Feldenergie und Flußdichte in verschiedenen Luftspälten

[Bernd]

Das war jetzt aber kein Vergleich der elektrischen Auswirkungen wenn sich der Luftspalt vergrössert, das war eine Beispielrechnung eines bestimmten einzelnen Generators.

Aber man muss ja im Grunde auch keine komplizierte Mathematik bemühen um sich die elektrischen Auswirkungen, was den Widerstand anbelangt, vor Augen zu halten.
Das kann man ganz einfach im Kopf heraus finden:

In meinem Beispiel vergrössern wir den Luftspalt auf das Doppelte und die Flussdichte im Luftspalt sinkt dabei ca. auf die Hälfte.
Der doppelt so große Luftspalt kann doppelt soviel Kupfervolumen aufnehmen.
Die halbierte Flussdichte benötigt doppelt soviel Windungen für die gleiche Induktion.
Genau das aber verbraucht schon den erzielten Platzgewinn im Luftspalt !
Das heisst die Spule mit doppelt so viel Windungen benötigt den doppelten Platz bzw. hat das doppelte Volumen.
Damit wäre dann der Luftspalt wieder vollständig gefüllt.
Es ist kein zusätzlicher Platz für den eigentlich nötigen dickeren Draht vorhanden.
Der große Nachteil wäre das diese Spule, bei gleicher Induktion, den doppelten Widerstand aufweisen würde gegenüber der Spule aus dem kleineren Luftspalt.
Dabei spielt es keine so große Rolle ob die Flussdichte wirklich auf die Hälfte sinkt bei Verdoppelung des Luftspaltes oder ob es etwas mehr als die Hälfte wäre.
Der grundsätzliche Effekt bleibt der gleiche.
Ein eindeutiger Nachteil, oder habe ich etwas falsch verstanden?


Grüße

Bernd

[herbk]

Hi Bernd,
wir hatten das Thema schon mal vor ein paar Jahren. Ich suche schon die ganze Zeit, kann aber den Beitrag nicht finden den ich meine... Da waren Diagramme von Dir (glaub ich) dabei aus denen hervorging wann der Luftspalt zu groß wird,

[Ekofun]

Hallo Bernd,Hallo Herbert,

dise Berichte habe auch gesucht und ich finde sie nicht mehr.

Mit disen Luftspalt kann man (meiner Meinung nach) Magneten voll ausnuzen und volle Leistung bekommen die Mags geben können.

Noch ein Beispiel mit gleichen Magneten aber Luftspalt ist jetzt 20mm.

N52 80x80x20mm Lsp neu 20mm T wert.jpg (156.65 KiB) 7293-mal betrachtet

N52 80x80x20mm neu Lsp 20mm Joul Wert.jpg (155.14 KiB) 7293-mal betrachtet

Flussdichte ist auf 0,719 T gestiegen,Joul auf 28,7 gesunken. Mögliche Leistung = 8,61 KW/600 V - 500 U/min, vorher 10,9 Kw.
Strom = 14,4 Ampere, Mindestqueschnitt = 2,4mm2.Drahtdicke ist 1,75 mm.
1 cm2 = 25 Wdg, Pro Spule brauche 103 Windungen,vorher waren es 182 Windungen.
Plaz für Draht = Schenkel *Schenkelhöhe = 4cm * 1,7 cm = 6,8 cm2.
Können 25 * 6,8 = 170 Wdg pro Spule kommen.
Querschnitt kann ich noch bischen verbessern: 170/103 = 1,65. Dann =,65 *2,4 = 1,56mm2 ; Drahtdicke = 1,4 mm.
Gesamte Querschnitt ist 2,4 +1,56mm = 3,74 mm2.Vorher war 6,6 mm2.
Wiederstand pro 1 m = 0,0178/3,74 = 0,005 Ohm
1 Wdg = 0,383m ; 103 Wdg * 0,383m = 39,5 m ; Pro Fase = 3 * 39,5m = 118,5 m Draht.
Wiederstand/Fase = 118,5 * 0,005 Ohm = 0,59 Ohm.
Wiederstand vom Geni ist 0,59 * 1,73 = 1,02 Ohm = 1 Ohm.
Bei 14,4 Ampere ist 207 Wat Verluste.

Mags kosten 1440 Euro.
Draht: 1 m Draht mit Querschnitt von 3,74 mm2 = 32,9 gr = 33 gr.
118,5m * 33 gr = 3,9 Kg pro Fase.
Geni schluckt 11,7 kg Draht, ca 146 Euro.

Denke das diese Beispiele zeigen wie man optimale Luftspalt finden kann,denke das auch Feldenergie eine wichtige Rolle spielt.Joulwert mal Polzahl mal Frequenz = Leistung. Im Stilstand ist leistung 0,aber das brauchen wir nicht sagen.

Udo hat seinen Geni 2350 Euro bezahlt und er hat 3 KW nur als Vergleich.

Grüsse

Ekofun

[herbk]

Hi Ekufun,

Udo hat seinen Geni 2350 Euro bezahlt und er hat 3 KW nur als Vergleich

Aber der fertig...

Noch eine Frage: Weshalb simulierts und rechnest Du wieder mit Magnetdicken von denen Du selbst schon gesagt hast dass sie zu dick sind um wirtschaftlich zu sein?

[Ekofun]

Hllo Herbert,

habe angefangen mit so einem feten Magnet,und ersste Luftspalt war 60 mm und heute ist die nur 20 mm.Wenn ich jetzt ein andere Magnet nehme dann ist Vergleich nicht mehr richtig,weill andere Magnet da ist.
Aber werde noch mit anderen kleinen Magneten das machen.Nene mir eine Dimension,habe gedacht mit N40 40x15x5mm wenn es solche gibt.

Habe gedacht das man Geld spart wenn man etwas selbsst macht,wie zum Beispiel Manfred,er könnte alles machen und viel Geld spaaren,hat doch alle Maschienen.

Grüsse

Ekofun

[herbk]

Hi Ekofun,
für 40x10x5 kannst Du eine fertige Femm Datei von mir haben.
Nein, wenn Du noch was simulieren magst, dann nimm 100x20x10 (14,20€), 100x20x5 (9,85€), 100x30x10 (17,54€) und 100x25x3 (6,79€). Die Magnete gibt es in diesen Abmessungen, die 10er sind N52, die beiden dünneren N45, - mach aber zum Vergleich ruhig alle N52.

Sparen kann man mit selbermachen sicher etwas, aber nur wenn man es auch gerne macht. Udo ist nicht der Wickler...

[Ekofun]

Guten Abend Herbert,

ok,werde machen,das dauert aber einige Zeit biss es fertig ist.Luftspalt werde als Anfang 8mm machen,und dann um 3mm höher.Also 8, dann 11, dann 14, dann 17, und 20,denke das genügt,oder?

Alle N52 und vom jeden 5 Simu.

Grüsse

Ekofun

[Bernd]

Wenn ich das jetzt richtig verfolgt habe dann ist die Flussdichte trotz Verdreifachung des Luftspaltes nicht mal um 50% gesunken.
Das ist schon mal erstaunlich.
Dadurch hat der wesentlich mehr Kupfer enthaltende Riesengenerator im Endeffekt sogar leichte elektrische Vorteile erhalten.
Allerdings war dafür dann auch die dreifache Menge an Kupfer für seinen Bau nötig.

Fraglich für mich immer noch das was Aloys zu bedenken gibt, das durch die höhere Anzahl an Windungen das Gegenfeld, das die Spule selbst erzeugt, stärker wird.
Er vermutet das dieses stärkere Gegenfeld bei der schwächer gewordenen Flussdichte den Fluß leichter ablenken und stärker negativ beeinflussen wird.

Selbst wenn das nicht zutreffen würde bleibt immer noch der nötige mehrfach höhere Kupfereinsatz und dessen Preis.
Vielleicht stehe ich auf dem Schlauch aber so ein richtiger eindeutiger Vorteil erschliesst sich mir immer noch nicht.

EDIT: Zur Joule Berechnung sollte man nicht den ganzen Luftspalt her nehmen sondern nur den Bereich der auch nutzbar ist, also oben
und unten mit dem nötigen verbleibenden ungenutzten Luftspalt zwischen Spulen und Magneten.
Das verschiebt das Ergebnis sogar noch etwas zu gunsten des Generators mit dem riesen Luftspalt.


Grüße

Bernd

[Ekofun]

Guten Tag Herbert,

für N52 100x20x10mm ist Analiese fertig,hier die Resultaten.(14,2 Euro)

Diagramm 5 N52 100x20x10mm.jpg (58.11 KiB) 7266-mal betrachtet

Denke das eine Luftspalt von ca 12 biss 13 mm optimal wäre.Laut Joulwert kann er 1500 W geben,denke das ist Bruttowert,Neto ist um 65 bis 70 % von 1500 W,meiner Meinung nach.Hängt auch vom Querschnit des Drahtes.

Grüsse

Ekofun

[Famzim]

Hallo

Unabhängig von allen Simulationen möcht ich alle Leser mal für das Verhalten von Magnetfeldern sensibilisieren !
Dazu denkt man sich 2 gleiche Magnete die mit gleichem Pol zu einander stehen.
Aus diesen gleichen Polflächen treten die Feldlinien aus, gehen um jeden Magneten herum zur anderen Seite, jeweils zum "eigenen" Magnet.
Nähere ich die beiden dann weiter an, behindern die Felder sich zunehmen, denn der Platz wird immer kleiner, den sie nutzen können.
Wie wirt das Feld denn mitten zwischen den beiden aussehen.
Man spürt ja selber das sie sichgegenseitig abstossen und das Feld des anderen Magneten nicht mehr weiter lassen und dessen Ausdehnung verhindern.
Dadurch ist mitten zwischen beiden kein grade durchgehendes Feld vorhanden, das wird seitlich weggedrückt und auch stark reduziert.
Drückt man beide Magnete fest zusammen tritt aus keinem der Magnete an der Polfläche ein Feld aus, sondern nur noch seitlich ein Restfeld, welches dann zum eigenen Gegenpol fließt.

Anderes Beispiel:
In ein normales Feld in einem Luftspallt wirt ein dritter Magnet gehalten mit falscher Polung, also zb N gegen den N von oben, und S gegen den S von unten.
Wie sieht das Feld über und unter Diesem Magneten aus.
Er wirt sein eigenes Ding durchziehen und seine Polarität durchsetzen, und seine Polarität so halten wie sie ohne die Magnete und das Luftspalltfeld war.
Es wird nur behindert und dadurch schwächer werden.
Das Feld vom Luftspallt muß daher komplett um diesen Magneten herum, und auch noch etwas Platz lassen für dessen Feld.

Nimmt man statt dessen eine Strom durch flossene Spule, versucht auch diese ein eigenes Feld auf zu bauen.
Das ist aber nicht so stark wie das eines Permanentmagneten.
Es behindert aber auf jeden Fall das Feld im Luftspallt und biegt es im E Feldbreich auseinander, beziehungsweise verdünnt es dort.
Das Feld im Luftspallt wird mit steigender Windungszahl und Stromstärke, zu nehmend das Luftspalltfeld an der Induktion auf die Spule behindern.
Je weiter der Luftspallt um so leichter geht das , siehe das erste Beispiel, wo mit kleiner werdendem Abstand das Feld sehr hartnäckig und agressief sein Feld bei behalten will, aber nun um den Wiederstand herum leiten muß.

Denkt Euch mal einen Vorhang aus Ketten vor der Terassentüre.
Dieser hat Gummifäden, und ist unten auch befestigt durch den 2 ten Magneten im Dualgenerator.
Dort kann man ja noch durchgehen wenn man die Fäden zur Seite drückt.
Das macht auch jede Windung wenn sie von Strom durchflossen wirt, sie schaft sich etwas Platz.
Viele Windungen drücken nun an vielen Stellen diesen Feldlienienvorhang aus dem Weg, ohne Ihn vollständig zu beseitigen.
Immer gehen noch Feldlienien zwischen den Windungen hindurch, und nur diese generieren noch Spannung.
Eine Restspannnung wirt auf jeden Fall noch erzeugt , selbst bei kurz geschlossenem Generator, da diese Spannung benötigt wirt um den Generatorstrom und damit das Behinderungsfeld der Spulen aufrecht zu erhalten.

Mit dickeren Magneten, einem dann stärken Feld und mehr Joul, ist es dann nicht mehr so leicht für das E Feld alles zu beeinflußen, welches aber immer Presend seine Wirkung anstrebt um die Induktion zu verringern.
Das ist dann grob mit Feldschwächung zu bezeichnen, die bei Esengenis bis zu 50 % beträgt und bei max Leistungsausbeute für die momentane (bei Kurzschluß zu messende) Drehzahl herscht.

Auch Dualgeneratoren haben diesen Zusammenbruch des Feldes bis auf diesen Induktion-Spannungsrest, der auch (sicherheitshaber) bei niedriger Drehzahl ermittelt werden kann.

Ich meine mich zu erinnern das Bernd mal Daten von einem kleineren D Generator gepostet hatte mit Spannungs und Stromangaben, bei immer gleicher Drehzahl.
Hat man auch noch den CU Wiederstand der Wicklung kann da ein Rückschluß draus gezogen werden, welcher Spannungsverlust auf den CU Wiederstand und auf die Feldschwächung zurück zu führen ist.
Man braucht also gar nicht immer neue Messungen zu machen, sondern die schon gemachten, nur nach anderen Zieldaten um zu rechnen.

Das kling nun alles sehr schwierig, ist es aber nicht, wenn das System welches dahintersteckt erst einmal verstanden ist.

Gruß Aloys.