GENERADOR ELÉCTRICO CON ACOPLAMIENTO MAGNÉTICO: 9 Pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

"El mundo ha cambiado. Lo siento en el agua. Lo siento en la tierra. Lo huelo en el aire. Mucho de lo que una vez fue está perdido …" - El Señor de los Anillos.

Ciertamente… hablando de Petróleo y Energías No Renovables, mucho de lo que era se ha perdido. Necesitamos nuevas formas de producción de energía… Limpias y fáciles de obtener… sin dañar el medio ambiente que nos rodea. Luego les mostraré una forma diferente de producir energía … es el resultado de lo que muchos han estado haciendo de forma aislada … simplemente estoy tomando las mejores ideas y poniéndolas juntas para que podamos obtener el resultado deseado. La información que se muestra aquí es de dominio público. Se basa en ideas de principios del siglo pasado. Pero es hasta hoy, que con la aparición de los imanes de neodimio podemos hacer realidad las ideas del pasado. Utilizo el principio de "Divide y gana". ¿Por qué tener un generador grande, pesado y caro? … Si puedo lograrlo con varios pequeños…. La idea es conectar varios motores brushless utilizados como generador y enlazados entre sí mediante un engranaje magnético, de esta forma podemos mover varios generadores con el uso de un solo motor, aumentando así la eficiencia del sistema.

jmoreno555

Veracruz, Ver.

MÉXICO, 9 de febrero de 202

Paso 1: MATERIALES

Los materiales que vamos a necesitar son:

• Motores de unidad de CD / DVD (5 piezas)
• Imanes de neodimio de 5 mm de diámetro x 4 mm de altura. (60 piezas)
• ProtoBoard Doble
• Puente rectificador 50 V / 1,5 amperios. (15 piezas)
• LED rojos de 5 mm (5 piezas)
• LED verdes de 5 mm (5 piezas)
• LED amarillos de 5 mm (5 piezas)
• Resistencias de 150 ohmios a 1/4 de vatio (15 piezas)
• Cable

LEGO:

Las piezas de lego se pueden encontrar en: www.bricklink.com

• Ladrillo 1x16 (LEGO No. 3703) - (10 piezas)
• Liftarm 1x11.5 (LEGo No. 32009) - (10 Piezas)
• Liftarm 2x4 L (LEGO No. 32140) - (15 Piezas)
• Eje 3 con espárrago (LEGO No. 6587) - (20 piezas)
• Pin largo con fricción (LEGO No. 6558) - (25 piezas)

VARIOS:

• Pegamento (cianoacrilato)
• Cable termocontraíble de 1/16 "(50 cm)
• Pintura fosforescente naranja y verde

Paso 2: MONTAJE DE LOS IMANES

MOTOR DE CD / DVD SIN ESCOBILLAS

Los motores utilizados en los lectores de CD / DVD son motores sin escobillas que están formados por una serie de devanados que entregan una señal de voltaje de corriente alterna en tres fases.

Para obtener más información sobre los motores sin escobillas, consulte el siguiente enlace:

Información del motor sin escobillas

1.- Empezaremos por el montaje del motor en su base: Para ello formaremos una base con las piezas LEGO como se muestra en la figura y la fijaremos al motor mediante cola de cianoacrilato (KOLA LOKA).

¡CUIDADO! El pegamento de cianoacrilato se adhiere a la piel

2.- Ahora colocaremos los imanes de neodimio alrededor del motor. Colocaremos los imanes de neodimio con sus polos ubicados alternativamente N-S-N-S-N-S…

¡PRECAUCIÓN! Los imanes de neodimio son extremadamente poderosos, frágiles y pueden romperse si chocan entre sí. Los imanes que estamos usando son realmente potentes, tiene una fuerza de atracción de poco más de 800 gramos. Sin embargo, debido a las altas velocidades que se manejan, es necesario pegarlas con cianoacrilato a la base del motor. (Durante las pruebas, los imanes de neodimio se eliminaron por toda la habitación en un par de ocasiones …:)

3.- Al final, pintamos cada imán de colores fluorescentes verde y rojo para una mejor apreciación de su funcionamiento.

Paso 3: CABLEADO DEL MOTOR

Es hora de ensamblar los cables del motor

Normalmente estos motores tienen un conector de trece pines y los últimos tres (11, 12 y 13) corresponden a las fases B, C, A.

Si este no es el caso, tenemos que identificar cuáles de los pines del conector son los que llevan las señales a los devanados del motor.

Podemos conseguirlo con la ayuda de una lupa y seguir las pistas del circuito impreso hasta el conector.

Paso 4: CONSTRUCCIÓN DE LA BASE DEL MOTOR

Es hora de construir las bases de los motores

En mi caso, utilicé piezas de LEGO, ya que me permiten capturar rápidamente una idea. Podemos conseguir las piezas de LEGO que necesitamos en www.bricklink.com.

Paso 5: MONTAJE DEL CIRCUITO ELÉCTRICO

Vamos a construir el circuito eléctrico

Cuando utilizamos motores Brushless como generadores, nos dan una señal de corriente alterna trifásica, que tenemos que rectificar para obtener corriente continua.

Logramos esto usando diodos rectificadores.

En mi caso, utilicé un puente rectificador completo para cada fase del motor.

Se puede usar la mitad de un puente rectificador, pero prefiero usarlo dos veces y así aumentar la corriente que puedo manejar para cada rectificador.

El circuito utilizado en este proyecto es solo para demostrar el voltaje que se genera en cada fase.

En una aplicación práctica, las salidas del rectificador de cada fase están conectadas entre sí.

Paso 6: UNIENDO LAS PIEZAS

Es hora de poner todo junto

Los motores se colocan uno al lado del otro y se ajusta la separación entre ellos. Cuanto más cerca estén, más rápido podremos llegar sin perder el sincronismo entre ellos cuando estén girando a altas velocidades. Los cables de cada motor están conectados a sus correspondientes puentes rectificadores.

IMPORTANTE: Tienes que fijar las piezas a una base para que todo quede firme. Conduciremos a altas velocidades y tendremos muchas vibraciones.

Paso 7: PRUEBAS Y RESULTADOS

RESULTADOS DE ESTA PRIMERA ETAPA (I):

Se realizaron varias pruebas y se obtuvieron los siguientes resultados:

Cuanto más rápido gira el motor, más voltaje obtenemos (Ley de Faraday)

• Cuanto más rápido gira el motor, aumenta la probabilidad de que se disparen los imanes (principio físico: fuerza centrífuga)
• Si aumentamos la separación entre los motores podemos girarlos fácilmente, sin embargo, si aumentamos la velocidad se rompe la sincronía entre ellos.

Si reducimos la separación entre los motores, es difícil arrancarlos, sin embargo, la sincronía se mantiene a altas velocidades

RECOMENDACIONES PARA LA PRÓXIMA ETAPA (II):

1. Utilizar Motores (Como Generador) Tipo Outrunner Brushless de menos de 1000KV (KV = RPM / Volt), esto nos permite generar más voltaje con menos revoluciones.
2. Para rotar el grupo de Generadores, utilice un motor tipo Outrunner, pero superior a 2000KV, esto nos permite tener más revoluciones por minuto con menos suministro de voltaje.
3. Utilice un microcontrolador (Arduino / Raspberry PI) para controlar la velocidad del motor y, por lo tanto, regular el voltaje de salida deseado.
4. Obtener la gráfica de Temperatura de los motores frente a las RPM, con el fin de obtener la velocidad óptima de operación y en caso de ser requerido proveer enfriamiento a los motores. (En caso de crítica, se pueden utilizar motores tipo Brushless Inrunner para embarcaciones. Este tipo de motores viene con circuito de refrigeración por agua).

Paso 8: COMENTARIOS FINALES

En este proyecto utilizo un motor de CD / DVD como generador, que según sus datos es un motor de 12 V / 1 Amp, lo que nos da un motor con una capacidad de 12 Watts.

Si se utilizan motores de avión de nuevo modelo, se pueden obtener resultados impresionantes. Hay pequeños motores con una potencia de varios cientos de vatios. Si los ponemos juntos, podemos energizar una unidad inversora de hasta 1500 Watts fácilmente. Además de permitirnos cambiar la configuración del circuito eléctrico para adaptarnos a las necesidades del Power Inverter. Si se utilizan este tipo de motores y los motores se colocan en forma de anillo, de manera que podamos controlar electrónicamente su posición durante el arranque y parada del sistema, podemos obtener un sistema altamente eficiente.

Tecnología del futuro:

Podemos utilizar este tipo de Generadores de Energía en un futuro próximo como un aumento en el tiempo de vuelo de nuestros Quadcopter.

Paso 9: REFERENCIAS

Avances en la investigación electromagnética:

Progreso en artículos de investigación sobre electromagnetismo

Motores sin escobillas:

Cómo funcionan los motores sin escobillas

Tipos de bobinados de motor

Anatomía de un motor Outrunner sin escobillas

Anatomía de un motor Inrunner sin escobillas