modification moteur asynchrone en générateur aimants permanant

[udos46]

Si vous rendiez les aimants 6 mm plus longs de chaque côté, vous gagneriez quelques watts

[Bricol'eau]

j'ai reçu le rotor à aimants.

Les tests ne sont pas concluants. le rotor s'insère parfaitement dans le stator, il n'y a aucun frottement, aucun point de blocage.
je ressent en faisant tourner à la main le rotor qu'il y a de la grosse resistance, il faut luter contre l'attirement des aimants vers la carcasse du stator.

à gauche le générateur, à droite le moteur d'entrainement

Le moteur asynchrone utilisé est un SERMES 1500rpm, 1,1kW (deux paires de pôles) la réalisation du rotor correspond à la description du document de l'université de Gand.
Il s’insère parfaitement dans le stator, aucun frottement, il tourne librement mais avec un « cogging « relativement important.
j’ai réalisé un banc de test avec un MAS de 2,2kW commandé par un variateur dédié 230V mono en entrée, 380V tri en sortie pour l’entrainement du » générateur ».
Et, c’est la que les problèmes surviennent…
les trois phases du géné sont raccordées à un pont de diode triphasé, les charges résistives de tests sont alimentées en courant continu.
Jusqu’à une puissance délivré par le géné inférieure à 425W, tout semble bien se passer, mais le moteur d’entrainement à du mal à suivre, il chauffe, au dessus de cette puissance il perd des tours, il chauffe et met le variateur en sécurité.
en mettant un wattmètre « domestique » en entrée du variateur, je constate une consommation de l’ordre de 1800W du moteur d’entrainement alors que le géné ne produit que 425W. Le rendement est minable.
Même à vide, sans charges sur le géné, le moteur d’entrainement semble forcer.
ça se confirme en tests sur site avec la turbine Pelton, alors que la roue devrait tourner à 3200 rpm sans charge, je n’arrive pas à dépasser les 1450 rpm.
Ma première analyse est de penser que ce rotor à aimant induit une force contre électromotrice très importante.
Je viens de re démonter le géné, rien n’est abimé, par de traces dans le stator, les bobines ont la même impédance (à l’ohmmètre), l’orientation des aimants est correcte.
Petite précision, sur le banc, à vide, à 1450 rpm la tension entre phase était, après pont de diodes, d’environ 405V, la fréquence en AC entre phase à cette vitesse se situe environ à 50Hz, et la sinusoïde est très belle.

la sinusoïde

Après les tests sur site, j'ai redémonté le générateur, il n'y a aucune traces de dommages ou de casse.

j'ai refais des tests a vide sur le banc, il en ressort une grosse consommation électrique du moteur d'entrainement même quand le générateur est à vide.

Les chiffres :
Moteur d'entrainement 2,2kW 3000rpm VEVOR alimenté par un variateur IN 230V mono / OUT TRI 380V. L'entrée IN du variateur sur Wattmètre "domestique"
sans charge sur le moteur.
-à 1500rpm conso : 230W
-à 3000rpm conso : 365W

génératrice entrainée par le moteur rapport 1/1
sans charge sur la génératrice (a vide), elle est câblée en triangle
-à 1000rpm, conso moteur d'entrainement : : 675
-à 1500rpm : 920W
-à 3000rpm : 1471W

génératrice entrainée par le moteur rapport 1/1
sans charge sur la génératrice (a vide), aucun couplage, enroulements en l'air
-à 1000rpm, conso moteur d'entrainement : 326W
-à 1500rpm : 443W
-à 3000rpm : 853W

génératrice entrainée par le moteur rapport 1/1
sans charge sur la génératrice (a vide), elle est câblée en étoile
-à 1000rpm, conso moteur d'entrainement : 322W
-à 1500rpm : 448W
-à 3000rpm : 854W (+1000V AC entre phases).

Qui a une idée du pourquoi ?

[Simon]

salut !

tu es connecté en triangle non?

as tu essayé la connection etoile , et aussi de mettre 3 pont de diode monophasé , un sur chaque phase sans brancher ta génératrice en triangle ou etoile?

[Simon]

essaye au moins ce branchement de pont redresseur (redressement triphasé double alternance avec neutre) https://www.astuces-pratiques.fr/electr ... vec-neutre

si la tension est trop elevée pour ton onduleur hybride , tu connecte pas les 3 fils de phase en neutre mais tu met 4 diodes suplementaire pour faire un pont de diode a 12 diodes et 6 entrées...


avec un branchement etoile tu elimine déja pas mal de courant parasites par rapport a un branchement triangle.

[Bricol'eau]

le problème actuel est en amont du redressement, donc ce n'est pas une piste.
J'ai décidé de remonter le rotor d'origine et de redémarrer en moteur. ça va me permettre de vérifier le bon fonctionnement du stator.
c'est juste pour "fermer une porte", mais pour moi la réponse au problème est claire : les aimants sont trop puissants, l'attraction vers la cage du stator est tellement importante qu'elle s'oppose à la rotation du rotor.
il faut que je remonte les roulements sur l'arbre e l'ancien rotor, j'espère y arriver, je n'ai pas de presse, le rotor va passer la nuit au congelo, et demain les roulements iront faire un tour dans le four à 80°C.

[Simon]

oui , le probleme est en amont du redressement , c'est bien pour cela que le branchement en etoile vas te faire gagner du rendement.

as tu essayé de comparer les pertes entre branchement en etoile et branchement en triangle avec charge? as tu essayé ta génératrice en branchement etoile sur ta pelton?

le truc des aimants trop puissant , ça ne peux etre un probleme que si ton noyau magnetique est saturé , et a vide en tournant a la main il ne peu pas l'etre. hors tu constate déja de grosse pertes quand tu tourne a la main est sans charge. ces pertes ne viennent pas de la puissance des aimants , mais des courants parasite. tu peux les reduire fortement avec un branchement en etoile , ( branchement en etoile que tu n'as pas (encore) essayé en charge sur ton banc ou sur ta pelton car la tension est bien trop elevé pour prévoir d'utiliser ce branchement , je me trompe? )

[Simon]

en tout cas j'y vois une génératrice parfaite pour mes contraintes : une force electromotrice elevée ; une section de cuivre qui peut passer 1 ampere sans trop de perte , parfait pour une pelton qui tourne a 250 tours minute en charge (pas trop de courant de foucault a cette fréquence) et donner 100 watts . sur que dans ces valeurs le rendement est largement au dessus de 80% .


tes contraintes sont differentes , tu en as une induite par la puissance de tes aimants : tu dois travailler avec une tension la plus elevée possible vu les limites de ton moteur d'origine et ce qu'il peu passser en ampere sans trop de perte cuivre (travaille a un peu moins de 2 ampere ,mais pour limiter les pertes cuivre , vise plutot 1 ampere. ce qui est parfait avec tes aimants ultra puissant qui te permettent justement d'avoir une tension tres elevée et de pouvoir sortir 800 watts avec 800 volt et 1 ampere genre.

[Simon]

les pertes fer augmentent avec la fréquence ça on peut rien y faire car le noyau magnetique il est déja fait, j'ai pu le constater avec le moteur de machine a laver direct drive LG que j'avais testé en génératrice : c'etait pas des toles magnetiques a grain orienté et de 0,2 mm d'epaisseur qui etait utilisé pour le noyau magnetique , mais plus des vieilles boite de conserves de un demi mm d'epaisseur! j'imagine avec un hysteresis a faire palir le professseur magneto dans les X Men(j'exagere a peine) du coup des que t'augmente la frequence tu te retrouve avec des courants de foucault enorme et ça chauffe le cul des moineaux. si tes toles magnetique sur ton moteur d'origine sont pas optimisé pour le rendement , et qu'en plus t'y rajoute un branchement en triangle , tout part a chauffer ta génératrice par induction magnetique..
mais avec un branchement etoile , t'elimine déja les harmoniques de rang 3 et les courants parasites qui surviennent si t'as pas exactement la meme impedence sur chaque bobine;

[Simon]

mais pour moi la réponse au problème est claire : les aimants sont trop puissants, l'attraction vers la cage du stator est tellement importante qu'elle s'oppose à la rotation du rotor.

nooonnn! le probleme ne viens pas du rotor , mais du stator. il faudra que tu fasse avec les caracteristiques du stator.
ça te semble pas evident que le probleme vient du stator et pas du rotor?
pourtant si tes aimant son selon toi trop puissant , c'est bien a cause du stator qu'ils posent probleme non?
concentre toi sur le stator , je dis ça , je dis rien...

ps/ t'attend pas a avoir moins de perte dans la meme configuration avec des aimants moins puissants. tu as la meme frequence , les memes toles magnetiques , la meme section de conducteur. tes aimants n'influent que sur la tension. (on la vu , tu est normalement en deça de la saturation magnetique a 1500 rpm et encore moins sujet a la saturation magnetique quand tu tourne a la main sans rien branché sur ta géné alors que tu constate déja des pertes en faisant ce dernier test)