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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Eolico

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Generatore Magneti Permanenti flusso radiale, Aperto a consigli e idee!
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Dan Worth

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Inviato il: 25/01/2017 12:36:12

Ciao a tutti,

mi sono già presentato nella debita sezione, ora dopo aver letto diverse discussioni apro la mia.
L idea è quella di realizzare un generatore a flusso radiale (per contenere peso e spazio) per la mia pala eolica ad asse orizzontale del diametro di circa 2 mt. Vorrei raggiungere una potenza di 4/500W a regime (300RPM) e con una velocità di "cut in" di 90RPM.

Sono già al secondo generatore, il primo è un assiale con due dischi contrapposti un totale di 24 magneti e 9 bobine... funziona solo che ho trascurato alcune cosine e ho imparato moltissimo. Le bobine le ho fatte con 800 avvolgimenti del 0.2 perché ero tutto focalizzato sull'ottenere un alto Voltaggio, cosa che sono riuscito a fare a scapito TOTALE dell'intensità di corrente.

Ho buttato giù un disegno di come lo vedo... forse pensavo di utilizzare traferro nelle bobine in quanto non posso fare il doppio disco come nell'assiale.
Per i magneti volevo fare una striscia di 2X 40X10X5 per ottenere una barretta di 8 cm per ogni polarità e metterne 12 "strisce". Internamente valutavo tubo di ferro di spessore 5 mm se riesco a trovarlo per migliorare la resa dei magneti e guidare le linee di forza in maniera da amplificarlo nel lato esterno.

Per quanto riguarda le bobine devo dimensionare ancora il tutto ma per ora è solo uno schizzo di un'idea, so che con le formule posso aggiustare il tiro e cercare di capire se è fattibile.
Scusate se il mio modo di scrivere tecnico magari non è corretto, ma il mio lavoro è tutt'altro... sono aperto ad imparare!

grazie a tutti,

Ciao

Dani




Immagine Allegata: radialPMG.jpg
 
ForumEA/P/radialPMG_1.jpg

 

righetz

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Inviato il: 25/01/2017 22:52:47

Mi sembra di ricordare un mio progetto fermo in archivio

L'idea di "allungare" i magneti è buona.
Permette di avere una quantità di rame "attivo" maggiore.
Le bobine se realizzate in traferro o come di dice in gergo avvolte in aria, la perdita di flusso sarà notevole.
Le linee di flusso dei magneti tenderanno a curvarsi più verso il magnete affiancato piuttosto che "uscire" e intersecare gli avvolgimenti delle bobine.

Il mio progetto era quello di mettere un secondo cilindro in ferro esterno alle bobine e collegato con il rotore dei magneti come una specie di doppia "tazza".

Le bobine stessa cosa, imbrigliate in una struttura abbastanza robusta sempre a forma di tazza. Anche questa struttura va inserita in modo frontale all'altra tazza.
Ne uscirebbe un radiale stile GEFEA

Uno schema molto sintetico di come potrebbe essere:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/P/Screenshot_20170125_225306.png



In rosso schematizzato il doppio rotore radiale con i magneti posizionati o sul disco interno oppure sul disco esterno.
Preferisco il disco esterno per non avere problemi con la forza centrifuga.

In blu schematizzato lo statore. Un bel lavoro complesso che permetterebbe di sfruttare tutta la forza disponibile dei magneti.



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Dan Worth

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Inviato il: 26/01/2017 12:24:17

Grazie mille Righetz per la tua risposta, il doppio "tubo" con le bobine in mezzo è molto bello solo che lo vedo abbastanza impegnativo nella realizzazione. Per ora voglio provare a vedere quanto teoricamente riuscirei a tirare fuori da questo ed in caso valutare modifiche per migliorarlo.

In un post del forum ho trovato la seguente formula:

FORMULA PER IL CALCOLO DEI VOLT MAX
Vmax= NxAxRxPxB/2
Dove
N è il numero di spire dell' avvolgimento
A è l' area chiusa dall' avvolgimento
R è la velocità di rotazione dei magneti
P è il numero dei poli magnetici per ciclo
B è la forza del campo magnetico di ciascun magnete in Tesla

Quindi se ho capito bene A è l'area della bobina esposta al taglio del magnete esclusa la parte vuota al centro.

e per quanto riguarda B... sono un po titubante ad inserire un valore in quanto i magneti che ho scelto sono 40x10x5 (N42) e danno come valore:
Residual magnetism Br 12900-13200 G 1.29-1.32T
nel caso in cui io voglia usare due magneti in linea per generare un segmento da 80x10x5 che valore dovrei usare di B? (credo di aver letto di dimezzare anche il valore dato per tenere in considerazione la distanza delle bobine dal magnete)

Quindi per ora:

N= 50 ho lo spazio per 50 avvolgimenti di un filo da 1mm di spessore.
A= 0.0085x0.08x2=0.00136mˆ2 (una bobina)
R= 90RPM= 90/60 = 0.66666Hz
P= 1 vorrei calcolare la produzione di voltaggio di una bobina
B= ?

Vmax= 50x 0.00136 x 0.6666 x 1 x ?

Se così fosse sono anni luce dal poter arrivare al voltaggio che desidero

 

righetz

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Inviato il: 26/01/2017 12:43:11

Questa sera guardo con calma.
Per ora a livello approssimativo considera il flusso pari a 0,35T.

Dai una sbirciata a questa discussione, ad un certo punto c'è la formula esatta per il calcolo della FEM LINK

edit: modificato link non funzionante



Modificato da righetz - 26/01/2017, 18:31:16


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Dan Worth

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Inviato il: 26/01/2017 13:48:25

Grazie Righetz, non riesco ad aprire il link...

 

Dan Worth

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Inviato il: 26/01/2017 15:37:14

Ok Righetz facendo una ricerca più approfondita ho ritrovato la discussione dove ne parlava Bolle e ho rifatto i calcoli in fondo a questa pagina.... tutto quello che ho scritto prima sono frottole, chissà quante altre ne scriverò


CITAZIONE

Calcoliamo il valore con la formula:

fem=N*Df*A/Dt



Un magnete al neodimio N40 nella tabella presente in una pagina di questa discussione ha una densità di flusso di 1.4 Tesla.
Ora occorre calcolare il flusso e per ricavare questo occorre semplicemente calcolare la densità per la superficie del magnete stesso, in altre parole si deve moltiplicare 1.4 T per l'area del magnete di 2 cm ed esprime questo malore in m2 (metri quadrati).
L'area del cerchio è AC=r^2*pi (raggio per raggio per 3.14)...con il raggio espresso in metri.
Quindi:
AC=0.01*0.01*3.14=0.000314 [3.14e-4 m2] area magnete
N=100
Df=1.4
dt=1 (un giro al secondo)
Quindi visto che l'area della spira è uguale a quella del magnete...possiamo considerare A=AC...(Attenzione: se la spira avesse avuto un nucleo più piccolo...il flusso da prendere in considerazione sarebbe stato ovviamente più basso e dovevamo calcolare come area A quella della bobina)

Fem=100*1.4*0.000314= 0,044 V cioè 44 millivolt.

Il valore Df*A rappresenta il flusso massimo che il magnete è in grado di erogare...basta allontanarsi di un millimetro e nella spira questo valore si abbassa notevolmente per tutti i motivi che abbiamo già detto nelle varie discussioni come anche visibile dai disegni realizzati con fem.

Inoltre questo flusso deve essere scomposto in forma vettoriale e il valore utile rimane solo la componente ortogonale...ma non complichiamo troppo le cose.
Quindi non si deve rimanere sorpresi se con un gaussmetro passando anche vicino al magnete non otteniamo i valori massimi ...sapete il motivo.

Tutto questo per dire che praticamente il valore che non è perfettamente identificabile è proprio la quantità di flusso...che non può essere il valore massimo...ma deve essere preso in conderazione un valore almeno dimezzato...proprio perchè il magnete è solo soletto nell'aria...e le linee di flusso sono libere e ribelli...non fannno quello che vogliamo.
Quindi realisticamente ci dobbiamo aspettare un valore di

Fem=100*0.7*0.000314= 0,022 V cioè 22 millivolt.

Bolle

PS:Nel prossimo esempio calcoleremo anche la corrente...attendiamo i valori del nostro proxygenerator per poi fare un confronto.
Prendiamo il tuo caso come esempio-->Esempio N.3
Abbiamo 8 magneti N35 (equivalgono a 1.17 Tesla) ognuno di diametro 2 cm posti su una circonferenza in oppozione di polarità con il disco che ruota a 3000 rpm cioè 50 giri al secondo(come nell'esperiemento 1).
Calcoliamo la fem sulla singola bobina e la prossima volta, visto che ci siamo, calcoleremo anche la corrente sapendo che le spire sono 100 e la sezione del filo di rame (smaltato) è di 0.6mm.

Calcoliamo il flusso generato da un signolo magnete N35 di 2 cm di diametro.
Calcoliamo la superficie del magnete AC (come dall'esempio 2).

AC=0.01*0.01*3.14=0.000314 [3.14e-4 m2] area magnete
N=100
Df=1.17
Dt=(1/50) / 8 = 1/400 <- 50 sono i giri al secondo , 8 sono i magneti



Fem=100*1.17*0.000314*400= 14,7 V
Ma visto che non siamo in grado di far passare tutto il flusso uscente dalla magnete all'interno della bobina e considerando che metà del flusso ce lo perdiamo realisticamente potremmo attenere:

Fem=100*0.585*0.000314*400= 7,35 V

Se avete dubbi o notate errori ...
Bolle

Quindi nel mio caso dovrebbe essere il seguente calcolo:



AC= 0.01x0.08= 0,0008m^2
N= 50avvolgimenti
Df= 1.3T
dt= 90RPM/1.5 giri al secondo
12 magneti

50x0.0008x1.3x1.5x12= 0,936V

0.936V/2=0.468V



Modificato da Dan Worth - 26/01/2017, 23:09:01
 

righetz

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Inviato il: 26/01/2017 18:44:33

Ho sistemato il link nel mio messaggio precedente, purtroppo con il telefonino faccio gran casini

In pratica devi applicare l'equazione di Lorentz.
Come accennavo per il flusso considera un valore molto basso in quanto le linee nell'aria tendono ad aprirsi e non rimanere perpendicolari agli avvolgimenti.
Per questo motivo si antepone frontalmente un'altro magnete.

Quindi riassumendo devi calcolare la velocità angolare in metri al secondo del rotore dove sono posizionati i magneti.
Le bobine devono essere costruite al passo dei magneti, vedi esempio del link.
Devi calcolare la lunghezza totale in metri dei fili delle bobine che si trovano ad intersecare il flusso.

Con una lunghezza di 8 cm e 50 spire un ramo della bobina ha una lunghezza di 4 metri.
Se la bobina la realizzi al passo dei magneti avrai una bobina con due rami attivi quindi 8 metri di filo che produce fem.

Con 3 bobine per fase sono 24 metri di rame attivo a questo punto applica la formula di Lorentz.

Non conosco la dimensione del rotore ma a spanne ottieni circa 17 volt CC con una velocità di rotazione di 1,5 m/s considerando una intensità del flusso di 0,35T.
Questi 0,35T devo verificarli con il programma FEM. anche se non sarà attendibile al 100% potrebbe darmi un valore anche più alto.



Modificato da righetz - 26/01/2017, 18:53:19


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Inviato il: 26/01/2017 20:05:26

sto cercando di seguirvi.
ma non si fa prima a misurare la tensione prodotta con il tester?
quando sappiamo i volt/spira sappiamo quante spire dobbiamo fare
per ottenere la tensione desiderata.
inoltre dalla tensione ottenuta con un numero di spire x possiamo
dedurre il valore del campo magnetico



Modificato da inventoreinerba - 26/01/2017, 20:11:55
 

inventoreinerba
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Inviato il: 26/01/2017 20:17:03

leggo nella legge di faraday che il campo da considerare è quello
abbracciato dal circuito elettrico.


lo schema del disegno postato all'inizio mi sembra molto efficiente
perchè con un piccolo movimento angolare abbiamo una grande variazione di flusso
magnetico.però è di realizzazione impegnativa.



Immagine Allegata: Cattura.JPG
 
ForumEA/P/Cattura_1.JPG



Modificato da inventoreinerba - 26/01/2017, 20:21:52
 

Dan Worth

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Inviato il: 26/01/2017 22:33:43

CITAZIONE (inventoreinerba, 26/01/2017 20:17:03 ) Discussione.php?214393&1#MSG7

sto cercando di seguirvi.
ma non si fa prima a misurare la tensione prodotta con il tester?
quando sappiamo i volt/spira sappiamo quante spire dobbiamo fare
per ottenere la tensione desiderata.
inoltre dalla tensione ottenuta con un numero di spire x possiamo
dedurre il valore del campo magnetico


Prima di comprare magneti, filo di rame e quanto altro sto tentando di avere un'idea della fattibilità del progetto. Per quanto mi riguarda mi sto già orientando ad aumentare magneti e bobine per raggiungere il traguardo desiderato.


CITAZIONE
leggo nella legge di faraday che il campo da considerare è quello
abbracciato dal circuito elettrico.


lo schema del disegno postato all'inizio mi sembra molto efficiente
perchè con un piccolo movimento angolare abbiamo una grande variazione di flusso
magnetico.però è di realizzazione impegnativa.


Conto di utilizzare la stampante 3D come ho fatto col primo per realizzare parti precise. :-D

 

Dan Worth

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Inviato il: 26/01/2017 23:18:37

CITAZIONE (righetz, 26/01/2017 22:33:43 ) Discussione.php?214393&1#MSG6

Ho sistemato il link nel mio messaggio precedente, purtroppo con il telefonino faccio gran casini

In pratica devi applicare l'equazione di Lorentz.
Come accennavo per il flusso considera un valore molto basso in quanto le linee nell'aria tendono ad aprirsi e non rimanere perpendicolari agli avvolgimenti.
Per questo motivo si antepone frontalmente un'altro magnete.

Quindi riassumendo devi calcolare la velocità angolare in metri al secondo del rotore dove sono posizionati i magneti.
Le bobine devono essere costruite al passo dei magneti, vedi esempio del link.
Devi calcolare la lunghezza totale in metri dei fili delle bobine che si trovano ad intersecare il flusso.

Con una lunghezza di 8 cm e 50 spire un ramo della bobina ha una lunghezza di 4 metri.
Se la bobina la realizzi al passo dei magneti avrai una bobina con due rami attivi quindi 8 metri di filo che produce fem.

Con 3 bobine per fase sono 24 metri di rame attivo a questo punto applica
la formula di Lorentz.

Non conosco la dimensione del rotore ma a spanne ottieni circa 17 volt CC con una velocità di rotazione di 1,5 m/s considerando una intensità del flusso di 0,35T.
Questi 0,35T devo verificarli con il programma FEM. anche se non sarà attendibile al 100% potrebbe darmi un valore anche più alto.

Ciao Righetz, grazie per il link sono andato a vedere... Con calma mi leggo tutto il thread. Inizialmente anche a me affascinava l Halbach Array!
Per quanto riguarda la Formula di Lorentz, sapevo della sua esistenza, ma non sapevo bene come applicarla, ora é MOLTO più chiaro, grazie. Secondo te invece il ragionamento che ho fatto con riferimento alla guida di Bolle pensi sia giusto il calcolo?
Grazie ancora, ciao

 

righetz

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Inviato il: 27/01/2017 20:06:00

Si tratta di un metodo diverso ma che in sostanza non cambia di molto.
Si può utilizzare anche il metodo delle riluttanze ma non complichiamoci la vita.

Ovvio che se ci sono più magneti e più bobine a parità di numero di giri il voltaggio che si ottiene è molto più elevato.


CITAZIONE

Conto di utilizzare la stampante 3D come ho fatto col primo per realizzare parti precise. :-D


La stessa cosa la devo fare anche io per il mio futuro generatore.
Per ora sono fermo con i lavori, troppo freddo e poco tempo.

In ogni caso c'è già qualcuno che ci ha provato: LINK



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Dan Worth

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Inviato il: 28/01/2017 20:18:10


CITAZIONE

Secondo l'equazione di Lorentz
fem=v*B*L

Righetz correggimi se sbaglio

V= velocità in m/s
B= intensità del campo generato dai magneti (esattamente che valore usi)
L= la lunghezza dei filamenti di rame attraversati a 90° dal campo magnetico.(composto da tutte le bobine)

Ma il risultato che ottengo è indipendente dal modo in cui saranno collegate le bobine? Cioè se faccio in trifase collegato a stella o a delta dovrebbe cambiare... Come utilizzi tu la formula?
Inoltre se ho 16 magneti e 12 bobine come in un trifase come applico la formula??
Ahahahaha.... Un paio di domandine così

 

righetz

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Inviato il: 28/01/2017 20:34:45

Si tutto corretto, B purtroppo sarà molto basso.
Tieni presente che i magneti con intensità B=1,28T avrai dietro la bobina un'intensità ridotta a circa 0,35T e ella stessa bobina fonte magnete avrai circa 0,47T. Fai una media e ottieni 0,42T.
Questo valore l'ho avevo già simulato con fem tempo fa per il mio progetto.

Ora è da capire quanti magneti intendi utilizzare per il rotore e di conseguenza ne esce anche la dimensione diametrale e di conseguenza dal numero di giri si ottiene la velocità angolare per fare il calcolo.

Poi se acquisti magneti con gradazione N52 LINKsi può ottenere qualche volt in più



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righetz

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Inviato il: 28/01/2017 20:56:01


CITAZIONE

Ma il risultato che ottengo è indipendente dal modo in cui saranno collegate le bobine?


Se realizziamo le bobine con le spalle larghe come i magneti e a "passo" dei magneti non c'è tensione concatenata come nei trifase standard.
C'è il valore assoluto di tensione della fase in quel momento attiva.

Difatti nel mio prossimo progetto in fase di realizzazione , se hai letto il thread, sarà un bifase con collegamento parallelo.

Con il tuo possiamo fare un trifase. Se già con una fase ottieni il voltaggio desiderato le altre due fasi metteranno a disposizione altro rame "attivo". Bisogna occupare tutto lo spazio disponibile con rame.



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