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Mini éolienne PLIBOO 02 - carnet de bord

AVERTISSEMENT: Ceci est un carnet de bord. Il raconte les épisodes des expérimentations de développement des mini éoliennes portant le nom de code pliboo dans la version 02. Ce n'est pas un tutoriel. Certains contenus peuvent être non-fiables, non-vérifiés, erronés, incomplets, loufoques, non-finalisés. Utiliser le contenu de cette page pour vous construire une chose matérielle peut être dangereux ou mortel. Ne ne le faites pas sans connaissance de cause. Merci.

Pour permettre d'accéder aux dernières informations facilement, ce carnet de bord présente les choses de façon mensuelle et ante-chronologique: les réalisations les plus récentes sont en haut de page, les plus anciennes, en bas de page.

Pour la version précédente de Pliboo, consultez: pliboo-01 (archive)

SAISON 01

OCTOBRE 2018

Expérimentation 20181001

1ère tentative de confection de support pour bobines: des demis cercles en bois avec excavations entoilées

Dans l'épisode précédent, on a réussi à placer deux plateaux d'aimants, dessus et dessous la jante de la roue de vélo. Right ? (c'est pour frimer un peu le “right”, ça fait blog qui s'la joue pour attirer l'attention).

Afin de poursuivre cette belle aventure dans l'atelier du c01n de la labomedia enchantée, on s'en va essayer le placement des 12 bobines à l'horizontal entre les deux plateaux d'aimants. On a un espace disponible de 25mm théorique, entre les deux bords de la jante (la jante fait 25mm d'épaisseur). L'idée: un plateau, constitué de 2 jeux de 2 demi cercles.

Chaque demi cercle:

  • excavé de trous de 55mm de diamètre pour pouvoir y loger chaque bobines de 10mmx10mm de tronçon (ça fait des bobines d'environ 55mm de large)
  • rogné sur la partie en direction de l'axe, pour ne pas être en contact avec la jante.

L'image du dessus donne les dimensions de chaque demi cercle.

SEPTEMBRE 2018

Expérimentations des deux cercles en bois pour placer les aimants à l'horizontal, au dessus et au dessous de la jante de roue de vélo

Dans une plaque de bois de 10mm d'épaisseur, on découpe un seizagone (un truc-a-gone à 16 côtés). Pointe à pointe du seizagone, on a 510 mm. On fait un trou dans le seizagone, avec un autre seizagone, mais plus petit, qui fait, pointe à pointe, 360 mm de large. Et on place 4 trous de 5mm répartis proportionnellement sur le tour intérieur, centrée sur un cercle de 190 mm. Et on fait des emplacements sur chacun des côtés, pour recevoir les aimants, de 25mm de profondeur, et de 30mm de large.

Comme la CNC de l'atelier du C01n ne peut pas découper au delà de 400 mm de large, on se tape tout ça à la main. Ça prend la vie des mouches. Deux heures pas moins, pour dessiner et pour découper avec une scie. D'ailleurs, Serge se pointe et dit “t'as rien fait c't'aprem' !!!”. Par contre, une fois qu'on en a fait une, on peut s'en servir pour dessiner la seconde, en moins de 5mm, en utilisant les pourtours.

Les seizagones reçoivent les aimants, et se glissent sur la roue de vélo

Bonne nouvelle. Les aimants se placent facilement dans leurs logements. Pour les maintenir, il suffit de fixer des pattes de métal de 60mm de longueur. Il faut d'abord fixer toutes les pattes. Puis, on vient glisser les aimants les uns après les autres sous les plaques, dans leurs logements. En se plaçant sur le bord d'une table, en faisant dépasser uniquement le logement visé, les aimants se glissent facilement sans danger. C'est une bonne nouvelle. Grâce à ces pattes, les aimants ne bougent pas.

Ci-dessus, fixation des pattes, et positionnement des aimants dans leurs logements.

Les 16 aimants sont placés un coup Nord/Sud, un coup Sud/Nord

Les deux seizagones, sont remplis d'aimants. On les place bien loin l'un de l'autre, sinon, ils risquent de se coller violemment l'un à l'autre (les aimants sont sur-puissants)

On place un seizagone, pattes vers le dessous, aimants vers le dessus, sur le socle, roue de vélo retirée.

Puis on vient replacer la roue de vélo, avec son manche à éolienne.

On pose le second seizagone sur le dessus de la jante, pattes sur le dessus, aimants sur le dessous.

On rapproche le seizagone du dessous qui vient se coller sur le dessus de la jante.

Dans les 4 trous situés sur le pourtour intérieur des 2 seizagones, on fait passer 4 tiges, qui maintiennent centrée les deux seizagones contre l'intérieur de la jante. Impec !

On fait tourner, car c'est beau.

On fait encore tourner, c'est toujours beau. Un brin de vent, qui se glisse dans l'Atelier du C01N, prend le relai. C'est beau. C'est beau. Malgré le poids, malgré le fait que l'axe n'est pas encore tenu en haut, l'éolienne savonius à axe vertical à génératrice à base de roue de vélo BMX faite avec des aimants permanents brushless, tourne avec volupté, silence, élégance. C'est tellement beau.

AOUT 2018

Échec: Les OAVL de Juillet aboutissent à la production de trop peu de volts pour envisager de poursuivre dans cette voie, même à des fins pédagogiques. L'idée de placer le flux magnétique des aimants en parallèle du plan de chaque bobine, n'est pas une bonne idée. Il est nécessaire de revenir à placer les aimants de telle sorte à ce que l'émission de leur champ magnétique soit perpendiculaire au plan de chaque bobine, comme nous l'avions fait pour Pliboo v01.

"Et avec un petit moteur monté en direct sur l'axe alors ?"**

Mouais … cette phrase est revenue tellement souvent … “Tu devrais déjà commencer avec un alternateur de voiture, ou un moteur de machine à laver … que tu mets directement sur l'axe, tu aurais un succès immédiat …”. Il est peut-être temps d'écrire un truc là-dessus.

Bon, avec un moteur c'est assez simple.

Le truc, c'est trouver le bon moteur.

Le bon moteur pour cette min-éolienne :

Dans la configuration de cette mini-éolienne, que l'on destine à des endroits médiocrement ventés, et pour une implantation au sol, qui va tourner la plupart du temps à 1 tour par seconde (1 rotation pas seconde, soit 60 rotations par minute, 60 RPM), et que l'on voudrait voir produire 18 volts à cette vitesse de rotation, alors il faudrait trouver un moteur dont le ratio V_nominal divisé par RPM_nominal est supérieur à 0,375.

 caratéristiques du moteur recherché: 
 ====================================
 V_nominal / RPM_nominal > 0,375

Raisonnement pour trouver le bon moteur :

 Formule pour trouver le bon moteur:
 ===================================
 RPM_eolienne_cible x ( V_nominal_moteur / RPM_nominal_moteur ) x 0,8 >= V_eolienne_cible
 avec une Amp_cible

Pour trouver le bon moteur, il faut partir de la formule ci-dessus. Le 0,8, c'est parce que, quand on utilise un moteur à l'envers, pour le transformer en génératrice, alors, ce moteur perd environ 20% d'efficacité. C'est comme ça.

Bien sûr il faut que ce moteur soit de type “brushless”: sa rotation doit être la plus libre possible. Il ne doit pas y avoir de résistance à la rotation quand on le fait tourner à la main.

Exemple de raisonnement de sélection de moteur pour notre mini-éolienne

Prenons l'exemple de notre mini-éolienne:

  • une grande majorité de moments de rotation de l'éolienne qui se fera à 60 RPM
  • une tension espérée de 18 volts à cette vitesse de rotation de 60 RPM : une tension suffisante pour charger une batterie de 12 volts et pour encaisser les pertes éventuelles de tensions liées à l'électronique de pilotage de la charge
  • avec, si possible un ampérage de 2,5 Amp , de telle sorte à faire démarrer une raspberry pi3

Ce qui nous permet de calculer le ratio V/RPM minimum des moteurs:

 Soit:
 ====
 RPM_eolienne_cible = 60
 V_eolienne_cible = 18
 
 Alors:
 ======
 V_nominal_moteur / RPM_nominal_moteur >= 60 / (18 x 0.8 )
 <=> V_nominal_moteur / RPM_nominal_moteur >= 0,375

Prenons l'exemple d'un moteur brushless à aimants permanents dont le fabricant annonce les caractéristiques nominales suivantes:

  • volts nominal 220 volts
  • pour une vitesse de rotation nominale de 500 RPM
  • 3 Amp

Calculons le ratio V/RPM de ce moteur:

 
 Ratio nominal V/RPM de ce moteur
 =================================
 V_nominal_moteur = 220
 RPM_nominal_moteur = 500
 
 donc:
 V_nominal_moteur / RPM_nominal_moteur = 220 / 500 = 0,44

Ce moteur conviendrait donc, car son ratio V/RPM de 0,44 est supérieur au ratio V/RPM minimum de 0,375 calculé pour notre mini-éolienne dans sa configuration de vent. En plus, ce moteur annonce 3 Amp, ce qui permettrait de faire fonctionner une raspberry pi3 en direct - cependant, la plupart du temps, dans la réalité réelle de la vie vraie, l'ampérage à un niveau de rotation inférieur à la vitesse nominale est aléatoire, et souvent inférieur.

Si son ampérage est inférieur, alors, cela signifie que la durée de charge d'une batterie sera plus longue, et qu'il ne sera pas possible de démarrer directement une raspberry pi3.

Retenons bien le ratio minimum V/RPM d'un moteur pour notre mini-éolienne:

Selon les calculs ci-dessus, dans le cas de notre mini-éolienne, pour la médiocre configuration de vent à laquelle on la destine, il est nécessaire de trouver un moteur à aimant permanent (brushless) dont les caractéristiques techniques seraient:

CARACTÉRISTIQUE D'UN MOTEUR UTILISÉ EN GÉNÉRATRICE POUR NOTRE MINI-ÉOLIENNE:
V_nominal / RPM_nominal > 0,375

Et ben … en regardant le wouaib, c'est pas si simple à trouver c'te bête là. La plupart du temps, les moteurs affichent des ratios V_nominal / RPM_nominal biens inférieurs à 0,375 , et cela ne convient pas à notre mini-éolienne dans ses futurs configurations de médiocres vents au sol.

On lance un coucours ?: qui trouve le moteur qui va bien ? On offre quoi ? Une bise ? Une tranche de rire ?

"Et avec un petit moteur sur la roue servant de multiplicateur de vitesse de rotation, comme le principe de la dynamo, alors ?"

Il y a environ 890 jours, Serge avait dit: “prends une roue de vélo … et mets une dynamo”. “Ben tiens en voilà une p'tain de chose que l'on s'est refusé de faire, tellement on voulait trouver une autre idée, et tellement le risque de frottement va réduire un maximum la rotation de l'éolienne à faible vent. Mais bon, comme on n'arrive pas à grand chose, pourquoi ne pas essayer ? !!!”.

Ce qu'il y a de bien avec cette solution vienne comme le monde des dynamos de vélo, c'est que c'est déjà “presque” tout prêt et que avec la démultiplication, on arrive à des vitesses de rotation qui correspondent aux caractéristiques nominales de beaucoup de petits moteurs brushless.

En effet: on obtient un RPM de moteur potentiel élevé, de 1256 < RPM_moteur < 7914.

Explication: la roue de vélo fait 420 mm de diamètre, et le diamètre de la roue d’entraînement du moteur sera sans doute comprise entre 10mm et 20mm. Comme la circonférence de la roue de vélo est de 1319 mm, et celle de la roue du moteur comprise entre 31mm et 63mm, avec un RPM de la roue de vélo RMP_vélo = 60, ça fait un RPM du moteur de 1256<RPM_moteur<7914.

Au moins on pourrait retenir cet axe d'essai pour voir si les frottements sont si importants que ça. On ne sait jamais.

Autre pistes d'expérimentation

L'idée serait de se servir de la roue de vélo pour réaliser la même chose qu'avec Pliboo 01. On placer les aimants à l'horizontal. Leur axe de magnétisation vertical, parallèle à l'axe de la roue et de l'éolienne. Un aimant placé au dessus, et l'autre au dessous. De part et d'autre de la jante, dessus et dessous. Les deux aimants orientés dans le même sens. de telle façon à générer un fort champ magnétique. Et on place les bobines à l'horizontal au milieu. Comme la jante a 25mm d'épaisseur, on peut sans doute placer deux bobines, ou une bobine de 20mm d'épaisseur.

Pour maintenir les aimants, un cercle en bois positionné par des tiges à l'intérieur de la jante, avec des trous pour recevoir le passage des aimants. Les aimants sont “collés” par magnétisme sur des plaques en acier vissés dans le support. Et le tour est joué.

C'est sans doute le second axe d'expérimentation à tester en cette rentrée approchante.

JUILLET 2018

Préparation de OAVL 2018

Les OAVL approchent … et l'éolienne s'y prépare. OAVL ne veut pas dire les “Open Ateliers du Val de Loire”. Car en anglais, ça donnerait LVOW pour “Loire Valley Open Workshop”, et LVOW c'est imprononçable. Alors que Open Atelier Version Longue (OAVL), en anglais ça donne LVOW pour “Long Version Open Workshop”, ce qui est bien plus facile à prononcer.

Et donc, la miss mini-éolienne savonius à axe vertical à génératrice à aimants permanents DIY (ça y est les algorythmes esclaves, vous avez capté ces séries de mots clefs pour faire de l'audience ???), se prépare pour viser une production de mini-watts en fin de semaine des OAVL (ou LVOW ou LVOW).

Une série de photos, qui montrent comment la voile se glisse le long du tube central pour venir se connecter à la roue de vélo (c'est tour de france en ce moment, c'est pour ça, la roue de vélo).

OAVL 2018 17 au 22 juillet 2018

Au cours des OAVL 2018, des expérimentations de socles, de cages support, de poteaux de bobines, ont été réalisés, pour essayer de produire un objet pédagogique, futur support d'ateliers pédagogiques, ludiques, éducatifs, réalisables dans les laboratoires de production (aussi appelés FabLab).

Au fur et à mesure des essais de la semaine, ce sont finalement, un socle en bois, des supports de bobines positionnés avec des équerres réglables, des guides pour les tubes verticaux du support, qui ont semblé les plus pertinents à mettre en œuvre.

§. OAVL 2018: PHOTOS DES RÉALISATIONS

§. OAVL 2018: PREMIÈRES MESURES DE VOLTAGES AVEC LA GÉNÉRATRICE FAITE AVEC LA ROUE DE BMX

On place 4 couples de 2 bobines bi-filaires façon tesla (celles utilisées pour pliboo 01, 520 spires, fils de 3mm, tronçon de la bobine de 10mm d'épaisseur), sur le pourtour externe (une bobine face à l'aimant du haut, une bobine face à l'aimant du bas, de chaque support d'aimant). Les bobines sont placées sur les plots n° 1, 4, 7 et 10, sachant que la génératrice est constituée de 12 plots de bobines pour 16 emplacements d'aimants, placés selon la règle 3_n_bobines pour 4_n_aimants.

Les bobines sont reliées en série entre elles: b1.1 reliée à b1.2 reliées à b4.1 reliée à b.4.2 etc …

Les résultats à 60 RPM, sont décevants: * Mesure de voltage: 0,2 volts.

Comparativement, on avait 18 volts à 60 RPM avec 9 bobines avec la génératrice pliboo 01 !!!

C'est naze !!!

On a refait et refait les mesures, vérifier tous les branchement, vérifier que les bobines sont dans le bon sens, mais rien à faire, c'est bien du 0,2 volts que l'on obtient … grrrr, c'est la louze !

§. OAVL 2018: RÉSUMÉ ET CONCLUSION DES EXPÉRIMENTATIONS RÉALISÉES

FIXME! : reste à publier

Phrasé répétitif tout au long de ce carnet de bord, pour attirer les algorythmes des internet

Une mini-éolienne savonius DIY open-source à axe vertical et sa génératrice à aimants permanents faite avec une roue de vélo récupérée et des bobines de cuivre, mise à disposition sous forme de matériel libre open-hardware pédagogique éducatif réalisé lors d'une semaine de résidence art & sciences au milieu d'autres personnes faiseuses de performances extraordinaires lors des OAVL 2018 de la Labomedia enchantée (Open Atelier Version Longue - Long Version Open Workshop), si c'est pas un phrasé qui va attirer les robots fouinant la toîle … (dites- “coucou la planète” ou “hello world” !).

JUIN 2018

Prends une roue de vélo. Retire l'axe central. Mets des roulements de skate. Ajoute des tubes. Coule des pièces en imprimantes 3D. Fixe des plaques. Ajoute les aimants. Fais tourner.

“C'est le manège enchanté”.

“Oh, la roue de la fortune”.

Tout est dit. Enfin … presque … Il faut tout de même deviner à ce stade, que ce sont les premiers éléments d'une mini éolienne à axe verticale et d'une génératrice à aimants permanents pour donner des volts à manger aux petits équipements électrique de faible puissance.

Voyons en détails quelques éléments.

Ceci est la pièce du haut. Un élément rotor. C'est une pièce qui encapsule trois roulement à billes de skate, l'un sur l'autre. La pièce tourne sur l'axe central de 8mm. Les roulements, et la pièce, reposent sur le stator. Via une entretoise de 2mm d'épaisseur, 10mm de haut, et dont l'axe est de … 8mm. Cette pièce en impression 3D est imprimée sur une fière foldarap ancestrale, via un fichier 2D réalisé sous LibreCad importé dans OpenScad: dev-palier-suspendu.tar.gz . La circonférence de la cavité logeant les aimants, est un peu grande sur cette vesion. Les roulements jouent la lambada: ils gigotent. Réduire d'un chouaïa cette circonférence, c'est un truc à noter dans les trucs à corriger.

“Oui, mais … tu veux faire quoi avec tout ça ?, on comprend pas où tu veux aller !”, ont régulièrement chanté en coeur les merveilleuses personnes qui croisent dans les eaux turquoises de l'Atelier du C01n en cette période de l'été 2018.

“Ok, ok, ok, je vais faire un croquis …” , et le voici:

Ce qui est rouge, ce sont les parties qui tournent (rotor). Ce qui est bleu, c'est ce qui ne tourne pas (stator).

INFO

Ceci est un carnet de bord. C'est une page au long cours. Une sorte de main courante. Elle raconte les épisodes des expérimentations de développement des mini éoliennes portant le nom de code pliboo dans la version 02. Ces expérimentations ayant lieu pour la plupart dans l'atelier du C01N de Labomedia, située au 3ème étage dans le coin Sud-Ouest du 108 rue de Bourgogne, à Orléans, France, Planète Bleue Terre, Système Solaire, Galaxie Voie Lactée.

Projet d'expérimentation de Mini-Éolienne.

  • Carnet de bord au fil du vent, au fil des connexions neuronales multi-dimensionnelles, et au fil des dev'.
  • Dans la suite de PLIBOO 01: voir pliboo-01 (archive)
  • Fab et essais en l'Atelier du C01n, les jeudis après midi, et parfois les mardis.
  • Détails, coordonnées, etc … voir en fin de page

Avertissement: à vos risques et périls.

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      Le contenu de cette page fait partie du projet PLIBOO,
      PLIBOO est un projet de développement de 
      système de petite éolienne.
      PLIBOO, son processus de développement, ses systèmes de 
      mini-éoliennes (incluant ses éléments développés),
      est mis à disposition sous licence 
      CERN-OHL 1.2
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      Auteurs: depuis Mais 2015
          Antoine C. (4k5ADllF0cok6 4kHq.ruL70FDI) 
          Labomedia,
          Et les autres personnes contributrices du projet.
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      Le cas échéant, consultez
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