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Motore Elettrostatico

Trasformatori, macchine rotanti ed azionamenti

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[31] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto Utentemir » 27 gen 2020, 16:07

O.T.
Un invito per Foto UtenteGirogiro, ad utilizzare il tasto "rispondi" e non il tasto "cita"per rispondere ai topic, al fine di evitare di quotare e quindi duplicare inutilmente gli interventi precedenti alla/e sua/e risposte. Il tasto cita utilizzarlo per quotare una parte di messaggio a cui si vuole rispondere, se necessario. Grazie.
I circuiti sono controcorrente. Seguono sempre la massa

-Per rispondere utilizza il tasto [RISPONDI] e non il tasto [CITA], grazie.-
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[32] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 28 gen 2020, 13:18

..visto che a sto' punto mi va di mettere un confronto tra energie nel
campo elettrico e magnetico considerando dei materiali comuni ci provo io..

..dato per il ferro ad esempio un limite di induzione di 1Weber/m^2
..e nel traferro in aria il mu=1.2E^-6 H/m
..la massima densità di energia nel magnetico in questo caso verrebbe:
E/vol= 0.5*B^2/mu0 = 0.5*1^2/1.2E-6= 416666J/m^3

(quindi la potenza della macchina magnetica nel problemino nei post dipenderebbe principalmente
dal traferro dove varierebbe ed esisterebbe la maggior parte dell' energia del campo
..avendo il ferro del magnete una permeabilità molto maggiore)

Invece per un dielettrico tipo mica con un epsr=10 Eps0=9E-12F/m
..prendendo per il valore del campo elettrico (V/d), il massimo valore quello legato
alla rigidità dielettrica, mettiamo per la mica di circa 100000V/mm=1E8V/m
..la densità di energia verrebbe:
E/vol.=0.5*epsr*eps0*(V/d)^2= 0.5*10*9E-12*(1E8/1)^2=450000J/m^3

..ossia una E/m^3 vicina a quella del traferro nel magnetico ...ma questo calcolo va rivisto meglio nel caso
del problemino che avevo messo, perché questi valori cambierebbero facendo altre considerazioni....
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[33] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto Utentelillo » 28 gen 2020, 13:24

Foto UtenteSandroCalligaro ha scritto:Se vogliamo parlare di calcoli, definisci bene il problema, i simboli e le equazioni (in latex, visto che altrimenti diventano illeggibili).

come ti hanno già detto, per una maggiore leggibilità delle formule, sul Forum si utilizza \LaTeX:
http://www.codecogs.com/latex/eqneditor.php
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[34] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 28 gen 2020, 13:36

..francamente avendo cominciato a scrivere le formule in questo modo ormai pensavo di finire di scriverle nello stesso modo ..comunque se devo farlo cambierò...

..scrivo sempre con la speranza che qualcuno risponda anche qualcosa di concreto e non divagante sul tema altrimenti se il mio fosse un monologo a cui non interessa di partecipare in modo costruttivo a nessuno posso anche non mettere più formule e cavarmela con dei racconti..
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[35] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto Utentelillo » 28 gen 2020, 13:47

francamente...
se non leggi le richieste dei tuoi interlocutori, non vedo perché i tuoi interlocutori dovrebbero leggere le tue.
hai la libertà di scrivere formule (in \LaTeX), disegnare circuiti o rappresentazioni (in Fidocad), e laddove lo ritienga necessario allegare foto o immagini (senza usare server esterni ma con il comando "invia allegato").
sono Regole che tutti rispettiamo e che trovi in maniera più esaustiva nella barra in alto alla voce "Help"

il Forum è un passatempo, un aiuto, un sostegno, una piazza virtuale dove ci incontriamo e dove l'intervento o la risposta non è obbligatoria.
la qualità dei tuoi messaggi influisce ovviamente sulle risposte che avrai.
se argomenti le tue opinioni, probabilmente qualcuno interviene (nessuno è obbligato a risponderti).
se scrivi storielle o racconti è un problema tuo.
buona continuazione.
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[36] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 1 feb 2020, 14:15

EcoTan ha scritto:Secondo me quando il dielettrico viene risucchiato, supposta costante la tensione di alimentazione V, metà dell'energia spesa dall'alimentazione elettrica viene trasferita al condensatore come energia elettrostatica, e l'altra metà viene trasferita al dielettrico come energia meccanica.






....se no c'è quest' altra soluzione..
Prima che il dielettrico si avvicini alle armature il condensatore viene caricato e subito dopo l' alimentazione interrotta dal finecorsa 1
quindi il dielettrico viene attratto dentro le armature, dove aziona il fine corsa 2 scaricando le armature

Se dunque il dielettrico avesse una costante relativa di dieci volte, dal momento della carica, al dielettrico tutto inserito,
rimanendo costante la carica Q, ma diventando 10 volte maggiore la capacita C, e quindi 10 volte minore la tensione V,
ai capi delle armature, l' energia persa al cortocircuito delle stesse, sarebbe di solo 1/100 di quella data al momento della carica..
..e in parte, volendo, anche recuperabile..
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[37] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 8 feb 2020, 23:29

Girogiro ha scritto:..scrivo sempre con la speranza che qualcuno risponda anche qualcosa di concreto e non divagante sul tema altrimenti se il mio fosse un monologo a cui non interessa di partecipare in modo costruttivo a nessuno posso anche non mettere più formule e cavarmela con dei racconti..
Se tu avessi letto con attenzione quello che avevo scritto, forse non lo considereresti un racconto o una divagazione, bensì come un preciso suggerimento su come fare i conti.

Devo dire che anche il tuo modo di proporre i conti mi sembra non arrivare al punto, cioè alla coppia prodotta per unità di volume, dalla quale dipende poi la densità di potenza (se si trascurano i limiti sull'alimentazione, cioè tensione per il caso magnetico, corrente nel caso elettrostatico, e frequenza in entrambi, la velocità si può considerare arbitraria).
Nell'ultimo post con dei conti, ci hai lasciati nella suspence, cosa che sinceramente non ho capito:
...ma questo calcolo va rivisto meglio nel caso
del problemino che avevo messo, perché questi valori cambierebbero facendo altre considerazioni....

Dico queste cose non solo per polemica, ma perché, a me sembra, anche chi voleva e poteva aiutarti non l'ha fatto fino in fondo, non capendo cosa volessi. Volevi conferma dei tuoi conti? Volevi mettere alla prova gli altri? A me non è chiaro.


In ogni caso, adesso ho un po' di tempo e posso risponderti nel merito dell'ultimo conto, che è abbastanza chiaro, anche se non scritto in latex.
Principalmente, secondo me, nei tuoi conti il punto critico è che calcoli solamente la densità di energia.
La coppia, e quindi la potenza (vedi sopra), della macchina non dipende dall'energia, o meglio non solo da quella, ma dalla sua variazione con l'angolo (per una macchina rotante), a parità di alimentazione.
Qui entra in gioco la differenza (parlando del tuo caso) tra la capacità con la mica e quella con l'aria o il vuoto, tra le armature. Qualunque profilo si possa considerare per la variazione di capacità in funzione dell'angolo, la differenza tra massimo e minimo è il valore che in pratica determina l'entità della derivata e quindi la possibilità di erogare una certa coppia media.
Quindi, non è l'energia in sé quella da valutare, ma la differenza tra il suo massimo ed il suo minimo, con tensione costante. Con tensione e dimensioni dell'armatura costanti, l'unica cosa che fa variare la capacità è la costante dielettrica. Da qui si capisce che è il rapporto tra la massima e la minima costante dielettrica, ad essere rilevante, più che la costante dielettrica maggiore (mica) in sé.

A questo proposito, c'è un altro problema, nei tuoi conti. Quando abbiamo l'aria, tra le armature, non possiamo più considerare come limite per il campo elettrico la rigidità dielettrica della mica.
Stiamo parlando di circa 3 kV/mm invece di 100 kV/mm, quindi circa 30 volte in meno. Che, al quadrato, fanno circa 900 volte in meno, rispetto al tuo conto.
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[38] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 9 feb 2020, 11:30

Per fare qualche conto, basta riprendere il link che avevi postato in [8].

Supponiamo di avere due armature curve (arco di circonferenza), nelle quali può esserci aria o può inserirsi perfettamente un dielettrico di costante relativa \varepsilon_r (vedi disegno). Supponiamo che il raggio di curvatura sia ampio, quindi che si possa fare l'approssimazione di due armature piane, e che la distanza tra loro sia molto minore della lunghezza dell'arco (come si fa di solito per studiare i condensatori piani.
capac.png


La capacità può essere vista (in modo semplicistico) come il parallelo delle due capacità, con e senza dielettrico (anche l'aria è un dielettrico, ma mi riferisco a quello con costante \varepsilon_r).
L'energia elettrostatica immagazzinata può essere scritta quindi come
W_el = \frac{1}{2} (C_{diel} + C_{air}) V^2
Facendo un po' di conti relativamente semplici, si arriva a
W_el = \frac{1}{2} V^2 \varepsilon_0 \frac{A}{d \cdot \Delta} [\theta_m (\varepsilon_r - 1) + \Delta]
La coppia prodotta corrisponde alla derivata dell'energia rispetto all'angolo meccanico:
T_e = \frac{1}{2} V^2 \varepsilon_0 \frac{A}{d \cdot \Delta} (\varepsilon_r - 1)
che poi corrisponde al risultato del link che ho richiamato sopra.

Ora, supponiamo di voler costruire una macchina rotante, con due poli.
Possiamo penare, per sfruttare bene la circonferenza, di avere 4 condensatori, a due a due (gli opposti) collegati assieme, quindi alla stessa tensione.
In questo modo, la coppia data da ciascuna "fase" (chiamiamole \alpha e \beta) sarà il doppio rispetto a quella calcolata sopra, cioè
T_e = V^2 \varepsilon_0 \frac{A}{d \cdot \Delta} (\varepsilon_r - 1)
Alimentando in sequenza le due fasi (come in un motore stepper), si ottiene coppia costante.
Per commutare alla fase successiva, occorre aspettare che il dielettrico abbia riempito lo spazio tra le armature della fase attualmente alimentata.
capac2.png


Spero di non aver sbagliato qualche conto (è domenica mattina... :-) ).
Mi sono reso conto solo dopo che in realtà la configurazione che ho immaginato è leggermente diversa da quella che consideravi tu, ma il ragionamento ed i calcoli dovrebbero essere identici.
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[39] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 9 feb 2020, 13:18

A questo proposito, c'è un altro problema, nei tuoi conti. Quando abbiamo l'aria, tra le armature, non possiamo più considerare come limite per il campo elettrico la rigidità dielettrica della mica.
Stiamo parlando di circa 3 kV/mm invece di 100 kV/mm, quindi circa 30 volte in meno. Che, al quadrato, fanno circa 900 volte in meno, rispetto al tuo conto.


...mica è detto che tu debba alternare mica ed aria... potresti scegliere due materiali con costanti abbastanza differenti e rigidità alta ... tipo che ne so mica e certi tipi di carta..
.. mica mica ho fatto una ricerca dei materiali, ho voluto soltanto "tastare" dei limiti! almeno in formulazioni..

[Un progetto funzionante sarebbe ben altra cosa e abbisognerebbe di ricerche e sperimentazioni non poche!]
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[40] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 9 feb 2020, 13:22

Avevo fatto anch'io la tua considerazione, ma dubito che ci siano dei buoni isolanti (alta rigidità) con costante dielettrica relativa bassa...
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