18DTORNADO

lien_youtube: 
https://www.youtube.com/watch?v=jSH4qzByYaE
description mécanique: 

"La Dionysienne TORNADO : conçue, fabriquée et testée à l'IUT de St-Denis, France !"

INNOVATION :
originalité de la solution technique : éolienne à axe vertical de type Darrieus, surface utile de la turbine maximisée par la mise en place de la génératrice en pied de mât, réglage possible des hauteurs de plateaux d’aimants (entrefer) de la génératrice, solution mécatronique de freinage par courants de Foucault, contrôle et régulation du transfert de puissance à la charge par convertisseur d'électronique de puissance, interface H/M via smartphone
--> SysML pour présenter la solution technique
procédés de fabrication originaux : impressions 3D en PLA de petites pièces et boîtes électriques, usinages avec MOCN 3 axes des bras de pales, des pièces de génératrice et des éléments de pied en bois, coulage des enroulements dans la résine époxy, profil de pales adapté au concours, usinage des pales en polystirène par CNC maison (découpe fil chaud), amélioration de l’état de surface des pales et rigidification par papier Kraft et renforts aciers, utilisation d’une plateforme web de CFAO électronique, ...
choix des matériaux : matériaux à faible impact environnemental (bois) et/ou faible densité (polystyrène extrudé). Pas de circuit magnétique dans la MSAP (pas de ferrailles) --> Zoom sur bilan carbone produit.
évolutions par rapport aux éoliennes du même IUT des années précédentes : génératrice ramenée au sol pour plus de surface utile dans la turbine et amélioration de la maintenabilité, dispositif mécatronique de freinage par courants de Foucault, génératrice triphasée haute tension, solution intégrée de régulation et d'électronique de puissance (hacheur "buck"), ...

COMMUNICATION :
page web dédiée à cette éolienne sur le site internet www.gimeole.fr
vidéo (rappel : maximum 2 minutes) : https://www.youtube.com/watch?v=jSH4qzByYaE
poster technique : sur stand
facebook du "GIMlab" de l'IUTSD : https://fr-fr.facebook.com/gimlab/
autres actions de communication : les étudiant.e.s de l'équipe et membres de l'association "GIM'Eole IUTSD 93" promeuvent ce projet --> Salon "Savante Banlieue de l'UP13", demandes de subventions, Salon "Maker Faire" à La Villette, journées portes ouvertes de l'IUT, sites web IUT et UP13, communiqué de presse et exposition de restitution post-concours GIM'eole, accueil de "petits débrouillards",....

INTEGRATION URBAINE :
esthétique et design : de forme agréable à l'oeil, à l'arrêt et en rotation, 3 pales pour équilibrer le regard, ...
finitions : poncée, nettoyée, vernie, peinte et finition avec film plastique + autocollants sponsors.
impacts pour le voisinage (bruit, réflexion lumineuse, ...) : aspect mat donc pas de réflexion lumineuse, bruit maîtrisé par l'utilisation d'une chaîne d'énergie directe et roulements hautes performances, ...
sécurité (qualité de construction, limitation de la vitesse de rotation en cas de fort vent, …) --> ZOOM sur le dispositif mécatronique de freinage

description éléctrique: 

MAINTENANCE :
Introduction :

Maintenance préventive : maintenance systématique : opérations effectuées suivant un échéancier établi.
maintenance conditionnelle : les opérations sont déclenchées lorsque certains paramètres mesurables atteignent un seuil limite (révélateur d’un état de dégradation avancée de l’équipement). La maintenance conditionnelle peut être mise en œuvre en surveillant certaines grandeurs physiques telles que les vibrations, la température, le champ magnétique, les grandeurs électriques, etc.
En ce qui concerne notre éolienne et sa MSAP, citons  les techniques de maintenance préventives possibles suivantes :

surveillance des vibrations au niveau de la machine : les défauts introduisent des vibrations supplémentaires sur le système électromécanique. Ces vibrations excessives sont utilisées comme indicateur de défauts sur l’éolienne.
les défauts de la machine synchrone peuvent conduire à des oscillations de couple et un déséquilibre au rotor. Par conséquent, la surveillance du couple peut être proposée pour la détection des défauts. Toutefois, l’installation des capteurs de couple doit être réalisée sur l’arbre rotor ce qui rend le système de surveillance complexe et coûteux.        
la surveillance des roulements peut être réalisée en se basant la température. En effet, le standard IEEE 841 stipule qu’en état normal de fonctionnement, la température du roulement ne doit pas augmenter de plus de 45°C. Cependant, la température peut être affectée par d’autres paramètres tels que l’environnement, la vitesse de rotation, le couple développé, etc.

L'analyse de la composition, le contenu, la taille et la classification des particules d'usure dans l'huile de lubrification des roulements et de nombreux autres composants de la machine asynchrone permettent aussi de déterminer leur état de fonctionnement.            
surveillance des émissions acoustiques
surveillance des flux de la MSAP
Remarque : ces techniques sont compliquées à mettre en œuvre et nécessitent des capteurs supplémentaires, ce qui augmente le prix, la complexité du système de surveillance et peut diminuer la fiabilité de l’ensemble du système puisque ces éléments sont également assujettis à des défaillances.                    
Autre possibilité : analyse des courants ou de la puissance. Basée sur des mesures de courant et / ou de tension déjà disponibles à des fins de contrôle et de protection. Par conséquent, aucun capteur supplémentaire et aucun dispositif d'acquisition ne sont requis.

Dans notre cas :
intégration de capteurs à l’éolienne : (accéléromètre pour analyse vibratoire), caméra thermique sur les roulements et cartes électroniques durant le concours, capteur de vitesse + capteurs de courant et tension en sortie de l'éolienne (pour la régulation), ...
détection d’anomalies : informations reportées sur écran de supervision (smartphone) --> défaut du driver et/ou des transistors MOSFET et état carte de commande (régulation auto/manu)
traitement et communication des informations à l’usager : par interface graphique de supervision sur smartphone (liaison bluetooth)
présence de documents pour la maintenance (montage, démontage, gammes de maintenance, etc…) : à consulter sur le stand

FIABILITE :
solidité apparente de la construction : structure équilibrée, en bois vernis et peint pour extérieurs, pales renforcées avec tiges aluminium, contre-ventement et papier kraft (3 couches), boîtes électriques étanches (presse-étoupes et joints), chaîne d'énergie simplifiée (MSAP + électronique de puissance intégrée), (protections contre les perturbations électromagnétiques), ...
estimation de la fiabilité dans le temps (estimation visuelle) : nombreux essais en soufflerie à l'IUT et pas de casse constatée pré-concours

fiabilité en manche 1 : Cf. concours

photo éolienne: 
  • Usinage d'éléments mécaniques pour le système de freinage par courants de Foucault
    Vue 3D CAO de la génératrice triphasée (MSAP) haute tension (couplage Y des enroulements) de la Dionysienne TORNADO
    Bobines de la génératrice coulées dans de la résine
    Bras de pales de la Dionysienne TORNADO
    Mise en peinture mât et génératrice de la Dionysienne TORNADO
    Dispositif mécatronique de freinage par courants de Foucault pour la Dionysienne TORNADO
    Convertisseur d'électronique de puissance de la Dionysienne TORNADO (redresseur + hacheur "buck")
    Puissance de la génératrice Dionysienne TORNADO évoluant au cube de la tension d'entrée --> cela montre que l'asservissement est efficace !