Archivio mensile:marzo 2011

Magneti, campi magnetici, linee di campo

Ci siamo ripromessi di pubblicare un post esclusivamente incentrato su campi magnetici e magneti permanenti, nel caso specifico applicato al rotore in costruzione, estrapolando poi considerazioni generali.

Ma questo sito…non può attendere, dobbiamo assolutamente farlo conoscere subito ai lettori!

Quando si dice che la realtà supera la fantasia!

Nell’applicativo on-line troverete la possibilità:

Un plauso ai curatori del sito!

il link: http://www.kjmagnetics.com/

Generatore a magneti permanenti (3a parte)

Continua il lavoro per costruire un generatore a magneti permanenti che ci consenta di capire e imparare quanto necessario per poi realizzarne uno più grande (di potenza maggiore) da collegare al VentolONE.

Ci siamo dedicati all’installazione di un sistema corona-rocchetto recuperato da una bicicletta per bambini, attraverso il quale agevolmente porre in rotazione il rotore con i magneti e, in prospettiva, prevedere il collegamento di questo prototipo al VentolONE per le “prove su strada”.

Ci interessa inoltre validare il sistema di rilievo della caratteristica tensione a vuoto – numero di giri (V0 – RPM) realizzato con la scheda Arduino: a tal fine ci siamo dotati di un oscilloscopio gentilmente “prestatoci”.

Qui son cominciati i dubbi (benedetti!): mentre con un multimetro misuravamo circa 2,5 Volt@270 giri/min, dall’oscilloscopio emergono circa 3,5 Volt@270 giri/min. A parte la sorpresa evidentemente piacevole (il generatore presenta un rendimento maggiore, +40%, di quanto inizialmente misurato)…com’è possibile questa differenza?
In realtà un amico ci ha svelato l’arcano: un multimetro misura sempre i valori efficaci! Prova ne sia che se lo utilizziamo a misurare la tensione di rete di casa nostra salta fuori 230 Volt. Ah, l’ignoranza…!

Seconda magagna, più sottile. Come è possibile che il periodo visualizzato dall’oscilloscopio tra due picchi della forma d’onda sia pari a 20ms, che corrisponderebbe a una velocità angolare pari a (1/20ms)*60=3000 giri/min, quantomeno improbabile…

Pensa pensa…mumble mumble…

Dunque, ciascuna sinusoide corrisponde alla variazione di flusso indotta in una fase dal transito di una coppia di magneti di polarità opposta. I magneti sono 16, le coppie 8.
Ergo il rotore compie un giro completo ogni 8 sinusoidi!
E quindi il calcolo corretto risulta:

f=1/(20ms*8)=6,25 Hz,

che corrisponde a

RPM=f*60=375 giri/min,

assolutamente più credibile.

Soprattutto, perfettamente in linea con i valori ottenuti con il sistema di rilievo della caratteristica! Alleluja!

Generatore a magneti permanenti (2)

Il generatore a magneti permanenti è in fase di completamento.
Ovviamente (…;-) ) non potevano mancare errori macroscopici, tipo inserire 16 magneti e 15 bobine, con collegamento trifase…
In ogni caso, studiando e ri-studiando le pagine di energiaalternativa.forumcommunity, e soprattutto le risposte di NonSoloBolleDiAcqua (che ringraziamo per la pazienza e la disponibilità…infinite!) stiamo venendo a capo della questione. Ora il generatore presenta 16 magneti e 12 bobine, collegamento trifase a stella.

il generatore, ad oggi: si noti l’anello metallico che copre i magneti per non disperdere il flusso magnetico

Peraltro l’appetito vien mangiando, come dice il proverbio, e così alla luce del tempo notevole che richiede costruire le bobine ci siamo costruiti una bobinatrice!
Uilizzando un vecchio motore stepper recuperato da non sappiamo più quale stampante, pilotato da una scheda Arduino (che si sta rivelando preziosissima) attraverso un integrato ULN2003, e modificando opportunamente le librerie fornite dal software di gestione (la libreria stepper.h contiene un codice adatto a un moto del tipo two phases on, che non si addice al nostro motore probabilmente per questioni di corrente limitata), dopo una serie di prove abbiamo ora a disposizione anche una semplice ma efficace macchina per costruire bobine in semi-automatico, con possibilità di variare velocità di avvolgimento, spessore della bobina, diametro interno e quant’altro.

schema elettrico della bobinatrice (realizzato con Fritzing)

Infine ci siamo chiesti…perchè non utilizzare una medesima scheda Arduino per misurare sia la velocità angolare che la tensione generata, ricavando così la caratteristica tensione – velocità angolare del generatore?
Detto fatto!
Utilizzando un sensore ottico a forcella di recupero da un’altra stampante (non finiremo mai di ripeterlo: le stampanti sono un pozzo di componenti per gli hobbyisti, e non solo!), nonchè le indicazioni recuperate qua e là sul web in merito alla misura di tensioni con la scheda Arduino siamo riusciti a ricavare la curva di interesse.

schema elettrico del misuratore di velocità (realizzato con Fritzing)

Non ultimo segnaliamo Visual Analyser, ottimo software free realizzato da Alfredo Accattatis dell’Università di Tor Vergata, Roma, che consente di utilizzare la scheda audio come semplice oscilloscopio (semplice in termini di limitatezza di banda: per il resto non manca nulla!).
Insomma, adesso gli elementi necessari per cominciare a produrre un po’ di corrente ci son proprio tutti!
A primavera quindi procederemo ad installare il piccolo generatore sul VentolONE 1.0 per ricavarne la caratteristica.
Nel frattempo ci dedicheremo a ottimizzare il rendimento, scarsino scarsino ad oggi!
E a mettere insieme 3 articoli da pubblicare su Instructables per condividere quanto imparato finora!