Génératrice à flux axial (éolienne) : tension et vitesse de démarrage de charge
Pour les constructeurs d’éoliennes : les aimants sont fixés sur deux disques en acier, les bobines noyées dans la résine entre les deux. L’outil estime la tension par bobine et par phase, la tension continue au redresseur et la vitesse à partir de laquelle une batterie est chargée. L’estimation peut être étalonnée avec votre propre mesure.
Gratuit, sans compte
Abréviations et symboles de cette page (6)
- Génératrice à flux axial
- Génératrice dans laquelle le flux magnétique traverse des bobines plates parallèlement à l’arbre : aimants sur deux disques en acier, bobines noyées dans la résine entre les deux (conception de Hugh Piggott).
- tr/min
- Tours par minute (en anglais rpm).
- Br
- Rémanence : densité de flux qu’un aimant permanent conserve dans le matériau. À l’extérieur, sur la face polaire, le champ est plus faible.
- Vitesse de démarrage de charge (cut-in)
- Vitesse de rotation à partir de laquelle la tension redressée dépasse la tension de la batterie et un courant de charge circule.
- U, V, W; U1, U2
- Marquage des bornes selon IEC 60034-8 : U, V, W sont les trois phases, 1 = début, 2 = fin.
- Pont redresseur
- Six diodes transforment trois tensions alternatives en une tension continue ; environ 2 × 0,7 V sont perdus par chemin de courant.
| Induction dans l’entrefer (estimation) | 0,343 T |
| Fréquence | 40 Hz |
| Tension par bobine (crête) | 9,26 V |
| Tension de ligne à 400 tr/min | 34 V |
| Tension continue (à vide) | 44,6 V |
| Début de charge sur 12 V | 117 tr/min |
| Résistance par phase | 1,626 Ω |
Formule
Induction au milieu de l’entrefer : deux aimants parallélépipédiques face à face (formule supermagnete.de) B ≈ 2 · B_bloc(entrefer ÷ 2). Vitesse v = 2π r · tr/min ÷ 60. Tension par bobine (crête) ≈ 2 N B l v (deux côtés actifs). Bobines d’une phase en série ; étoile : U_ligne = √3 · U_phase. Tension continue ≈ 3/π · U_ligne,crête − 2 × 0,7 V. Fréquence f = tr/min ÷ 60 · aimants ÷ 2.
Exemple
12 aimants 46 × 23 × 10 mm (Br 1,2 T) par disque, 9 bobines de 70 spires, entrefer 16 mm, rayon 100 mm, étoile : à 400 tr/min environ 34 V entre deux bornes, début de charge sur 12 V vers 117 tr/min. Estimation grossière, à étalonner par une mesure.
Remarques
- L’estimation néglige le flux de fuite et les disques en acier ; des écarts de ±50 % sont possibles. Saisissez une mesure (tension à vide à une vitesse connue) : l’outil poursuit alors le calcul avec ce facteur.
- On dimensionne généralement de sorte que la tension de démarrage corresponde à peu près à la tension de la batterie ; au-delà, la batterie maintient la tension et limite la vitesse (forum solar-electric.com).
- Nombre de bobines divisible par 3 (trois phases). Dans un exemple, Hugh Piggott recommande de mettre en série les bobines de chaque phase et de relier les trois phases en étoile.
- Des aimants puissants sur des disques en acier s’attirent avec une très grande force : montage uniquement avec tiges filetées et entretoises ; les rotors en rotation et le courant de charge sont dangereux.