EmilioDale
Utente
Salve a tutti,
apro questo post perchè vedo che ultimamente in vari post si sta discutendo circa la possibilità di inserire lamelle in ferro dolce o altri materiali ferromagnetici negli statori di degli alternatori a flusso assiale, per "aumentarne la resa".
Ebbene, vorrei discutere un attimo con voi del termine "resa" che a mio avviso molto spesso viene utilizzato in modo non corretto.
cosa significa "resa" fisicamente parlando?
la resa è espressa in % e rappresenta il rapporto tra l'energia elettrica prodotta da un generatore rispetto all'energia meccanica totale applicatagli (parlo dell'energia all'albero, non sto prendendo in considerazione le pale... ecc.).
Questo significa che se la resa di un alternatore è per esempio del 90 % significa che il 90 % dell'energia meccanica che viene applicata al rotore diviene energia elettrica, ma cosa accade al 10 % non trasformato in elettricità?
Ebbene quel 10 % viene dissipato sotto forma di calore prodotto dalle spire (che presentano comunque una resistenza interna), calore prodotto dall'attrito dei cuscinetti ed attrito fluido-dinamico (all'interno del generatore).
Se prendiamo in considerazione un alternatore con circuito magnetico (lamelle in ferro, o altro) alle perdite elettriche, meccaniche e fluidodinamiche , bisogna aggiungere quelle magnetiche dovute alle isteresi del materiale ferromagnetico, alle ulteriori correnti amperiane nelle lamelle etc etc... (non mi dilungo), quindi la resa non può che essere INFERIORE!
Ma allora come mai praticamente tutti i generatori, che siano per eolico o meno, utilizzano materiali ferromagnetici per chiudere il circuito magnetico?
La risposta sta nella maggiore “POTENZA SPECIFICA” di tali alternatori, rispetto a quelli privi di un circuito magnetico!
In pratica la resa è quasi la stessa sia per un Piggott che per un alternatore a lamelle, quello che cambia (e di molto!) è che un alternatore a lamelle di pari potenza specifica è MOLTO più piccolo e compatto!
PER CONCLUDERE:
Se si prende in considerazione un eolico con alternatore Piggott ad esempio di D metri di diametro che in un vento a X m/s sta ruotando a Y rpm e producendo Z watt,
e poi sostituite l'alternatore con uno, con circuito magnetico , in grado di far girare la stessa pala SEMPRE a Y rpm, nello STESSO VENTO a X m/s, vedrete che la resa in watt sarà ? Z watt!, la stessa o molto vicina!
Il vantaggio sarà però che il 2° alternatore sarà sicuramente più piccolo e compatto del primo.
IMPORTANTE!
Nell'esempio sopra la velocità del vento e gli RPM della pala sono sempre gli stessi nei 2 casi, questo significa che la potenza totale meccanica applicata ai 2 generatori NON CAMBIA!
Cosa avviene ??:
Introducendo il circuito magnetico (nello stesso alternatore iniziale) la tensione e la corrente generata a pari rpm aumenterebbe di molto, ma visto che l'energia non si crea... (1° principio T.D.) , la pala non potendo fornire questo surplus (visto che il vento è sempre lo stesso) non può far altro che rallentare...
Quindi se si introduce un circuito magnetico, per avere gli stessi rpm, tutto l'alternatore deve essere più piccolo, avendo in questo caso più potenza specifica.
IN CONCLUSIONE:
I due unici motivi che spingono alla costruzione di alternatori Piggott privi di circuito magnetico sono:
1) assenza di Chogging (movimento a scatti) che permette una partenza anche con "aliti" di vento
2) semplicità di costruzione.
e NON una "enorme differenza di resa"...
Va inoltre fatto notare che gli alternatori commerciali con lamierini di ferro presentano anche una superiore conducibilità termica del corpo alternatore che permette un raffreddamento molto più efficace rispetto alle bobbine immerse nella resina, che è un materiale termicamente isolante, questo permette un ulteriore aumento della potenza specifica.
Spero di aver esposto chiaramente il mio punto di vista,
a voi la parola
un saluto,
Emilio.
apro questo post perchè vedo che ultimamente in vari post si sta discutendo circa la possibilità di inserire lamelle in ferro dolce o altri materiali ferromagnetici negli statori di degli alternatori a flusso assiale, per "aumentarne la resa".
Ebbene, vorrei discutere un attimo con voi del termine "resa" che a mio avviso molto spesso viene utilizzato in modo non corretto.
cosa significa "resa" fisicamente parlando?
la resa è espressa in % e rappresenta il rapporto tra l'energia elettrica prodotta da un generatore rispetto all'energia meccanica totale applicatagli (parlo dell'energia all'albero, non sto prendendo in considerazione le pale... ecc.).
Questo significa che se la resa di un alternatore è per esempio del 90 % significa che il 90 % dell'energia meccanica che viene applicata al rotore diviene energia elettrica, ma cosa accade al 10 % non trasformato in elettricità?
Ebbene quel 10 % viene dissipato sotto forma di calore prodotto dalle spire (che presentano comunque una resistenza interna), calore prodotto dall'attrito dei cuscinetti ed attrito fluido-dinamico (all'interno del generatore).
Se prendiamo in considerazione un alternatore con circuito magnetico (lamelle in ferro, o altro) alle perdite elettriche, meccaniche e fluidodinamiche , bisogna aggiungere quelle magnetiche dovute alle isteresi del materiale ferromagnetico, alle ulteriori correnti amperiane nelle lamelle etc etc... (non mi dilungo), quindi la resa non può che essere INFERIORE!
Ma allora come mai praticamente tutti i generatori, che siano per eolico o meno, utilizzano materiali ferromagnetici per chiudere il circuito magnetico?
La risposta sta nella maggiore “POTENZA SPECIFICA” di tali alternatori, rispetto a quelli privi di un circuito magnetico!
In pratica la resa è quasi la stessa sia per un Piggott che per un alternatore a lamelle, quello che cambia (e di molto!) è che un alternatore a lamelle di pari potenza specifica è MOLTO più piccolo e compatto!
PER CONCLUDERE:
Se si prende in considerazione un eolico con alternatore Piggott ad esempio di D metri di diametro che in un vento a X m/s sta ruotando a Y rpm e producendo Z watt,
e poi sostituite l'alternatore con uno, con circuito magnetico , in grado di far girare la stessa pala SEMPRE a Y rpm, nello STESSO VENTO a X m/s, vedrete che la resa in watt sarà ? Z watt!, la stessa o molto vicina!
Il vantaggio sarà però che il 2° alternatore sarà sicuramente più piccolo e compatto del primo.
IMPORTANTE!
Nell'esempio sopra la velocità del vento e gli RPM della pala sono sempre gli stessi nei 2 casi, questo significa che la potenza totale meccanica applicata ai 2 generatori NON CAMBIA!
Cosa avviene ??:
Introducendo il circuito magnetico (nello stesso alternatore iniziale) la tensione e la corrente generata a pari rpm aumenterebbe di molto, ma visto che l'energia non si crea... (1° principio T.D.) , la pala non potendo fornire questo surplus (visto che il vento è sempre lo stesso) non può far altro che rallentare...
Quindi se si introduce un circuito magnetico, per avere gli stessi rpm, tutto l'alternatore deve essere più piccolo, avendo in questo caso più potenza specifica.
IN CONCLUSIONE:
I due unici motivi che spingono alla costruzione di alternatori Piggott privi di circuito magnetico sono:
1) assenza di Chogging (movimento a scatti) che permette una partenza anche con "aliti" di vento
2) semplicità di costruzione.
e NON una "enorme differenza di resa"...
Va inoltre fatto notare che gli alternatori commerciali con lamierini di ferro presentano anche una superiore conducibilità termica del corpo alternatore che permette un raffreddamento molto più efficace rispetto alle bobbine immerse nella resina, che è un materiale termicamente isolante, questo permette un ulteriore aumento della potenza specifica.
Spero di aver esposto chiaramente il mio punto di vista,
a voi la parola
un saluto,
Emilio.
