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Hellblow.
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Trovate delle animazioni carine.
http://www.phys.unsw.edu.au/~jw/HSCmotors.html
http://www.phys.unsw.edu.au/hsc/hsc/electric_motors.html. -
sorellaLuna.
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penso che il rotore non sia un dipolo magnetico.
considerando l'uscita dello statore a quattro fili le 8 bobine all'interno già sono gollegate in quattro coppie.
il rotore nell'immagine si vede che è monoblocco, il materiale è sicuramente ferromagnetico quindi la logica vuole che sia una torta da 8 fette.
ti faccio notare che rotore e statore hanno scarpe polari con un profilo a sega anti spennellamento, le hai mai viste in un motore brushed low cost?
questo è un raddrizzatore a semionda per una sola fase, per iniziare.
il transistor è naturalmente un 2n2222 sopporta fino a 0.5W a 25°C
In parallelo al carico ci vuole un cond.
aspetto un adeguato Manuale ad usum forum per dimensionarlo.Attached Image
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sorellaLuna.
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spiego un po' magari fa piacere, altrimenti saltate:
il transistor serve da interruttore e non da amplificatore quindi deve lavorare nei quadranti 1 e 3.
quando la semionda è positiva attraverso la resistenza 3k viene iniettata a 0.1V una corrente di circa 30uA nella base che si somma alla corrente che attraversa 50k e la tensione Vbe è diretta (V b e significa tensione con il + alla b e il - alla e) ed Vce è diretta. Il T fa passare di brutto.
quando la semionda è negativa i 30uA forniti dalla batteria vengono annullati da -30uA(a 0.1V) della corrente che attraversa 3k, quindi si interdice il T e blocca la semionda negativa che va al carico.
semplice no?Attached Image
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sorellaLuna.
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la batteria serve per creare una Vbe di almeno 0.6-0.7 V al di sotto della quale qualsiasi corrente iniettata nella base non viene "letta" dal transistor. questa tensione è una tensione di soglia.
io ho preferito una Vbe di 1.5 V per non utilizzare un partitore resistivo che consuma energia.
se avete in casa una batteria da 0.8V potete utilizzare quella. -
Hellblow.
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CITAZIONEpenso che il rotore non sia un dipolo magnetico.
considerando l'uscita dello statore a quattro fili le 8 bobine all'interno già sono gollegate in quattro coppie.
il rotore nell'immagine si vede che è monoblocco, il materiale è sicuramente ferromagnetico quindi la logica vuole che sia una torta da 8 fette.
ti faccio notare che rotore e statore hanno scarpe polari con un profilo a sega anti spennellamento, le hai mai viste in un motore brushed low cost?
I motori brushless in genere hanno tutti il rotore interno formato dal blocco magnetico, altrimenti si dovrebbero usare delle spazzole. Il collegamento delle bobine in 4 coppie non e' assicurato, dipende dalla risoluzione (passi) del motore. Il profilo a 'dente di sega' che in realta' non e' proprio a dente di sega, serve a regolare meglio i passi ed a rendere piu' preciso il movimento del rotore. Di solito non si vedono nei low cost perche' il low cost non e' di sicuro un motore passo passo
I motori passo passo si usano in automazione,quando serve avere un preciso posizionamento ed un perfetto (si fa per dire) controllo del movimento. Se vi serve coppia usate motori a cassa rotante, se vi serve velocita' motori con rotore centrale e statore esterno. Se vi serve precisione usate il passo passo.
Quest'ultimo ha rendimento di conversione elettrico-meccanico basso, ma ha dalla sua la precisione, e serve quella in automazione.
Per applicazioni come quella di questo tread e' meglio usare un motore elettrico in CC per evitare sia l'elettronica di gestione del segnale sia per avere maggior rendimento.. -
sorellaLuna.
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perdonami ma mi fai impazzire!
potresti riformulare?
io ho detto "..la logica vuole che il rotore sia ottofette" tu rispondi "NO! è un blocco magnetico", ma non hai detto da quante fette!!?CITAZIONEha rendimento di conversione elettrico-meccanico basso
ci spieghi i motivi tecnici?
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ElettroRik.
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CITAZIONE (Hellblow @ 16/6/2006, 17:55)CITAZIONEinfiniti avvolgimenti o uno solo non fanno differenza in termini di energia totale prodotta nell'unità di tempo
Purtroppo c'e' differenza. ....... ad esempio una elettrocalamita da 10 spire o da 100 spire sarebbe uguale a parita' di diametro e sezione del filo. Invece cambia sia magneticamente che elettricamente (cambiando le spire cambia la lunghezza e quindi la resistenza totale dell'avvolgimento, nonche' l'induttanza della stessa).
Acc... vedo che ultimamente non riesco a spiegarmi... mi sto rincoglionendo, mi sa...
Premetto che ovviamente occorre un numero minimo di spire legato alla saturazione magnetica, prendiamolo per scontato.
Intendevo che non è il numero di spire a cambiare la POTENZA in gioco. Cambia solo la TENSIONE che puoi raccogliere ai capi.
Ma ogni spira per questioni di spazio capterà meno INDUZIONE, fornendo meno corrente...
Quindi l'energia ottenibile è indipendente dal numero di spire, dato che essa vale: Tensione x Corrente x Tempo trascorso
Per esempio, in un trasformatore, che è in pratica come un motore senza rotore, con 2 statori (il campo cambia elettromagneticamente invece di ruotare meccanicamente), la POTENZA è data dalla SEZIONE del traferro e dalle sue proprietà, che consentono più o meno INDUZIONE. (e poi le sezioni dei cavi perchè non si sciolgano, ma è un dettaglio che non c'emtra col ragionamento)
In soldoni, dal VOLUME del NUCLEO, oppure, ancora più 'ad occhio' dal peso PESO del NUCLEO, che incorpora densità e volume in un unico parametro.
Pure nel motore elettrico, a meno di utilizzare materiali 'speciali' con caratteristiche magnetiche 'fantastupefacenti', vale la regola a braccio: POTENZA = DIMENSIONE. Sempre a spanne, ovviamente, ma alla fine poi è verità nel 99% dei casi.. -
Hellblow.
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CITAZIONEio ho detto "..la logica vuole che il rotore sia ottofette" tu rispondi "NO! è un blocco magnetico", ma non hai detto da quante fette!!?
Il rotore dei brushless non e' come un rotore normale, ma e' costituito di solito da un unico blocco magnetico. Non e' detto che sia diviso in otto fette, potrebbe benissimo essere magnetizzato trasversalmente. Dipende dal modo con cui lo hanno costruito. Mi spiego, se il rotore centrale (quindi parliamo di un brushless che non e' a cassa rotante) e' un unico blocco, lo puoi vedere come un bicchiere. Se guardi un bicchiere poggiato nel tavolo ed immagini di magnetizzarlo in una certa direzione tale che il vettore di magnetizzazione sia parallelo al tavolo, capisci che non puoi dividerlo in otto fette. Non e' detto che sia l'unico modo per realizzare i rotori. Per questo il rotore non e' diviso in otto fette, ma si comporta come la lancetta di una bussola, e si orienta a seconda dei solenoidi che sono stati attivati.
Un'altro modo di costruire i rotori di questo tipo e' integrare un magnete di modo che una parte del blocco si comporti da polo nord e l'altra da polo sud. Spesso questo sistema viene impiegato per migliorare la risoluzione del motore passo passo e quindi il numero di passi che può effettuare, oppure si puo' anche dire che questo riduce il minimo angolo di rotazione che il motore e' in grado di effettuare. Questa soluzione, che non divide esattamente in 8 fette il rotore, purtroppo e' una complicazione che compromette il rendimento dello stesso. Se guardi la foto qui sotto noterai la presenza di quei dentini. Quelli hanno la funzione di aumentare proprio la risoluzione del motore, ma non sono la migliore soluzione per usarlo come generatore.
Nota la corrispondenza di quei denti.CITAZIONEIntendevo che non è il numero di spire a cambiare la POTENZA in gioco. Cambia solo la TENSIONE che puoi raccogliere ai capi.
Ma ogni spira per questioni di spazio capterà meno INDUZIONE, fornendo meno corrente...
Allora, prendiamo un solenoide senza un nucleo (che ha la funzione solo di concentrare il campo elettromagnetico) ed applichiamo una tensione di modo da avere una corrente I che scorra su di questo. Se il solenoide e' formato da n spire, il flusso magnetico generato e' proporzionale al prodotto n*I. Si puo' giostrare sia sulla corrente I sia sul numero di spire per cambiare B (flusso). Ora un maggior numero di spire taglia un maggior numero di linee di forza per ogni passaggio del rotore, e questo provoca una maggior corrente. Maggior corrente vuol dire maggior potenza anche perche' per aumentare il numero di spire devi aumentare la lunghezza del conduttore e quindi la resistenza. Questo ha due svantaggi. Il primo e' l'effetto di dissipazione termica, non a caso i motori scaldano un casino. Per abbassarlo si usano fili di sezione maggiore, ma questo implica una riduzione delle spire, e quindi si deve cercare il compromesso. Ecco perche' motorini di grossa potenza hanno fili piu' grossi. Il secondo e' l'attrito magnetico. Se proprio non mi seguite, provate a muovere un filo di rame immerso in un campo magnetico molto intenso e poi metteteci una bobina con un migliaio di spire avvolte. Per muoverla servita' piu' forza, a causa della coppia frenante dovuta all'attrito con il magnete. Per questo i generatori di grossa potenza, che hanno tante spire con filo bello grosso, per essere mossi necessitano di potenze non indifferenti.
Se non mi credete, prendete un motorino, fatelo girare e misurate la potenza in uscita (elettrica). Poi apritelo, toglietegli un po di spire, risaldate e chiudetelo. Scoprirete che il motorino si muove con meno forza, ma produce meno corrente. Potenza in uscita in pratica. Se la cosa ancora non vi convince, costruite tre bobine, due di stesso diametro ma con numero di spire diverse, ed una terza con diametro maggiore e numero di spire pari a quelle della bobina appartenente alle prime due che ne ha di piu'. Ad esempio, la prima 30 spire e di diametro 5 mm, la seconda 60 spire con diametro di 5 mm, la terza 60 spire diametro 0,8 mm. Collegate ad un multimetro e muovendo un magnete sempre alla stessa velocità e con spostamento uguale misurate le tensioni in uscita. Dovreste usar dei nuclei per le bobine se possibile. Quale bobina produce più potenza?
Da notare che a parita' di volume potete costruire una bobina da 30 spire ed una da 60 avvolgendole piu' strette. Quale produce più corrente? Detto questo, osservate un generatore elettrico vero e proprio ed un motore brushless, e vedrete non poche differenze.
Guardate:
Questo e' un tipico alternatore.
Questa e' una dinamo con spazzole, quindi non brushless, con rotore interno, cassa fissa e magneti solidali con la cassa.
Uno statore. Notare il particolare degli avvolgimenti e la loro disposizione.
Altro esempio di statore.
Ora, la legge di Faraday dice che la corrente elettrica indotta in un circuito chiuso da un campo magnetico è proporzionale al numero di linee di flusso che attraversano l'area abbracciata dal circuito nell'unità di tempo. Quindi piu' spire piu' indotta.
Inoltre si parla di unita' di tempo, perche' piu' e' brusca la variazione meglio e'. Quindi il magnete dovrebbe muoverso molto velocemente. Quale modo migliore se non posizionare i magneti all'esterno? Cosi' abbiamo magneti piu' grossi disposti su un raggio piu' ampio. A parita' di giri il sistema rende di più. Non sempre le soluzioni progettuali seguono questa regola per cause legate ai parametri in gioco (coppia a disposizione, numero di giri per minuto ecc...). E' il caso del passo passo, che ha appunto delle soluzioni mirate a migliorare il controllo peggiorandone le prestazioni.
Ci sarebbe da parlare parechio perche' di solito si usano nuclei fatti da lamelle ferromagnetiche per evitar correnti parassite, solo che queste tendono a saturarsi. Per questo un trasformatore di volume X ammette una massima potenza Y. Infatti se aumentiamo il flusso magnetico, siccome il nucleo e' saturo, scopriamo che questo flusso tende a scappare e quindi abbiamo perdite.CITAZIONEPure nel motore elettrico, a meno di utilizzare materiali 'speciali' con caratteristiche magnetiche 'fantastupefacenti', vale la regola a braccio: POTENZA = DIMENSIONE. Sempre a spanne, ovviamente, ma alla fine poi è verità nel 99% dei casi.
Attenzione, parliamo di potenza massima intesa come saturazione degli elementi ferromagnetici. Il discorso e' diverso. Ripeto, provate a fare la prova del motorino.
Riassumiamo. Un generatore:
Piu' ha spire più produce. Pero' c'e' più coppia resistente.
Piu' e' forte il campo magnetico piu' produce. Però c'e' piu' coppia resistente.
Piu' e' veloce e' il campo magnetico che si muove rispetto le spire, piu' produce. Servono pero' molti giri al minuto.
Maggiore e' lo spazio coperto dal circuito elettrico immerso nel campo, più produce. Però aumenta la coppia resistente.
La coppia resistente e' valutabile solo quando il circuito elettrico e' chiuso. Se non collegate nulla al generatore, il circuito e' aperto e non c'e' passaggio di corrente. Al massimo ci sara' un attrito dovuto alle correnti parassite ch si formano se nel campo e' immerso qualcosa di ferromagnetico in movimento.
Edited by Hellblow - 20/6/2006, 18:46. -
Vicus.
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Quindi partendo dalla base di un altrenatore(si chiama così?) di un'auto cambiando il numero di spire al suo interno, cioè più spire, avro una tensione di uscita uguale ma con meno giri.
Gli statori delle moto allora sono il modo più efficace per produrre energia elettrica? Si possono modificare anche quelli allo steso modo allora.. -
Hellblow.
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Ogni motore elettrico, come ogni alternatore, viene progettato a seconda delle specifiche necessarie. Se un motore deve funzionare a bassa tensione ma con correnti abbondanti, ad esempio si potrebbe preferire un filo piu' grosso ma con meno spire. E' il caso dei motori da modellismo, che con pochi volt devono generare coppie notevoli, ed infatti hanno un filo bello grosso e con soli 7,2 V ad esempio assorbono fino a 70 A. In questo caso il minor numero di spire e' compensato dalla maggiore corrente, ma non sempre e' cosi'. Di contro questi motori scaldano un casino, e spesso servono dei dissipatori. Questo e' solo un esempio...
Quindi dipende dal progetto. Di solito alterare il numero delle spire in un motore gia' pronto porta a minori prestazioni. Questo perche' le spire vengono avvolte in un nucleo ferromagnetico che e' stato calcolato apposta per quel numero di spire e per quel determinato campo magnetico.
Ti sconsiglio quindi di cambiare questo genere di cose negli alternatori perche' rischi di avere prestazioni piu' scadenti. A meno che tu te ne intenda di queste cose e magari formule alla mano trovi la soluzione che piu' ti interessa.
La tensione in uscita dipende dalle spire perche' e' legata anche alla legge di ohm, ma anche dalle caratteristiche magnetiche del circuito e da come questo interagisce con il campo magnetico esterno. LA fem e' legata alle linee di flusso che vengono tagliate fra l'altro.
Non e' una cosa semplice progettare un motore fatto come si deve
Meglio se l'alternatore dell'auto lo usi cosi' com'e', magari con un riduttore.
Non mi intendo di moto, quindi non so come realizzano gli alternatori delle moto.. -
ElettroRik.
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CITAZIONE (Hellblow @ 20/6/2006, 18:33)Ora, la legge di Faraday dice che la corrente elettrica indotta in un circuito chiuso da un campo magnetico è proporzionale al numero di linee di flusso che attraversano l'area abbracciata dal circuito nell'unità di tempo. Quindi piu' spire piu' indotta.
Ok, la teoria non fa una piega.
Ma io faccio un ragionamento pratico: nei motori commerciali il numero di spire è sempre dato dallo spazio a disposizione. Quindi valgono le 'linee di flusso'. Le spire sono solo una conseguenza geometrica. Cioè, a parte qualche modellino didattico, magari smontabile, non troverai mai un motore in cui hai lo spazio vuoto per metterci altre spire, ok? E' chiaro che se ne togli si abbassa la potenza, ma quel che intendo io è che in un motore grosso X, che ci sia 1 - 10 - o 100 avvoglimenti, se li colleghi tutti insieme avrai la stessa potenza perchè il numero di linee di flusso è quello, e le spire totali che ci stanno all'interno sono quelle. Tutto questo all'incirca, ovviamente, perchè li avvolgono su carcasse pre-costruite, quindi un pochino di margine può esserci. Anzi, sono proprio le carcasse (rotore-statore) meccaniche che dicono che potenza avrà il motore.
Stesso ragionamento visto dal punto di vista teorico:
E' pur vero che, se in uno statore di dimensioni X potessimo mettere infinite spire, avremmo infinita corrente, quindi infinita potenza, fermo restando il campo magnetico.
Peccato che occorrerebbe un filo di sezione infinita per portare la nostra infinita corrente... he, he... quindi il limite VERO e REALE è il giusto compromesso tra il volume occupato dalle spire e la geometria stessa dell'avvolgimento. Questo è ORMAI UNA COSTANTE nei motori commerciali, quindi NON e' un parametro.
Ecco perchè in uno stepper le complicanze di più avvolgimenti non fanno altro che ridurne l'efficienza (rapporto peso/potenza o volume/potenza). Meglio un avolgimento unico, ci stanno più spire.CITAZIONEPure nel motore elettrico, a meno di utilizzare materiali 'speciali' con caratteristiche magnetiche 'fantastupefacenti', vale la regola a braccio: POTENZA = DIMENSIONE. Sempre a spanne, ovviamente, ma alla fine poi è verità nel 99% dei casi.
Attenzione, parliamo di potenza massima intesa come saturazione degli elementi ferromagnetici. Il discorso e' diverso. Ripeto, provate a fare la prova del motorino./QUOTE]
Se giochi a togliere va bene, ma il fatto è che NON PUOI aumentarle! Non ci entrano fisicamente!.
Buono il motorino di tutte le stampanti?? |