Generador de turbina eólica: ¿motor DC cepillado o sin escobillas?

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Estoy tratando de usar un motor de CC como generador para una turbina eólica, pero hay dos posibilidades para el motor de CC que son cepilladas y sin escobillas. ¿Cuál es más eficiente de usar?

Sé que si uso un motor sin escobillas, entonces necesito usar un rectificador trifásico que incluye 6 diodos. ¿La caída de voltaje en estos 6 diodos afectará la eficiencia? Pero si uso el motor cepillado, entonces no necesito usar el rectificador. ¿Puede ser esta la ventaja sobre el motor sin escobillas?

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— Electrónica curiosa
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No es una respuesta a su pregunta, pero posiblemente sea relevante para sus intereses: así es como se hace en un automóvil con un alternador; es decir: una máquina síncrona.

— Peter

Y creo que tiene razón, aunque la intuición me dice que un alternador funcionará a un voltaje lo suficientemente alto como para que las pérdidas de diodo no sean realmente tan significativas (ya que las pérdidas de diodo = corriente de diodo * abs (caída de voltaje)). Sin embargo, no es mi área de especialización, así que dejaré que alguien más intervenga.

— Peter

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Un motor cepillado tiene el rectificador incorporado a través del conmutador. Por lo tanto, no necesita el rectificador trifásico. Sin embargo, los cepillos y los contactos del conmutador se desgastan y los cepillos deben reemplazarse de vez en cuando. Todavía hay pérdidas asociadas con el conmutador, aunque no tanto como con un puente de diodos. En una turbina eólica, pensaría que el mantenimiento podría ser doloroso, por lo que querrá minimizarlo tanto como sea posible.

El motor sin escobillas suele ser mucho más confiable y no requiere el reemplazo periódico de nada. Dependiendo del voltaje de salida (velocidad y constante EMF de retorno), las pérdidas del rectificador podrían ser significativas. Podría usar un puente FET trifásico en lugar de un rectificador de diodos, pero eso se vuelve mucho más complicado.

— John D
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Puente FET en aerogenerador? Lol, me gusta esto :)

— Kamil

He estado en la presentación del proyecto de un estudiante donde un estudiante construyó un generador de turbina eólica usando un motor paso a paso de 75 W como generador. Es probable que los motores paso a paso generen más EMF porque el campo magnético alterna muchas veces por turno, y la frecuencia más alta hace que sea más fácil filtrar la ondulación por sí mismo.

— motoprogger

Muchas gracias a todos por compartir sus conocimientos, realmente fue de gran ayuda. ¿Alguien puede sugerirme si quiero hacer una pequeña turbina eólica qué tipo de pala debo usar? Estoy pensando en hacer una turbina eólica a pequeña escala con un diámetro de rotor de 10 cm. ¿Cómo elijo el motor que tiene un diámetro de rotor de 10 cm?

— Electronic Curious

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El motor sin escobillas es mucho mejor por varias razones:

eficiencia
fiabilidad
puede trabajar en condiciones más duras (los motores cepillados tienen una tolerancia mucho peor a la humedad, el polvo, etc.)

La eficiencia del motor sin escobillas es mejor porque:

sin cepillos de fricción
sin cepillos caída de voltaje
menor inercia del rotor (el mismo motor sin escobillas de potencia es más pequeño)
generalmente mejor por diseño

La inercia motora pequeña es muy importante. Cuando el viento se detiene o disminuye, y la turbina sigue girando, está desperdiciando energía (cinética) en ... trabajando como ventilador. Es por eso que las turbinas tienen 3 palas en lugar de 50.

La caída de voltaje en los diodos se puede reducir a 0.3V por diodo (mediante el uso de diodos con baja caída, como los diodos Shottky).

Típicamente (al menos en mi país): los generadores para turbinas eólicas tienen un voltaje nominal como 48V. La caída de voltaje en 2 diodos no es más de 0,6V. Eso es solo 1.25%.

Además, la caída de voltaje del diodo de baja corriente es menor que la nominal.

— Kamil
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Supongo que la máquina junto con un control de velocidad típico (Inversor Darlington) funcionará bien como un generador de CC incluso con la conmutación apagada, por lo que los diodos proporcionan la rectificación natural de la salida de "CC" trifásica, tal vez suavizada con una salida condensador antes de que se envíe corriente a la batería. Confesión: soy un mech. ingeniero. Elec. chicos, verifiquen o corrijan mi evaluación

— Phil Barns
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