Construcción de un prototipo de generador eólico de baja potencia con eje vertical en el edificio de la carrera de electricidad de la Universidad Técnica del Norte

Construir un prototipo de generador eólico de baja potencia con eje vertical, para la realización de estudios de caracterización de funcionamiento eléctrico, mediante el análisis de un aerogenerador existente en la Carrera de Electricidad de la Universidad Técnica del NorteEl aprovechamiento de las energías renovables altamente abundantes, inagotables y no contaminantes, surge en respuesta para disminuir el uso excesivo de combustibles fósiles altamente contaminantes. En un aerogenerador de eje vertical de baja potencia, el generador eléctrico que en su mayoría emplea es de imanes permanentes de flujo axial, por varias razones: simplicidad de diseño, construcción y generación suficiente que ofrece a bajas velocidades, sin embargo, su funcionamiento se ve limitado por la disponibilidad del recurso eólico que no siempre es constante, siendo necesario estudiar permanentemente sus características eléctricas de funcionamiento para el mejoramiento de su rendimiento. En este proyecto de investigación se diseñó y construyó un prototipo de generador eólico de baja potencia, específicamente un generador de flujo axial, con la finalidad de realizar pruebas de caracterización y evaluar su funcionamiento. El diseño parte de considerar la disponibilidad de recurso eólico que relaciona la cantidad de revoluciones, el análisis de las características magnéticas de los imanes, útiles para determinar la geometría del generador, cantidad de polos, bobinas, conductor para el bobinado, voltaje de salida y pérdidas eléctricas. En la etapa de pruebas de caracterización se realizaron pruebas sin carga y con carga resistiva, con la finalidad de observar el comportamiento de voltaje, corriente y potencia generada en función de la velocidad de rotación medida en revoluciones por minuto, obteniendo con carga elevada mayor voltaje, menor corriente y potencia reducida; en cambio, a poca carga, se obtiene mayor corriente, menor voltaje y potencia más elevada. En cuanto a la eficiencia, el generador presenta menos pérdidas con carga resistiva elevada, las cuales las logra superar. Finalmente, se demuestra que, con los datos obtenidos, el prototipo construido si entrega corrientes y voltajes aceptables para la generación a pequeña escala, con el recurso eólico disponible y las características eléctricas de diseño establecidas.Ingenierí

Prototipo de sistema de alimentación para equipos portátiles aprovechando la energía eólica

Este artículo presenta un modelo de generación y regulación de energía eléctrica para alimentar dispositivos con potencia igual o menor a 80 W. El sistema flexible de suministro de energía eléctrica es una alternativa para suplir necesidades de alimentación de equipos o dispositivos de baja potencia, por ejemplo, equipos móviles. Este sistema aislado de energía eléctrico está conformado por un controlador de carga de baterías, un banco de baterías, convertidor DC/AC, un rectificador de onda completa y un generador eléctrico de imanes permanentes de 10 W - 12 V. En este trabajo se documenta los criterios necesarios para la construcción del prototipo con simulación de las partes del generador con un software de elementos finitos. Además, se describe las pruebas de laboratorio a los diferentes componentes del prototipo

Estudio de tres prototipos de generadores eléctricos de flujo axial e imanes permanentes en banco de ensayos dinamométrico.

El propósito del presente trabajo fin de grado es el estudio detallado de tres generadores eléctricos de flujo axial e imanes permanentes empleando un banco de ensayos dinamométrico. Se utilizarán tres prototipos de estas máquinas eléctricas diseñadas por el Departamento de Ingeniería Eléctrica. Se pretende dar continuidad a la línea de investigación llevada a cabo por el Departamento de Ingeniería Eléctrica además de proporcionar una prolongación a los trabajos de fin de estudios de años anteriores. Se llevará a cabo una serie de ensayos para analizar, entre otros parámetros, el par de reluctancia, tensión en circuito abierto, corriente de cortocircuito y su funcionamiento en carga. Empleando para ello software como Matlab y Simulink además de software específico de la instrumentación de la que dispone el banco de ensayos (ControlDesk).Departamento de Ingeniería EléctricaGrado en Ingeniería Eléctric

Estudio y desarrollo de una microturbina para la generación de energía eléctrica en redes de suministro de agua potable

Treball Final de Grau en Enginyeria Elèctrica. Codi: EE1045. Curs acadèmic 2013-201

Implementación de un prototipo de generador síncrono con Imanes permanentes y núcleo de polímeros

Implementar un prototipo de generador síncrono de polos salientes e imanes permanentes mediante la utilización de material de polímeros para pruebas en el laboratorio de máquinas de la carrera de Electricidad de la Universidad Técnica del Norte.Se hizo la revisión bibliográfica de los fundamentos teóricos de los generadores síncronos, empezando por revisar los principales tipos de generadores que se pueden encontrar y procediendo a revisar sus características particulares; por consiguiente, se revisó los fundamentos que deben tener las partes de un generador síncrono, tanto eléctricas como mecánicas y su estructura en general, por consiguiente se procedió a realizar el diseño del estator y todos los componentes que intervienen para su correcto funcionamiento entre las que resaltan estructura del rotor, cruz de transmisión de movimiento, tapa del rotor para contención de imanes; así mismo se reemplazaron o se dio el mantenimiento correctivo respectivo a partes eléctricas y mecánicas del estator, entre las que se pueden resaltar el bobinado, rodamientos, tuercas y tornillos. Para finalizar se imprimió el diseño en PLA (bioplástico) con intención de verificar el correcto acoplamiento de todas las piezas fijas y móviles del prototipo y de ser el caso corregir los errores en el diseño, una vez se compruebe que el diseño sea cumpla con lo esperado se imprime el mismo modelo, pero en PLA magnético y como último paso se realizan las pruebas de caracterización del generador.Ingenierí

Diseño de aerogenerador de baja potencia

Este proyecto tiene como objetivo documentar el proceso de diseño de un aerogenerador de baja potencia, para lo cual se tomó como base los desarrollos actuales en materia de diseño, materiales de fabricación, normatividad ambiental y su aplicabilidad en entornos donde no se tengan facilidades de interconexión eléctrica, además los costos asociados a la generación de energía eléctrica aprovechando un recurso natural renovable. En este trabajo se tomó como enfoque utilizar el viento como una fuente de energía por medio de un aerogenerador, se decidió utilizar un aerogenerador de baja potencia, el cual puede implementarse y utilizarse con facilidad en una zona rural. Para determinar el funcionamiento de este fue necesario realizar ciertas modificaciones a sistemas ya conocidos para facilitar el funcionamiento y la fácil construcción de este. El principal objeto de este trabajo es abastecer de energía eléctrica ciertos equipos pequeños que se usan comúnmente en un hogar por medio de la energía eólica, para lograr este objetivo fue necesario realizar el análisis y en ciertos casos los cálculos pertinentes a cada uno de los elementos que hacen parte de la estructura tanto mecánica como eléctrica de un aerogenerador de baja potencia. Se adquiere un profundo conocimiento sobre los sistemas eólicos de baja potencia, sus posibilidades de desarrollo y sus bondades para el aprovechamiento de los recursos naturales, además de las características y la selección de los mecanismos que los conforman.Ingeniero de Telecomunicacionespregrad

Implementación del prototipo de un sistema para microgeneración eólica

El presente trabajo detalla el diseño e implementación de un prototipo para microgeneración eólica, con la finalidad de fomentar el conocimiento técnico para que pueda ser implantado con el resto de sus componentes en el campo y sea económicamente accesible para los usuarios finales. Está constituido de tres capítulos, de los cuales en el primer apartado se presenta el marco teórico que contiene información con respecto a las energías renovables, haciendo énfasis en la energía eólica y su aprovechamiento para generar electricidad. Además, se detalla los componentes de los sistemas de generación eólica y de manera especial el generador. Centrándose en el generador síncrono de imanes permanentes por ser el tipo de máquina eléctrica usada con mayor frecuencia en los pequeños sistemas de generación de electricidad. En el segundo capítulo se detalla la metodología para el diseño y construcción del prototipo que comprende el generador y el sistema electrónico. Se orienta principalmente en el diseño y construcción del generador para microgeneración eólica considerando sus partes eléctricas y mecánicas para su construcción. En el tercer capítulo se presenta los resultados del prototipo. Para ello se realizaron pruebas donde se comprobó el funcionamiento del generador a distintas velocidades. Después, se verificó el funcionamiento del sistema electrónico acoplado al generador. Finalmente se detallan las conclusiones y recomendaciones obtenidas durante la elaboración del trabajo desarrollado

Influencia de aspectos constructivos en el comportamiento de motores síncronos de imanes permanentes para aplicaciones de control de posición

El contenido de los capítulos 3 y 5 está sujeto a confidencialidad por el autor. 113 p.Un problema de las máquinas síncronas de imanes permanentes (MSIP) es el rizado de par, que puedecausar problemas en los dispositivos de control, ruido y vibración en su funcionamiento; esto esespecialmente importante en aquellas aplicaciones que requieren elevados índices de precisión.En esta tesis se estudia la aplicación de las MSIP al campo de la máquina-herramienta, comoaccionamiento de los ejes de avance y posicionamiento de las herramientas de corte. Para esta aplicación,el problema antes mencionado provoca errores en el posicionamiento y una pérdida de calidad en elacabado superficial de las piezas fabricadas.Empleando como herramienta el método de los elementos finitos, el trabajo analiza el diseño de motoresde fabricación actual, estudiando los problemas que presentan tanto en su funcionamiento final, comoaquellos que surgen durante su proceso de fabricación. Posteriormente, se hace un análisis de posiblesalternativas a dichos diseños iniciales, y se presenta un diseño de motor que permita mejorar sucomportamiento, así como, facilitar su proceso de fabricación.Para la validación de resultados se han construido y ensayado, gracias a los cuales ha sido posibleconocer el grado de cumplimiento de los objetivos marcados, lo que ha permitido validar la propuesta dediseños realizada durante la fase de cálculo y optimización de las máquinas

Influencia de aspectos constructivos en el comportamiento de motores síncronos de imanes permanentes para aplicaciones de control de posición

El contenido de los capítulos 3 y 5 está sujeto a confidencialidad por el autor. 113 p.Un problema de las máquinas síncronas de imanes permanentes (MSIP) es el rizado de par, que puedecausar problemas en los dispositivos de control, ruido y vibración en su funcionamiento; esto esespecialmente importante en aquellas aplicaciones que requieren elevados índices de precisión.En esta tesis se estudia la aplicación de las MSIP al campo de la máquina-herramienta, comoaccionamiento de los ejes de avance y posicionamiento de las herramientas de corte. Para esta aplicación,el problema antes mencionado provoca errores en el posicionamiento y una pérdida de calidad en elacabado superficial de las piezas fabricadas.Empleando como herramienta el método de los elementos finitos, el trabajo analiza el diseño de motoresde fabricación actual, estudiando los problemas que presentan tanto en su funcionamiento final, comoaquellos que surgen durante su proceso de fabricación. Posteriormente, se hace un análisis de posiblesalternativas a dichos diseños iniciales, y se presenta un diseño de motor que permita mejorar sucomportamiento, así como, facilitar su proceso de fabricación.Para la validación de resultados se han construido y ensayado, gracias a los cuales ha sido posibleconocer el grado de cumplimiento de los objetivos marcados, lo que ha permitido validar la propuesta dediseños realizada durante la fase de cálculo y optimización de las máquinas

Sistema de conversión electromecánica de alta potencia específica para generación eléctrica de origen renovable

La presente tesis estudia, analiza y explora la problemática de la conversión electromecánica a baja velocidad y propone soluciones para mejorarla en términos de prestaciones y coste. La baja velocidad es una característica común de la mayor parte de sistemas de conversión de fuentes renovables. Dicha baja velocidad se debe a la manera en que se establece la interacción entre la fuente y el sistema de generación. Se aborda la problemática del accionamiento directo entre el absorbedor y el generador eléctrico en los casos de energía eólica y energía con olas. A continuación se profundiza en las máquinas de imanes permanentes, las cuales son de gran interés en este caso por las prestaciones que permiten en términos de eficiencia y densidad de potencia. Se presentan los modelos físicos empleados y en base a ellos se proponen metodologías de diseño, una de las cuales maximiza el par en relación a las pérdidas, y otra que minimiza el efecto de la incertidumbre existente sobre el precio de los imanes permanentes, problemática enorme en el caso de las tierras raras. Adicionalmente, y como contribución a la técnica más importante de esta tesis, se propone y justifica el uso en aplicaciones de accionamiento directo de una configuración de máquina que mejora las características de las ya existentes