Bl e funzionamento a vuoto

[Odi]

Originalmente inviato da batman

Ho cambiato firma.
Non date retta a ciò che scrivo: sono un incompetente....

Già lo sapevamo, mica c'era bisogno di scriverlo

[flyer]

[quote=Hannibal
@superillo
scusami ma non ho capito che calcoli hai fatto
Quelli che ho fatto io sono semplicissimi. A vuoto non hai potenza utile (appunto, è a vuoto ) quindi tutta quella in ingresso è potenza che viene dissipata. Ora, visto che la potenza è V x I, se Io è 3A ad una tensione di 9v, abbiamo 27w tutti da dissipare.[/quote]

Ehmm vediamo .. secondo me dovremmo considerare anche l'energia cinetica del rotore in rotazione ...

Energia Totale = Energia Cinetica + Energia persa in calore

Ora se fornisco un energia pari a Potenza x Tempo e consideriamo il tempo unitario es 1 secondo per comodità di calcolo possiamo scrivere

27 Watt* 1 Sec = Energia cinetica + Energia persa in calore

Se ricordiamo l'espressione generale dell'energia cinetica essa e' pari a 1/2*M*v^2 dove v e' il modulo del vettore velocità e M e' la massa del corpo. Nel caso di un corpo in rotazione l'espressione dell'energia cinetica diventa

1/2 * M * (omega * r)^2 dove omega e' il numero di radianti al secondo del rotore ed r e' il suo raggio. Poiche' omega = 2*PI*f otteniamo

1/2*M*(2*PI*f*r)^2 con f frequenza di rotazione in Hz e PI = pigreco

Di conseguenza anche a vuoto l'energia si ripartisce in due parti ... una che tiene in rotazione il motore, l'altra che somma le dissipazioni elettriche e le perdite per saturazione magnetica che entrambe si trasformano in calore.

Quindi da questo calcolo vedi come non tutti i 27 Watt verranno dissipati in calore ma solo una parte .. quanta parte dipenderà dall'efficienza del motore. Tanto e' piu' efficiente minore sarà il riscaldamento e maggiore il trasferimento di potenza da elettrica a meccanica.

:-) Flyer

[Odi]

Originalmente inviato da flyer

Ehmm vediamo .. secondo me dovremmo considerare anche l'energia cinetica del rotore in rotazione ...

Energia Totale = Energia Cinetica + Energia persa in calore

Ora se fornisco un energia pari a Potenza x Tempo e consideriamo il tempo unitario es 1 secondo per comodità di calcolo possiamo scrivere

27 Watt* 1 Sec = Energia cinetica + Energia persa in calore

Se ricordiamo l'espressione generale dell'energia cinetica essa e' pari a 1/2*M*v^2 dove v e' il modulo del vettore velocità e M e' la massa del corpo. Nel caso di un corpo in rotazione l'espressione dell'energia cinetica diventa

1/2 * M * (omega * r)^2 dove omega e' il numero di radianti al secondo del rotore ed r e' il suo raggio. Poiche' omega = 2*PI*f otteniamo

1/2*M*(2*PI*f*r)^2 con f frequenza di rotazione in Hz e PI = pigreco

Di conseguenza anche a vuoto l'energia si ripartisce in due parti ... una che tiene in rotazione il motore, l'altra che somma le dissipazioni elettriche e le perdite per saturazione magnetica che entrambe si trasformano in calore.

Quindi da questo calcolo vedi come non tutti i 27 Watt verranno dissipati in calore ma solo una parte .. quanta parte dipenderà dall'efficienza del motore. Tanto e' piu' efficiente minore sarà il riscaldamento e maggiore il trasferimento di potenza da elettrica a meccanica.

:-) Flyer

waaaaaaaaaaaaaaa bastaaaaaaaa! ho appena dato l'esame di fisica, l'ho studiata 12 ore al giorno per 3 settimane, ho la nausea...per poi non parlare della termodinamica!!

[staudacher300]

Originalmente inviato da Odi

waaaaaaaaaaaaaaa bastaaaaaaaa! ho appena dato l'esame di fisica, l'ho studiata 12 ore al giorno per 3 settimane, ho la nausea...per poi non parlare della termodinamica!!

Stà mò bòn che un ripassino non fà mai male

[superillo]

a me pero' verrebbe da dire che l'energia cinetica resta costante, pero' in effetti i magneti non hanno un moto rettilineo... mah
c'e' anche da dire che se non ci fosse attrito meccanico la cassa del motore continuerebbe a girare, per cui io credo che sia nel campo magnetico la risposta.
per aiutarmi ho provato a pensare a un motore con un unica bobina e un solo magnete (scusate il disegno che fa veramente pena)
ovviamente non ci sono attriti! e non so' neanche se potrebbe funzionare, comunque al limite pensate di guardare un solo avvolgimento di un motore brushless normale.
il motore attira il magnete finche' non arriva fin quasi sopra all'avvolgimento e poi inverte il campo magnetico per respingerlo e fargli continuare il giro.
tutto questo a con una una certa frequenza che dipende dai giri del motore.
a naso direi che la potenza che manca all'appello è spesa per generare un campo magnetico variabile (o se preferite per far "girare il campo magnetico").
sempre a naso mi verrebbe da dire che la bobina e' in un regime simile a quello sinusoidale, per cui la sua reattanza è: reatt= 2*Pi*L*f -> (2*pi*L) è costante, cio' implica che reatt è direttamente proporzionale alla frequenza (i giri del motore)
ne deduco che:
-maggiore è la frequenza, maggiore è la reattanza e minore è la corrente assorbita
-diminuendo la frequenza (con un carico) diminuisce la reattanza e aumenta la corrente assorbita
-a frequenza 0 l'induttanza è un cortocircuito e la corrente che passa è I=V/R

tutto questo va preso con delle pinze chilometriche!

[flyer]

Originalmente inviato da superillo

a me pero' verrebbe da dire che l'energia cinetica resta costante, pero' in effetti i magneti non hanno un moto rettilineo... mah
c'e' anche da dire che se non ci fosse attrito meccanico la cassa del motore continuerebbe a girare, per cui io credo che sia nel campo magnetico la risposta.

... ovviamente se il motore si ferma in assenza di alimentazione l'energia cinetica sicuramente diminuisce a causa delle forze di attrito .... ci sono sia forze di attrito meccanico sia attrito dovuto al campo dei magneti permanenti.

Originalmente inviato da superillo

per aiutarmi ho provato a pensare a un motore con un unica bobina e un solo magnete (scusate il disegno che fa veramente pena)
ovviamente non ci sono attriti! e non so' neanche se potrebbe funzionare, comunque al limite pensate di guardare un solo avvolgimento di un motore brushless normale.
il motore attira il magnete finche' non arriva fin quasi sopra all'avvolgimento e poi inverte il campo magnetico per respingerlo e fargli continuare il giro.
tutto questo a con una una certa frequenza che dipende dai giri del motore.
a naso direi che la potenza che manca all'appello è spesa per generare un campo magnetico variabile (o se preferite per far "girare il campo magnetico").

In un caso reale con un solo magnete hai sicuramente dei problemi ma come idealizzazione per capire va benissimo.. Quello che dici e' corretto .. ci sono due campi magnetici che agiscono nel motore. Uno e' quello prodotto dai mangeti permanenti che sono sempre un multiplo pari (quindi 2n) ed uno e' quello del campo magnetico rotante prodotto dalle fasi .. nel nostro caso sono tre fasi quindi gli avvolgimenti sono sempre un multiplo di 3 quindi (3m). Di queste fasi in ogni ciclo sono alimentate solo due fasi ... Non tutte le configurazioni sono possibili in quanto e' necessario che non ci sia mai una condizione di equilibrio. Se cio' avvenisse il rotore si fermerebbe in una posizione di energia potenziale minima. Dal punto di vista angolare quindi i poli elettrici che sono in multiplo di tre sono sempre in anticipo o in ritardo di fase rispetto al campo magnetico fisso e quindi questo determina una coppia di rotazione. Ovviamente bisogna far in modo che le varie coppie di rotazione (di tutte le interazioni tra magneti permanenti e poli elettrici) lungo la circonferenza siano concordi altrimenti gli effetti si compenserebbero a vicenda. Il motore quindi ruota in quanto all'applicazione della corrente su due delle tre fasi si determina una configurazione magnetica in cui nascono delle coppie di rotazione concordi ... le coppie sono massime quanto maggiore e' lo sfasamento tra la posizione angolare dei poli e dei magneti fissi .. per cui essendo libero di ruotare il rotore cerca di assumere la posizione ad energia potenziale minima e quindi ruota ... nel momento in cui avviene il minimo la coppia attiva delle tre fasi elettriche viene variata e quindi nascono delle nuove coppie di rotazione. Il polo elettrico che ad ogni ciclo e' aperto viene usato per sincronizzare il motore in quanto il campo che si concatena sull'avvolgimento genera una forza elettromotrice indotta misurabile che e' in relazione alla posizione angolare tra il polo elettrico e quello del magnete permanente.

Originalmente inviato da superillo

sempre a naso mi verrebbe da dire che la bobina e' in un regime simile a quello sinusoidale, per cui la sua reattanza è: reatt= 2*Pi*L*f -> (2*pi*L) è costante, cio' implica che reatt è direttamente proporzionale alla frequenza (i giri del motore)

Se per L intendi un induttanza complessiva di tutti gli avvolgimenti e delle mutue induzioni tra tutti i poli la cosa e' corretta ..... se fai girare il motore senza alimentarlo bloccandolo su un mandrino di un trapano e vai a visualizzare con un oscilloscopio la forma d'onda generata nella rotazione osserverai un'onda sinusoidale. In realtà non sarà proprio sinusoidale in quanto gli avvolgimenti non sono mai identici ma per i nostri scopi possiamo considerarla un onda pura .. tanto e' migliore la forma dell'onda tanto piu' costruttivamente e' fatto bene il motore. Misurando la frequenza di questa onda e l'ampiezza della forza elettromotrice indotta su una coppia di poli avrai una misura della famosa costante Kv RPM/volt

Originalmente inviato da superillo

ne deduco che:
-maggiore è la frequenza, maggiore è la reattanza e minore è la corrente assorbita
-diminuendo la frequenza (con un carico) diminuisce la reattanza e aumenta la corrente assorbita
-a frequenza 0 l'induttanza è un cortocircuito e la corrente che passa è I=V/R

Diciamo che il campo magnetico generato dagli avvolgimenti dipende dalla corrente che scorre e quindi se e' applicato un carico che si oppone alla rotazione il campo magnetico B necessario a generare una sufficiente coppia di rotazione richiede una corrente maggiore. Ovviamente una corrente maggiore causa un riscaldamento per effetto joule del filo dell'avvolgimento quindi dal punto di vista energetico esiste sia la componente dell'energia associata al campo magnetico sia la componente energetica per effetto joule.
Sicuramente se blocchi la rotazione di un motore (frequenza zero) la corrente negli avvolgimenti del rotore sale e potrebbe portare alla rottura del filo .... infatti se vai a vedere il diametro del filo con cui sono fatti gli avvolgimenti e tieni conto spannometricamente che 1mm^2 di rame porta circa 1 al massimo 1.5 A in continua sarebbe impossibile che con quest'avvoglimento un motore possa sopportare correnti di 30 Ampere. Lo puo' fare unicamente perche' le dissipazioni avvengono durante le commutazioni.
Sulla tua prima affermazione e cioe' che maggiore e' la reattanza e minore e' la corrente assorbita ho qualche dubbio ma in linea generale credo che quello che hai detto sia ragionevolmente esatto.

Ciao, Flyer.

[superillo]

Originalmente inviato da flyer

... ovviamente se il motore si ferma in assenza di alimentazione l'energia cinetica sicuramente diminuisce a causa delle forze di attrito .... ci sono sia forze di attrito meccanico sia attrito dovuto al campo dei magneti permanenti.

in effetti mi ero dimenticato che ci sono i magneti permanenti!

Originalmente inviato da flyer

In un caso reale con un solo magnete hai sicuramente dei problemi ma come idealizzazione per capire va benissimo.. Quello che dici e' corretto .. ci sono due campi magnetici che agiscono nel motore. Uno e' quello prodotto dai mangeti permanenti che sono sempre un multiplo pari (quindi 2n) ed uno e' quello del campo magnetico rotante prodotto dalle fasi .. nel nostro caso sono tre fasi quindi gli avvolgimenti sono sempre un multiplo di 3 quindi (3m). Di queste fasi in ogni ciclo sono alimentate solo due fasi ... Non tutte le configurazioni sono possibili in quanto e' necessario che non ci sia mai una condizione di equilibrio. Se cio' avvenisse il rotore si fermerebbe in una posizione di energia potenziale minima. Dal punto di vista angolare quindi i poli elettrici che sono in multiplo di tre sono sempre in anticipo o in ritardo di fase rispetto al campo magnetico fisso e quindi questo determina una coppia di rotazione. Ovviamente bisogna far in modo che le varie coppie di rotazione (di tutte le interazioni tra magneti permanenti e poli elettrici) lungo la circonferenza siano concordi altrimenti gli effetti si compenserebbero a vicenda. Il motore quindi ruota in quanto all'applicazione della corrente su due delle tre fasi si determina una configurazione magnetica in cui nascono delle coppie di rotazione concordi ... le coppie sono massime quanto maggiore e' lo sfasamento tra la posizione angolare dei poli e dei magneti fissi .. per cui essendo libero di ruotare il rotore cerca di assumere la posizione ad energia potenziale minima e quindi ruota ... nel momento in cui avviene il minimo la coppia attiva delle tre fasi elettriche viene variata e quindi nascono delle nuove coppie di rotazione. Il polo elettrico che ad ogni ciclo e' aperto viene usato per sincronizzare il motore in quanto il campo che si concatena sull'avvolgimento genera una forza elettromotrice indotta misurabile che e' in relazione alla posizione angolare tra il polo elettrico e quello del magnete permanente.

ok, sono d'accordo, complimentoni per la spiegazione!

Originalmente inviato da flyer

Se per L intendi un induttanza complessiva di tutti gli avvolgimenti e delle mutue induzioni tra tutti i poli la cosa e' corretta .....

per L intendevo l'induttanza del motore didattico con un solo avvolgimento, per non fare casino...

Originalmente inviato da flyer

Sulla tua prima affermazione e cioe' che maggiore e' la reattanza e minore e' la corrente assorbita ho qualche dubbio....
Ciao, Flyer.

pure io ho qualche dubbio, dovrei ripassare un po' di elettrotecnica.
appena ho tempo vado a cercare.

a questo punto pero' non ho capito se l'energia che manca all'appello (quando il motore gira a vuoto) è spesa per "ruotare" il campo magnetico o per l'energia cinetica della campana o entrambe.

in buona sostanza quello che non capisco è se in un induttanza in regime sinusoidale la potenza che assorbe viene totalmente dissipata o se una parte viene spesa per generare il campo magnetico variabile (conseguenza del moto degli elettroni).
mi viene in mente l'esempio di un trasformatore a vuoto, se l'anello di ferro chiude il campo magnetico non viene assorbita potenza, ma se l'anello fosse aperto? suppongo di si.

p.s. mi sa che siamo completamente off topic

[flyer]

Originalmente inviato da superillo

in buona sostanza quello che non capisco è se in un induttanza in regime sinusoidale la potenza che assorbe viene totalmente dissipata o se una parte viene spesa per generare il campo magnetico variabile (conseguenza del moto degli elettroni).
mi viene in mente l'esempio di un trasformatore a vuoto, se l'anello di ferro chiude il campo magnetico non viene assorbita potenza, ma se l'anello fosse aperto? suppongo di si.

.... in effetti mi sa che siamo off-topic pero' fino a che non si arrabbia qualcuno magari la cosa puo' interessare .....

Allora, in estrema sintesi vedendo tutto il motore come un macroblocco a cui forniamo una certa Energia Totale data dal prodotto della tensione della batteria per la corrente assorbita dal regolatore per il tempo e trascurando l'energia consumata dal regolatore per funzionare .... direi che possiamo scrivere la seguente equazione

Energia Totale = Energia Meccanica + Energia Associata al campo magnetico + Energia dissipata per effetto Joule.

Abbiamo gia' visto che l'energia meccanica era pari a 1/2*m*(2*PI*f*r)^2 dove f e' la frequenza di rotazione, r il raggio del rotore, e m la sua massa.

Per quanto riguarda l'energia associata al campo magnetico dobbiamo dire una cosa ... se l'avvolgimento fosse un induttanza pura non ci sarebbero perdite per effetto joule, invece gli avvolgimenti presentano una piccola resistenza Ohmica e quindi sussisterà una dissipazione termica associata all'effetto Joule del filo costituente l'avvolgimento.

L'energia del campo magnetico, indicando con L l'induttanza complessiva e' data da 1/2*L*i^2 mentre indicando con ro la resistenza dell'avvolgimento la quantità di energia dissipata per effetto joule e' ovviamente data da i^2*ro quindi possiamo esplicitare l'equazione totale come

Energia totale = 1/2*m*(2*PI*f*r)^2 + 1/2*L*i^2 + i^2*ro

Dovresti quindi avere tutte le componenti all'appello... l'energia totale si ripartisce in tre parti ...
una parte meccanica che mantiene il rotore in movimento
una parte magnetica che rappresenta l'energia associata al campo magnetico rotante
una parte relativa alla dissipazione termica per effetto Joule relativo alla resistenza degli avvolgimenti.
Ci sarebbero anche le forze di attrito meccaniche da tener in conto ... ma in prima approssimazione possiamo ritenerle piccole rispetto agli altri fattori

Penso cosi' che dovrebbe essere piu' chiaro .. che ne pensi ?

[markus]

Originalmente inviato da flyer

.... in effetti mi sa che siamo off-topic pero' fino a che non si arrabbia qualcuno magari la cosa puo' interessare .....

Allora, in estrema sintesi vedendo tutto il motore come un macroblocco a cui forniamo una certa Energia Totale data dal prodotto della tensione della batteria per la corrente assorbita dal regolatore per il tempo e trascurando l'energia consumata dal regolatore per funzionare .... direi che possiamo scrivere la seguente equazione

Energia Totale = Energia Meccanica + Energia Associata al campo magnetico + Energia dissipata per effetto Joule.

Abbiamo gia' visto che l'energia meccanica era pari a 1/2*m*(2*PI*f*r)^2 dove f e' la frequenza di rotazione, r il raggio del rotore, e m la sua massa.

Per quanto riguarda l'energia associata al campo magnetico dobbiamo dire una cosa ... se l'avvolgimento fosse un induttanza pura non ci sarebbero perdite per effetto joule, invece gli avvolgimenti presentano una piccola resistenza Ohmica e quindi sussisterà una dissipazione termica associata all'effetto Joule del filo costituente l'avvolgimento.

L'energia del campo magnetico, indicando con L l'induttanza complessiva e' data da 1/2*L*i^2 mentre indicando con ro la resistenza dell'avvolgimento la quantità di energia dissipata per effetto joule e' ovviamente data da i^2*ro quindi possiamo esplicitare l'equazione totale come

Energia totale = 1/2*m*(2*PI*f*r)^2 + 1/2*L*i^2 + i^2*ro

Dovresti quindi avere tutte le componenti all'appello... l'energia totale si ripartisce in tre parti ...
una parte meccanica che mantiene il rotore in movimento
una parte magnetica che rappresenta l'energia associata al campo magnetico rotante
una parte relativa alla dissipazione termica per effetto Joule relativo alla resistenza degli avvolgimenti.
Ci sarebbero anche le forze di attrito meccaniche da tener in conto ... ma in prima approssimazione possiamo ritenerle piccole rispetto agli altri fattori

Penso cosi' che dovrebbe essere piu' chiaro .. che ne pensi ?

Per fortuna su questo Forum non vi è alcun aeromodellista Ginecologo,altrimenti chissà che cosa ci avrebbe spiegato,magari con qualche figura retorica....

[fox24mdm]

finalmente ho avuto un pò di tempo per leggere tutti gli interventi della discussione, veramente interessante magari più spesso , avrei un paio domande allora: flyer io sono "(studente universitario)" spero che mi rispindi lo stesso eheh ne approfitto per delle delucidazioni visto che non sarebbe proprio il mio "campo"

1)un motore brushless è quindi assimilabile a un motore asincrono trifase?

2)in tal caso per comprendere il valore della coppia e della corrente assorbita non devo tenere conto delle "scorrimento"? la velocità di rotazione del motore è inferiore a quella di sincronismo fissata dal rapporto n0= 120f/2p
f=frequeza p=n° poli, e lo scorrimento appunto s= (n0-n)/n0 il valore della coppia "quindi la sua caratteristica meccanica" non dipende da questo?

secondo la formula C=(3*p*R2*V^2)/w*(r2^2/s)+s*X2^2

dove R2=resistenza dell'avvolgimento
X2=reattanza di dispersione
w=frequenza di alimentazione
s=SCORRIMENTO RELATIVO
la coppia in funzione dello scorrimento si massimizza per Smax=R2/X2 caso in cui dovrei avere la coppia massima e il massimo assorbimento della corrente giusto?
il caso che considerate voi senza carico non dovrebbe essere quello in cui s=0 che però non è mai esattamente uguale a = 0 proprio perchè l'albero ha una sua massa inerziale.
se ho capito bene all'aumentare dello scorrimento da 0 fino a R2/X2 aumenta la risultante vettoriale dei due campi magnetici che mettono in rotazione il motore e quindi la coppia fornita e la corrente assorbita giusto?
come lego analiticamente quella coppia e la corrente assorbita?
considerando che P=W*C=V*I? dove W è la velocità angolare
scusate se ho fatto troppe domande ma è da un bel pò che cerco di capire meglio alcuni aspetti di questi elettroni in movimento...