ES2667562A1

ES2667562A1 - Mini-turbina

Info

Publication number: ES2667562A1
Application number: ES201631433A
Authority: ES
Inventors: Borja POZO LARROCHA; Adriana SERRAS MALILLOS; Erlantz FERNÁNDEZ DE GOROSTIZA LÓPEZ DE VIÑASPRE
Original assignee: Fundacion Tekniker
Current assignee: Fundacion Tekniker
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2036-11-10
Also published as: WO2018087174A1; ES2667562B1

Abstract

Mini-turbina (100) para ser instalada en conductos de gas para recolectar energía eléctrica a partir de la energía cinética del fluido que la atraviesa. La mini-turbina (100) tiene un rotor (130) que tiene una serie de álabes (131) entre un cubo (132) y un anillo de cierre (133). El rotor (130) es monopieza.

Description

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131 Álabes

132 Cubo

133 Anillo de cierre

140 Anillo portaimanes

Di Diámetro interior del anillo portaimanes

De diámetro exterior del anillo portaimanes

e Espesor del anillo portaimanes

Da diámetro de alojamiento

Dm Diámetro magnético o diámetro de los imanes

L Longitud de los imanes

Descripción de un modo de realización de la invención

La figura 1 muestra una sección axial de la mini-turbina 100 de la invención. Las figuras 5A y 5B ilustran una perspectiva trasera y frontal, respectivamente, de la mini-turbina 100 de la invención. La mini-turbina 100 está formada por un cuerpo de mini-turbina y un generador electro-magnético de la mini-turbina.

La mini-turbina 100 comprende varios elementos, que se ilustran en las figuras 1 y 2. Una primera pieza 110 aerodinámica, comprende dos cuerpos 12, 14 y está dispuesta a lo largo de un eje de giro 1. El cuerpo de entrada 12 se dispone en la parte delantera del eje de giro 1, mientras que el cuerpo de salida 14 se dispone en la parte trasera del eje de giro 1. El cuerpo de salida 14 reduce su sección a medida que se aleja del eje de giro 1, hasta terminar prácticamente en una punta. De ahí la definición de la primera pieza 110 formada por los cuerpos 12, 14 como “aerodinámica”. La forma exterior redondeada del cuerpo de entrada 12 también dota a la primera pieza 110 de carácter aerodinámico. El eje de giro 1 está montado en dos rodamientos 2 (un rodamiento 2 está en un extremo del eje de giro 1 en el que se encuentra el cuerpo de entrada 12, y otro rodamiento 2 está en el extremo opuesto del eje de giro 1, en el que se encuentra el cuerpo de salida 14). Conectado a cada rodamiento 2 se encuentra una pieza 4 de empuje y alineamiento; la pieza 4 de empuje y alineamiento es ajustada mediante la rosca de empuje 3; la rosca de empuje 3 es colocada posteriormente a las piezas 4 de empuje y alineamiento a ambos lados del eje de giro 1 y es accesible al desmontar el cuerpo de entrada 12 y el cuerpo de salida 14. Los rodamientos 2 permiten un giro del rotor 130, es decir, del eje de giro 1 respecto de sus puntos de apoyo, al ser arrastrado el rotor 130 por el flujo de fluido que atraviesa la mini-turbina 100. Las roscas de empuje 3 y las piezas de empuje y alineamiento 4 permiten que los puntos de apoyo del eje de giro soporten un empuje axial ejercido sobre ellos por el flujo incidente sobre el rotor 130. Las piezas de empuje y alineamiento 4 también permiten un alineamiento del rotor 130, a través del eje de giro 1, con la góndola, o segunda pieza aerodinámica 120.

La segunda pieza 120 aerodinámica (góndola o carenado) de la mini-turbina 100 comprende un primer cuerpo 11 delantero y un segundo cuerpo 13 trasero. La segunda pieza 120 tiene forma sustancialmente cilíndrica, abierta en sus extremos para permitir una entrada y salida de fluido que atraviesa la mini-turbina 100. El eje longitudinal de la segunda pieza 120 coincide con el eje de giro 1. El segundo cuerpo 13 trasero tiene un espesor que va disminuyendo a medida que se aleja del primer cuerpo 11 delantero, de forma que el extremo trasero del segundo cuerpo 13 trasero (el extremo más alejado del primer cuerpo 11 delantero) es muy afilado. Es decir, en su extremo posterior, el segundo cuerpo 13 trasero reduce su espesor de forma que el extremo de la superficie interna se une al extremo de la superficie externa, conformando por tanto un conducto que aumenta de sección transversal en el sentido del flujo, es decir, que conforma un conducto divergente. De ahí la definición de la pieza 120 formada por los cuerpos 11, 13 como “aerodinámica”. La forma exterior redondeada del primer cuerpo 11 delantero también dota a la pieza 120 de carácter aerodinámico.

La mini-turbina 100 comprende una serie de elementos portantes que constituyen, junto con el eje de giro 1, los componentes resistentes de la mini-turbina 100. Estos elementos portantes conforman un bloque que sirve para conectar otros componentes de la mini-turbina 100. Los elementos que conforman el bloque son los siguientes: unos elementos de conexión 10, en forma de disco, montados sobre unas carcasas 9, de forma sustancialmente cilíndrica. Las carcasas 9, dispuestas una a continuación de la otra en dirección axial, alojan entre ellas el circuito impreso PCB 15. Unos elementos auxiliares colaboran con los elementos de conexión 10 y las carcasas 9 para mantener la cohesión del paquete. Estos elementos auxiliares son unas abrazaderas 16 que ejercen una compresión axial entre los elementos de conexión 10 para asegurar la compacidad del paquete en el que las carcasas 9 están comprimidas por los elementos de conexión 10 gracias a la acción de las abrazaderas 16. Otros elementos auxiliares, los pasadores de alineamiento 8, ayudan en la correcta colocación de los elementos para el posterior aseguramiento de unos con otros gracias a las abrazaderas 16. Es decir, que las abrazaderas 16 dotan al bastidor de rigidez axial y los pasadores de alineamiento 8 permiten un montaje con alineamiento axial de diferentes componentes del bastidor.

Puede decirse que estos elementos portantes que comprenden los elementos de conexión 10, las carcasas 9, las abrazaderas 16 y los pasadores de alineamiento 8 constituyen el núcleo central de la segunda pieza aerodinámica 120, puesto que están ubicados en la parte de la mini-turbina 100 que rodea al rotor 130. De hecho, como puede verse en las figuras 1, 5A, 5B y 31A, el contorno de los elementos de conexión 10, las carcasas 9, las abrazaderas 16 y los pasadores de alineamiento 8 está expuesto a la corriente de fluido donde está instalada la mini-turbina 100 (las abrazaderas 16 y los pasadores de alineamiento 8 en la superficie exterior de la segunda pieza aerodinámica 120).

Dentro del bloque portante, las carcasas 9 unen o ensamblan la primera pieza aerodinámica 110 con la segunda pieza aerodinámica 120. Las carcasas 9 establecen, de esta manera, la relación entre la primera pieza 110 y la segunda pieza 120, que se mantienen fijas entre sí mediante los elementos de conexión 10.

Por otro lado, los elementos de conexión 10, por una cara enfrentada a las carcasas 9 están fijados a las carcasas 9. Por la cara opuesta, el elemento de conexión 10 colocado hacia la entrada de la mini-turbina 100 comprende medios de fijación para soportar el primer cuerpo 110 mientras que el elemento de conexión 10 colocado hacia la salida de la mini-turbina 100 comprende medios de fijación para soportar el segundo cuerpo

13.

Asimismo, la carcasa 9 colocada hacia la entrada de la mini-turbina 100 comprende, en la zona central correspondiente al eje de giro 1, medios de fijación para soportar el cuerpo de entrada 10 mientras que la carcasa 9 colocada hacia la salida de la mini-turbina 100 comprende, en la zona central correspondiente al eje de giro 1, medios de fijación para soportar el cuerpo de salida 12.

Los elementos anteriores forman el cuerpo de la mini-turbina 100. La mini-turbina 100 comprende también un generador. El generador comprende una pluralidad de imanes 6 y un circuito impreso o PCB 15, ilustrados en las figuras 1, 6A y 6B. En una posible realización, no limitativa, el generador comprende 64 imanes 6. Sobre el circuito impreso o PCB 15 se integran o implementan unas bobinas 15’ configuradas para conducir electricidad. Las bobinas 15’ son preferentemente de cobre. El cobre es el mejor material a utilizar, por sus buenas características para recolectar campo magnético y su uso habitual en la fabricación. No obstante, también se podría usar otro material como la plata, que es mejor conductor eléctrico, pero más difícil de fabricar. Siguiendo con la explicación del generador, los elementos que intervienen en la generación de una intensidad de corriente

con origen en el giro del rotor 130 son los imanes 6, que giran al girar el rotor 130, y las bobinas 15’, estáticas en

el circuito impreso o PCB 15 y el aro 7 que está unido a los imanes 6.

Preferentemente, el circuito impreso o PCB 15 está posicionado equidistante entre las dos jaulas 5 (donde están albergados los imanes 6) en las inmediaciones del campo magnético. La corriente eléctrica inducida en el PCB

15, en concreto en las bobinas 15’, generada por el movimiento del rotor 130, puede aprovecharse para diversos

usos, como la alimentación de dispositivos de comunicación inalámbrica, sensores de temperatura etc.

Una vez vista la configuración básica del generador, se procede a continuación a detallar la configuración básica de la mini-turbina 100. El funcionamiento de la mini-turbina 100 se basa en aprovechar el movimiento rotatorio del rotor 130 para provocar un campo magnético variable. En concreto, en el funcionamiento de la mini-turbina 100, cuando el rotor 130 está girando, se produce el movimiento rotatorio de los anillos portaimanes 140 puesto que los anillos portaimanes 140 están dispuestos en la periferia del rotor 130 como puede verse en la figura 1. Al rotar los anillos portaimanes 140 se provoca un campo magnético variable. El campo magnético generado es variable porque los anillos portaimanes 140 llevan dispuestos, en su parte más periférica, es decir, en su parte más alejada del eje 1, los imanes 6 del generador. Estos imanes 6 describen un movimiento circular al formar parte del rotor 130 que es girado por el flujo de un fluido que atraviesa la mini-turbina 100 (el fluido puede ser un gas, que puede ser el de suministro de una vivienda o el aire de un conducto de aire acondicionado). La existencia de un campo electromagnético variable induce una corriente eléctrica en las bobinas 15’ dispuestas en el circuito impreso PCB 15 del estator. Como se ha indicado anteriormente, el circuito impreso PCB 15 está posicionado equidistante entre los anillos portaimanes 140 en las inmediaciones del campo magnético.

Para conseguir maximizar la energía generada es necesario minimizar las pérdidas que pueden ser producidas por varias vías: (i) rozamiento provocado por movimiento relativo entre elementos, (ii) reluctancia en el circuito magnético provocada por la masa de aire entre los imanes 6 y las bobinas 15’ y (iii) corrientes de Foucault (o parásitas) que pueden afectar negativamente a la intensidad eléctrica generada en las bobinas 15’. La estructura

de la mini-turbina 100 busca el mejor equilibrio entre la maximización de la energía generada y la viabilidad en términos de fabricación, montaje e instalación de la mini-turbina 100.

A continuación, se describe en detalle el generador electro-magnético de la mini-turbina 100, de acuerdo con una posible implementación de la invención. El generador electro-magnético comprende los siguientes elementos principales: dos anillos portaimanes 140 respectivamente, configurados para generar un flujo/campo magnético

variable y un circuito impreso (PCB) 15 que tiene una pluralidad de bobinas 15’, preferentemente de cobre,

configuradas para generar una corriente eléctrica inducida por el campo magnético variable. Las figuras 6A y 6B muestran varios de estos componentes.

Como se ha indicado, los anillos portaimanes 140, son solidarios al rotor 130, conforman una corona circular en la periferia del rotor 130, y albergan una pluralidad de imanes 6 que, al girar, generan un flujo magnético variable sobre el estator donde está colocado el circuito impreso PCB 15. La disposición de los imanes 6 se expone a continuación y también se muestra en las figuras 7A y 7B:

-: Los imanes 6 en gris claro y gris oscuro tienen polaridad opuesta para generar un flujo magnético alterno al girar.

-: Los imanes 6 enfrentados en los dos anillos portaimanes 140, tienen la misma polaridad para no anular el campo magnético en el centro.

Los anillos portaimanes 140 comprenden tres elementos: imanes 6, jaulas 5 y aros 7. En las figuras 7A y 7B se muestra parte de la estructura de los anillos portaimanes 140 respectivamente: en gris claro y gris oscuro se representan los imanes 6, las jaulas 5, y los aros 7.

El aro 7 está configurado para asegurar la permanencia de los imanes 6 en sus cavidades de las jaulas 5, lo que resulta muy importante a velocidades de rotación elevadas, del orden de 10.000rpm, manteniendo por otro lado un fácil desmontaje/montaje en caso de requerir el cambio de imanes 6.

Se ha diseñado un prototipo de la mini-turbina 100 con las siguientes características:

Las jaulas 5 tienen un diámetro exterior De 27.7mm, un diámetro interior Di 22.7mm, un espesor e 1mm y tienen 32 alojamientos de 2mm de diámetro de alojamiento Da. La mini-turbina 100 tiene un diámetro máximo exterior D de 32mm. Los alojamientos están distribuidos de manera equidistante, y situados en el diámetro medio de los anillos portaimanes 140.

La mini-turbina 100 comprende un total de 32 imanes 6 (por tanto 16 polos) que pueden ser de NdFeB (grado 50H) por cada jaula 5. Los imanes 6 tienen forma cilíndrica o de disco. Los imanes 6 tienen un diámetro magnético Dm inferior a 8mm, preferentemente inferior a 6mm, más preferentemente inferior a 4mm. En el prototipo de la invención, su diámetro es de 2mm. En cuanto a la longitud, los imanes tienen una longitud menor de 4mm, preferentemente menor de 3mm, más preferentemente menor de 2mm y todavía más preferentemente menor de 1,4mm. Según una posible realización, la longitud de los imanes es de 1mm.

Aunque con imanes de mayor longitud (2mm) se genera un campo magnético mayor y, por tanto, un flujo eléctrico mayor también en las bobinas 15’, aumentar la longitud total de la mini-turbina 100 puede provocar problemas en la rigidez de la misma. La realización descrita busca el equilibrio entre el tamaño de los imanes 6 y la generación de campo magnético.

Las jaulas 5, son el elemento mecánico de los anillos portaimanes 140 que comprende un disco con orificios para albergar los imanes 6. Las jaulas 5 respectivamente, deben ser de material no magnético para que no haya pérdidas magnéticas por histéresis y corrientes inducidas, es decir, por corrientes de Foucault. Aunque un material magnético puede aportar valor cuando se quiere direccionar el campo de una manera específica, en el caso de la invención, son los imanes 6 junto con el aro 7 los encargados de encauzar dicho flujo magnético en la dirección axial de la mini-turbina 100. La figura 8A muestra el efecto del aro 7 sobre el campo magnético frente a una realización sin aro ilustrada en la figura 8B.

En el circuito impreso PCB 15:

- La geometría global del circuito impreso PCB 15 está condicionada por el diseño global de la mini-turbina

100.

- El circuito impreso PCB 15 puede comprender dos materiales: un aislante (FR4) y un conductor (Cu).

- La generación de energía eléctrica depende del diseño del circuito impreso PCB 15: espesor de los materiales, tanto del material aislante como del material conductor, espaciado entre bobinas 15’, estructura/disposición/forma de las bobinas 15’, tipo de conexión entre las bobinas 15’ para conformar un

circuito monofásico o un circuito trifásico.

- Las dimensiones del circuito impreso PCB 15 se definen con el objetivo de lograr la integración de la parte mecánica con el circuito impreso PCB 15, además de obtener la máxima energía posible del campo electromagnético generado por los anillos portaimanes 140.

El número de bobinas 15’ en cada una de las caras del circuito impreso PCB 15 queda definido por el número de imanes 6 según la relación 3 a 2 (3 fases, 2 polos magnéticos), por lo que el número total de bobinas en cada una de las caras en una realización de la invención será 48. Las figuras 9A y 9B representan las fases con círculos vacíos y los polos magnéticos con círculos sólidos. La figura 9A muestra la relación 3 a 2 (3 fases, 2 polos magnéticos). La figura 9B muestra un sector de la mini-turbina 100 que ilustra una pluralidad de fases y de polos magnéticos. La figura 9C muestra las tres fases generadas.

Conforme a una realización de la invención, el generador es monofásico. El generador monofásico comprende bobinas 15’ serpenteantes como las ilustradas en la figura 10B. Las bobinas 15’ están conectadas en serie entre sí y los dos lados del generador se conectan en el exterior, que hacen de este diseño más fácil y barato de fabricar. Las figuras 10A y 10B muestran, respectivamente, un generador monofásico y un detalle de la representación de la bobina 15’ serpenteante.

Conforme a otra realización de la invención, el generador es trifásico. El generador trifásico contiene bobinas 15’ cuadradas espirales que hacen esta configuración más compleja pero mucho más eficiente. Las bobinas 15’

están conectadas en serie en la misma cara y en paralelo con las de la otra cara del generador. Además, las bobinas 15’ se conectan de tres en tres para obtener las tres fases de la señal. Las figuras 11A y 11B muestran, respectivamente, un generador trifásico y un detalle de la conexión de las bobinas en espiral rectangular.

Respecto a la aplicabilidad del sistema, con el generador monofásico se dispone de una mini-turbina 100 más económica, aunque menos eficiente, mientras que con el generador trifásico se obtiene una mini-turbina 100 más costosa pero más eficiente. Por lo tanto, dependiendo de la aplicación será preferible usar uno u otro (la miniturbina de generador monofásico o la turbina de generador trifásico).

La invención también se refiere a un modelado matemático y electrónico. La modelización matemática del circuito impreso PCB 15 sirve para simular los resultados de la energía que puede generarse a través del 5 generador de la invención. El modelado comprende:

- Un modelado matemático, que comprende a su vez un modelado del generador monofásico y un modelado del generador trifásico;

- Una simulación de la generación de energía a través del generador monofásico y una simulación de la generación de energía a través del generador trifásico.

10 Los dos modelados comprenden un generador (caso monofásico) y tres generadores (caso trifásico), una bobina equivalente, una resistencia equivalente y un condensador equivalente. La bobina corresponde a todas las bobinas (o inductancias) del generador (caso monofásico) o de la fase (en caso del trifásico). La resistencia viene determinada por la resistencia del conductor, en la realización elegida para el modelado, cobre. El condensador representa la capacidad que se generan entre las pistas que forman las bobinas.

15 Las figuras 12A y 12B muestran el modelado electrónico equivalente monofásico y trifásico, respectivamente, del generador.

A continuación, se detalla el procedimiento para la obtención de los valores de los diferentes elementos que componen el modelado.

En primer lugar, se obtienen los valores de tensión y frecuencia de los generadores para cada régimen de giro 20 establecido.

Se realiza una simulación magnética con las configuraciones descritas en el apartado de los anillos portaimanes 140 y descripción del generador. Para ello se realiza una simulación magnética de la densidad de flujo magnético

(B) en la superficie del circuito impreso PCB 15 y la fuerza electromotriz inducida en las bobinas 15’. Con esto se

obtiene tanto el campo generado por los imanes 6 en base a la velocidad de giro del rotor 130 como la energía

25 generada en las bobinas 15’. En las figuras 13A y 13B se muestran imágenes de la simulación magnética realizada: en la figura 13A se muestra una simulación de la densidad de flujo magnético (B) en la superficie del circuito impreso PCB 15 y en la figura 13B se muestra la fuerza electromotriz inducida en las bobinas 15’.

En la siguiente Tabla B se resumen los valores de tensión inducida obtenidos a partir de la simulación de una pareja de bobinas, y calculados para cada fase para diferentes velocidades de giro. El valor que se muestra es el

30 valor rms.

Trifásico: Monofásico

ω (rpm): εphase (mV) εphase (mV)

1000: 245.61 34.86

2000: 464.54 66.55

3000: 714.51 101.42

4000: 960.12 136.27

5000: 1183.42 167.97

Tabla B: Resumen de los valores de tensión inducida obtenidos con simulación magnética.

A partir de las siguientes ecuaciones se obtienen los valores necesarios, tales como resistencia, capacidad e inductancia, para el modelado del generador. Para realizar los cálculos y obtener el modelado del generador es indispensable definir la longitud de conductor y material (por ejemplo, cobre) de las bobinas ya que la resistencia,

35 la capacidad y la inductancia equivalentes son dependientes de la cantidad de conductor y del material.

La resistencia del generador se calcula con la siguiente ecuación:

ቕቭሊዷዏሀዯዏባ ቖ ቤ (1)

ላ ሬቛቖበዹቘሀዯዅሤቜ

La capacidad equivalente del circuito se obtiene con la siguiente ecuación:

ቆሄቭቛዺዾሆዷቦዻዾሆሇቜዏዾቕዏለዯዏቩዻ (2)

ሇ

40 En el caso de la inductancia equivalente, su modelado es distinto dependiendo del generador utilizado, monofásico o trifásico (forma de la bobina, número de fases y tipo de conexión entre las fases).

Ecuaciones necesarias para un generador monofásico con bobinado serpenteante:

቏ለሃለቭ቏ሇዹሀዺለሃለ ቦቐለሃለ (3) ቏ሇዹሀዺለሃለ ቭቑዏ቏ዼቦቛቑቦኔቜዏ቏ዸ (3.1)

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5

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40

con gas, a una temperatura y humedad determinadas, puede resultar más conveniente que las piezas sean de PEEK, dadas sus buenas propiedades mecánicas. Las piezas en PEEK pueden ser fabricadas por mecanizado de 5 ejes. Las piezas en PEEK, además de tener una estabilidad térmica muy buena, presentan unas propiedades mecánicas requeridas en las piezas críticas como la carcasa, el rotor y las jaulas.

Para una fabricación de grandes series, en lugar de mecanizar el plástico, se pueden obtener las piezas por inyección. En el caso de fabricación por inyección, en lugar de mecanizar el plástico, se mecaniza el molde metálico, para posteriormente inyectar material PEEK (existente para utilizar en procesos de inyección) y obtener las piezas por inyección (un proceso muy rentable para fabricación de grandes lotes).

Una vez descritos los métodos de fabricación de los diferentes componentes de la mini-turbina 100, se indica a continuación cómo se lleva a cabo el montaje de la mini-turbina 100, donde puede verse lo simplificado que resulta llegar a la turbina montada a partir de sus componentes:

- La unión entre las carcasas 9 y los elementos de conexión 10 se realiza por ensamblado; es decir, que las carcasas 9 y los elementos de conexión 10 comprenden forman conjugadas entre sí para permitir un acoplamiento y fijación entre ellos.

- Por un lado, la unión entre el primer cuerpo 11 y los elementos de conexión 10 y, por otro lado, la unión entre el segundo cuerpo 13 y los elementos de conexión 10 se realiza mediante los tornillos de carenado 17.

- La unión entre las carcasas 9 y el circuito impreso PCB 15 dispuesto entre las carcasas 9 se realiza mediante los pasadores 8 y las abrazaderas 7.

La mini-turbina 100 montada se ilustra en las figuras 31A y 31B. Como puede verse, el proceso de montaje de la mini-turbina 100 no requiere de conocimientos especializados ni de herramientas de manejo complicado, facilitando por tanto las operaciones del montaje de la mini-turbina 100, disminuyendo el tiempo necesario para el montaje y la cualificación requerida al operario encargado del montaje. Además, la estructura de la miniturbina 100 permite cambiar fácilmente el generador, de modo que operaciones de reparación, mantenimiento o modificación (por ejemplo, cambiar de generador monofásico a trifásico y viceversa) están contempladas en la estructura de la mini-turbina 100 para que tales tareas puedan ser realizadas sin necesidad de complicadas operaciones auxiliares.

En una realización particular de la invención, la mini-turbina 100 tiene un diámetro máximo exterior D de 32mm.

La configuración de los componentes de la mini-turbina 100 permite alcanzar velocidades de giro en el rotor 130 de 50.000rpm.

En cuanto al generador monofásico, la fabricación se realiza mediante el mecanizado de un material ‘sandwich’

(Cu-FR4-Cu) mediante un láser ultra rápido de picosegundos. Este procedimiento de fabricación permite, por un lado, conseguir las tolerancias dimensionales del circuito impreso PCB 15 y, por otro lado, conseguir la configuración requerida para las bobinas 15’. La figura 10A muestra una vista del circuito impreso PCB 15 que comprende las bobinas 15’. La figura 10B es una vista en detalle de las bobinas 15’.

Las figuras 20 y 21 ilustran las formas de onda obtenidas en las pruebas realizadas con el generador monofásico de la invención con 5m/s y 10m/s de viento incidiendo sobre la mini-turbina. En estas figuras se observa el aumento de la tensión y de la frecuencia a la vez que aumenta la velocidad del aire incidente.

Para obtener la mayor cantidad de potencia a la salida debe realizarse la adaptación de impedancias. Para ello se han colocado diferentes cargas resistivas a la salida y con diferentes velocidades de viento. Los resultados se pueden observar en la gráfica de la figura 22 y se aprecia la resistencia adecuada para la obtención de la máxima potencia a la salida. En este caso es de 30Ω debido a la suma de la parte resistiva y la reactiva que componen la suma de las bobinas.

A continuación (Tabla C), se incluyen los resultados obtenidos con el generador monofásico de la invención girando con diferentes velocidades de viento incidente y con una carga de 30Ω:

Velocidad del aire (m/s): Frecuencia (Hz) Velocidad angular (rpm) Vpp(mV) Potencia (µW)

3: 9090,909 11363,636 0,03568 17,633

4: 11111,111 13888,889 0,03897 26,133

5: 13333,333 16666,666 0,04794 40,833

6: 16666,667 20833,334 0,05839 76,800

7: 18181,818 22727,273 0,07069 83,333

8: 20000,000 25000,000 0,06736 112,133

9: 25641,025 32051,281 0,08819 140,833

10: 27027,027 33783,784 0,09723 187,500

Tabla C: Resumen de los valores máximos de potencia obtenidos en las pruebas con generador monofásico.

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6: 111,0226 76,800

7: 160,7162 83,333

8: 239,6858 112,133

9: 272,5435 140,833

10: 333,1456 187,500

Tabla E: Diferencia de los valores máximos de potencia obtenidos con cada tipo de generador.

Se puede observar que los resultados obtenidos con el generador trifásico son con gran diferencia mejores. Pero esto no excluye usar el generador monofásico para aplicaciones que requieran menos energía ya que este generador es más sencillo de fabricar.

5 En este texto, la palabra “comprende” y sus variantes (como “comprendiendo”, etc.) no deben interpretarse de forma excluyente, es decir, no excluyen la posibilidad de que lo descrito incluya otros elementos, pasos etc.

Por otra parte, la invención no está limitada a las realizaciones concretas que se han descrito sino abarca también, por ejemplo, las variantes que pueden ser realizadas por el experto medio en la materia (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro de lo que se

10 desprende de las reivindicaciones.

Claims

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