2017GIMFIZ

description mécanique: 

Innovation Technique de GIM’FIZ

 

Par rapport à l’éolienne de l’an passé présenté par notre IUT, GIM’FIZ présente plusieurs points d’innovation.

Le premier point d’innovation vient de la manière de façonner nos pales. L’an passé, les pales étaient réalisées à la main ce qui ne permettaient pas un état de surface propre : on pouvait observer de nombreuses stries sur les faces dû à un avancement irrégulier. Cette année nous avons réalisé nos pales grâce à la Machine-Outil à Commande Numérique en adaptant la technique du fil chaud. Nous avons monté notre fil sur un arc, cet arc nous lui avons ajouté une pièce permettant de le fixer dans le porte outil de la MOCN. A partir de la conception 3D, nous avons réalisé un programme d’usinage pour commander l’arc et donc usiner les pales. Un bout de l'arc était maintenu par une des portes positionnée sur le côté de la MOCN afin de pouvoir avoir des pales coniques en forme d'ailes d'avion. Nous avons donc pût ainsi utiliser le même programme que GIM'TONIC.

Le second point vient de nos fixations. L’an passé c’était du mécano-soudé, c’est-à-dire des pièces métallique assemblées par soudure. Cette année nous avons décidé d’opter pour des sabots dans lesquels s’emboîtent les pales. Ces sabots permettent de fixer nos pales aux tripodes en polycarbonate, innovation de cette année également. Ces sabots sont réalisés à l’imprimante 3D, ce qui permet une industrialisation facile. Les tripodes ont été usiné grâce à la MOCN, donc là-aussi nous avons dû créer un programme d’usinage. Contrairement au Groupe GIM'TONIC nous utiliserons un seul tripode pour maintenir les sabots inférieurs et pour maintenir les sabots supérieurs nous allons utiliser des haubans qui seront maintenus d'un côté par un demi-mât et de l'autre par le tripode. Nous avons aussi mis des haubans au milieu des pales afin d'avoir une meilleure rigidité en ces points.

Le troisième point d’innovation vient de la manière de renforcer nos pales. En effet nous avons ajouté à l’intérieur deux tubes de carbone pour les rigidifier de haut en bas et donc limiter les déformations vers l’extérieur de nos pales. Nous avons aussi modifié le revêtement des pales : du papier craft à la place du journal mais toujours encoller avec de la simple colle à papier. Par-dessus ce craft nous avons mis du film thermo-retractable pour améliorer l’état de surface extérieur des pales et les colorer.

description éléctrique: 

Documentation technique :

Boîtier de traitement des données

GIM’Eole CHERBOURG 2017

 

A) Composants

 

Le boîtier contient les composants suivants :

- 1 carte RASPBERRY Pi3;

- 1 carte ARDUINO;

- 1 carte hacheur composée d'un transistor IGBT, de condensateurs, d’un capteur de courant..;

- 10 bornes ;

- 1 Self de Lissage;

- 1 redresseur PD3;

- 2 radiateurs;

- 2 capteurs de température DS18B20;

- 1 capteur de courant;

- 9 bornes;

- fils électriques pour assurer les liaisons;

 

 

B) Fonctionnement

 

La génératrice fournie une tension alternative triphasée, cette tension est ensuite redressée par un redresseur à diodes PD3. Pour pouvoir adapter la puissance à la charge, on utilise un buck, c’est-à-dire un hacheur série abaisseur, qui va moduler la puissance et rechercher le maximum de puissance grâce à un algorithme implanté dans la RASPBERRY, qui remplace l’automate cette année. Ce remplacement permet un gain d’environ 600€.

 

 

 

Schéma de traitement du signal

Pour la programmation de la RASPBERRY, il existe une version de CODESYS. Ceci a permis de la transformer en un véritable automate, et donc d’utiliser l’interface vue en automatisme. Le programme de l’an dernier a pu être transféré sur la carte de cette année.

La RASPBERRY comporte le web HMI Websivu ce qui nous permet de créer via le web une page de supervision à distance. La carte ARDUINO grâce à Modbus va permettre l’échange entre les capteurs et sera branchable sur la RASPBERRY.

 

 

Schéma de transmission des données

 

Pour la partie surveillance de l’éolienne, 2 capteurs numérique de températures de type DS 18B20 sont installés : 1 sur le transistor IGBT et un implanté dans la génératrice triphasée.

 

Schéma de fonctionnement du boitier

 

 

C) Schémas de la carte hacheur

 

 

 

 

 

 

  1. Dessin de définition

     

    1. La génératrice

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Plateau à aimants extérieur

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Plateau à aimants intérieur

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Plateau à bobines

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Montage de roulement

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Disque en acier

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Détails de la génératrice

 

    1. Les sous ensembles

 

 

-Le stator : Constitué de l'arbre, de deux plateaux à bobines et d'une entretoise.

 

-Le rotor:Constitué du montage de roulement, de deux plateaux en acier, de deux plateaux extérieur à aimant et d'un plateau intérieur à aimant.

 

-Le pied

 

 

    1. Nomenclature

 


 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Innovation

 

Tout d'abord, nous nous sommes basés sur le principe d'une machine électromagnétique tri-phasé à champs magnétiques verticaux, comme l'année précédente.

 

L'innovation, vient du fait que cette années, nous avons deux étages de productions d'électricité, comme montré sur le schéma ci-dessous.


 

 

    1.  

      1. Les gains

         

        -Augmentation du nombre d'aimants, ce qui permet la réduction de la taille des aimants pour une puissance équivalente, ce qui entraîne une réduction du diamètre de la génératrice. Cela nous permet d'obtenir une génératrice qui possède une plus faible inertie.

 

    1. Le fait d'avoir 2 plateaux de 3 enroulements indépendants, nous permet d'avoir accès à 4 modes de couplage pour notre génératrice, grâce à quoi nous pouvons trouver plus aisément un couplage nous permettant de nous rapprocher au plus possible de la tension de sortie que nous souhaitons.

    2. ii. Mode de couplage

    V : tension d'un enroulement

    U : tension de sortie entre 2 phases

     

    Étoile parallèle Étoile série

    U=V.√3 U=2.V.√3


    Triangle série Triangle parallèle