Apro questa nuova discussione per non sviare la discussione principale del VaporAgo.

Dopo varie prove e la sventura della rottura dell'alternatore, qui con l'aiuto del forum e di tutti noi, cercheremo di progettare e successivamente realizzare un nuovo alternatore da collegare al motore a vapore VaporAgo.

Da alcuni messaggi scambiati nella discussione del motore a vapore abbiamo visto che dobbiamo realizzare un alternatore con caratteristiche ben precise.
1 - deve essere facile da costruire adatto per il fai da te.
2 - non deve costare una cifra esorbitante
3 - si deve eliminare la moltiplica di giri
4 - deve fornire la massima potenza ad un regime di giri di 130-150 rpm massimo
5 - potenza massima 1,5 kw
6 - sarà da divertirsi
7 - incognite.... tante
partiamo dal punto 1:

Come semplicità costruttiva adatta per il fai da te come soluzione ci si deve avventurare verso un alternatore a flusso assiale Piggot style. In questo non c'è via di scampo.

Nel realizzarlo con le caratteristiche sopra citate sorge subito una domanda anzi a dire il vero due domante.
Quanto grande sarà, quanto grandi e potenti dovranno essere i magneti?

L'alternatore precedente era un 8 poli trifase a flusso assiale e per generare la potenza misurata nei vari test utilizzava una moltiplica con ruote dentate a catena con un rapporto di 1:6 ovvero un giro della corona grande - 6 giri del pignone.

quindi con un regime di rotazione di 130 - 150 rpm del motore, l'alternatore doveva ruotare ad una velocità di 780 rpm a 900 rpm

Per poter collegare il nuovo alternatore direttamente all'albero motore, questo deve essere in grado di erogare potenza ad un numero di giri inferiore. Per far questo si interviene aumentando il numero di poli e anche il numero di bobine e anche il numero di spire che compongono le bobine e per penultima cosa si aumenta anche la dimensione dei magneti.
Ultima variante estrema inserire nel nucleo delle bobine del materiale ferromagnetico.
In tutto questo ci sono i vantaggi e svantaggi...... analizziamoli....

Nella configurazione originale con 8 poli per flangia a disposizione (16 magneti) ci sono 2 possibili configurazioni:
Ora non conoscendo le caratteristiche originali posso andare per intuito.
La prima configurazione:

Come scritto in precedenza altro metodo per poter avere una fem maggiore è quella di utilizzare delle bobine con un numero di spire molto elevato e in combinazione con magneti più grandi e potenti. In tal modo si possono ottenere risultati interessanti ma con dei limiti.....

Un alternatore a flusso assiale ha notevoli perdite dovute a molti fattori.
Uno di questi è la riluttanza dell'aria a far attraversare il flusso dei magneti. Per questo motivo sono sempre di grandi dimensioni e molto potenti.
Poi altre perdite si hanno nella realizzazione delle bobine. La loro forma è molto importante. Per ottimizzare il flusso dei magneti e sfuttare la loro potenza spesso si costruiscono bobine molto sottili appunto per ridurre la distanza dei magneti affacciati e quindi la riluttanza.
Questo implica che per avere il voltaggio desiderato si costruiscono bobine con molte spire facendo che queste diventano molto larghe e il 95% delle volte queste hanno una resistenza in ohm molto elevata.
Questo comporta anche una notevole perdita elettrica.
La cosa è stata evidenziata anche nelle varie prove eseguite sul VaporAgo, l'alternatore scaldava molto, segno che aveva già superato il suo limite.

Un esempio di un grosso alternatore a flusso assiale che a pochissimi giri genera un voltaggio molto elevato, bel oltre i 500 Volt a circuito aperto ma la tensione cala di brutto appena si collega una semplice lampada ad incandescenza...... quanto costa a realizzarlo?

Questo il prezzo di un magnete che, ad occhio, è simile in dimensioni e caratteristiche, per il resto fate voi..... LINK

Raccogliendo le varie informazioni e messe assieme come i tasselli di un mosaico, possiamo dedurre che una bobina da realizzare con buone caratteristiche deve essere stretta e lunga. Con una forma simile ad un parallelepipedo la parte di rame che sarà messa al "lavoro" per produrre la nostra fem è maggiore rispetto alla parte del rame che è solo resistivo.
Di conseguenza anche i magneti avranno le stesse caratteristiche, stretti e lunghi.

L'alternatore realizzato nel video dimostra che per avere una fem molto elevata con un basso numero di giri si deve avere un numero considerevole di poli e di bobine.

Per ridurre la riluttanza dovuta alla scarsa permeabilità magnetica del mezzo cioè l'aria, ha fatto lo statore molto sottile.
Altro sistema per ridurre di parecchie migliaia di volte la riluttanza che il flusso dei magneti incontra nel suo percorso nell'aria è quello di inserire materiale ferromagnetico nel nucleo delle bobine.

Questo comporta degli indubbi vantaggi ma anche dei svantaggi (te pareva).

Un vantaggio considerevole appunto diminuisce di parecchie migliaia di volte la riluttanza, quindi anche le perdite e di conseguenza maggior rendimento e maggiore fem a parità di altre condizioni.

Altro vantaggio si possono utilizzare magneti di dimensione inferiore e mooolto meno costosi.

Svantaggi, perdite dovute alle correnti parassite che in parte si possono limitare.

Altro svantaggio l'effetto incollaggio che tiene in fase di stallo il rotore del generatore rendendo difficile l'avvio (problema risolto)

.... to be continued....

Nelle mie realizzazioni di statori a flusso assiale inserendo nuclei di ferro-silicio a grani orientati e utilizzando magneti di piccole dimensioni sono riuscito ad estrarre la massima potenza di 684 W su un banco batterie da 24 Volt.
In questo caso utilizzavo uno statore costruito per un sistema di ricarica batterie per i 12 volt con 16 poli con 12 bobine da 60 spire fatte con filo smaltato di 2 mm di diametro.
I magneti utilizzati sono da 40-10-5 N42

Per l'AlterVaporAgo visto che deve lavorare ad un numero di giri molto ridotto vorrei proporre un sistema con molti poli e molte bobine con magneti leggermente più grandi di quelli utilizzati nelle mie realizzazioni.

Come magnete proporrei un 50-15-5 N50 che come prezzo sulla quantità è ancora abbordabile.

La realizzazione avrà una configurazione molto particolare di 32 poli e 30 bobine da 60 spire con filo da 2 mm di diametro. Lo statore avrà uno spessore importante di circa 40 mm con all'interno del nucleo delle bobine del materiale ferromagnetico.

Seguiranno schemi e disegni con relativi calcoli.
Ora attendiamo anche Agolui cosa ne pensa a riguardo e se come budget non andiamo oltre ai limiti che si era prefissato.

Un saluto a tutti

X Righetz

Il VaporAgo non sarà mai gruppo elettrogeno, un rotore diametro cm 70 mi allunga la macchine e fà sparire il motore. Io avevo immagginato qualcosa come 40 cm diametro, magari tornando alla catena rapporto 1a2 o a 3.
Un saluto Agolui

puoi eventualmente fare 2 alternatori in parallelo sullo stesso asse (o albero motore)

CITAZIONE (RAUNARDE, 22/01/2016 10:23:20 )

CITAZIONE

CITAZIONE

Arrivano i primi disegni per la versione 32 Poli (64 magneti) e 30 bobine:

schema elettrico:

Lo statore è composto da 30 bobine di 60 spire con filo da 2 mm di diametro.
Lo spessore finito è di 40 mm con un diametro esterno massimo di 390 mm
Sono necessari 6 prigionieri M12 per bloccarlo

Un piccolo grafico dell'andamento dell'intensità del flusso al centro delle bobine senza nucleo di ferro e con nucleo di ferro sempre sullo stesso statore con magneti 40-10-5 N42

senza nucleo

premetto che so poco di alternatori piggot,ma vorrei dire lo stesso due cose (della prima sono sicuro,della seconda no)
1)la questione filo sottile filo grosso, non cambia il rendimento dell'alternatore. infatti cambia soltanto la forma di energia che viene resa,ossia molti volt e pochi ampere oppure molti ampere e pochi volt.
quindi non è un problema.si farà il numero di spire necessario per la tensione che si vuole ottenere,calcolando il diametro del filo in base allo spazio disponibile.
2)secondo me è possibile ottenere un maggior rendimento (in quanto si accorcia leggermente la lunghezza del rame)se si fa un avvolgimento a unica greca per fase anzicchè a bobine.Però credo che le "bobine" e i magneti debbano essere in numero uguale.e quindi non si possa mettere il materiale magnetico.