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Motore Elettrostatico

Trasformatori, macchine rotanti ed azionamenti

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[41] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 9 feb 2020, 13:41

..fanne studiare di nuovi! :-)

..per il calcolo della forza istantanea che mi dici dimenticato nell' ultimo post ..avevo messo
le formule di qui..
http://scienceandphy.blogspot.com/2014/ ... ature.html

.. ma poco mi interessa, nel mio conto, della forza istantanea, che penserò invece distribuita
come costante nel (1) giro, per l' effetto volano del rotore.. e che pertanto mettendo la variazione
di energia per giro=(U).....

[.. te lo metto come risposta personale non avendo tempo di trasferire le formule in latex come vogliono nel forum, potrei anche scrivere come F=U/(2*3.14*r) ..che in coppia verrebbe C=U/(2*3.14)....]
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[42] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 9 feb 2020, 14:31

Come puoi vedere, quel link l'avevo citato anch'io.
Il risultato è lo stesso, come dev'essere, solo per forza invece che coppia.

Non credo che ci saranno mai materiali ad alta rigidità e bassa costante dielettrica, ma sperare non costa nulla.
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[43] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 9 feb 2020, 19:04

SandroCalligaro ha scritto:.....Non credo che ci saranno mai materiali ad alta rigidità e bassa costante dielettrica, ma sperare non costa nulla.


..prendi ad esempio l' esafloruro di zolfo pag.1/12, oppure anche il polietilene pag.9/12 (magari multistrato..!?)
...rispetto alla migliore mica pag.4/12 (forse migliorabili per questo uso...!?)
http://www.elettrotecnica.unina.it/file ... ttrici.pdf
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[44] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 9 feb 2020, 21:41

Non è che la richiesta di scrivere bene le formule sia una mania del forum, è che altrimenti non ci si capisce niente.
Poi bisogna definire i simboli, altrimenti qualunque equazione può essere vera o falsa. Capisco che possa sembrare pedanteria, ma se vuoi i conti, non lo è per niente. Ho perso parecchio tempo a scrivere le equazioni, ed era per rispondere a te. Che tu non voglia fare lo sforzo è davvero un peccato.

Se ho capito quello che volevi dire nell'ultimo post...
Ripeto che calcolare coppia o forza sulla base della sola energia massima è sbagliato. Va calcolata la derivata, o per lo meno bisogna valutare (per avere un'idea della possibilità o meno di generare coppia) la differenza tra massima e minima energia, a parità di alimentazione.
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[45] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 9 feb 2020, 22:23

Girogiro ha scritto:..prendi ad esempio l' esafloruro di zolfo pag.1/12, oppure anche il polietilene pag.9/12 (magari multistrato..!?)
...rispetto alla migliore mica pag.4/12 (forse migliorabili per questo uso...!?)
http://www.elettrotecnica.unina.it/file ... ttrici.pdf
Sono materiali interessanti, bisogna vedere la fattibilità... Ad esempio, alcune note sull'esafluoruro di zolfo lasciano pensare che difficilmente possa essere usato in una macchina rotante.


Già tempo fa, volendo darti qualche numero realistico, avevo cercato qualcosa. Sulla maggiore "libreria" di articoli del mondo elettrico/elettronico, cioé quella IEEExplore, ad una ricerca non troppo approfondita non ho trovato molto materiale. Tra quello che avevo trovato, ce n'era uno che mostrava un progetto, seppur preliminare, dei fondatori di C-motive (quella che avevo citato all'inizio del thread):
Design Concepts for a Fluid-Filled Three-Phase Axial-Peg-Style Electrostatic Rotating Machine Utilizing Variable ElastanceNon è lo stesso tipo di macchina che stiamo trattando noi, ma il principio è lo stesso ("variable elastance"), quindi lo ritengo comunque significativo.
L'azienda è l'unica che ho visto proporre motori elettrostatici, e lo fanno da circa 10 anni. E' stata fondata da ricercatori del WEMPEC, il più grande centro di ricerca su motori ed azionamenti al mondo. Posso pensare, quindi, che abbiano delle buone ragioni per farlo.
Parlai con qualcuno di loro, alcuni anni fa, ad una conferenza, dove c'era anche una parte di esposizione. All'inizio mostravano solo una sorta di trasformatore rotante, basato su effetto capacitivo, ma già parlavano di conversione elettro-meccanica. Anni dopo, li ho incontrati di nuovo, ed ho visto il loro prototipo di motore, che era comunque molto voluminoso, per la potenza, e lavorava a tensioni relativamente alte.

Nella macchina elettrostatica che viene proposta nell'articolo, la densità in termini di coppia/peso è di circa 0.10 Nm/kg e 0.22 Nm/L, contro 0.09 Nm/kg e 0.71 Nm/L di un piccolo motore motore asincrono (1/3 Hp).
Stiamo confrontando, ovviamente, un prototipo iniziale (quello elettrostatico) con il risultato di decenni di ricerca e sviluppo (il motore asincrono).
La taglia, però, non aiuta, in quanto le macchine tradizionali, quelle che si trovano sul mercato, tendono ad avere efficienza e densità migliori, per taglie medio-grandi. Inoltre, l'asincrono è praticamente il peggior caso di macchina basata sull'effetto magnetico. Se considerassimo un sincrono a magneti permanenti, magari di potenza un po' maggiore ad 1 kW, la densità sarebbe certamente molto superiore.
Va anche detto che, nella macchina elettrostatica di cui parliamo qui, come dielettrico usano un fluido con costante dielettrica relativa piuttosto alta (7), non troppo viscoso, ma comunque le perdite sarebbero molto alte, a velocità alta, quindi la densità di potenza non è comparabile con quella di altri tipi di macchine (viene fuori nell'articolo).

Ripensandoci, si potrebbe dire che il problema di avere una costante dielettrica bassa in parte del rotore può non essere cruciale, perché si può ovviare facendo delle strutture di rotore e statore dove la capacità dipende dalla posizione, anche a parità di dielettrico (evidentemente, cambiano le distanze). La macchina mostrata nell'articolo non è proprio banale, purtroppo, da comprendere.
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[46] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 10 feb 2020, 2:18

Nella macchina elettrostatica che viene proposta nell'articolo, la densità in termini di coppia/peso è di circa 0.10 Nm/kg e 0.22 Nm/L, contro 0.09 Nm/kg e 0.71 Nm/L di un piccolo motore motore asincrono (1/3 Hp).
Stiamo confrontando, ovviamente, un prototipo iniziale (quello elettrostatico) con il risultato di decenni di ricerca e sviluppo (il motore asincrono).


Se rileggi la mia risposta al numero 4
es
eps=costante dielettrica aria circa 9E-12F/m al potenziale massimo di scarica in aria = 3E3V/mm = 3E6V/m
per un dielettrico tipo mica epsr circa = 10
Scrivendo C=eps*epsr*S/d
mettiamo per S=1dm^2=1E-2m^2 e d=1mm=1E-3m
Vmax= potdiscaricaaria *d =Krott*d
N=numero di giri mettiamo 6000giri/min=100giri/s
Numero di sporgenze dielettrico facciamo nr=10 e numero di rotori in parallelo mettiamo np=100

semplificando la relazione finale verrebbe ==>
P=0.5*eps*epsr*S*(Krott)^2*d*N*nr*np
in numeri
P=0.5*9E-12*10*1E-2*(3E6)^2*1E-3*100*10*100=400W


..in quel calcolo buttato li per un esempio, dove però vedi nella formula che la potenza dipende
dallo spessore del dielettrico.. (che avevo mantenuto di 1mm perché facevamo il confronto con uno magnetico da 1mm ...che mantengo per non aumentare troppo le tensioni di lavoro)

.e che nel calcolo ancora dovresti moltiplicare per il numero delle armature, diciamo 10, e che perciò
cambiando solo due numeri la potenza schizzerebbe a valori anche molto grandi..
pur mettendo due isolanti come polivinile e mica, con differenza di costante relativa di circa 4,
e con rigidità, mettiamone una stessa di facciamo 70Kv ==>
..che in quel calcolo la potenza allora verrebbe:
P=0.5*9E-12*4*1E-2*(70E6)^2*1E-3*100*10*100*10=882000W=0,882Mw ..non male! :D

..ma migliorando ancora due numeri e facendo un motore più grande come potenza schizzeresti alle stelle!
(mi sa che quella ditta non abbia azzeccato il progetto... :-) )

P.s
..comunque per me l' abbiano fatto uguale o differente poco importa io su internet ho messo in più anni migliaia di assai nuove idee che altrimenti sarebbero morte con me e di alcune ho visto in giro delle realizzazioni con mia soddisfazione! ...tanto per me, io sono un vecchietto che presto non troverò nemmeno più la strada per tornare a casa ..altro che idee :D
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[47] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteWALTERmwp » 10 feb 2020, 22:48

Girogiro, . . . il 28 gennaio ha scritto: ..francamente avendo cominciato a scrivere le formule in questo modo ormai pensavo di finire di scriverle nello stesso modo ..comunque se devo farlo cambierò...

Girogiro, . . . il 10 febbraio ha scritto:(...) P=0.5*9E-12*4*1E-2*(70E6)^2*1E-3*100*10*100*10=882000W=0,882Mw ..non male! (...)

Foto UtenteGirogiro, ti è stato scritto più volte, non è un vezzo, le equazioni scritte utilizzando \LaTeX sono più leggibili.
Lo strumento è a disposizione, va usato, è previsto anche dal regolamento, grazie per l'attenzione ...

Saluti
W - U.H.F.
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[48] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 11 feb 2020, 3:02


...comunque il motore si potrebbe realizzare anche con un solo dielettrico es. un disco di mica
su di una armatura rotante con l' altra fissa... ma questi sarebbero problemi costruttivi che a me poco
interessano a me piace di più discutere sui principi..
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[49] Re: Motore Elettrostatico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 13 feb 2020, 23:38



...Proprio nessuno ha voglia di provare per esempio, un prototipo del genere e metterlo su Youtube...

..che cosi dovrebbe funzionare tipo un condensatore variabile, le cui armature quando sotto tensione, verrebbero attratte tra di loro,
ruotando e crescendo la capacità risultante.. mantenendo però lo stesso dielettrico..
..e per il cui funzionamento dovrebbero valere similmente le formule date nel precedente problema..
..cosi l' ho spiegato meglio
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