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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Eolico

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Generatori Elettrici - Alternatori Eolici - Magneti e bobine , Concetti di teoria e pratica
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NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 18/1/2009,20:11

E' il discorso piu' ricorrente e il piu' interpretato, ma la fisica su questo argomento ha le idee molto chiare. Allora mi chiedo come mai tanti dubbi?
Forse perchè nessuno è riuscito in modo semplice a 'tradurlo'?
Proviamo tutti insieme a semplificarlo, visto che abbiamo su questo argomento teorici e pratici 'esperti'.
Bolle



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Chi sa raccontare bene le bugie ha la verità in pugno (by PinoTux).
Un risultato se non è ripetibile non esiste (by qqcreafis).

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 18/1/2009,20:51

Iniziamo con il magnete: ha sempre due poli (NORD e SUD) e le linee di flusso ( le linee ) escono da un polo per entrare nell'altro. Tutte le linee che escono ritornano, arrivano anche all'infinito...e tornano....tutte. Ma il percorso che fanno queste linee (di flusso) da cosa dipende? La figura che vedete sotto rappresenta un magnete in aria...queste linee come vedremo sono importanti e nel nostro caso è importante capire il loro percorso.
Bolle

Immagine Allegata: Magnete.gif

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/1/6/5/3/1/5/7/1285653681.gif




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 28/9/2010, 08:01


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Inviato il: 19/1/2009,07:01

Tutte le linee del magnete (di numero praticamente costante) effettuano un percorso chiuso, ma possiamo cercare di modificare il loro percorso? La risposta è si!!!
Semplificando il discorso possiamo dire che quelle linee cercano la strada più 'comoda' (come quasi tutte le cose che accadono in natura). Queste linee attraversano con difficoltà l'aria...ma attraversano meglio alcuni materiali chiamati ferromagnetici () e quindi se nei loro paraggi esistono materiali di quersto tipo ne vengono attratti, cioè prendono quella strada preferendola all'aria, per semplificare ulteriormente il discorso, cercano il percorso più breve e più comodo. La figura mostra le linee di flusso nel caso 1 (magnete in aria) e nel caso 2 (stesso magnete circondato da un ferromagnete) dove le linee percorrono una strada diversa, la più corta e la più comoda, praticamente tutte (meglio dire quasi tutte) le linee passano all'interno dell'oggetto metallico....non fannno quelle curve a 90°, ma spero che il concetto sia chiaro.
Ora c'è da chiedersi a cosa serve 'veicolare' il flusso in determinati percorsi?
Bolle

Immagine Allegata: FlussoMagneticoII.jpg

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/1/6/5/3/1/5/7/1285653700.jpg




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NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 19/1/2009,07:37

Soffermiamoci ancora sui magneti e visto che vanno tanto prendiamo in considerazione quelli al neodimio. Ce ne sono tanti e di tutti i tipi, cilindrici , rettangolari ma quali prendere? e come capire la loro 'potenza'?
Abbiamo visto che i magneti hanno delle linee (linee di forza) che escono dai poli e 100 milioni di quelle linee equivalgono ad 1 Weber.
Ma le caratteristiche dei magneti sono specificate in Tesla e che relazione c'è con i Weber (cioè con le linee)?
Allora possiamo calcolare le linee sapendo che il valore in Tesla è la densità di flusso per metro quadrato, cioè un magnete di 1 metro per un metro ha tutte quelle linee di flusso.
Se abbiamo un magnete di 1 cm x 1cm possiamo quindi ricavarci le linee di flusso o i weber.
Ecco perchè due magneti,uno piccolo ed uno grande, possono avere lo stesso lo stesso valore di Tesla...proprio perchè questo indica una densità e non le linee che ovviamente saranno di più in quello più grande.
Quindi quando prendiamo dei magneti occorre capire il numero di linee di forza che hanno...questo è il dato che ci serve sapere.
Bolle



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Eli-sir

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Inviato il: 19/1/2009,07:52

Ciao Bolle e ciao a tutti, seguo con interesse il discorso, non mi è chiara però una cosa, o forse ho preso un abbaglio leggendo: un magnete di 1mt x 1mt ha 100 milioni di linee di flusso che equivalgono ad un Weber, ora con una proporzione possiamo trovare quante linne di flusso ha un magnete usato nei generatori eolici, il più comune è un 40x20x10 mm. Una volta trovati i Weber si calcolano anche i Tesla o i Gauss ed abbiamo la "forza" del nostro magnete.
Fin qui è corretto?
L'astrazione mentale che mi riesce difficile è capire come da una misuira si possa ricavare la forza di un magnete...
Altra domanda: lo spessore del magnete non incide?

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 19/1/2009,08:18

CITAZIONE (Eli-sir @ 19/1/2009, 07:52)
un magnete di 1mt x 1mt ha 100 milioni di linee di flusso che equivalgono ad un Weber, ora con una proporzione possiamo trovare quante linne di flusso ha un magnete usato nei generatori eolici, il più comune è un 40x20x10 mm. Una volta trovati i Weber si calcolano anche i Tesla o i Gauss ed abbiamo la "forza" del nostro magnete.

Quando vendono i magneti viene specificata solo la densità di flusso cioè i tesla del magnete ad esempio 1.5 T ( 1.5 Tesla).
Nell'esempio che hai fatto, se il magnete da 40x20x10 è da 1 Testa (densità di flusso) puoi ricavare i Weber (linee di forza)...sono questi che ci serviranno per fare i conti...ma li vediamo dopo.

CITAZIONE (Eli-sir @ 19/1/2009, 07:52)
Altra domanda: lo spessore del magnete non incide?

No! Infatti mettere due magneti uno sopra all'altro non modifica il numero di linee...rimangono sempre le stesse. C'è una minima differenza...poi vediamo da cosa dipende.
Ciao
Bolle
PS:Visto che ci sei...perchè non fai uno schema del tuo generatore eolico...ne prendiamo uno di riferimento alcune considerazioni.



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Eli-sir

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Inviato il: 19/1/2009,08:28

Ah ok, prima avevo capito che potevo ricavare i Tesla dalle dimensioni del magnete...invece la densità di flusso è un dato di partenza che il costruttore fornisce.

Per il mio generatore trovi tutto qui:
è un Piggott classico, servono dei disegni? Al momento non ho niente di pronto, con un pò di pazienza e tempo permettendo posso provare a farli.

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 19/1/2009,08:40

CITAZIONE (Eli-sir @ 19/1/2009, 08:28)
Per il mio generatore trovi tutto qui:
è un Piggott classico, servono dei disegni? Al momento non ho niente di pronto, con un pò di pazienza e tempo permettendo posso provare a farli.

Purtroppo servono i disegni per capire la posizione dei magneti e delle bobine...tanto c'è tempo...chisssà quando finirò!!heheh
Ciao
Bolle



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Inviato il: 20/1/2009,07:44

Passiamo alle bobine.
Cosa sono?
La bobina è un insieme di spire realizzate con materiale conduttore. La forma della bobina può essere cilindrica,quadrata,triangolare...etc ma la cosa fondamentale è la superficie interna...la bobina deve poter accogliere all'interno (foto con area sfumata in rosso) quanto più flusso possibile . Questa 'apertura' deve essere almeno grande quanto è grande il magnete perchè le linee di forza devono passare in un certo istante il più possibile all'interno. La produzione di energia è legata sia al numero di linee (flusso) che alla variazione di questo flusso.
Quindi è importante la scelta del magnete e più è 'forte' e meglio è...cioè genera molte linee di forza, però occorre che queste linee attraversino la bobina.
La variazione del flusso dipende dalla velocità di rotazione del generatore. Per aumentare la variazione di flusso si aumentano i magneti e si pongono in opposizione di polo...cioè, quando il rotore gira, le linee che attraversano la bobina sono in una direzione con un magnete e nella direzione opposta con il magnete successivo.
Bolle

Immagine Allegata: coil.jpg

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/1/6/5/3/1/5/7/1285653717.jpg




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 28/9/2010, 08:01


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Inviato il: 20/1/2009,07:58

Vediamo sotto due realizzazioni.
La prima realizzazione ha delle spire con una sezione molto larga, la secoda invece,oltre alla realizzazione di bobine tra loro differenti, le ha molto piccole il che limita la produzione di energia elettrica...per così dire non è efficiente ed è inutile avere magneti grandi.
Nella costruzione delle bobine ci sono altri aspetti importanti...vedremo anche questi.
Bolle

Immagine Allegata: confrgen.jpg

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/1/6/5/3/1/5/7/1285653733.jpg




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 28/9/2010, 08:02


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Inviato il: 20/1/2009,18:34

Passiamo all'interazione bobina flusso magnetico...sotto riporto il disegno di profilo di un magnete e un bobina (nucleo formato da aria) fotografato nell'istante in cui sono allineati. Alcune linee di forza sono numerate (10 linee), secondo voi, quale di queste linee partecipano alla produzione di energia elettrica cioè a questo miracoloso fenomeno che ci permette di trasformare l'energia meccanica dovuta alla rotazione del magnete (o bobina)?
Attendo risposta.
Bolle

Immagine Allegata: InterazioneBobinaFluss.jpg

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/1/6/5/3/1/5/7/1285653749.jpg




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Eli-sir

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Inviato il: 20/1/2009,19:05

Fino alla 5 sicuramente, forse la 6 ma ne dubito.
La 1 è comunque quella che ha più influenza.

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 20/1/2009,19:57

Ciao Eli...speriamo non diventi una discussione a due..heheheh
vediamo cosa ne pensano gli altri.
Nell'attesa ti metto una pulce nell'orecchio...sono cattivo e infame...sei sicuro che la 5 partecipi? Di fatto siamo passati da una visione piana ad una visione spaziale della spira...i libri parlano sempre di spira...quindi il dubbio che sollevo è: le linee debbono attraversare entrambe i lati della bobina?Cioè devono sbucare dall'altra parte?

La linea 1 è una linea come tutte le altre, solo che al centro sono concentrate tante linee molto vicine tra loro, a volte viene disegnata con un colore rosso vivo o con un tratto piu' marcato per indicare che è una linea che ne rappresenta tante quindi è giusta la tua deduzione...ma una linea è sempre una linea....e vale una linea di forza. Anche la linea 5 non è solo una linea, ma tante linee di forza. Certo questo disegno è una forzatura...ma è così...me la canto e me la suono...poi sistemeremo tutto.
Ciao
Bolle



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Inviato il: 21/1/2009,07:36

In attesa di qualche altra risposta (faccine/unsure.gif) proseguiamo con un poco di teoria...attribuita a Farady , Neumann e Lenz...perchè penso che ora abbiamo tutti gli strumenti per capire cosa ci hanno tramandato questi personaggi . Dicono che "la forza elettro motrice indotta in una spira, a causa di una variazione di flusso magnetico è direttamente proporzionale alla variazione di flusso e inversamente proporzionale al tempo in cui tale variazione di flusso avviene,ed ha verso tale da opporsi alla causa che l'ha generata."

Traduciamo in modo semplice semplificando i concetti:
la forza elettro motrice: non è altro che un concetto che indica una differenza di potenziale e/o una corrente che circola nella bobina.
indotta: legame particolare...
spira: è la bobina
direttamente proporzionale: c'è un legame lineare tra due quantità più è grande una quantità tanto più grande sarà l'altra.
variazione di flusso: il flusso non è altro che l'insieme delle linee (di forza) che escono dal magnete...e la variazione indica appunto la differenza in numero di queste linee in due istanti differenti.
inversamente proporzionale: c'è un legame lineare tra due quantità più è piccola una quantità tanto più grande sarà l'altra.
tempo in cui tale variazione di flusso: tempo che intercorre tra una variazione del numero delle linee
verso tale da opporsi: ogni cosa in natura si oppone alle variazioni (anche noi...siamo restii ai cambiamenti...è un concetto per lo più filosofico).

Tutto questo viene tradotto con: più il magnete è 'potente' e più gira velocemente e più otteniamo energia.
La formula semplificata che esprime questo concetto è

Energia = VariazioneDiFlusso / TempoDellaVariazione

Analizziamo i due termini:
VariazioneDiFlusso: sappiamo ricavare quante linee possiede un magnete quindi sappiamo anche la massima variazione cioè :
TutteLeLinee=TutteLeLinee-ZeroLinee (sempre se siamo in grado di far passare tutte le linee all'interno della bobina e successivamente nessuna linea) . Quindi questa variazione di flusso è un valore conosciuto ed ha un valore massimo.
TempoDellaVariazione:In quanto tempo riusciamo a variare le linee che attraversano la bobina? Più veloci siamo e più otteniamo energia. Se siamo istantanei l'energia sarà infinita.

Tutto questo può essere tradotto con : indipendentemente dal sistema che abbiamo messo in piedi...più veloce gira il rotore e meglio è!!!

Bolle



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Lupo cattivo

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Inviato il: 21/1/2009,10:00

Bolle, se ho ben capito occorre catturare il maggior numero di linee di forza per poi, l'istante successivo averne il numero più basso possibile, al limite zero.
Ma, allora , non conviene avvolgere la (le) spira(e) su di un supporto ferromagnetico con alta permeabilità magnetica che catturi di più il flusso di linee?
Perchè le bobine in aria che ha una permeabilità magnetica bassa?

 
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