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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: 26/2/2009,07:49

Enunciamo la legge di Faraday :una induttanza (cioè la bobina) immersa in un campo magnetico variabile ( generato dai magneti presenti sul disco in rotazione) genera una forza elettromotrice (cioè una vb) di valore :
1. e=N*dfi/dt.
Immagino che qualcuno vedendo l'operatore d (derivata) salti questa spiegazione...non lo fate...ci siamo posti in una condizione (esperimento 1) per minimizzare le conoscienze matematiche....quindi non tenterò di dare una spiegazione della derivata...ma tenterò una estrema semplificazione.
Analizziamo quello che accade ad una singola bobina disegnata nel grafico.
Vediamo fi (il flusso).
Abbiamo visto che il valore del flusso dipende dalle linee di forza che escono dal mangete...sono positive se vengono dal polo N (escono) e negative dal polo S (entrano). Queste linee che escono dai magneti sono costanti...ma il disco è in rotazione e la bobina che è ferma vede questo passaggio di flusso con andamento sinusoidale...e praticamente, il flusso che 'buca' il nucleo della bobina, ha l'andamento del grafico presente sotto l'oscilloscopio.
Matematicamente abbiamo:
2. fi=VM * sin( f * t)

Facciamo l'esempio N.1 per chiarire le formule:
abbiamo una bobina formata da 8 spire sottoposta ad flusso di valore massimo di 0.01.
L'andamento del flusso sarà:
3. fi=0,01 sin(300t) Weber
sostituendo il flusso nella formula 1 otteniamo
4. e=8* d(0.01*sin(300t))/dt
deriviamo la funzione seno
5. e=8*0.01*300 cos(300t)
facendo i conti:
6. e= 24 cos(300t) V
considerando che la funzione coseno può assumere i valori tra +1 e -1, il valore di picco sarà di 24 Volt:
5. e= 24 * (+/-1) V (permettetemi questa ulteriore forzatura)



In sintesi l'esperimento 1 ci ha permesso di semplificare il calcolo matematico della derivata della funzione seno (passaggio dalla formula 4 alla 5).

Bolle




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 26/2/2009, 10:19


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Chi sa raccontare bene le bugie ha la verità in pugno (by PinoTux).
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NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 26/2/2009,09:08

Vediamo in dettaglio la composizione matematica del flusso relativo all'esempio N.1 e le sue implicazioni:
fi=0,01 sin(300t) .
Analizziamo le due componenti:
a)0,01 è il flusso magnetico di valore di picco...abbiamo già visto come passare dalla densità di flusso di un mangete (espressa in tesla) al calcolo del flusso (espresso in weber).

b)sin(300t)
questo parametro, legato alla rotazione del disco,indica la velocità (c'è il tempo t) con cui il flusso si alterna.Il valore che può assumere la funzione seno è compreso tra +1 e -1...quindi indipendentemente dalla velocità di rotazione: -1<=sin(300t)<=+1


Come si vede il 300, dopo la derivazione (e=8*0.01*300 dalla formula n.5) , diventa un elemento che moltiplica sia N (numero di spire) che il valore del flusso.
Cosa implica questo? Che più è 'frequente' la variazione di flusso (alternasi di magneti che ruotano di fronte la bobina) e più la vb (tensione della bobina) diventa alta.

In sintesi Faraday, con la formula 1,ci dice che la Vb aumenta se aumentiamo:
1.N->Numero di spire
2.fi->flusso
3.f->rotazione disco (legata di fatto al numero dei magneti)


Quindi a parità di numero di spire e flusso...la V può aumentare solo se aumenta il numero di giri.
Se invece abbiamo una rotazione del disco bassa...a parità di flusso (manteniamo gli stessi mangeti) otteniamo una vb alta solo aumentando il numero di spire.
Bolle




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 26/2/2009, 10:23


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proxygenerator

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Inviato il: 26/2/2009,13:43

ho letto diverse volte e continuo a complimentarmi
NonSoloBolleDiAcqua la soluzione al problemino l'hai presa sul serio
approfitto per chiedere un esempio con i tesla di un magnete invece dei weber
non capisco come fare la trasformazione

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 26/2/2009,13:51

proxygenerator,
la conversione non è difficile...occorre passare dalla densità di flusso al flusso.
Arriviamo ad un compromesso...faccio l'esempio e tu prendi l'impegno di fare qualche test con quella mola...ci stai?
Quanti giri al minuto fa la mola? Quanto assorbe? Hai un oscilloscopio?
BolleRicattator
faccine/rolleyes.gif



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proxygenerator

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Inviato il: 26/2/2009,16:39

certo ho l'oscilloscopio
domani rispondo alle domande
ti assicuro solo il mio impegno
rimango in attesa dell'esempio richiesto
grazie


 

proxygenerator

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Inviato il: 27/2/2009,13:52

assorbimento mola 300w
numero di giri mola 3000 rpm
un saluto

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 27/2/2009,15:21

Ok,
prima mi devi dare il diametro dei magneti , la loro altezza e la loro caratteristiche (in tesla se vuoi)...compresa la sezione del cavo di rame o anche il suo diametro....inoltre mi serve sapere il numero di magneti presenti sul disco.
Ciao
Bolle




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 27/2/2009, 15:46


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Inviato il: 28/2/2009,12:59

In attesa delle risposte analizziamo l'esempio N.2
Calcoliamo la fem prodotta da una bobina di 100 spire di 2 cm di diametro, sottoposta ad un variazione di campo magnetico esercitato da un magnete N40 di 2 cm posto su una circonferenza che effettua un giro al secondo.

Riepilogando abbiamo un magnete posto su un disco in rotazione e occorre calcolare la differenza di potenziale della bobina composta da 100 spire.

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.



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Inviato il: 28/2/2009,15:45

magneti 8 diametro 2 cm, altezza 1 cm
i tesla non lo so devo cercare
la sezione del il filo di rame verifico dopo con il calibro
mi sono sbagliato la mola è da 2950 rpm e 150 watt
tra un paio di ore inizio le prove con l'oscilloscopio
ciao e grazie ancora

 

proxygenerator

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Inviato il: 1/3/2009,11:26

forse i mangeti sono N35 e il filo è da 0.6 mm di diametro
ho fatto le prove con l'oscilloscopio e la bobina genera una forma di onda

ciao

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 1/3/2009,13:13

Che forma di onda hai?Posta la foto.

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



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Inviato il: 2/3/2009,07:36

Calcoliamo la corrente max che può circolare nella bobina dell'Esempio N.3
La corrrente Imax= Fem/R dove R è la resistenza del cavo di rame che costituisce la bobina.
La R possiamo calcolarla con un tester ...ma facciamolo in modo teorico:
R=ro * L/S dove ro è la resistività del rame, L è la lunghezza della bobina ed S è la superficie del rame (sezione).
Ricaviamo L.
La bobina è composta da 100 Spire di 2 cm di diametro, la circonferenza di una spira (sempre espressa in metri) è 2*pigreco*r=2*3.14*0.01 = 0.062. Quindi 100 spire sono 6.2 metri-> L=6.2 m...ma le spire sono accavallate...realisticamente consideriamo un raggio medio di 1.8 cm anche se il conto è approssimato...otteniamo 100*2*3.14*0.018 = 11.3 m.
Ricaviamo S.
Il diametro del rame è 0.6 mm e S=r*r*3.14= 0.0003*0.0003*3.14= 2.82E-7 m2
Calcoliamo R.
R=1.78E-8 * 11.3/2.82E-7 =0.7 Ω

Quindi la corrente Imax=14.7/0.7=21A

Realisticamente parlando visto che la fem = 7.35 otteniamo
Quindi la corrente Imax=7.35/0.7=10.5 A

Se avete dubbi o notate errori ...
Bolle



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Inviato il: 2/3/2009,09:17

NonSoloBolleDiAcqua complimenti ci sei andato vicino
il valore che ottengo è 6 v alternati +6 -6,
devo dire che la bobina ha un cartoncino sul fianco e non si avvicina ai magneti forse per quello
la forma d'onda che vedo con l'oscilloscopio è una sinusoide è strana ha delle gobbe
perchè?
ho delle foto venute così così
la resistenza della bobina ricordavo fosse più alta
questa sera la verifico
ciao e grazie


non ho il gaussmetro dove posso acquistarlo per controllare i magneti?

 

NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 2/3/2009,15:43

Esempio N.4 generatore monofase ad 8 Magneti ed 8 bobine
Sulla traccia dell'Esempio 3 proseguiamo con la costruzione di un generatore monofase.
Questa è la rappresentazione dei due dischi (disco magneti/disco bobine)...vedremo come le bobine debbono essere collegate per un generatore monofase.
Bolle

Immagine Allegata: generatoreMonofase.jpg

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/1/6/5/3/1/5/7/1285654699.jpg




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 28/9/2010, 08:18


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Inviato il: 2/3/2009,15:47

La configurazione delle bobine (N Bobine=N mangneti posti in opposizione di polarità) permette di moltiplicare la differenza di potenziale ottenuta dall'esempio 3...in altre parole con questa configurazione (sfasamento angolo magneti = sfasamento angolo bobine) si moltiplica la fem di ogni singola bobina per 8.
Occorre fare attenzione al collegamento delle bobine...vedremo anche questo.
Quindi proxygenerator se posiziona le bobine come dal disegno ottiene una V= 6*8=48V.
La corrente ovviamente rimarrà la stessa.
Bolle


X sistemiinterattivi,
mi dispiace...mi sa che ho cancellato inavvertitamente un tuo messaggio...oppure si è incasinato il forum...

Immagine Allegata: collegamentibobinegeneratoremonofaserid.jpg

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/1/6/5/3/1/5/7/1285654716.jpg




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 28/9/2010, 08:18


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