GENERATORE ELETTRICO CON ACCOPPIAMENTO MAGNETICO: 9 Passi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

"Il mondo è cambiato. Lo sento nell'acqua. Lo sento nella terra. Lo sento nell'aria. Molto di ciò che era è perduto…" - Il Signore degli Anelli.

Certamente… parlando di Petrolio ed Energie Non Rinnovabili, molto di quello che era è andato perduto. Abbiamo bisogno di nuove forme di produzione di energia… Pulite e facili da ottenere… senza danni per l'ambiente che ci circonda. Poi ti mostrerò un modo diverso di produrre energia… è il risultato di ciò che molti hanno fatto in isolamento… Sto semplicemente prendendo le idee migliori e le metto insieme in modo da ottenere il risultato desiderato. Le informazioni mostrate qui sono di pubblico dominio. Si basa su idee dell'inizio del secolo scorso. Ma è fino ad oggi che con l'emergere dei magneti al neodimio possiamo realizzare le idee del passato. Uso il principio di "Dividi e vinci". Perché avere un generatore grande, pesante e costoso? …se riesco a realizzarlo con tanti piccoli…. L'idea è quella di collegare più motori brushless utilizzati come generatore e collegati tra loro tramite un ingranaggio magnetico, in questo modo possiamo muovere più generatori con l'utilizzo di un unico motore, aumentando così l'efficienza del sistema.

jmoreno555

Veracruz, Ver.

MESSICO, 9 febbraio 202

Fase 1: MATERIALI

I materiali di cui avremo bisogno sono:

• Motori per unità CD / DVD (5 pezzi)
• Magneti al neodimio 5 mm di diametro x 4 mm di altezza. (60 pezzi)
• ProtoBoard Double
• Raddrizzatore a ponte 50 V / 1,5 A. (15 pezzi)
• LED rossi da 5 mm (5 pezzi)
• LED verdi da 5 mm (5 pezzi)
• LED gialli da 5 mm (5 pezzi)
• Resistori da 150 ohm a 1/4 di watt (15 pezzi)
• Cavo

LEGO:

I pezzi lego possono essere trovati su: www.bricklink.com

• Mattone 1x16 (LEGO No. 3703) - (10 Pezzi)
• Braccio di sollevamento 1x11.5 (LEGo No. 32009) - (10 pezzi)
• Braccio di sollevamento 2x4 L (LEGO No. 32140) - (15 Pezzi)
• Asse 3 con perno (LEGO No. 6587) - (20 pezzi)
• Perno lungo con frizione (LEGO No. 6558) - (25 pezzi)

VARIE:

• Colla (cianoacrilato)
• Cavo termorestringente da 1/16 "(50 cm)
• Vernice fosforescente arancione e verde

Fase 2: ASSEMBLAGGIO MAGNETI

MOTORE BRUSHLESS CD/DVD

I motori utilizzati nei lettori CD/DVD sono motori brushless formati da una serie di avvolgimenti che erogano un segnale di tensione in corrente alternata in tre fasi.

Per maggiori informazioni sui motori Brushless consultare il seguente link:

Informazioni sul motore senza spazzole

1.- Inizieremo con l'assemblaggio del motore nella sua base: per questo, formeremo una base con i pezzi LEGO come mostrato in figura e la fisseremo al motore mediante colla cianoacrilica (KOLA LOKA).

ATTENTO! La colla cianoacrilica aderisce alla pelle

2.- Ora posizioneremo i magneti al neodimio attorno al motore. Collocheremo i magneti al neodimio con i loro poli posti alternativamente N-S-N-S-N-S…

ATTENZIONE! I magneti al neodimio sono estremamente potenti, fragili e possono rompersi se si scontrano tra loro. I magneti che utilizziamo sono davvero potenti, ha una forza attrattiva di poco più di 800 grammi. Tuttavia, a causa delle alte velocità che vengono gestite, è necessario incollarli con cianoacrilato alla base del motore. (Durante i test, i magneti al neodimio sono stati allontanati in tutta la stanza in un paio di occasioni…:)

3.- Alla fine, dipingiamo ogni magnete di colori fluorescenti verde e rosso per apprezzarne meglio il funzionamento.

Passaggio 3: CABLAGGIO DEL MOTORE

È il momento di assemblare i cavi del motore

Normalmente questi motori hanno un connettore a tredici pin e gli ultimi tre (11, 12 e 13) corrispondono alle fasi B, C, A.

In caso contrario, dobbiamo identificare quali dei pin del connettore sono quelli che portano i segnali agli avvolgimenti del motore.

Possiamo raggiungere questo obiettivo con l'aiuto di una lente di ingrandimento e seguire gli indizi sul circuito stampato fino al connettore.

Fase 4: COSTRUZIONE DELLA BASE DEL MOTORE

È tempo di costruire le basi dei motori

Nel mio caso, ho usato pezzi LEGO, in quanto mi permettono di catturare rapidamente un'idea. Possiamo ottenere i pezzi LEGO di cui abbiamo bisogno su www.bricklink.com.

Fase 5: MONTAGGIO DEL CIRCUITO ELETTRICO

Stiamo per costruire il circuito elettrico

Quando usiamo motori Brushless come generatori, ci danno un segnale di corrente alternata trifase, che dobbiamo rettificare per ottenere corrente continua.

Otteniamo questo usando diodi raddrizzatori.

Nel mio caso ho utilizzato un ponte raddrizzatore completo per ogni fase del motore.

Si può usare la metà di un raddrizzatore a ponte, ma io preferisco usarlo due volte e quindi aumentare la corrente che posso gestire per ogni raddrizzatore.

Il circuito utilizzato in questo progetto serve solo a dimostrare la tensione generata in ciascuna fase.

In un'applicazione pratica, le uscite del raddrizzatore di ciascuna fase sono collegate tra loro.

Passaggio 6: UNIRE LE PARTI

È tempo di mettere tutto insieme

I motori sono posizionati uno accanto all'altro e la separazione tra loro è regolata. Più sono vicini, più velocemente possiamo ottenere senza perdere il sincronismo tra loro quando girano ad alta velocità. I cavi di ogni motore sono collegati ai rispettivi ponti raddrizzatori.

IMPORTANTE: Devi fissare i pezzi su una base in modo che tutto rimanga fermo. Guideremo ad alta velocità e avremo molte vibrazioni.

Fase 7: TEST E RISULTATI

RISULTATI DI QUESTA PRIMA FASE (I):

Sono stati eseguiti diversi test e sono stati ottenuti i seguenti risultati:

Più velocemente gira il motore, più tensione otteniamo (legge di Faraday)

• Più velocemente gira il motore, aumenta la probabilità che i magneti vengano attivati (Principio fisico: forza centrifuga)
• Se aumentiamo la distanza tra i motori, possiamo girarli facilmente, tuttavia, se aumentiamo la velocità, la sincronia tra di loro viene interrotta.

Se riduciamo la distanza tra i motori, è difficile avviarli, tuttavia la sincronia viene mantenuta a velocità elevate

RACCOMANDAZIONI PER LA PROSSIMA FASE (II):

1. Utilizzare Motori (Come Generatore) Brushless Outrunner di tipo inferiore a 1000KV (KV = RPM/Volt), questo ci permette di generare più tensione con meno giri.
2. Per ruotare il gruppo di Generatori, utilizzare un motore di tipo Outrunner, ma maggiore di 2000KV, questo ci permette di avere più giri al minuto con meno tensione di alimentazione.
3. Utilizzare un microcontrollore (Arduino / Raspberry PI) per controllare la velocità del motore e quindi regolare la tensione di uscita desiderata.
4. Ottenere il grafico della Temperatura dei motori rispetto al numero di giri, al fine di ottenere la velocità ottimale di funzionamento e nel caso sia necessario fornire raffreddamento ai motori. (In caso di critiche, possono essere utilizzati motori tipo Brushless Inrunner per barche. Questo tipo di motori è dotato di un circuito di raffreddamento ad acqua).

Fase 8: COMMENTI FINALI

In questo progetto utilizzo come generatore un motore CD/DVD, che secondo i suoi dati è un motore da 12 V/1 Amp, che ci dà un motore con una capacità di 12 Watt.

Se vengono utilizzati i nuovi motori di aeromodelli, si possono ottenere risultati impressionanti. Ci sono piccoli motori con una potenza di diverse centinaia di Watt. Se li mettiamo insieme, possiamo alimentare facilmente un'unità inverter fino a 1500 Watt. Oltre a permetterci di modificare la configurazione del circuito elettrico per adattarlo alle esigenze del Power Inverter. Se si utilizzano questi tipi di motori e i motori sono posti sotto forma di anello, in modo da poter controllare elettronicamente la loro posizione durante l'avvio e l'arresto del sistema, si può ottenere un sistema altamente efficiente.

Tecnologia futura:

Possiamo utilizzare questo tipo di generatori di corrente nel prossimo futuro per aumentare il tempo di volo dei nostri quadricotteri.

Fase 9: RIFERIMENTI

Progressi nella ricerca elettromagnetica:

Progressi negli articoli di ricerca sull'elettromagnetismo

Motori senza spazzole:

Come funzionano i motori brushless

Tipi di avvolgimenti del motore

Anatomia di un motore Outrunner Brushless

Anatomia di un motore brushless Inrunner