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Micro-éolienne à axe horizontal imprimée en 3D

2 508 octets ajoutés, 17 octobre 2016 à 14:21
Fichiers
[[Fichier:Nacel.png|Micro-éolienne|300px|right]]
La fonction principale de la nacelle est de maintenir le générateur en position et de maintenir le tout en équilibre sur le mât. C'est également sur la nacelle que va se fixer la dérive qui permet de maintenir l'éolienne en alignement avec le vent. Nous avons décidé d'utiliser l'impression 3D pour créer une forme originale. En effet, l'impression 3D permet de créer des pièces qui se révéleraient extrêmement cher par usinage classique. La forme que nous avons conçue utilise l'effet venturi pour créer un débit d'air plus important en surface du générateur. Cela permet de le refroidir plus efficacement et ainsi d'améliorer son rendement. L'ABS étant un polymère thermoplastique et ne résistant pas à d'importantes températures, l'utilisation de ce type de refroidissement s'est même avéré nécessaire. L'assemblage de la nacelle peut être observé sur l'image ci-jointe.
==Fabrication des pièces & Assemblage==
Les différentes pièces que nous avons créées durant ce projet sont disponible en format CAO et en format stl. Le premier format permet à quiconque qui le désirerait d'améliorer lui-même les pièces et d'essayer de nouveaux designs. Le second format est le format utilisé par la plupart des imprimantes 3D. Il permet l'impression directe des pièces de notre prototype.
Les paramètres principaux que nous avons utilisé dans la fabrication des pièces sont la précision de l'impression et le remplissage. Concernant la précision, nous avons utilisé la meilleure précision possible avec la Up MineMini, c'est à dire une précision de 0.2mm par couche. La précision se révèle particulièrement importante pour le profil des pales car elle influence l'aérodynamisme. La Up mini possède 4 paramètres différents de remplissage: minime, léger, moyen et total. Nous avons utilisé un remplissage moyen pour la plupart des pièces. Cela permettait d'obtenir des pièces suffisamment résistantes à des poids et coûts raisonnables. De plus, il était important de ne pas trop alourdir les pales pour limiter les efforts centrifuges. Les seules pièces avec un remplissage total sont:* la parti partie du hub qui transmet le couple car elle est la pièce la plus susceptible de se délaminer
* les deux parties de la nacelles qui clament le générateur car elles subissent également d'importantes contraintes
=== Banc de test ===
 
Le schéma complet de notre banc d'essai peut être trouvé ci-dessous. La sortie de notre générateur étant triphasée, nous passons en tension continue via un redresseur. Nous plaçons ensuite un convertisseur boost suivi d'une charge résistive. Ce convertisseur va permettre de faire varier la charge vue par l'éolienne et ainsi de faire fonctionner celle-ci à différentes vitesses de rotation pour une vitesse de vent donnée. Nous connaissons en temps réel la vitesse de rotation de notre éolienne grâce à l'encodeur branché au générateur. En se basant sur cette vitesse de rotation, nous régulons le duty cycle de notre boost avec un régulateur Proportionnel Integral.
[[Fichier:test.png|Micro-éolienne|600px|center]]
=== Données obtenues au [https://en.wikipedia.org/wiki/Von_Karman_Institute_for_Fluid_Dynamics_(VKI)/ VKI] ===
 
Les différents résultats que nous avons obtenus au VKI peuvent être analysés. Ils représentent l'évolution du coefficient de puissance ( pourcentage de la puissance reçue du vent en énergie mécanique) en fonction du tip speed ration (rapport entre la vitesse en bout de pale et la vitesse du vent). Le tip speed ratio que nous avons utilisé pour le design des pales valait 3. Nous pouvons voir sur nos graphes que c'est bien autour de cette valeur-là que le coefficient de puissance est le plus important. Cette valeur du coefficient de puissance atteint 0.4 pour le premier set de pales et 0.38 pour le second. Ces valeur sont égales ou supérieures aux micro éoliennes avec lesquelles nous avons comparé notre prototype.
 
[[Fichier:vki1.png|Micro-éolienne|400px|center]]
 
[[Fichier:vki2.png|Micro-éolienne|400px|center]]
== Reproductibilité ==
=== Choix du générateur ===
 
A priori, n'importe quel générateur DC peut être utilisé a condition d'adapter via un programme CAO la nacelle qui va clamer le générateur. Il faut néanmoins faire attention à ce que la vitesse de rotation nominale du set de pale et son couple nominal soient inférieur à ceux du générateur. En effet, si ces données excèdent les valeurs critiques, des dégâts irrémédiables peuvent se produire. La vitesse de rotation de design est fixée par le tip speed ratio à vitesse de vent nominale et le couple maximal du set de pales est donné par le programme matlab.
=== Design des pales ===
 
Grâce au programme matlab fourni en fichier annexe, il est possible pour tout un chacun de créer ses propres pales. Il est ainsi possible de changer le type de profil, le rayon de pale ou la vitesse de vent et tip speed ratio de design.
=== Régulation ===
 
== Fichiers ==
 
[[Fichier:thesis.pdf|pdf du mémoire]]
 
[https://makilab.org/sites/default/files/microwindturbine_CAD_Igot_Snyers.zip fichiers CAD]
[[Catégorie:Projets]]

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