"Comment construire un aérogénérateur" Formation 2007 France

6 au 11 août2007

• La première que nous pouvons voir à droite mesure 4 mètres de diamètre et produit 200 à 400 volts en vue d’une connexion au réseau électrique. L’appareil photo a légèrement déformé les pales.

• Nous avons également construit une autre turbine de 2.4 mètres de diamètre, délivrant 24 Volts que nous n’avons pas eu le temps de tester.  Les photos sont au bas de la page.

• Les pales
• Travail de l’acier
• Les bobines et le stator
• L’assemblage final
• Qu'est ce qu'il se passe aprés?
  
• La petite turbine
  

Merci à Jay pour l’organisation, la cuisine et la connexion de notre turbine au réseau électrique grâce à un onduleur “windyboy”.

Pales pour rotor de 4m de diamètre

Ici, Alain et Pierre mesurent la chute en utilisant un niveau vertical comme référence car le bois est légèrement déformé.

Pierre travaille sur l’épaisseur des pales.

Les pales une fois achevées et assemblées dans l’atelier en vue de leur équilibrage.

Moyeu et parties en acier pour la turbine de 4m de diamètre

Alex tient le cadre de l’alternateur. J’ai opté pour une nouvelle approche du montage du stator qui est la réalisation d’un cadre simple avec des cornières en acier pour commencer, auquel on fixe ensuite le palier d’orientation.  Il est facile de renforcer l’ensemble une fois que la base du cadre est achevée.


Au dessus, nous pouvons voir les pièces utilisées pour emboîter le cadre dans le tube d’orientation. Une seule coupe courbée est nécessaire dans ce cas. La plaque en haut du tube est rectangulaire.

J’ai aussi choisi un système simple pour l’articulation arrière du gouvernail, en utilisant la même taille de tube que le palier d’orientation afin de réaliser une épaisse articulation étanche que l’on pourra facilement assembler. Ainsi la partie intérieure de la charnière d’orientation du gouvernail peut y être ajustée horizontalement avec un faible décalage. L’intérieur du tube maintenu par Laurence a un diamètre extérieur de 76mm. 
Un diamètre de 73mm peut également être utilisé. Le tube de 64mm de diamètre interieur a un diamètre de 73mm.


Nous avons utilisé une longueur de 120mm pour fabriquer un angle de 20 degrés avec l’articulation du gouvernail. La structure plus détaillée de la turbine est visible sur les images de l’assemblage final un peu plus loin. C’est pratique de travailler avec un mètre ruban où n'est indiqué que des millimètres et pas du tout de “inch” dessus.

Les bobines et le moule du stator :

J’ai choisi une forme très simple pour l’enrouleur de bobinages. Pour ce faire, l’enrouleur est composé de 2 disques en contreplaqué distants (grâce à une cale), entre lesquels vient s’enrouler le fil de cuivre autour de 4 clous traversant perpendiculairement les disques. On entoure la section de chaque bobine avec une petit bout de fil de cuivre pour la maintenir en forme avant de la retirer de l’enrouleur. Enfin, on remplace le petit fil de cuivre par un morceau de scotch isolant. C’est facile et rapide de faire ainsi.

Guy, Sylvain et Thomas admirent le stator et commencent à rogner l’excès de résine pendant qu’elle n’est pas encore complètement sèche et donc facile à travailler.

Les bobines du stator :

Nombre de bobines:         12
Spires par bobines:        400
Section du fil de cuivre:    0.71
Masse totale des bobines:    300 grammes
Type de connexion des bobines: Série/ Etoile

Résistance par bobine:    environ 4 ohms
Resistance du stator:    30 ohms

Sorties théoriques:
200 volts à 103 trs/min
1700 watts à 400 volts à
300 trs/min avec 75% d'efficacité.


Le moulage du stator ci-dessus présente 4 coins, mais le cadre est un peu plus dense que le simple cadre carré que j’ai déjà utilisé pour des machines de cette taille ces dernières années. Ceci permet un montage plus solide, et plus propre.

Dans ce cas, il est important de connaître l’orientation des aimants entre eux (nord ou sud), et ensuite être sûr que les deux rotors s’attirent une fois assemblés. Nous avons utilisé une encoche référence pour garder leurs empreintes avec 5 trous de montage. Nous avons seulement utilisé 3 trous pour le moule et le gabarit.

Assemblage et construction de la turbine:

Jay place le stator, aidé par Alex. Il le laisse doucement tomber et se mettre en place correctement. Le premier rotor aimanté est déjà placé dans les 5 montants M14. Nous avons utilisé un plateau en zinc brillant au lieu d’un plateau en acier inoxydable sur la turbine. Nous avons utilisé un perçage M12 pour le montage du stator.


Nous avons pris beaucoup de précaution pour l’installation du second rotor en utilisant 3 tiges filetées M14 pour éviter de se coincer les doigts. De plus, nous pourrons les utiliser pour régler correctement l’écartement et le parallélisme entre stator et rotor.


A la fin, nous avons du chercher une bobine qui avait été retournée dans le mauvais sens durant le montage. Nous avons pu nous en apercevoir en constatant un déséquilibre de la tension de sortie, et avons localisé la bobine incriminée en connectant le stator à une batterie 12 volts.  En effet, le courant continu délivré par la batterie traverse chaque bobine et en passant un aimant devant chacune d’elle nous avons pu repérer la bobine montée à l’envers. Enfin, il n’était pas trop difficile de ressortir les fils pour inverser les connexions. Au dessus, on peut voir Bertrand reboucher l’endroit où la réparation a été effectuée.


La machine en position sur un petit mât dans l’atelier. Les pales ont été un peu difficiles à installer la première fois, comme d’habitude.

Nous pouvons maintenant voir plus en détail la conception du gouvernail. Il se compose d’un tube mesurant 48 mm de diamètre extérieur (1,5 fois le diamètre nominal du support) avec une girouette en contreplaqué de 12 mm d’épaisseur et d’une surface d’environ 1 m carré fixée au bout du gouvernail.




Olivier Krug démonte les pales de la turbine AWP qui était montée sur le mât pour faire place à la notre.


Sylvain réalise les connexions électriques. Il utilise un guide de câble à l’intérieur du boîtier de connexions pour supporter le câble de 12m descendant le mât.


Les pales rentrent facilement la seconde fois. Yvan assiste Olivier. Au dessus de la tête d’Alain, on peut voir les butées de rotation du gouvernail. L’arrêt lent se dresse dans les airs quand le gouvernail est dans cette position. Normalement, il reste contre le tube d’articulation. En dessous, il y a d’autres vues. Le tube de 48mm du gouvernail est lui-même supporté par des équerres en dessus et en dessous pour renforcer les soudures.


Pour cette occasion, nous n’avons pas peint l’acier. Ca aurait pu être plus esthétique avec un coup de peinture, mais j’ai voulu économiser du temps. La turbine sera entièrement peinte ultérieurement et une fois testée.

Thomas avec la machine complète en attendant l’élévation du mât.

Laurence et Guy regardent Jay en train de travailler sur la programmation de l’onduleur “windyboy” (à gauche). Au centre on peut voir le contrôleur de charge (fourni par Fortis) qui protége des tensions supérieures à 370 volts. Ceci évite des dommages sur l’onduleur quand la turbine s’emballe hors charge. Il décharge la puissance dans la résistance chauffante (à droite) fournie par Cressall.

Le site n’est pas idéal quand le vent souffle de l’ouest à travers les arbres.  Un mat de 24m aurait été meilleur qu’un de 12m.

Contents que la turbine produise 2 à 300 watts. Elle a dépassé 500 watts mais on espère produire 1500 watts quand il y aura suffisamment de vent.

Thomas tient les pales de la petite turbine.

PS - Qu'est ce qu'il s'est passé aprés...

LES BONNES NOUVELLES

LES MAUVAISES NOUVELLES

Jay m’a rapporté les données suivantes issues du système d’acquisition du “windyboy”. La machine a produit 8kWh mardi et 9kWh mercredi avant que le gouvernail ne casse. La machine a fourni environ 1 à 1.2 kW pendant dix minutes ce qui signifie que la machine a presque atteint la puissance maxi de la “windyboy” soit 1700W.

Le gouvernail a sauté et a fini dans les pales. Dommage, toujours vérifier les points de soudures du safran.  La prochaine fois, on fera un support pour le pivot de gouvernail plus solide, c’est très facile à faire. Avec les pattes arrière, cette partie devrait être grandement solidifiée.  C’est la partie de la machine qui a souvent tendance à casser s'il y a des vibrations importantes ou des défauts de soudure.

PETITE EOLIENE

Guy, Sylvain et Laurence travaillent avec les bobines sur le moule du stator.

Stator:

Thomas rogne l’excès de résine sur le moule du stator.


La construction de la petite turbine diffère légèrement des anciens plans car les aimants sont placés de côté pour augmenter l’espace au centre du stator, et celui-ci est monté derrière le rotor magnétique (sous le vent) au lieu d’être devant, sur le coté qui est au vent. C’est simple à faire et le tout est assemblé correctement. La partie la plus difficile est de monter les 3 tiges sur le stator.

Pierre découpe la base des pales pour le positionnement du palier au centre de chaque pale.

Les différentes parties de la petite machine sont complètes mais elle n’a pu être assemblée car:

• Nous avons égaré l’écrou qui maintient le palier
• Nous manquions de temps