pulleys or other methods is needed, so lots of power is lost to friction--a big problem with wind or water power, but not a problem with a gasoline engine. Check out how useful car alternators can be for building a small gas-powered charger HERE.

A standard car or truck alternator is electromagnetic-- meaning that some of the electricity produced by the unit must be used internally and sent to the armature through brushes and slip rings to make the magnetic field. Alternators that use electricity to generate the field current are less efficient and more complicated. They are quite easy to regulate, however, since the magnetic flux inside can be changed by adjusting the field power.

Also, the brushes and slip rings wear out, requiring more maintenance. Car and truck alternators can also be rewound to produce power at lower speeds. This is done by replacing the existing stator windings with more turns of smaller gauge wire. This project is not for the faint of heart, but check our PRODUCTS page for the inexpensive booklet Alternator Secrets by Thomas Lindsay if you are interested. The booklet is invaluable for any alternator experimentor! Also, some alternator/electric motor shops may have the knowledge to do this for you.

B) Homemade Permanent Magnet Alternators

* Advantages: Low cost per watt of output, very efficient, huge power output possible, extremely sturdy construction
* Disadvantages: A time-consuming, somewhat complicated project, machining needed.
* Suitability for Wind Power: GOOD

Homemade Volvo Brake Disc PM alternator, 800 watts, $150!

Hugh Piggott in Scotland was the pioneer in building permanent magnet alternators from scratch. Much of our inspiration came from his designs. Thanks Hugh!

Our experiments have consistantly shown that homemade PM alternators are the most powerful and cost-effective solution for building a wind generator. Their low-rpm performance is excellent, and at high speeds they can really crank out the amps thanks to their efficiency. Our more recent PM alternators have been based on Volvo disc brake assemblies, which are very sturdy and have thrust bearings built into the unit. Our larger units are "Disc" or "Axial" designs...a flat plate of magnets rotating next to a flat plate of coils. Our smaller PM alternators are "Radial" designs, where the magnets are fastened to the outside radius of the armature. Since all alternators produce AC, the output must be converted to DC with bridge rectifiers for battery charging.

Our designs to date have been single phase for ease of construction. Three-phase alternators have some advantages (they are somewhat more efficient, and make better use of available space), but they are somewhat more difficult to build.

With a 7 ft diameter prop, our Volvo brake designs can put more than 60 amps into a 12 volt battery in a 30-mph breeze--that's about 700 watts. We've seen the Volvo design peak at over 100 amps during high winds! This gives these homebrew designs a big advantage over similar-sized converted induction motors, which become inefficent quickly and top out at 20-25 amps output with a 7 ft. diameter prop.

Check out all of our PM alternator projects on our EXPERIMENTS page!

C) Induction Motor Conversion Alternators

* Advantages: cheap, easy to find, fairly easy to convert, good low-rpm performance.
* Disadvantages: power output limited by internal resistance, inefficient at higher speeds, machining needed.
* Suitability for Wind Power: OK

Armature converted with permanent magnets

A normal AC induction motor can be converted into a permanent magnet alternator at very low cost. Our experiments have shown that these conversions produce significant power at very low speeds, but become inefficient quickly at higher power levels.

An induction motor has a center core with no wires in it, just alternating plates of aluminum and steel (it will look smooth from the outside). If you rout a groove in this center core to accept permanent magnets, the unit becomes a permanent magnet alternator! We sell super-powerful neodymium magnets that are shaped and polarized perfectly for this application--check our products page.

In practice, our wind generators made with these do quite well until they reach 10-20 amps of output. At this point, they become inefficient quickly--it takes a large increase in windspeed to make only slightly more power, and the rest is wasted as heat inside the unit. The induction motors are wound with wire that's simply too thin for generating large amounts of power. In our tests, DanB's PM induction motor conversion windmill peaks at around 25 amps in 30 mph winds, with a 7-foot diameter prop. By comparison, a 7-foot prop on an efficient PM alternator made from scratch gives peaks of 50-60 amps in similar winds! Converted motors also have the tendancy to "cog" when starting...you can feel the resistance when you turn the shaft. This affects low-speed startup somewhat.

If the lesser output in high winds is acceptable to you, these units can make for a pretty easy wind generator project. Look for AC induction motors of the lowest rpm rating possible. 3-phase motors will perform better than single phase. Since alternators produce alternating current (AC), the power must be converted to DC with bridge rectifiers.

Tips and photos--converting an AC induction motor into a permanent magnet alternator.

D) DC Generators

* Advantages: Simple and pre-assembled, some are good at low rpm.
* Disadvantages: High maintenance, most are not good at low rpm, large sizes very hard to find, small ones have limited power output.
* Suitability for Wind Power: POOR to OK

Generators make DC current, and batteries need DC for charging. Generators were used in automobiles until around 1970, when alternators became more practical (due to the availability of cheap, small diodes). Even old car generators must spin too fast to be practical for wind power, but there have been many good plans for modifying them. Check out our PRODUCTS page for the LeJay Manual , which contains many useful, though involved, plans for doing this. Generators are fairly complex compared to alternators. They must have brushes, and complex commutators. Brushes require maintenance, and commutators can wear out. For most purposes, alternators are more practical today, although generators do have certain advantages at times. Certain low rpm DC motors can be purchased as surplus and work very well as 12 volt low rpm generators. These are from old mainframe computer tape drives, and are sometimes available in local and mail-order electronics stores, and on Ebay. Check out Our tape drive motor page HERE. They don't make a whole lot of power...you can expect only 100-200 watts of output...but these motors are almost a science project in a box! Slap on a frame and a 3-4 ft prop, and you have a small working wind generator.

Surplus tape drive motors can make a quick and easy generator for small windmills

E) Brushless DC PM Servo Motors

A brushless DC permanent magnet motor is really just a permanent magnet alternator! A special driver circuit provides AC power that is in phase with the rotation. If you are able to find a large one of these surplus, it's possible you might have an excellent start for a wind power project. They are used in robotics and precision control applications, and some use Nd-Fe-B magnets for high torque in a small space. As with surplus tape drive motors, we would not trust the bearings to stand up in a wind power application...add more bearings so you don't ruin the motor's original front bearing.

We have not yet been able to locate any of these surplus for experimentation. If you have tried this, or have more information on sources, please Email us! However, we do have a small version...our Homemade anemometer uses a small surplus brushless DC PM motor, which is available for cheap on our Products pages.

Inside a PM brushless DC motor
The inside layout of our tiny Brushless PM DC Motor looks just like the Wood 103's alternator!

F) Induction Motors as Alternators

It's possible to make a 3-phase induction motor produce electricity, either 3-phase or single phase. This requires a controller and capacitor. The generator must run at a fairly constant speed. For this reason, this type of generator is more suitable for constant-speed hydro power installations than for wind, where speed varies--though it can be done. We have not experimented with this technique yet, since we don't have a suitable hydropower source. For more information, check out the book Motors as Generators for Micro-Hydro Power by Nigel Smith.
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par Christophe » 05/11/08, 10:33

J'ai résolu temporairement le probleme de l'alternateur!

Tigrou a récupéré une vielle éolienne en pièce et est ok pour me la préter quelques mois, le temps de faire un essai grandeur nature!

Je vais enfin pouvoir tester mon prochain jouet: https://www.econologie.com/forums/post103307.html#103307



:cheesy:
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par Christophe » 06/11/08, 09:51

J'ai un peu cogité sur le principe du montage et voici le "schéma de principe" qui est sorti.

Je cherche une conception la plus simple, la plus "légère" et la moins couteuse possible...Bref un truc vraiment éconologique et pas un truc à 2000€ jamais rentabilisé! Bref je cherche la conception à l'africaine! :mrgreen:

Mon cahier des charges pour une puissance utile de 200 à 300W:

a) Budget max: 500€ dans le cas ou je dois prendre l'alternateur neuf (probablement sur une petite éolienne de 2 à 400W)

b) Axe du tambour réglable en hauteur pour qu'il puisse s'adapter au niveau d'eau du cours d'eau.

c) Le triangle du chassis principal serait donc monté sur pivot (goupilles ou boulons à serrer/desserrer) et avec sur le bas coté aval (pour compenser le contre couple et gagner en stabilité) de la structure soit une "boutonniere" avec X trous de réglages soit un systeme de glissière avec un serrage par frottement. A voir le plus simple, probablement la boutonniere.

d) Le reste du chassis serait soudé. Je ne sais pas si je ferais le tout en acier ou en alu. Probablement de l'acier de récupération (même sous l'eau ca devrait tenir quelques années si l'épaisseur est suffisante).

e) Le tout serait stabilisé par...les pierres du ruisseau que je poserai sur les profilés du bas, quitte à les ralonger si besoin.

f) Je n'ai pas représenté le tendeur de couroie car je ne sais pas encore comment le faire.

g) 2 roulements ou paliers lisses en bronze à acheter pour l'axe principal du tambour qui serait donc, comme dans une machine à laver en porte a faux complet! Avis au amateurs si vous en avez de récup ! ca m'intéresse! L'axe devrait être bien dimensionné puisque le moteur de la machine en question faisait 380W...

Qu'en pensent les spécialistes de la conception mécanique (que je ne citerais pas pour pas faire de favoritisme ! :D) ? Cela fait presque 10 ans que je n'ai plus fais de conception mécanique... :cry:

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par bham » 06/11/08, 10:40

Pour avoir récemment changé mes roulements de machine à laver, il me vient deux idées :

1° Tu parles d'axe en porte à faux complet ; l'axe du tambour d'une MàLL Top à chargement par le haut ne tourne-t-il pas autour de deux roulements placés de part et d'autre du tambour ?
Cette configuration me semble intuitivement meilleure pour un bon équilibre. Equilibre que tu seras sinon obligé d'obtenir par le biais d'un chassis lourd ou au moins bien fixé.

2° Dans ta description je crois comprendre que tu désolidarises le tambour de sa cage qui, je le rappelle, constitue le support des roulements d'axe. Je te soumets donc l'idée de garder intact l'ensemble tambour/cage, ce qui te permet de conserver les roulements existants (étanches de préférence), ainsi que la poulie d'entraînement de la courroie qui relie le moteur au tambour.
Tu peux ainsi découper dans la cage deux larges fentes, une en position haute pour canaliser l'eau et l'autre en position basse pour l'évacuer, ce qui, au passage, évites un contre courant.

Reste à cogiter pour transformer ton tambour en roue à aubes sans que ces dernières ne viennent frotter sur la cage ; je te proposes donc de découper longitudinalement ton tambour à intervalles réguliers et de replier vers l'intérieur du tambour les "lamelles" ainsi découpées pour constituer des pales non pas tounées vers l'extérieur mais vers l'intérieur. Le seul problème que j'y vois peut être celui posé par les multiples trous du tambour, l'eau entrant en partie dans le tambour par ces trous risquant de le freiner. Mais si ça se confirmes, il peut être possible de fermer les dits trous.
Ce qui pourrait ressembler grossièrement à ça :

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Tu en penses quoi ?
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par Christophe » 06/11/08, 11:09

Merci pour ces 1ere réactions.

bham a écrit :1° Tu parles d'axe en porte à faux complet ; l'axe du tambour d'une MàLL Top à chargement par le haut ne tourne-t-il pas autour de deux roulements placés de part et d'autre du tambour ?


Oui mais le tambour que j'ai est à chargement par le coté...
Donc déjà en porte à faux d'origine et qui n'a qu'un seul axe!

bham a écrit :Cette configuration me semble intuitivement meilleure pour un bon équilibre. Equilibre que tu seras sinon obligé d'obtenir par le biais d'un chassis lourd ou au moins bien fixé.


Pour moi aussi mais je pense que les efforts seront moins importants que sur une machine à laver chargée de linge en essorage! Et rien ne m'empeche de surdimensionner le palier...

bham a écrit :2° Dans ta description je crois comprendre que tu désolidarises le tambour de sa cage qui, je le rappelle, constitue le support des roulements d'axe. Je te soumets donc l'idée de garder intact l'ensemble tambour/cage, ce qui te permet de conserver les roulements existants (étanches de préférence), ainsi que la poulie d'entraînement de la courroie qui relie le moteur au tambour.


Ah non je veux justement garder l'axe d'origine, la poulie et la couroie si possible (j'ai récupéré les 3)...et je vais "découper" les aubage directement dans le tambour...

bham a écrit :Reste à cogiter pour transformer ton tambour en roue à aubes sans que ces dernières ne viennent frotter sur la cage ; je te proposes donc de découper longitudinalement ton tambour à intervalles réguliers et de replier vers l'intérieur du tambour les "lamelles" ainsi découpées pour constituer des pales non pas tounées vers l'extérieur mais vers l'intérieur.


Euh...je vois mais pkoi pas vers l'exterieur selon toi? Déformation? Une ou 2 petites equerres fera l'affaire non?

bham a écrit :Le seul problème que j'y vois peut être celui posé par les multiples trous du tambour, l'eau entrant en partie dans le tambour par ces trous risquant de le freiner.


Ben vu comment le tambour sera découpé je pense pas que bcp d'eau stagne à l'intérieur!

bham a écrit :Mais si ça se confirmes, il peut être possible de fermer les dits trous.
Ce qui pourrait ressembler grossièrement à ça :

https://www.econologie.info/share/partag ... aLvRHF.png
Tu en penses quoi ?


Oula c'est un vrai moulin ca! ...C'est pas l'idée, je voulais un truc amovible et qui travaille plus avec du débit que de la hauteur...Maintenant si cette 1ere idée ne va pas (ou pas assez de puissante) je pourrais envisager de faire un truc comme ca puisque j'ai une retenue de 40 cm du belier...mais c'est plus de boulot et d'investissement...

Voici le "barrage" en question:

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par bham » 06/11/08, 11:57

Christophe a écrit :
bham a écrit :Reste à cogiter pour transformer ton tambour en roue à aubes sans que ces dernières ne viennent frotter sur la cage ; je te proposes donc de découper longitudinalement ton tambour à intervalles réguliers et de replier vers l'intérieur du tambour les "lamelles" ainsi découpées pour constituer des pales non pas tounées vers l'extérieur mais vers l'intérieur.


Euh...je vois mais pkoi pas vers l'exterieur selon toi? Déformation? Une ou 2 petites equerres fera l'affaire non?


Parce que si les pales sont tournées vers l'extérieur elles vont venir en contact avec la cage, ce qui me fait dire que tu n'as pas compris mon idée : c'est de conserver la cage (je ne connais pas vraiment le nom) en inox dans laquelle tourne le tambour ; le jeu entre cage et tambour est assez faible (2/3 cms), ce qui limite la possibilité de faire des pales extérieures

Christophe a écrit :
bham a écrit :Ce qui pourrait ressembler grossièrement à ça :

https://www.econologie.info/share/partag ... aLvRHF.png
Tu en penses quoi ?


Oula c'est un vrai moulin ca! ...C'est pas l'idée, je voulais un truc amovible et qui travaille plus avec du débit que de la hauteur...Maintenant si cette 1ere idée ne va pas (ou pas assez de puissante) je pourrais envisager de faire un truc comme ca puisque j'ai une retenue de 40 cm du belier...mais c'est plus de boulot et d'investissement...

Je voulais juste illustrer le fait de pales "internes".
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par Christophe » 06/11/08, 12:04

Euh la cage c'est le cerclage autour? Je comprends pas le conflit avec les aubages et elle sera conservée, qu'est ce qui l'empeche ?

Je comptais laisser 1 cm de chaque coté en taillant les "aubages" et 2 à 3 cm entre chaque aubage.

Si la resistance en torsion de l'ensemble devient insuffisante, rien n'empeche de souder ou assembler à l'interieur du tambour (grâce à mon mig :) :) ) quelques elements de renfort!

Tiens j'ai oublié un truc: un disque d'inertie non? (éventuellement l'intégrer sur la roue à aube avec des masselottes?

Voici la photo du tambour que j'ai:

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looping
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par looping » 06/11/08, 12:34

Bonjour

Pour ceux qui souhaiteraient de procurer ou avoir des infos sur les alternateurs adaptés aux basses vitesses de rotation voici quelques liens :

http://www.windbluepower.com/

http://www.futurenergy.co.uk/turbine.html

Sinon vous pouvez toujours modifier un alternateur de voiture avec aimants permanents

https://www.econologie.com/forums/alternateu ... t4674.html

Mon proto a un arbre de sortie diamètre 20 , et débite 12V à 240 tr/min

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par bham » 06/11/08, 13:40

Christophe a écrit :Euh la cage c'est le cerclage autour? Je comprends pas le conflit avec les aubages et elle sera conservée, qu'est ce qui l'empeche ?

Voici la photo du tambour que j'ai:

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Je comprends qu'on ait du mal à se comprendre :cheesy: , je vais essayer de te trouver une photo ou un croquis, because j'ai remonté ma machine depuis un p'tit moment déjà et j'ai pas fait de photos.
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