Riapro la precedente discussione “Windside con alternatore esagerato” per riepilogare e per aggiungere il nuovo tentativo di fare un alternatore adatto ad un mulino ad asse verticale tipo windside di circa 2 mq. (200 watt sui 10 m/s di vento) magari utilizzabile anche per rotori più grandi o diversi (come il Darrieus). Sul mercato non ho trovato niente che mi sembrasse adatto.

Lo scopo sarebbe fare un aggeggio che arrivi a 12 volt a bassi giri (20-30) e che abbia un buon rendimento nel trasformare i watt (purtroppo pochi) forniti dalla girante. Intenderei privilegiare il rendimento a bassi giri, ma senza “inchiodare” l’aggeggio quando c’è vento decente. Visto l’uso, peso e ingombro non sono un vincolo. Quanto al costo ci penserei dopo.

Avevo fatto un trifase 24+24 magneti 40x20x10 su rotori da 500 mm con 18 bobine da 105 spire fatte con 24 metri di filo da 1,32 ciascuna. A 20 giri la singola fase mi dava già 5 volt ed ero molto contento, però la singola fase aveva 1,7 ohm di resistenza e mi è stato detto che era troppo e che avrei avuto un rendimento scarso (e così è risultato). Mi è stato detto anche che gli ohm totali di un 12 volt avrebbero dovuto essere attorno a 0,3-0,4 (ma forse si riferivano ad alternatori ad uso eliche, che girano molto più forte ma che in partenza hanno meno coppia).

Ho letto nel forum che raddoppiare i poli a parità di magneti e bobine i volt si quadruplicano e che la “potenza” cresce di ben otto volte (mamma mia!).

Allora ho riutilizzato il materiale dell’alternatore precedente per fare un 48 poli (magneti 20x20 mm ricavati spezzando i precedenti 40x20x10) con uno statore di 36 bobine con 30 spire in DOPPIO filo da 1,32 lunghezza filo 3,5 mt.

Prima c’erano 432 mt di filo. Ora ci sono 126 metri di filo: 432:126=3,4 x 2 (perché il filo è doppio)= 6,8
Gli ohm per fase erano 1,7, mi aspettavo 1,7:6,8=0,25 invece il tester dichiara 0,4-0,5 ohm (un tale mi ha detto che col tester ci sono problemi a fare questa misura, spero dipenda da questo).

Ho quindi ridotto le spire a 1/3 e i magneti a metà e ciò dovrebbe ridurre i volt prodotti almeno di 6 volte, forse 8 perché i magneti si sono un po’ sbrecciati (poi mi pare che i gaus di mezzo magnete siano meno della metà di quello intero). Quindi il x4 dovuto al raddoppio dei poli doveva diventare un 1/2. Difatti i volt alternati di fase a vuoto si sono ridotti a meno della metà. Confidavo sul fatto che “la potenza” sarebbe però cresciuta il doppio, ma non ne ho visto (o compreso) l’effetto.

Quindi ho pensato d’aver fatto una fesseria. Però quando ho messo l’aggeggio al vento, ha cominciato a produrre un filo di ampere nelle stesse condizioni di vento dell’alternatore precedente (sui 2 mt/s) ma col vantaggio d’essere meno “frenato” quando arrivava qualche raffichetta e sui 5 mt/s leggevo 2 ampere. Purtroppo dispongo di strumenti imprecisi e poi col vento ballerino è impossibile leggere bene in due posti (credo bisognerebbe montare l’aggeggio su di un camion e vedere cosa succede alle varie velocità).

In precedenza avevo fatto dei test “a banco” che erano risultati meno incoraggianti. Per calcolare i watt assorbiti dall'alternatore e vedere il suo rendimento, avevo azionato l’alternatore con un motovariatore; l’alternatore era sostenuto con due supporti a cuscinetto applicati all’albero in modo che anche la carcassa dell’alternatore potesse ruotare e si potesse così misurare la coppia di reazione tramite una bilancia (KG) e un braccio (di mt. 1,70). Quindi ho calcolato i watt all’albero come segue:
KG x 9,81 x braccio (1,70 mt) = Nm di coppia x Giri / 9,550 (sinteticamente: KG x giri x 1,74)

Prove con batteria 12 volt (quasi scarica) e a Stella
Giri--------------------------------------------55---------60--------80-------100
Volt--------------------------------------------12--------13--------14--------16
Ampere----------------------------------------0,5--------1---------5--------11
Kg-----------------------------------------------0,09------0,18-----0,8-------1,63
Watt resi---------------------------------------6--------13--------70------176
Watt albero-----------------------------------8,6------18,8----108------277
Rendimento %-----------------------------70---------70-------65--------58

Prove alternatore precedente (stesse condizioni )
Giri---------------------25---------30--------40---------60-------90--------100
Volt--------------------11---------12---------12--------14-------14----------14
Ampere-----------------0,5-------1,2---------2,8-------6,3-----11,5-------12,5
Kg-(braccio 3 mt)-----0,11-----0,26-------0,57-----1,2--------2,04-------2,2
Watt resi----------------5--------17---------34--------84-------161--------175
Watt albero-------------8,2-----23---------68-------216------550--------660
Rendimento %-------62--------74---------50--------39--------30---------26

Come watt resi si possono confrontare i 55 giri attuali con i 25 precedenti (rendimento 6270), gli 80 attuali coi precedenti 60 (39-65), i 100 attuali coi 90 precedenti (3058)

Il rendimento è migliore, soprattutto al crescere dei giri, ma mi aspettavo molto di più. Ho perso molti dei volt che desideravo ai bassi giri, tuttavia la prova “pratica” dimostrerebbe che l’alternatore precedente non manteneva le sue promesse lette a banco e che quindi non avrei peggiorato col vento debole mentre ho migliorato col vento forte.

Quanto all’incremento di “8 volte nella potenza” non credo di aver capito dove misurarlo. Io di elettricità non so nulla, ma mi parrebbe che gli “ampere” dovrebbero derivare dai volt che si generano a vuoto: se così fosse, come potrebbero i watt crescere il doppio rispetto all’incremento dei volt quando si raddoppiano i poli? Certo mi rendo ancor più conto che mi servirebbe avere un “consulente esperto” ma non lo trovo (e alla mia età non ho la voglia e la testa per mettermi a studiare).

Trascrivo anche la prova con un carico fatto con due lampadine in parallelo 24 volt - 60 watt. Mi dicono che sono prove che non significano nulla, ma forse ad un “esperto” possono servire per avere un’idea della ferraglia che ho messo insieme.
Giri-------------------------------20-------30--------60-------80-------117
Volt--------------------------------4--------5--------10--------17--------24
Ampere---------------------------1,5------2---------3---------4----------6,5
Kg----------------------------------0,25----0,3------0,47-----0,6-------0,8
Watt resi--------------------------6--------10------30--------68------156
Watt albero-----------------------8,7-----16------48--------84------163
Rendimento %-----------------69--------62------62--------81--------96

Dati un po’ ballerini, forse ho letto male qualche cifra: sembra però che il rendimento cresca moltissimo col crescere del numero dei giri (viceversa che con la batteria). Succedeva lo stesso (ma con rendimento minore) anche con le prove del 24 poli precedente. Quindi direi che la cosa sia confermata.

Francamente (sempre considerando che di elettricità non so nulla) quest’ultimo mi sembrerebbe un modo migliore per misurare cosa produce e cosa rende un alternatore, la batteria mi sembra una questione addizionale; inoltre si potrebbe generare elettricità per la rete con un inverter senza passare per una batteria… o dico una cazzata? Se così fosse sarei molto più contento del risultato, avrei dei bei rendimenti e un pochino di corrente anche ai bassi giri (d’altra parte a quei giri c’è pochissima energia nel vento).

Se interessassero, ecco i volt generati a vuoto dalle singole fase in alternata
Giri/volt 22/2 30/3 40/4 60/6 80/8 115/12 (circa)

Se dovessi rifare l’alternatore sarei indeciso se tornare al 24 poli precedente mettendo del filo più grosso oppure se fare più spire nel 48 poli. Tornerei a crescere un po’ negli ohm, ma avrei più volt in basso. Certo non mi è ancora chiaro se ha senso nel volere più volt in basso: non è che mi metto in casa degli ohm che danneggiano in cambio di volt che non riesco a sfruttare o che forniscono solo briciole di watt? Mah! Potenza dell’ignoranza. Bisognerebbe forse fare tante prove o, meglio, trovare un esperto da assoldare.

Visto che ci ho speso un sacco di tempo, mi piacerebbe anche fare la prova mettendo del ferro dentro le bobine. Ho letto che è cosa sconsigliabile, però la curiosità è tanta e magari quello che non va bene per le eliche potrebbe essere meno sbagliato con un asse verticale (con più coppia allo spunto) o magari per un alternatore da usare con una girante ad acqua che giri piano ma che non abbia variazioni di regime come fa il vento. Cosa potrei metterci dentro? Un dado di ferro? Della polvere di ferro mescolata con della resina? Della ferrite? (ma dove si trova?). Immagino ci voglia del ferro che non mantenga il magnetismo.

Saluto e ringrazio tutti
Gino