Commit 70160f4a authored by AntoineC.'s avatar AntoineC.
Browse files

Ameliorations a apporter à la preuve de concept

parent 35d88045
----- oooooo ------
Pliboo 0.1 / Point d'étape général de cette expérimentation de fabrication d'une preuve de concept opérationnelle d'une mini-éolienne savonius complète, dénommée PLIBOO, dans sa version de preuve de concept numéro 0.1
----- oooooo ------
Statut de cette expérimentation:
================================
Réalisée. Concluant:
La mini-éolienne complète (support + voile + génératrice + électronique), en tant que preuve de concept, a été réalisée. Elle fonctionne. Elle tourne bien à petit vent. Elle produit de l'électricité à petits vents. L'électronique gère la vitesse de rotation, la charge d'une batterie, et/ou l'éclairage de LED ou lampes.
Statut concernant la diffusion de la connaissance:
==================================================
Non-diffusable en l'état.
Le dispositif n'est pas suffisamment opérationnel, fiable, sécurisé, pour être diffusable auprès du plus grand nombre. De nombreuses améliorations restent à réaliser avant d'envisager une première diffusion.
Suite à donner à cette expérimentation:
=======================================
Aller vers quelque chose de diffusable
Pour rendre le dispositif diffusable, il est sans doute judicieux d'en passer par des étapes intermédiaires, en partant des choses pré-existantes, et allant vers des choses conçues et fabriquées.
# Future étape n°1: Réaliser une preuve de concept à technicité réduite, portant uniquement sur le support et la voile, avec pour objectif de produire et gérer l'électricité avec des petits dispositifs du marché.
# Future étape n°x+1: Réaliser des améliorations intégrant la génératrice et l'électronique, successivement, en partant du plus simple au plus compliqué
GROUPES DE POINTS D’AMÉLIORATION TECHNIQUES À RÉALISER Pliboo 0.1
=================================================================
En partant du haut de la petite éolienne, et en descendant, voici les groupes d’améliorations techniques qu’il serait souhaitable de réaliser pour que cette petite éolienne DIY savonius à axe vertical à génératrice DIY à aimants permanents Pliboo 0.1 passe de l’état de preuve de concept non-diffusable, à l’état de diffusable.
PA1 - PLATEAU SUPPORT DU HAUT:
------------------------------
nota : ces améliorations concernent aussi le plateau intermédiaire et le plateau support du bas.
// TROUS TIGES + GRANDS :
Les trous pour le passage des 6 tiges de 8mm, doivent être de 10mm, de telle façon à permettre leur passage dans les trous facilement.
// PLATEAU PLUS LARGE, OU AUTRE TECHNIQUE :
Pour que les trous des tiges soient plus grands, il est nécessaire que le plateau soit plus large. Or, la largeur du plateau est maximale pour passer dans la CNC. Il n’est donc pas possible d’utiliser la CNC pour réaliser un plateau plus large.
=> Dans ces conditions, plutôt qu'un plateau, il est sans doute nécessaire d'envisager une autre façon de réaliser ce support d'axe et ce support des tiges.
PA2 – TIGES FILETÉES SUPPORT 8MM
--------------------------------
// REMPLACER PAR DES TIGES NON FILETÉES
Plutôt que des tiges filetées, il faudrait utiliser autre chose, car le vissage de tous les écrous sur la tige filetée, est vraiment long et les réglages pas faciles
// RÉSOUDRE LE PROBLÈME DE DÉFORMATION
Les tiges sont souples. En cas de vent, elles tanguent, se courbent. Cela a une influence sur le parallélisme de la génératrice dont le stator est fixé au tiges support (le rotor et le stator se retrouvent soumis à une déformation qui rend la réduction minimale de l’entrefer impossible).
=> Soit, il faudrait supprimer la déformation, en utilisant des tiges support plus solides, plus rigides (par exemple, les tubes des supports d’antenne TV).
=> Soit cela nécessiterait de revoir la façon dont le stator de la génératrice est fixé.
PA3 – LA TIGE FILETÉE AXE CENTRAL
---------------------------------
// DÉPASSEMENT EN HAUT
La tige filetée dépasse en haut. Elle a la même longueur générique que les 6 tiges filetées support : 1 mètre. Mais elle est posée en bas sur la bille qui sert de roulement à aiguille. Elle dépasse donc en haut. C’est moche.
// EMPÊCHE LA POSE DIRECTE D’UN MOTEUR
La tige traverse le système de haut en bas. Il est donc impossible d’y fixer directement un moteur, ou une génératrice, à moins de fixer ce moteur en bas et de s’en servir comme support, ou en haut, sur le plateau support fixe. Ce choix technique restreint l’utilisation de la voile et du support : une personne possédant un moteur et souhaitant le faire tourner avec la voile, se retrouve dans l’impossibilité de la faire. C’est dommage.
=> Il serait sans doute judicieux d’abandonner ce choix technique, et le remplacer par un système qui permette de connecter directement un moteur ou une génératrice sans avoir un axe traversant de bas en haut. Cela nécessite de trouver un moyen pour que la voile ne repose pas sur le bas de son axe, grâce à un roulement à pallier.
=> L’utilisation de couronnes de petits aimants pour réaliser le palier pourrait s’avérer judicieux.
PA4 – BLOC ROULEMENT DE SKATE
-----------------------------
// LES 4 VIS SONT TROP PRES DU CENTRE
Le bloc qui enserre le roulement de skate, comporte 4 trous destinés à recevoir des vis/écrous pour le fixer sur le plateau support. Les centres de ces 4 trous sont placés sur les coins d’un carré de 20x20 mm. Or, c’est trop près du roulement de skate qui fait un diamètre de 22mm de large.
Nota : ces remarques concernent aussi les autres blocs de roulement du système présents sur l’éolienne.
PA5 – BLOC DE CONNEXION DE LA VOILE À L’AXE
-------------------------------------------
// LE DOUBLE ÉCROU RELIÉ À LA TIGE FILETÉE
En cas de force importante exercée sur la voile alors que la génératrice freine fortement (cela peut arriver), le double écrou de fixation à l’axe remonte sur l’axe, et cela fait remonter la voile sur l’axe. Cela peut engendrer de forts dégâts.
PA6 – FIXATION DES 4 TUBES SUPPORT DES 2 VOILES
-----------------------------------------------
// SYSTÈME TUBE, VIS, CHEVILLE
Les tubes PVC pour gaine électrique, utilisés pour former les bords verticaux des voiles, sont fixés au support horizontal de la voile, par un système de vis et cheville glissée dans le tube. Les chevilles sont énormes et peu standards. Les vis ne sont pas standards. Et lors des vissages, il est arrivé que ce système soit difficile à mettre en place et à faire tenir : les chevilles glissent dans le tube, et la vis n’arrive pas à jouer son jeu d’écarteur des chevilles.
Ce choix technique oblige à recourir à une connexion de la voile sur ces tubes, par manchon. Cela ne permet pas de placer une voile sous forme de plaque : plaque métallique, plaque en plastique semi-rigide ou tubulaire, etc ...
PA7 – VOILE
-----------
// BORDS VERTICAUX DU GRILLAGE
Le retour des grillages sur les tubes verticaux des voiles, permet d’obtenir la courbure de la voile, en mettant en tension le grillage et la toile, et ceci de façon simple et très efficace. Cependant, l’obtention de la forme de ce retour du grillage sur les montants, est « bricolée » . Ce n’est pas très « propre ».
// VERS D’AUTRES FORMES DE VOILE À GODETS ?
La voile de l’éolienne est de type « SAVONIUS » . Cette forme est relativement facile à réaliser. La technique du grillage qui tend une toile, est une de ces techniques. Il y en beaucoup d’autres, allant des demi-bidons, aux matériaux courbés. Les formes de type Darius sont elles aussi souvent utilisées, dans leurs variantes « droites » ou hélicoïdales. Mais, il en est une qui mériterait d’être étudiée, qui est très rarement utilisée pour une éolienne, et qui pourtant comporte toutes les particularités attendues par le projet : rotation dès faible vent, et capacité à tourner rapidement, même en cas de grand vent. Il s’agit de la forme en godets. De plus, une telle forme en godets, permettrait la réutilisation des bouteilles d’eau ou de soda. Il y aurait là un intérêt certain.
PA8 – ROTOR DE LA GÉNÉRATRICE
-----------------------------
// PERPENDICULARITÉ À L’AXE
Le plateau rotor de la génératrice, n’est pas totalement perpendiculaire à l’axe. Malgré l’élément censé réalisé cette perpendicularité, effectuant la jonction entre l’axe et le rotor. La fixation tient bien, mais le plateau n’est pas parfaitement perpendiculaire. Il est résulte une difficulté à obtenir un très faible « entrefer » : la distance entre les aimants et les bobines ne peut pas être petite, car la médiocrité du palier du rotor est trop importante.
=> une solution pourrait être d’opter pour la technique des « rayons de roue de vélo » : en plaçant des rayons entre l’axe et le bout du disque rotor, réglables, cela permettrait d’obtenir une perpendicularité parfaite.
// AIMANTS TROP DANGEREUX
Les aimants utilisés pour cette preuve de concept, sont vraiment très puissants. Ils sont très dangereux à manipuler. Ils peuvent casser les doigts, au sens propre, lors de leur mises en place. Ce n’est pas conforme au projet. L’une des contraintes du projet précise : le projet doit être inoffensif. Il convient donc d’utiliser des aimants vraiment moins puissants, que des enfants pourraient manipuler sans crainte de blessures conséquentes.
=>> En utilisant des petits aimants (par exemple, des aimants cylindriques de 5mm de large et de 10-13 mm de haut) et en les positionnant les uns à côté des autres pour former un simili aimant de plus grand, cela pourrait reproduire une force magnétique similaire à un aimant puissant, sans pour autant être dangereux à manipuler.
// FORCE ÉLECTROMAGNÉTIQUE INVERSE TROP PUISSANTE
Lors de la charge d’une batterie de 12 volts, ou de consommation électrique, ou de la mise en jeu des résistances, la force électromagnétique inverse, est très forte. À tel point que l’éolienne a besoin d’un vent puissant pour arriver à charger une batterie de 12 volts au plomb. Dès que la charge est importante, le frein électro-magnétique, est puissant. Ce rapport entre aimants, bobines, force du vent, électricité produite, et utilisation de l’électricité produite, mérite d’être étudié de plus près pour éviter une force électromagnétique inadéquate.
PA10 – TYPE DE GÉNÉRATRICE
--------------------------
// AUTRES TYPES DE GÉNÉRATRICES
La génératrice est de type « pancake ». Il existe d’autres types de génératrices : en couronne ; en WWW ; etc … Il se peut que ces autres types de génératrices soient mieux adaptées.
// POSSIBILITÉ DE « MONTER » DES GÉNÉRATRICES DU MARCHÉ
L’axe central (la tige de 8mm), est d’un seul tenant de haut en bas. La génératrice est construite sur cet axe, entre le plateau support intermédiaire et le plateau support du bas. Pour fixer une génératrice du marché, ou un moteur du marché, il vaudrait mieux placer (fixer) la génératrice, directement sur le plateau support (du haut ou du bas), et faire de telle sorte à ce que l’axe de la génératrice ne soit pas l’axe central traversant. Ou dit autrement, il faut que la génératrice soit un module indépendant, qui se fixe sur les plateaux supports (ou équivalent), et dont son axe central rotor se connecte à la rotation de l’éolienne. En concevant les choses de cette façon, il sera possible de placer une génératrice DIY, comme n’importe quelle autre génératrice (ou moteur) du marché.
PA11 – STATOR DE LA GÉNÉRATRICE
----------------------------------------------------------
// FIXATION DU STATOR
Le stator est fixé sur les 6 tiges support verticales. Or ces 6 tiges support se déforment, se courbent, vibrent lorsque le vent devient fort. Cela modifie l’assiette du disque stator. Le parallélisme avec les deux plateaux rotors sur lequel les aimants sont fixés, n’est plus assuré. Dans ces conditions, la seule solution consiste à avoir un entrefer très grand (entre 5mm et 10 mm) entre les bobines et les aimants, pour compenser la variation de parallélisme entre les plateaux. Ce grand entrefer nécessite de recourir à des aimants de très grande force magnétique, très chers, très dangereux à manipuler. Pour éviter ce phénomène, il serait plus judicieux de ne pas fixer le stator sur les tiges support. Selon ce qui a été dit ci-dessus, il vaudrait mieux imaginer une génératrice « indépendante », dont le stator serait à fixer sur les plateaux hauts ou bas (ou équivalent).
// ENTREFER STATOR/ROTOR
Avec une valeur comprise entre 5mm et 10 mm, l’entrefer entre les aimants et les bobines, est d’une efficacité magnétique très médiocre, voir absolument désastreuse. Cet entrefer ne devrait pas être supérieur à 1 mm. Les industriels atteignent un entrefer compris entre 0,1mm et 0,3 mm. Le réglage fin de la perpendicularité par rapport à l’axe, ainsi que le recours à des petits aimants plats sur le pourtour, faisant face à d’autres petits aimants plats placés sur le pourtour du rotor, pourrait permettre d’obtenir un entrefer très faible, tout en assurant une absence de collision entre les éléments du rotor et ceux du stator.
// FIXATION DES BOBINES SUR LE STATOR
Lorsque le système est freiné par un champ électro-magnétique inverse (c’est le cas, lorsque le frein électromagnétique est mis en jeu), alors, les bobines se mettent à tressauter dans leur logement. Il est nécessaire qu’elles ne bougent pas. Les noyer dans la résine, tel que sont réalisées les génératrices de Monsieur Hugh Piggot, n’est pas compatible avec la notion de « réparation », « réutilisation » du projet. Il serait sans doute pertinent d’utiliser la technique du papier vernis, ou du mélange silicone + farine de mais, pour « fixer » les bobines et éviter qu’elles ne tremblotent.
// DIAMÈTRE DES FILS DES BOBINES
Les fils utilisés ont un diamètre de 0,3mm. Or, additionnés avec la technique de bobine bifilaire façon tesla, cela génère un voltage important dès faible vent (on monte à 24 volts à 60 RPM, avec un vent de force 1), ce qui oblige ensuite à faire toute une gymnastique compliquée pour rabaisser ce voltage pour pouvoir l’utiliser pour des voltages compris entre 1,5 et 12 volts. Il vaudrait mieux, dans ce cas, utiliser des fils plus gros (diamètre supérieur à 1mm), qui vont certes générer un faible voltage à faible vent, mais ce voltage sera plus facile à multiplier avec de simples transformateurs (la technique des doubles bobines), ou avec des composants de types buck-and-boost classiques tout venants, qui sont fabriqués pour accepter des voltages maximaux relativement faibles (60 volts maximum). Viser la production d’un voltage inférieur à 24 volts (quel que soit la vitesse du vent), permettrait de bénéficier de tous les dispositifs de gestion d’électricité utilisés pour l’énergie photovoltaïque.
// CONNEXION DES FILS DES BOBINES
La connectique propre et fiable, des fils entre les bobines, et des fils entrant et sortant de chaque phase, est à revoir. Cela fait vraiment trop « bricolage ». les connexions ne sont pas fiables : elles se décrochent. La connectique de sortie et d’entrée, n’est ni fiable, ni sécurisée.
PA12 – PLUIE, POUSSIÈRE, SABLE, ET GÉNÉRATRICE
----------------------------------------------
// HERMÉTICITÉ DE LA GÉNÉRATRICE
La génératrice n’est pas hermétique à la pluie, au sable, à la poussière.
// DISPOSITIF ENCAPSULANT LA GÉNÉRATRICE
Telle que la génératrice est conçue, il n’est pas possible de l’encapsuler dans un dispositif hermétique à la pluie, à la poussière ou au sable. Un tel dispositif, devrait permettre, non seulement d’y placer une génératrice DIY, mais aussi des génératrices du commerce (ou des moteurs).
PA13 – PALLIER À AIGUILLE SUR BILLE DE JEU
------------------------------------------
Le système d’encapsulage de la bille de jeu – au sens « jeu de billes » - qui assure la fonction de pallier à aiguille pour la rotation sur l’axe façon toupie, est trop étroit, trop étriqué, pas assez solide. La plaque sur laquelle repose la bille doit être de meilleure qualité pour éviter qu’elle ne s’use trop vite.
PA14 – FIXATION DE L’ÉOLIENNE
-----------------------------
// FIXATION AU SOL
Telle qu’elle est conçue, cette petite éolienne ne comporte pas de dispositif permettant de l’amarrer à un support (au sol, ou autre). En cas de vent trop fort, elle va bouger, tomber. Il est nécessaire de prévoir ce type de dispositif de « fixation » ou « d’amarrage ».
PA15 – DISPOSITIF DE GESTION DE L’ÉLECTRICITÉ
----------------------------------------------
// FREIN ÉLECTRONIQUE À BASE D’ARDUINO ET DE RÉSISTANCES
Le frein électronique à base d’Arduino fonctionne de façon énigmatique. Les freins ne s’activent pas de façon systématique. Lorsqu’ils s’activent ils remplissent bien leur fonction. Mais parfois, ils ne s’activent pas. C’est comme çi le courant se situant après les freins, dans les condensateurs des LM317, venait perturber l’ouverture et la fermeture des transistors connectés aux résistances de freinage.
De plus, au démarrage de la rotation (de l’absence de vent, à présence de vent), la mise en route de l’arduino freine beaucoup la rotation de l’éolienne. Puis une fois l’arduino bien mise en route, ce frein de démarrage de l’arduino disparaît.
// FREIN DE CHARGE TROP IMPORTANT À FAIBLE VENT
L’éolienne est dessinée pour produire de l’électricité en 12 volts, pour charger des batteries. Cependant, à faible vent, c’est-à-dire lorsque la puissance mécanique exercée par le vent sur la voile est très faible – force de vent inférieure à 20 km/h – la charge d’une batterie de 12 volts et 7500 mAh, exerce un frein sur la rotation qui empêche l’éolienne de tourner à faible vent, car celle-ci développe immédiatement à faible vent du 12 volts (à moins de 30 RPM, par vent de force 1).
PA-99 DOCUMENTATION ET TRAVAIL COLLABORATIF EN LIGNE
----------------------------------------------------
// DÉPÔTS DES SOURCES
Les schémas ne sont pas mis à disposition de façon convenable. Il n’est pas possible de les repérer correctement. C’est encore en mode bazar. Il n’y a pas de dépôt complet avec toutes les informations disponibles de façon conforme avec la licence CERN-OHL.
// CONFORMITÉ DES DESSINS
Les dessins des circuits électroniques mis en jeu, n’ont pas encore été rédigés sous Kicad. Par conséquent, il est difficile de les partager, de les commenter, de les soumettre à des personnes qualifiées qui pourraient avoir envie de contribuer.
Idem pour les autres parties mécaniques.
// TRAVAIL COLLABORATIF EN LIGNE
Les échanges se font surtout par email et par rencontres physiques. L’utilisation de l’instance GITLAB chez Framagit, en est à ses balbutiements. Une utilisation plus prononcée de Framagit, permettrait sans doute d’inclure plus de personnes dans la réflexion
// ENGLISH ET LANGUE DE MOLIÈRE
La langue officielle du projet est le français. La 1ère langue de traduction du projet est l’anglais. L’avancée du projet n’est pas traduit en anglais. En publiant les informations uniquement en français, on se coupe de beaucoup de personnes qui pourraient nous aider en langue anglaise.
…/… améliorations, et suites, à rédiger … (<fixme!>)
\ No newline at end of file
Supports Markdown
0% or .
You are about to add 0 people to the discussion. Proceed with caution.
Finish editing this message first!
Please register or to comment