COMO CONSTRUIR UN GENERADOR (ALTERNADOR)
CON IMANES PERMANENTES
Como Construir un generador (Alternador) TOMADO Y TRADUCIDO DE: https://www.electronica-pt.com/gerador-imas-permanentes#introducao
1.1.
introducción Moldes, Formas y Apoyos Construcción Estator Construcción de los rotores montaje
introducción
Esta página describe cómo a construir un "generador de imán permanente ( PMG ) o" alternador "genera la corriente alterna (AC). No genera" tensión de la línea "AC 110 o 220V (para esto se necesita utilizar un baterías del inversor). Genera baja (DC) para cargar una batería de 12 voltios. Este generador produce energía con una fuente mecánica de rotación, se puede utilizar una fuerza hidráulica o eólica.
El alternador está constituido por:
Apoyos y ejes; Estator que contiene bobinas de alambre; Estator que contiene imanes permanentes; Rectificadores de corriente.
El estator incluye seis bobinas de alambre de cobre moldeadas en resina de fibra de vidrio. El estator se monta en la columna, pero no se mueve. Los hilos de las bobinas transportan la electricidad a los rectificadores que convierte el AC en DC para cargar la batería. El rectificador se monta con disipador para evitar un calentamiento excesivo y su deterioro. Los rotores se montan en los rodamientos que giran sobre el eje. El rotor trasero está detrás e incorporado en el estator. La parte frontal es externa, se fija a la parte trasera por vetas que pasan por el taladrado en el estator. Las palas de la turbina eólica son soportadas por los vástagos que atraviesan toda la estructura. Al girar, los rotores con imanes, producen flujo magnético que induce en las bobinas. Este flujo magnético es el que produce la energía eléctrica.
¿Cuál es la función del alternador?
El alternador está diseñado para pequeños generadores eólicos (Figura 2), se destina a producir energía por la transformación de la energía mecánica del movimiento giratorio de las palas en energía eléctrica. Para construir un aerogenerador completo es necesario, una torre: se puede utilizar un tubo de acero apoyado con cuerdas o cables, un soporte giratorio en la parte superior de la torre asegura que, a través de la orientación de una pala, esté siempre en posición frontal con respecto al viento; El conjunto de láminas está diseñado para girar el alternador.
Figura 2: generador eólico
operación El generador trabaja con bajas revoluciones. El gráfico muestra la potencia disponible por el alternador. A 420 rpm que genera 180 vatios, que son 15 amperios a 12 voltios (12V x 15A = 180W). En alta velocidad genera más energía, sin embargo, este aumento de velocidad y de producción de corriente provoca calentamiento en las bobinas disminuyendo la eficiencia. Para velocidades de viento más grandes, es mejor cambiar las bobinas del estator, usando diámetros de hilo más grandes o cambiando la forma en que están conectados. Si se utiliza siempre con velocidades de viento elevadas, es mejor usar un hilo más grueso permitiendo así el transporte de más corriente sin calentar excesivamente. Utilizando un hilo más grueso, el número de espiras en las bobinas disminuye, no posibilitando su utilización con bajas velocidades. Para utilizar el alternador a altas y bajas velocidades es posible cambiar la forma de cómo se conectan las bobinas. Hay dos formas de conectar los cables del estator al rectificador. Pueden ser conectados en 'estrella' o 'delta'. Detalles enlaces * Nota-El término "DELTA" también se conoce como conexión en triángulo. En la figura 3 podemos ver el gráfico de energía versus velocidad. La conexión de la estrella se pone en marcha a baja velocidad (170 rpm). Conexión Delta ofrece un poder superior, pero sólo a una velocidad mayor. La estrella es mejor con velocidades de viento bajas, delta es mejor con vientos más fuertes. Una versión más grande de este generador sería capaz de proporcionar más potencia a bajas revoluciones. Figura 3: Gráfico de potencia / rotación
Cuidado y Precauciones En la construcción y montaje del generador tenga cuidado de que los imanes no se suelten, en condiciones extremas si los imanes se sueltan, pueden dañar el estator. Siga las instrucciones de colocación de los imanes no pegue simplemente los imanes en los discos de acero. No golpear con el martillo en los rotores con los imanes durante el montaje. Asegúrese de que haya una distancia mínima de 1 milímetro entre los imanes y el estator a ambos
lados. (Para rotores más pesados, o para velocidades más altas, utilizar un espacio más grande.)
No usar las velocidades del generador por encima de 800 rpm en una turbina eólica. (Cuando las turbinas eólicas están en funcionamiento, se producen fuerzas giroscópicas sobre el eje y los imanes pueden tocarse.) No instale el conjunto de láminas de rotor directamente delante del disco magnético de rotor, en cualquier punto fuera de los vetas. Monte sólo en los tornillos y tuercas que atraviesan el disco.
materiales descripción
Qt. unidades
Peso gr
FIBRA DE VIDRIO Resina de poliester (premezclada con acelera)
2700
El catalizador (peróxido)
50
Talcum laminado de polvo
1200
Fibra de vidrio
metro cuadrado
Pigmento de color si es necesario
300 50
Masilla de cristal CABLES DE ACERO cable de acero inoxidable
2mm x 10 metros
200
IMANES Rejilla 3 ferrite magnet blocks (premagnetised)
16 20 x 50 x 50mm
4000
EQUIPO ELÉCTRICO Hilo de cobre esmaltado para bobinado
14AWG o 1.7mm (o 17AWG) 3000
Hilo de cobre flexible (+/- 14AWG)
6 metros
Hierro de soldadura y aislamiento para las terminales Cinta adhesiva aislante rectificadores
2
25A 200V
Disipadores (se puede utilizar una placa de aluminio)
250
ACERO eje
1
380 x 50 x 25 x 4mm
Disco Placas magnéticas (octogonal)
2
6mm x 305mm Diám. exterior 6000
Varillas (vetas) con rosca 10mm
1000mm
Tuercas 10mm
32
Anillos 10mm
16
Varillas (vetas) con rosca 8mm 8
Tuercas y tornillos de 5 mm para los rectificadores
2
1.2.
500 300
400mm
Tuercas 8mm
Moldes, Formas y Apoyos
1100
125 50
5mm x 20mm REGRESAR
Bobinas Generador
Algunos de los moldes y apoyos se pueden utilizar posteriormente si queremos construir otro aerogenerador.
Bobinas Estator
Bobina estator
Las bobinas se harán en un molde de contrachapado (puede usar cartón, plástico u otro soporte que permita bobinar). Como el número de espiras es reducido (100 espiras), puede ejecutar el bobinado manualmente teniendo especial cuidado para que el hilo se estira. Para cada estator son necesarias 6 bobinas, es importante que el molde de bobinado pueda ser reutilizado. La construcción de la bobina puede ser ejecutada de varias formas, aquí queda un proceso de fácil ejecución.
La parte que va a soportar el hilo puede ser hecha con dos piezas y el interior con un espesor de 13mm. La pieza interior que va a soportar la bobina, es importante que no tenga aristas para que no dañe el aislamiento del hilo.
Moldes para los rotores Los rotores para los imanes se montan en un cubo de rodamiento (ver figura 10). El cubo tiene un falange con agujeros. Puede haber cuatro agujeros con 102 milímetros (4 pulgadas) entre ellos, el diámetro de paso ( PCD ). Será utilizado mm-102 ( PCD ).
Figura 10: Soporte Cubo de rotores
Plantilla PCD El Molde PCD se utilizará para perforar los rotores y todos los componentes interconectados. Los agujeros deben ser marcados y perforados con mucha precisión. (Ver Figura 11). Corte un pedazo cuadrado de 125 milímetros por 125 milímetros de chapas de acero; Dibuje líneas diagonal entre las esquinas y marque el centro exacto; Defina el compás de 51 milímetros de radio (u otro valor si el PCD es diferente) Dibuje un círculo; El diámetro del círculo es igual al PCD de los agujeros. Marque ambos puntos donde pasa la línea del círculo. Defina el compás en 72mm Marcar dos puntos exactamente esta distancia de las dos primeras, sobre el círculo. (Si la PCD es diferente, este tamaño no será 72mm. Encuentre el tamaño por intento y error o utilice la fórmula PCD = d / SIN (180 / n); Haga cuatro agujeros exactamente a 72 milímetros del centro del círculo. Utilice una broca pequeña y luego un mayor.
Figura: 11 Molde para los agujeros.
Separador para los imanes Este molde es para colocar los bloques de imán en los lugares correctos sobre los discos de acero. Sólo se necesita un molde. Haga el molde de 250x250 milímetros de madera prensada o de aluminio (no de acero).
Figura 12: Separador de posición de los imanes.
Marcar el centro de la pieza (250 x 250 mm); Dibuje tres círculos, con diámetros de 50 milímetros, 102mm y 200mm, en el centro; Dibuje un par de rectas paralelas, tangentes al círculo de 50 milímetros, como se muestra; Dibuje otros 3 pares de líneas rectas con ángulos de 45 a 90 grados para el primer par; Utilizando estas líneas, marca la posición del imán, y corte el molde a lo largo de las líneas en negrita, como se muestra en la Figura 12; Dibuje una línea conectando los dos centros de cada imán opuesto; Coloque el molde PCD encima del círculo de 102 milímetros, alineados con los centros de imán, y haga cuatro agujeros para combinar los cuatro agujeros en los discos de acero.
Moldes Estator y Rotores Los moldes para el estator y los rotores se pueden fabricar de madera o de aluminio. El formato de la forma será la forma del lado de fuera del estator. La superficie de cada molde debe ser perfectamente plana. Los moldes deben ser fuertes y ligeros. No es fácil separar la "carcasa" del estator a partir de los moldes. Un martillo es generalmente una buena opción. Es impostante comprobar que las bobinas encajan correctamente en el molde antes de hacerlo. Aquí está uno de los métodos para hacer los moldes basados en el suelo de madera.
Plantilla Exterior del Estator
Cortar varias hojas de revestimiento (figura 13), con 500 milímetros de diámetro. Dejando una de afuera, en todas las otras corte un agujero circular con 360 milímetros de diámetro quedando un aro exteriror; (figura 14);
Figura 13: Molde del estator.
Figura 14: Plancha del estator.
Dibuje un círculo de 360 mm de diámetro en el disco que queda (lo que no se ha agujereado); Haga un agujero de 12 milímetros en el centro del disco, para ayudar a centrarse; Colocar los aros sobre el disco de modo que forme una pila de 60 mm de profundidad del agujero (figura 15). Utilice una buena cantidad de cola en la parte interna de los aros; El objetivo es desbastar el borde del molde para que quede una diferencia de 7 grados entre la base y la parte superior del molde (figura 16).
Figura 15: Profundidad del estator.
Figura 16: Profundidad del molde.
para quitar la diferencia para el aro superior, se puede utilizar un torno, motor o una simple rueda manual que permita la remoción del material excedente. Compruebe que las bobinas encajan fácilmente en el interior de la forma. Ejecute el taladro con las dimensiones iguales a las anteriores.
Construcción del molde.
Figura 18:
perforación:
Estator Interior Cortar discos de 370 mm de diámetro.
Hacer un agujero de 12 milímetros en el centro de cada uno; Colocar en pila (figura 20), usando un tornillo de 12 milímetros centírelos; La pila debe tener al menos 45 mm de espesor, lo ideal es 50 mm; Crear una inclinación de 20 grados en el borde y redondear las esquinas, para reducir el diámetro de 368 milímetros a 325 milímetros; Verificar si la forma exterior se ajusta al molde interior, con 6 milímetros de separación. A continuación, retire el molde interior desde el panel frontal; Dibujo dos líneas sobre la cara mayor del molde, distanciadas 340 milímetros (Figura 21); Corte dos caras planas, como se muestra en la figura 21
Figura: 20 Interior Estator.
Figura: 21 Separadores.
Rotores magnéticos El generador necesita dos rotores, sólo un molde es necesario para su ejecución. El molde externo es similar al del estator pero más fácil de hacer (Figura 22). Utilice el molde PCD para hacer los agujeros coincidentes con todos los demás. cada rotación necesita un disco interno con el mismo patrón de perforación PCD (Figura 23).
Figura 22: Plantilla Exterior del Rotor
Figura 23: Plantilla interior
Los moldes deben ser lijados y pulidos haciendo su superficie lisa, el acabado debe ser hecho usando barniz de poliuretano y finalizado con pasta de pulir. No usar tinta normal, el calor del barniz hará que la tinta quede arrugada dando al proyecto una apariencia descuidada.
1.3.
Construcción Estator
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Es conveniente comprobar por adelantado si las bobinas encajan en el molde.
bobinas Inicie la construcción de la bobina. El hilo debe formar un 'S' evitando que el hilo se enrolle (Figura 26). Bobinado Certa Bobinado Errado
Doblar una punta del hilo 90 grados, 100 milímetros desde el final. Coloque el hilo en el bobinador dejando los restantes. Tira el final alrededor de uno de los tornillos mariposa. Sujete el hilo entre la bobina y el bobinador con un pedazo de tela para mantener la tensión.
Figura: 27 - Sentido Enrollamiento
1.4.
Inicie el bobinado con un taladro (Taladro), motor o manivela. Haga el bobinado sin cruzar el hilo. Construya la bobina en capas. Contar el número de espiras con cuidado. Cuando la bobina está finalizada, pase un pedazo de cinta en las bobinas de ambos lados para que queden firmes. No corte el cable de la bobina hasta que esté atascado con cinta. Cortar el hilo al final con una distancia de 100 mm de la bobina. Coloque la bobina sobre una mesa (de modo que todos queden exactamente de la misma forma (figura 27) Asegúrese de que el final y el inicio de la bobina están en la parte superior y no debajo de la bobina. Raspar el esmalte de 20 mm al final del hilo para permitir la conexión eléctrica.
Construcción de los rotores
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Cada imán rotor se coloca sobre un disco de acero de 6 mm de grosor (Figura 32). ¡No utilice aluminio o acero inoxidable para este disco! Los discos tienen que ser hechos de material magnético (hierro,
acero por ejemplo). El disco tiene cuatro agujeros centrales para encajar en el cubo de rodamiento con un diámetro de 10mm, en un círculo de 4 pulgadas (102 milímetros) PCD. Si el cubo es diferente, todos los encajes y moldes deben tener estas dimensiones. En el centro del disco hay un agujero de 65 mm de diámetro. Debe haber cuatro orificios perforados y roscados para el vástago M10 entre las posiciones del imán, con una PCD de 220 milímetros. Tornillo cuatro pedazos de valla M10, 20mm de longitud, para esos agujeros. El conjunto quedará conectado a la resina contribuyente para asegurar un bloque perfecto. Figura: 32
Figura: 33
Las placas de imán deben ser planas, no deformadas. No es fácil cortar el círculo exterior sin doblar la placa. La guillotina puede cortar chapas de acero en un octógono (Figura 33), sin tostar la placa. Es una forma alternativa de hacer el disco. Cortar un cuadrado, dibujar un círculo, luego cortar las esquinas a 45 grados. La longitud de cada arista es de 116 mm. Los imanes serán colocados en las esquinas del octógono. El agujero central se efectúa con una sierra o se puede cortar en el torno. Limpie los discos hasta que estén brillantes antes de colocarlos en el molde que los va a fusionar con la resina. Quite todas las impurezas. Hay 8 bloques de imanes en cada rotor. Cada bloque tiene un polo norte y un polo sur (Figura 34).
Figura: 34 Cuidado al manipular los imanes. Los imanes pueden dañar cintas de música, tarjetas de crédito y otros soportes magnéticos. Separar los imanes entre ellos deslizándolos. Nunca utilice un martillo para montar el generador, La fragilidad de los imanes puede hacer que se rompieran incluso en pequeñas caídas. En la cara superior, los bloques de imán en el disco deben cambiar NSNS. Hay una forma de validar si la posición es correcta. Al aproximar un imán de uno anteriormente colocado, éste sufrirá atracción, el lado que sufre atracción debe ser colgado hacia arriba en el bloque siguiente. Después de que todos estén colocados, valide si están seguros acercando un imán a cada uno, la secuencia será un atray y en el siguiente rechaza. Figura: 35
Figura 36
Los dos rotores deben atravesarse mutuamente cuando los agujeros de fijación se alinean. Compruebe que los imanes cercanos a los agujeros en un rotor son diferentes del otro rotor (Figura 36).
Figura: 37 - Montaje Rotor Magnético
Cuando el generador está en funcionamiento, los imanes intentarán saltar de los rotores. En los primeros generadores construidos, se verificó que, con los imanes apenas adheridos a los discos de acero, cuando el generador alcanzaba velocidades más rápidas los imanes saltaban de su lugar y dañaban el generador. Para evitar que se desplacen, se deben insertar en resina. La resina, por sí sola, no es lo suficientemente fuerte para sostener los imanes, debe existir un refuerzo. Enrollar hilo de acero alrededor del exterior de los rotores para fijar los imanes dentro del hilo de acero, pero el acero tendría tendencia a anular y transportar los campos magnéticos, por lo que debe utilizarse cable de acero inoxidable. Antes de empapar en resina, secar todos los componentes. Colocar 5 vueltas de cable de acero alrededor del rotor. Evite que el cable forme una bobina. Coloque cuatro tornillos a través de los agujeros en el molde externo, desde abajo (Figura 37). Coloque un disco de acero en el molde exterior. Coloque el molde interno en la parte superior. Mezcla 200 g de resina con catalizador 3cc. Con un pincel distribuido a lo largo del disco de acero. Añadir 20g de pigmento de color, si es necesario. Mezclar 100g de polvo de talco con los restos de la resina. Despeje esta mezcla en los extremos del disco hasta que llene el espacio vacío en la parte superior del disco de acero. Coloque el separador en su posición. Coloque los bloques de imán en el disco de acero, dentro de la ranura de posicionamiento. Asegúrese de que los polos de los imanes queden en la posición correcta 8Figura 35). Con todos los imanes colocados, retire la forma que puede utilizar para hacer el siguiente rotor. Recuerde que la posición de los bloques de imanes debe estar en opsición de modo que los dos rotores se atraigan mutuamente. . Apriete las tuercas para los cuatro tornillos y apriete el disco central hacia abajo en el disco de acero. Mezclar 500g de resina con 7cc de catalizador. Añadir 300g de polvo de talco. Coloque pequeñas tiras de CSM entre los imanes y la apertura exterior. Agregar resina hasta que el CSM se empapó. Agitar para eliminar las burbujas en el interior .. Coloca la bobina de alambre flexible de acero inoxidable fuera de los imanes, por debajo de la parte superior del molde. No deje caer el alambre en la parte superior de los imanes .. Mezclar con 7i resina 500g ± catalizador. Añadir 300g de polvo de talco. Llene los espacios entre los imanes hasta que la mezcla de resina alcance la parte superior del molde. Dejar la mezcla secar durante varias horas antes de quitar los moldes. Sea paciente cuando retire los rotores de los moldes. No utilice golpes de martillo violentos que puedan dañar. Para quitar el ajuste en el molde y no en el rotor.
1.5.
montaje
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Cubo de rodamiento y apoyos Soldar el eje en el agujero de 25mm. Atención para que el eje quede exactamente con 90 grados en relación al apoyo. El cubo de rodamiento (diagrama 40) se ajusta al eje. Tiene dos falanges con 50x25 milímetros de profundidad, con un espaciador entre ellos. Utilice una tapa de plástico para mantener los rodamientos protegidos contra impurezas. No olvide lubricar los rodamientos con grasa. No los llene completamente o el efecto es lo contrario.
Apoyo posterior
Cubo Rodamiento
Este generador fue concebido por Hugh Piggott en 2001, estos diagramas y planos fueron traducidos y adaptados del original con autorización del autor. Estos esquemas y diagramas han sufrido actualizaciones y mejoras durante los últimos 10 años, pronto contamos con los diagramas de los nuevos generadores más fáciles de construir. La información adicional de estos planes puede encontrarse en: www.scoraigwind.com.
glosario PCD Diámetro de paso PCDEsta medida es sólo la distancia entre el centro de dos tornillos diametralmente opuestos. En la imagen, el PCD será la distancia entre los agujeros 1 y 4 o 2 y 3. Básicamente, el PCD se puede encontrar multiplicando la distancia del centro entre dos agujeros adyacentes por 1,701. En general, el PCD puede calcularse para cualquier circulo a partir del número de agujeros (N) y de la distancia del centro, medida entre dos agujeros adyacentes (d) como: PCD = d / SIN (180 / n) Esquema de conexiones del estator en serie
Esquema de conexiones del estator en paralelo