Modificare rotore motore asincrono con magneti permanenti

[Dino]

Salve,
su suggerimento di PierAisa apro questo nuovo thread su un argomento che potrebbe interessare più persone, vorrei capire bene come modificare il rotore di un motore ad induzione asincrono trifase per trasformarlo in un generatore sincrono brushless trifase.
Se ho capito bene il funzionamento della macchina elettrica credo che per realizzare un buon alternatore sia necessario lavorare il rotore eliminando il cortocircuito della gabbia di scoiattolo ed aggiungere dei magneti permanenti (meglio se al Neodimio) in maniera da creare il campo magnetico rotante che genererà sugli avvolgimenti la tensione e la corrente elettrica.
Ho qualche dubbio:
- è bene eliminare gli anelli che mettono in cortocircuito la gabbia? (credo di sì per evitare inutili perdite di energia)
- asportando gli anelli che cortocircuitano il rotore si rischia di sfasciare il rotore stesso o le lamelle rimangono solidali all'albero?
- quanti poli magnetici vanno creati? penso sia dipendente dal numero di poli dell'avvolgimento, se sulla targhetta non è indicato il numero di poli è corretto ipotizzare siano 2 se il motore, alimentato a 50Hz, gira a circa 2800RPM, 4 se 1400 ecc? (ho il dubbio che si possa realizzare un motore sempre ad esempio da 2800 RPM ma con più "poli" interni)
- c'è un modo per capire il numero di poli seguendo gli avvolgimenti?
- i magneti vanno fissati ad "elica" come la gabbia di scoiattolo o non è necessario dato che, se non ho capito male, la gabbia viene realizzata con le barre inclinate per una questione di disturbi indotti

Pongo molte domande perché non mi è chiaro come realizzare al meglio l'opera, ho visionato parecchi video su YT ma sono quasi tutti realizzati da utenti dell'Est europa e la lingua mi risulta incomprensibile... per iniziare credo tenterò la modifica ad un rotore di un piccolo motore di un vecchio ventilatore trifase, non ha targhetta ma ad occhio credo non abbia più di 6-700W dalle dimensioni

Vi ringrazio molto e spero sia un argomento interessante
D

[Dino]

Nessuno mi può aiutare?

Continuando a cercare ho trovato questo video in inglese (https://www.youtube.com/watch?v=EEB_grWb27I) però non spiega perché ha deciso di realizzare 4 poli, credo fosse indicato sulla targhetta, né perché ha posizionato i magnati seguendo le linee esistenti e perché non ha eliminato il corto-circuito nell'indotto, a questo punto credo non sia necessario dato nessuno mi pare l'abbia eliminato

Due video in russo (credo)
https://www.youtube.com/watch?v=HAuQH8bhsJw

https://www.youtube.com/watch?v=B2jPJiCB6y8 questo mi par di capire è un motore ad 8 poli

[Ross]

Ciao Dino,
senza modificare nulla collega 3 condensatori da 1uF 630Vac sulle fasi del motore, a triangolo, e se hai un oscilloscopio (o un voltmetro) guarda cosa succede quando fai ruotare il rotore da zero a regime.

Ciao
Ross

[Dino]

Grazie per l'interessamento, avevo già letto qualcosa in merito ma mi sembra d'aver capito che non è una soluzione adatta per un generatore eolico o micro-idro per il fatto che la potenza erogata dal motore a bassi giri è irrisoria (se non ho capito male per avere una buona resa si dovrebbe tarare bene i condensatori e far ruotare il rotore circa il 3-6% oltre la velocità di progetto)
Proprio per il fatto che vorrei provare a realizzare un impianto micro eolico chiedevo se fosse possibile modificare il rotore, ma forse mi conviene seguire la strada già battuta anni fa e riprendere il mio vecchio progetto di generatore a flusso assiale.

[Ross]

Se ti può interessare questo signore ha realizzato il suo generatore eolico con un motore trifase e alla voce "Elektronische schakelaar" trovi il collegamento con i condensatori.

Per modificare il rotore a gabbia di scoiattolo dovresti vedere quanti poli ha il motore e calcolare di conseguenza il numero di magneti permanenti da inserire, oppure se non vuoi utilizzare gli avvolgimenti che già ci sono dovresti contare le cave e valutare la quantità di magneti che occorrono come si fa per i motori brushless a cassa rotante degli aeromodelli, e rifare gli avvolgimenti.

Per il mio generatore eolico ho sviluppato un alternatore trifase a flusso assiale senza nuclei, genera 0.4V/rpm circa e si avvia con un vento debolissimo, se avevo usato i nuclei all'interno delle bobine nello statore sicuramente avrei molta più tensione ma la forza magnetica dei magneti al neodimio ne impediva l'avvio a venti deboli.
Se ti interessa andare avanti con l'alternatore a flusso assiale ti consiglio di progettare un multistadio, in modo da evitare il moltiplicatore di giri e ridurre l'ingombro di tutto l'alternatore.

In entrambi i casi, più è alto il numero dei poli e meno deve girare il rotore a parità di tensione prodotta.

Ross

[Dino]

Grazie per le info, vedo di capirci qualcosa di più, i miei dubbi sono:
- collegando i condensatori agli avvolgimenti la generazione avviene a quanti giri?
- quanto influenza la resa questa configurazione, tenendo conto che parliamo di potenze stimate sotto i 500W

Ieri che avevo più tempo libero ho smontato il motore (che con mia sorpresa ha la targhetta!!) ed è un 4 poli, 370W, 1400rpm, una volta aperto si vedono chiaramente i 4 avvolgimenti per fase, se ho capito bene nel caso volessi aggiungere i magneti permanenti dovrei installarli in maniera che i poli a 0° e 180° abbiano polo nord ed i due a 90° e 270° polo sud, corretto?
Il rotore ha diametro e lunghezza 65mm, pensavo di installarci dei magneti da 20x10x5mm disposte a file di tre, posso posizionare i magneti assialmente o è meglio se seguo il passo dell'"elica" già presente sul rotore?

D.

[EDIT]Penso che disporrò così i magneti

RotoreMagneti.png (40.13 KiB) Visto 2862 volte

[Ross]

Nelle prove che avevo fatto anni fa, con l'oscilloscopio avevo visto che la generazione a vuoto parte da pochi rpm per aumentare drasticamente in ampiezza quando arriva a regime ma non ho provato a collegare un carico, avevo fatto girare il rotore avvolgendo una cordicella attorno l'albero motore.
Faccio notare che nel sito che ho linkato sopra, quel signore ha collegato dei triac in serie tra ogni fase del motore e fase del carico, molto probabilmente per collegare il carico quando avviene l'autoeccitamento sopra un certo numero di giri al minuto e se il carico è già collegato al generatore+condensatori probabilmente fa fatica ad autoeccitarsi ma è un aspetto da approfondire e testare.

Dovrei ritrovare gli appunti di macchine elettriche studiate a scuola (sono passati più di 25'anni sigh!), la gabbia di scoiattolo ad elica se non erro serve per migliorare la partenza da fermo ma nel tuo caso, se monti i magneti in quel modo, penso che l'avviamento avviene senza scatti dovuti all'attrazione dei magneti con le cave dello statore ma non saprei dirti riguardo il rendimento ecc.

Ross

[Dino]

Grazie, anche a me par di ricordare che la gabbia di scoiattolo sia realizzata ad elica per una questione di coppia a bassi regimi e per limitare le interferenze a regime, ma non ricordo dove l'ho letto e non trovo nulla in giro, intanto ho ordinato i magneti al neodimio, nel week-end se riesco tornisco il rotore ed applico i magneti "alla buona" con del biadesivo per delle prove, se tutto va bene poi devo valutare come fermare definitivamente i magneti al rotore dato che ogni magnete ha un potere coercitivo di quasi 5Kg...

Magari prima di tornire il rotore potrei fare delle prove con i condensatori, dovrei averne alcuni da qualche parte, vedo se son fortunato ed hanno capacità adatta ad uno dei motori che già ho.

Vi terrò informati

[Dino]

Purtroppo il corriere non mi ha consegnato il pacco quindi sono fermo, mi è venuto un dubbio, gli avvolgimenti dello statore sono avvolti in maniera da creare i poli Nord e Sud tra un avvolgimento ed il successivo (quindi in un motore a 4 avvolgimenti per fase due avvolgimenti contigui sono inseriti "speculari") oppure in maniera da creare i poli Nord all'interno dell'avvolgimento ed il sud tra i due? (quindi tutti gli avvolgimenti hanno lo stesso verso)
Perché se realizzo il rotore in maniera errata le correnti avranno senso opposto e quindi si annulleranno...

IMG_4017_rid.JPG (239.39 KiB) Visto 2791 volte

[Ross]

La tensione trifase genera nello statore un campo magnetico rotante che ruota in base alla risultante delle tre fasi, istante per istante. La risultante del campo magnetico induce nelle spire del rotore una forza elettromotrice ma dato che le spire sono chiuse/in cortocircuito (la gabbia) si genera un campo magnetico contrario che fa ruotare il rotore.
I poli N-S si creano dalla sommatoria dei campi magnetici prodotti dalle tre fasi.
Qui c'è una spiegazione di Pier e qui c'è una dimostrazione animata.

Ross