Una domanda ai sinistri

Supponiamo di avere un semplicissimo
avvolgimento composto da N spire
e con sezione di area A.

La legge di Faraday-Newmann-Lenz
afferma che se questo avvolgimento
viene posto in rotazione tra due
espansioni polari di un magnete, tra
i terminali della spira si genera una
tensione V che è data dalla derivata
del flusso del campo magnetico
attraverso la spira:


V = - d(PHI)/dt

dove PHI è il flusso del campo induzione
magnetica (B).

Supponendo che il campo magnetico sia
uniforme, possiamo affermare che,
se il "vettore spira" (cioè, il vettore momento
di dipolo magnetico associato alla spira)
forma un angolo s con il campo induzione B, il
flusso PHI può essere calcolato come:

PHI = B A cos(s)

Ora, supponiamo che la spira si muova con una
velocità angolare w. In tal caso s = w t. Ossia:

PHI = B A cos (w t)

Quindi, applicando la legge di Faraday Newmann:

V = - (- B A w sen (w t)) = B A w sen (w t)

Che esprime l'andamento nel tempo della tensione
che possiamo ottenere da una singola spira in
rotazione all'interno di un campo magnetico
uniforme.

Ora, vorrei invitare a sinistri ad osservare che l'ampiezza
di tale sinusoide è proporzionale a w:

Vmax = B A w


Se invece avessimo un avvolgimento composto da N spire,
si avrebbe:

V = N B A w sen (w t)

Vmax = N B A w


Sapete cosa ci dice questa formula ? Che per ottenere una
tensione sinusoidale di ampiezza costante, il generatore deve
essere fatto funzionare ad una velocità di rotazione w
costante.

Il che nelle centrali idroelettriche e termoelettriche normalmente
si fa (ci sono altri problemi, ma in genere si compensano con
tecniche particolari, come quella del trifase...).

Ora, vorrei informare i sinistri che la televisione che hanno a
casa può funzionare solo a 220 V con un ristrettissimo
margine di tolleranza. Il chè significa che se attaccassero
la loro televisione ad un semplice generatore eolico, questa
non funzionerebbe, perchè la tensione avrebbe una ampiezza
non costante, ma modulata dalla forza del vento. Per
esempio, se non c'è vento, w = 0 e quindi Vmax = 0.


Per tale ragione, tutti i paesi che usano l'eolico, hanno dei
circuiti di compensazione chiamati sommatori di tensione
in cui un ramo fornisce la tensione che proviene dal
generatore eolico (misurata istante per istante da un
ADC), ed un altro ramo controllato da un microprocessore
"immette la tensione mancante" (che per esempio arriva
da una centrale nucleare vicina), in modo da mantenere
la tensione che giunge alle case dei cittadini intorno al
valore nominale di 220 V, anche quando non c'è vento,
o il vento ha una velocità variabile.

Segue anche, per la ragione precedente, che è concettualmente
impossibile sostituire per mezzo dell'eolico più del 20% della
produzione nazionale: quantitativi maggiori non possono
essere forniti. Certamente non si può costruire un piano
energetico basato tutto sull'eolico, proprio a causa della
impossibile di rendere costante nel tempo l'erogazione di
energia.

Grazie dell'attenzione.
:)