Allternatore ultimato: grossa delusione

[tommy_sp]

ciao a tutti

oggi ho ultimto il mio alternatore, sul quale sto lavorando ormai da parecchio tempo, per colpa di diversi problemi in cui sono incappato causa sfortuna e inesperienza..
ecco le specifiche:

diametro circa 30 cm

doppio rotore con 12 magneti ciascuno (per quanti sforzi ed ottimizzazioni abbia fatto, la distanza tra essi rimane di circa 3 cm)

statore trifase composto da 18 bobine (su 2 file, sfasate di 60 gradi) da 65 spire ciascuna, diametro del filo 1.32 mm

al momento della prova col multimetro, girando a mano, ottengo solo 7/8 V (tensione concatenata)
francamente, forse esageravo, ma pensavo avrei ottenuto almeno 40/50 volt forse più.. considerate che ogni fase è composta in totale da 390 spire e, cosa molto importante, sfrutta tutti i poli..

sono sinceramente deluso, mi chiedo dove ho sbagliato, pertanto vi domando consigli osservazioni, critiche...

grazie a tutti, ciao

PS allego anche qualche foto del mio alternatore

[tommy_sp]

forse ho capito l'errore :
per i due dischi del rotore ho usato questi magneti:
supermagnete.de - Anelli da fissare
in particolare ho usato i CSN-40..
mi sono lasciato abbindolare dalla forza di attrazione (al contatto) senza dar troppo peso alla frase che presenta questo tipo di prodotto..
secondo voi può essere questo il problema? io ho anche ricontrollato i collegamenti delle bobine, ma sembrano ok..

[giorgio demurtas]

Sono magnetizzati sulla faccia sopra/sotto? Ma li hai montati capovolti uno si uno no?
La dimensione della bobina deve essere paragonabile a quella del magnete, altrimenti la variazione di flusso non cel'hai più una volta che il magnete è entrato nell'area della spira.
Il traferro è troppo grande, quindi hai un flusso magnetico molto basso a causa della elevata riluttanza del circuito magnetico.

Fai così:
togli lo statore e avvicina i dischi a 1 cm circa, poi mettici una sola bobina (provala più piccola) e su questa misura la tensione mentre giri. (così capisci se è il caso di rifare lo statore)

I dischi con i magneti devono attrarsi, e i magneti vanno messi a polarità alternate sullo stesso disco.

[cepi85]

Sono magnetizzati sulla faccia sopra/sotto? Ma li hai montati capovolti uno si uno no?
La dimensione della bobina deve essere paragonabile a quella del magnete, altrimenti la variazione di flusso non cel'hai più una volta che il magnete è entrato nell'area della spira.
Il traferro è troppo grande, quindi hai un flusso magnetico molto basso a causa della elevata riluttanza del circuito magnetico.

Fai così:
togli lo statore e avvicina i dischi a 1 cm circa, poi mettici una sola bobina (provala più piccola) e su questa misura la tensione mentre giri. (così capisci se è il caso di rifare lo statore)

I dischi con i magneti devono attrarsi, e i magneti vanno messi a polarità alternate sullo stesso disco.

esiste qualche formula in modo da calcolare le dimensioni delle spire in base ai magneti?


per quanto riguarda i magniti supermagnete
Distanza tra il magnete e il corpo metallico:Se non c'è contatto diretto, la forza di attrazione diminuisce molto rapidamente all'aumentare della distanza. Un intervallo d'aria di mezzo millimetro può già bastare a dimezzare la forza di attrazione. Anche un sottile strato di pittura sul corpo metallico può ridurre la forza di attrazione del magnete

il problema e che anche io li ho comprati lì

[tommy_sp]

si ho alternato la polarizzazione dei magneti, e il diametro interno delle spire coincide col diametro dei maneti.
i magneti sono polarizzati da entrambe le facce un po' piu su una rispetto all'altra comunque
a breve tenterò la prova che mi hai consigliato giorgiodemurtas, anche se parto lo stesso molto prevenuto: su altre discussioni, in questo stesso forum, alcuni avevano raggiunto i 7/8 V (proprio come me) con alternatori più piccoli e soprattutto con una solo disco rotorico..
per cepi85: credo che il fatto della smagnetizzazione anche a brevi distanze sia intrinseco dei magneti, il problema è che io ho usato dei magneti che " funzionano molto bene al contatto ma non sono adatti alle distanze" (come scrive supermagnete) credo che sia questo il problema principale

[tommy_sp]

dunque ho fatto una prova con carico (una lampadina da 40 W) passando per un ponte di graetz trifase:
facendo ruotare l'alternatore a mano a velocità piuttosto elevate (150/200 giri/min ad occhio) ho ottenuto circa 15 V e 50 mA.. ciò dimostra che effettivamente ho una tensione molto elevata rispetto alla corrente (il risultato sperato).. il problema è che sia tensione che corrente sono molto basse..

[cepi85]

altre prove? hai risolto?

[tommy_sp]

purtroppo non ancora, in questi giorni ho avuto molto da fare e non ho dedicato molto tempo all'alternatore.. domattina sperimenterò per vedere come reagisce su una bobina singola.

comunque ho deciso di ordinre altri magneti della stessa dimensione ma con rivestimento in nichel e SENZA foro centrale: sono convinto che l'inghippo stia li, infatti anche a logica, dalla legge di faraday f.e.m.=-d(FI)/dt (ove FI= flusso magnetico) il ragionamento che mi son fatto è:
a parità di f.e.m. in uscita, se diminuisco il flusso devo diminuire anche il tempo di variazione cioè aumentare la velocità angolare, ed è proprio il mio caso..

in questi giorni farò l'ordine, purtoppo magneti di quelle dimensioni vengono prodotti da pochissime aziende, sicchè i prezzi che mi sono stati offerti fino ad ora non sono esattamente bassi
così imparo la prossima volta a prender dei magneti con rivestimento in acciaio e col foro centrale (nel quale secondo me si chiudiono un sacco di linee di flusso)!!

[cepi85]

ti ringrazio,dalla tua esperienza ne impareranno gli altri.
fammi sapere poi dive prendi e che tipo di magneti che faccio l'ordine acnhe io,ciao e buona fortuna

[mariomaggi]

tommy_sp,

dunque ho fatto una prova con carico (una lampadina da 40 W) passando per un ponte di graetz trifase:
facendo ruotare l'alternatore a mano a velocità piuttosto elevate (150/200 giri/min ad occhio) ho ottenuto circa 15 V e 50 mA..

Hai usato una lampada a risparmio energetico? Il filamento freddo ha una resistenza ohmica bassa, deve passare piu' corrente con meno tensione. Rivedi le misure elettriche, forse lo strumento che usi non e' adatto a corrente pulsante, con molto ripple.
Ciao
Mario

[tommy_sp]

no ho usato una lampadina normale.. ad ogni modo facendolo ruotare in corto circuito non supero i 3A perciò le correnti di fase sono modeste di loro.. lo strumento usato è un multimetro digitale, può misurare correnti e tensioni alternate e continue, anche se la prova a carico l'ho effettuata in corrente continua.
francamente credo che elevate tensioni e correnti modeste sia dovuto proprio a come ho svilppato lo statore (vedi sopra) e devo dire che era l'effetto che volevo: con tensioni in uscita elevate si può lavorare meglio per quanto riguarda la regolazione el'accumulo (almeno da quel che ho capito spulciando sul forum)
Ho ordinato i magneti, dovrebbero arrivare a fine agosto, una volta sostituiti vedremo come va, nel frattempo mi dedicherò alla costruzione di un pannello solare termico
ciao a tutti

[Elektron]

Naturalmente il tuo problema sono i "magneti" o meglio le chiusure magnetiche che hai usato. il flusso magnetico è confinato in uno spazio a forma di corona circolare che si sviluppa fra la camicia esterna ed il magnete centrale. Ovvio che non ci può essere una grande variazione con le bobine che hanno quella forma. Inoltre per la loro stessa costruzione non hai certo potuto alternarne le polarità.
Lascia stare lo statore così come è, SE RIESCI togli la camicia d'acciao attorno al magnete e montali uno con la svasatura a vista ed il successivo al contrario ... dovrebbe esserci un nettissimo miglioramento.
Se in nessuna maniera riesci a togliere il contenitore esterno potresti provare a tornirlo ... certo avere dei magneticlassici al posto di quelli che hai usato (peraltro molto comodi .. )
cut....

[tommy_sp]

Ovvio che non ci può essere una grande variazione con le bobine che hanno quella forma. Inoltre per la loro stessa costruzione non hai certo potuto alternarne le polarità.

ciao elektron ti riferivi forse ai magneti, non ale bobine, giusto? in realtà ho alternato la polarità dei magneti: io ho messo un magnete con una faccia rivolta verso l'alto e il magnete successivo con la faccia verso il basso e così via.. chiaro che da un lato ho più flusso e dall'altro meno..
l'idea di tornire i dischi non sarebbe male, ma si presentano i seguenti problemi: durante le operazioni, non sono sicuro ma credo si supererebbero gli 80 gradi critici => addio magneti;
inoltre così facendo si diminuirebbero spessore e diametro.. ma soprattutto io non posseggo un tornio e non conosco nessuno che ce l'abbia!!
per quanto riguarda lo statore vedrò come si comporta una volta sostutuiti i magneti: dalla prova a carico risulta una tensione in uscita pari a circa 280 volte la corrente cioè, quando l'alternatore produce 280 W ho una corrente di solo 1 A in uscita (almeno in teoria e con questi magneti)... se le cose verranno confermate in futuro allora provvederò a fare un nuovo statore con filo più sottile e magari più spire, ottenendo uno statore spesso anche un cm in meno!

[Elektron]

Beh .. in realtà ad entrambi, magneti e bobine. Le bobine nella foto sono circolari e ravvicinate fra loro, sarebbe meglio che la bobina avesse la forma di una campana e che ci fosse un piccolo spazio fra le stesse. Riguardo ai magneti ... il lato chiuso esibisce un flusso molto minore di quello aperto, inoltre anche il lato aperto (dovuto alla scodella d'acciaio che lo circonda) esibisce un flusso elevato solo in una stretta corona circolare ... che con le bobine circolari ... non puoi certo sfruttare. Spero di essermi spiegato meglio ...
Riguardo al tornio, forse hai ragione, magari con un dremel tagliare la scodella sul diametro e poi piegarla con l'aiuto di una pinza. Se hai fortuna il magnete si stacca e li recuperi intatti. La cosa migliore è comunque usare dei magneti adatti allo scopo!
Vorrei segnalarti un buon articolo tradotto da andy48 per la comunità eolica sui generatori e la loro costruzione/progetto ... magari è utile o forse l'hai già letto, comunque eccolo http://www.webalice.it/acecere48/axial-flux.pdf

[tommy_sp]

ciao a tutti
ciao elektron, avevo già letto il "manuale sacro"
comunque oggi sono arrivati i magneti nuovi, sviluppano una forza di attrazione decisamente più alta dei precedenti , ho persin quasi paura a maneggiarli
domani se riesco li monto su e poi vi faccio sapere se si hanno miglioramenti.
dopodichè passerò alla parte ostica del creare le pale (ma il bidone del petrolio per la savonius ce l'ho già) e dell'intelaiatura esterna, ma credo che riuscirò a cavarmela con due giorni di saldature

[tommy_sp]

sostituiti i magneti, e fatte altre prove:

usando la solita lampadina da 40W come carico, dopo un ponte di graetz trifase, a 150 RPM (ho girato a mano, perciò la misura è molto approssimativa) ottengo circa 26 V e 60 mA..
un po' meglio, ma non ancora ciò che volevo...
io voglio costruire una savonius, pertanto ho bisogno di elevata coppia resistente a scapito della velocità..

dovrò rifare lo statore (piu sottile, meno spire) ???
consigli?

[Elektron]

Ma se giri ad esempio a 300 giri ... ??
Come regola generale ti direi più spire possibile e più sottile possibile, più poli ci sono e meglio è ... per le Savonius ma anche per altri tipi di generatori.
Per completare la prova ti serve una lampadina da 12V (o 24V) in maniera da aumentare il carico (60 ma sono niente o quasi) ....

[tommy_sp]

ciao elektron
mi chiedevo, ma variando la tipologia di carico, potrò variare qualcosa?
nel senso, a statore cortocircuitato ottengo sui 5A e ti giuro faccio fatica a girare
forse con un carico adeguato, o con un circuito a valle dell'alternatore potrei "modellare" le prestazioni fino ad ottenere quelle ottimali al mio scopo?
che ne dici?

[Elektron]

Ha ha! adesso ci siamo ... 5A cc e 26 V ca a 150 giri (?) mi sembra già un ottimo risultato ... prima di tutto ... io proverei ad attaccarlo alla girante per vedere che succede.
Quello che vedo più fattivo nel caso della Savonius è ancora il numero dei poli ... servono più poli del solito a causa del basso numero di giri, oltre un certo numero di spire non conviene andare altrimenti si rischia di abbassare sia la coppia (spessore) sia il rendimento (resistenza). Non si può fare nulla "dall'esterno" se non cambiare la topologia di collegamento degli avvolgimenti (stella triangolo) ... qualsiasi cosa tu possa postporre al generatore non può che abbassarne il rendimento totale. Sigh.

[tommy_sp]

Ha ha! adesso ci siamo ... 5A cc e 26 V ca a 150 giri (?) mi sembra già un ottimo risultato ... prima di tutto ... io proverei ad attaccarlo alla girante per vedere che succede.
Quello che vedo più fattivo nel caso della Savonius è ancora il numero dei poli ... servono più poli del solito a causa del basso numero di giri, oltre un certo numero di spire non conviene andare altrimenti si rischia di abbassare sia la coppia (spessore) sia il rendimento (resistenza). Non si può fare nulla "dall'esterno" se non cambiare la topologia di collegamento degli avvolgimenti (stella triangolo) ... qualsiasi cosa tu possa postporre al generatore non può che abbassarne il rendimento totale. Sigh.

no in realtà i 5A non sono a 150 giro, molti meno, (troppa coppia resistente) e il voltaggio è pressochè nullo (corto circuito)

a 150 giri circa ottengo sui 26 V e 60 mA .. temo tu abbia ragione, o vario il numero di poli magnetici o cambio connessione allo statore.
dato che non ho intenzione di ordinare altri magneti, a questi punti ho due strade davanti: o rifare uno statore con connessione a triangolo, come dici tu, oppure cambiare radicalmente progetto.. grazie al cielo così come l'ho strutturato quest'alternatore mi permette di adattarlo tranquillamente ad una pala orizzontale..

[tommy_sp]

comunque pensandoci forse è il caso che rifaccia lo statore, devo riuscire a farne uno con spessore massimo intorno al centimetro, non 2,7 cm come quello attuale!!
oltretutto inoltre avrei anche meno perdite nei conduttori

[tommy_sp]

scusa elektron, ma secondo te lo statore così come l'ho fatto può andar bene o è meglio cambiarlo (vedi primo post)
perchè stavo pensando: è vero che se faccio uno statore più sottile ho più concentrazione di flusso magnetico però ho anche meno spire che lo concatenano...inoltre lo statore su doppia fila sfasate di 30 gradi permettono di distribuire la variazione di flusso su tutti i magneti dello stesso segno...
cioè secondo te, se ne facessi uno su una sola fila, spessore intorno a 1.5 cm con 9 bobine trifase da 65 spire (in pratica esattamente la metà di quello attuale) quali potrebbero essere i cambiamenti?

ho rivolto la domanda ad elektron ma ogni risposta è ben accetta, s'intende!!

[udos3]

generatore

ciao
girala come vuoi , ma la potenza che generi, sara sempre quella.
o piu volt e meno amper o piu amper e meno volt
qui ti viene in aiuto la elettronica , valutando la V min e la V max e ci metti un DC_DC converter o un mppt per il tuo carico
io non rifarei le bobine , ma comincia a vedere il range di tensione a vuoto e poi i lavori a meta circa di questo range
cmq buon lavoro!

[tommy_sp]

ciao
girala come vuoi , ma la potenza che generi, sara sempre quella.
o piu volt e meno amper o piu amper e meno volt
qui ti viene in aiuto la elettronica , valutando la V min e la V max e ci metti un DC_DC converter o un mppt per il tuo carico
io non rifarei le bobine , ma comincia a vedere il range di tensione a vuoto e poi i lavori a meta circa di questo range
cmq buon lavoro!

ciao udos, grazie per i consigli..
già la potenza sarà sempre quella, però anche quella meccanica: sono convinto che se riuscissi ad avere piu corrente a scapito della tensione avrei anche piu reazione di indotto, perciò piu coppia e meno velocità angolare... sbaglio?

ho fatto una prova un po' più precisa: carico da 40W, raddrizzatore trifase a ponte di graetz, a 90 RPM ottengo una corrente di circa 50mA e una tensione di circa 15V.
da notare che la coppia resistente è pressochè inesistente (proprio l'incontrario di ciò che volevo ottenere )

comunque come diceva elektron purtroppo dall'esterno non si può agire, anche se rimango perplesso: ero convinto che al variare del carico vari anche la corrente, cioè se un carico assorbe 48 W a 12 V fissi significa una corrente di 4 A...
io avevo ipotizzato che usando un regolatore che mi dia in uscita 13.7 V al variare della potenza prodotta varierebbe unicamente la corrente, pertanto più corrente=>più reazione di indotto=> più coppia resistente.... non credete possa essere così?

[bulover55]

ciao Tommy io ho il problema inverso oggi ho testato il mio generatore con la turbina =tanta corrente pochi volt dubito che tutto cio' sia dovuto alla qualita' dei magneti :test con carico da 21 watt c/a 100 rpm 1,5 A 6,5 volt con vento abbastanza variabile sono arrivato a 12 volt 10A pero' con picchi di 300rpm ,fatto tutto cio' ho smontato il tutto riportando il generatore su banco con un trapano ho fatto girare il generatore al massimo, senza carico raggiunge 60 volt e con carico amperometrico da 10 A sono arrivato al massimo dello strumento che è andato in tilt ,ovviamente con l'amperometro collegato il trapano andava parecchio sotto sforzo ,domanda !! come puo' generare cosi' poca tenzione con cosi' tanta corrente?? pensa che girandolo a mano c/a 60giri min. illumina il filamento di una lampada da 21 watt .le bobine come ho scritto nel mio post sono 9 tre per fase con filo doppio da 0,8 mm con 95 spire per bobina ;se ricostruisca lo statore con 130 spire sara' una soluzione????visto che con il tuo generatore hai utilizzato 18 bobine per un totale di 1170 spire ???
ciao
bulover55

[tommy_sp]

ciao bulover

viste le nostre aspettative e i nostri risultati, potremmo direttamente far cambio di statore

scherzi a parte, francamente avevo mirato ad avere molta tensione a discapito della corrente, per ottenere questo risultato ho usato bobine con molte spire ma soprattutto su due file sfasate di 30 gradi (in modo che ogni fase sfrutti tutti i magneti di segno concorde, che sono sei)

effettivamente costruire le bobine con doppio filo come hai fatto tu significa proprio avere due "generatori" in parallelo, cioè tensione pari a quella ottenibile con una bobina ad un solo filo ma corrente doppia

di fatto io ho un alternatore con poca coppia resistente a causa delle basse correnti, ma siamo sicuri che, fissata una tensione di carico (ad es un regolatore di tensione per caricare una batteria di automobile) all'aumentare della potenza non aumenti solo la corrente (non piu la tensione, che è fissa) e di conseguenza la coppia resistente??

oggi andrò a comprare una lampadina da 12V, vedremo come va

[bulover55]

scusa tommy hai provato se ti e' possibile collegare in trifase come su lo statore fosse costruito in singola fila ??se si che risultati hai ottenuto?? perche ero intenzionato a costruirne uno come il tuo stavo gia' preparando lo stampo doppio, per' ho il dubbio che con i magneti in perrite parda parecchio in flusso magnetico dovendo allontanare i rotori.Con il mio alternatore ho provata a farlo girare con un rotore solo(quello interno) considera che dimezza sia corrente che tenzione, allontanando i rotori andro' ad incappare in questo problema???Comunque prima di ricostruirne uno nuovo voglio fare piu' esperimenti possibili per riuscire a capire bene il funzionamento,Per iniziare rifaccio gli statori per arrivare al massimo ,poi rifaro' i rotori con magneti migliori.
ciao
bulover55

[tommy_sp]

purtroppo non ho accesso ai collegamenti dello statore, dunque non posso dirti come si comporterebbe utilizzando una configurazione classica..
non ho capito, come mai un doppio stampo? io ho utilizzato uno stampo unico (una teglia vecchia) ed il risultato in fin dei conti è piuttosto compatto: vevo calcolato uno spessore di 2.4 ed ho ottenuto uno spessore di 2.7
ecco, se fossi in te se decidi di utilizzare questa disposizione(doppia fila sfasata) userei bobine da 40 spie, in modo da ottenere uno statore piu compatto.
comunque le prestazioni con la configurazione come l'ho fatta io devo ancora valutarle.

per quanto riguarda il post che ho scritto mi sembra ieri:

ho fatto una prova con una lampadina da 12 V e 0.25 A nominali (cioè potenza nominale 3W):
a circa 90 / 100 RPM ottengo sui 12 / 13 V e circa 0.3 A, cioè 5 volte la corrente della prova precedente. infatti anche la coppia resistente dell'alternatore è superiore rispetto all'altra volta

di fatto l'altra volta con la lampadina da 40 W ottenevo, sempre a 90 RPM una tensione di 15 V e una corrente di 60mA = 0.06A => potenza trasmessa = 0.9 W, mentre con questa lampadina trasmetto circa 4 / 4.5 W..

quindi erano giuste le mie ipotesi, cioè utilizzando il carico giusto posso incidere sui parametri tensione-corrente e dunque sulla coppia resistente??

comunque ho preso una decisione: per prima cosa mi procuro un regolatore di tensione, dopodichè verifico il comportamento del mio alternatore una volta fissata la tensione di uscita.

[udos3]

dc/dc

ciao
la soluzione al tuo problema lo risolvi con un converter quando conosci la tensione minima e massima risp la potenza
io ne uso da versione telefonica con ingresso da 35 a 80 volt e uscita 14 volt
unica condizione : lavorano bene , basta avere una tensione livellata molto bene : grossi condensatori dopo il rettificatore e magari anche una bella bobina di filtro






Artesyn Technologies DC/DC Converters & Regulators

[tommy_sp]

ciao udos, avevo pensato anch'io a questo..
oggi però sono antato dal negoizo di elettronica piu grosso della mia città e non ho trovato molto a riguardo, anche nel sito che hai linkato tu non ho trovato un convertitore che mi soddisfa:
a me servirebbe un convertitore che da 0 a 12 V amplifichi la tensione ottenendo in uscita 12 V fissi, e da 12 a, diciamo, 50/60 V la riduca mantenendo 12 V in uscita.
mi han detto che non ce ne sono di questi tipi, però pensavo di acquistarne due (un amplificatore e un riduttore) e metterli in parallelo... potrebbe andare?
e poi mi chiedevo : ma la centralina di ricarica di automobile non potrebbe andare bene?