Fragen zum Berechnungstool für den Generator

[Bernd]

Ich glaube der Begriff "Winkel" wird falsch interpretiert.
Dazu gleich mehr.

Logisch und nachvollziehbar ist sicherlich das die induzierte Spannung innerhalb einer Spule umso höher
ausfällt je schneller ich einen Magneten darüber hinweg führe ? Führe ich einen Polwechsel innerhalb einer Spule mit
der doppelten Geschwindigkeit durch, steigt auch die Spannung um das doppelte. Ich denke das ist unbestritten.

Durch den doppelten Durchmesser auf dem die Magnete montiert sind bewegen sie sich mit der doppelten
Umfangsgeschwindigkeit über die Spulen hinweg, daher doppelt so schneller Polwechsel innerhalb der Spule, ergo wird
die doppelte Spannung pro Spule erzeugt.
Da wir bei einem doppelten Durchmesser aber auch doppelt soviele Spulen und Magnete einsetzen entsteht alleine
durch diese doppelte Anzahl von Spulen auch nochmal die doppelte Spannung.
Wir haben also die doppelte Anzahl von Spulen und doppelt so schnelle Polwechsel, 2 x 2 = 4, ergo vierfache Spannung.
(In bezug auf eine Statorscheibe halben Durchmessers mit der Hälfte an Spulen und Magneten)


Die Winkelgeschwindigkeit innerhalb der Formel für die Induktion in einer geschlossenen Spule ist ein Maß für
die Änderungsgeschwindigkeit der Polwechsel innerhalb der Spule. Die Winkelgeschwindkeit ist ein Indiz dafür wie
schnell sich das Magnetfeld innerhalb der Spule ändert, also wie lange ein voller Polwechsel von Nord nach Süd und zurück
nach Nord zeitlich benötigt. Ein voller Polwechsel hat dabei 360 Grad.
Die Winkelgeschwindigkeit hat in dieser Formel nichts mit den äusseren Abmessungen oder dem Durchmesser oder dem
Umfang des Generators, der Spulen- oder Magnetscheibe oder irgendwelchen Kreisabschnitten pro Zeiteinheit zu tun.
Die 360 Grad beziehen sich NICHT auf einen Umfangsabschnitt des Generators sondern auf den Wechsel des Magnetfeldes
von Nord nach Süd und zurück nach Nord innerhalb einer Spule, wobei 360 Grad einen vollen Wechsel darstellen.
Folglich gibt es in dieser Induktionsformel auch keine Radiusangaben oder ähnliches.

Ich dachte allerdings das sich die "Fachwelt" für Berechnungen an eisenloen Generatoren auf die Benutzung der
Formel geeinigt hatte die CFD weiter oben nannte, für die Induktion direkt in den Leiter hinein.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

...leider falsch denn es hat sich nichts geändert. Wir haben weiterhin die gleiche Anzahl an Spulen und Magneten, das Material ist nur auf einen größeren Durchmesser verteilt anstatt auf "zwei kleine Durchmesser". Werden generator A und B mit der gleichen Drehzahl betrieben, bleibt die SPannung also gleich und ist NICHT doppelt so groß denn die Winkelgeschwindigkeit ist noch immer dei gleiche

Da ist nichts falsch, auch wenn du es immer wieder behauptest. Denk doch mal nach.
Vielleicht wird es durch folgende Verdeutlichung einfacher zu verstehen:

Beispiel wie schon weiter oben, ein gestapelter Generator mit zwei Statorscheiben a 12 Spulen, hintereinander auf einer Achse. Diesen gestapelten Generator nenne ich Generator A.

Generator B hat nur eine Statorscheibe, dafür doppelten Durchmesser und mit 24 Spulen.

Um es einfacher zu halten soll pro Spule in jedem Generator jeweils ein Magnetpaar verbaut sein.

Wenn wir nun Generator A um eine Umdrehung weiter drehen dann wird jede der insgesamt 2 x 12 = 24 Spulen 12 mal von
einem Magneten überstrichen, also pro Generatorumdrehung 12 Polwechsel pro Spule.

Wenn wir Generator B eine Umdrehung weiter drehen dann werden dessen 24 Spulen von 24 Magneten überstrichen.
Das heisst bei Generator B erfolgen doppelt soviele Polwechsel pro Umdrehung und Spule.
Diese doppelte Anzahl an Polwechseln in der gleichen Zeit erzeugen eine doppelt so hohe Spannung.

Ich denke jetzt sollte klar sein wo der Vorteil liegt, oder ?

Grüsse

Bernd

[insedere]

Hallo Bernd,
mein Physikunterricht ist lange her,
aber eins ist mir in der Erinnerung:
Wenn man die Spitzen runter setzt, muss man die Frequenz erhöhen, um die selbe Leistung zu erhalten.
Ist das nicht so?
2 Scheiben werden mit je 12 Spulen und 12 Magneten 1 mal gedreht so errege ich 24 Spulen in einem Umlauf mit 24 Magneten.
bei einer Scheibe mit 24/24 ist es das Gleiche.
Nur das sich die Geschwindigkeit bei nur einer Scheibe wegen der Durchmessers verdoppelt - dadurch erhalte ich zwar die doppelte Spannung aber mit weniger Leistung.
mfg
Eike

gene1_.JPG (43.15 KiB) 9885-mal betrachtet

[Bernd]

dadurch erhalte ich zwar die doppelte Spannung aber mit weniger Leistung.

Doppelte Spannung aber weniger Leistung ist ein Ding der Unmöglichkeit.

2 Scheiben werden mit je 12 Spulen und 12 Magneten 1 mal gedreht so errege ich 24 Spulen in einem Umlauf mit 24 Magneten.
bei einer Scheibe mit 24/24 ist es das Gleiche.

Nein stimmt nicht, du erregst 24 Spulen mit jeweils 12 Magneten pro Umdrehung.
Bitte genau schauen was mit jeder (in jeder) einzelnen Spule passiert !
Das ist sehr wichtig !
Bei den beiden einzelnen Statorscheiben mit je 12 Spulen sieht jede einzelne der insgesamt 24 Spulen
pro Umdrehung 12 Magnetwechsel. Die 24 Spulen sehen also pro Umdrehung jeweils 12 "neue" Magnete.
Das ergibt 24 x 12 = 288 "Magnet-Spule-Überstreichungen" pro Umdrehung im Generator insgesamt.

Bei einer Scheibe mit 24 Spulen und 24 Magneten sieht jede einzelne Spule pro Umdrehung 24 neue Magnete !!
Das ergibt 24 x 24 = 576 "Spule-Magnet-Überstreichungen" pro Umdrehung insgesamt.
Das ist doch ein "kleiner" Unterschied oder nicht ?

Sorry wenn das jetzt immer noch nicht einleuchtet dann weiss ich auch nicht mehr wie ich es noch besser verdeutlichen soll.
Schnellere Polwechsel bedeuten mehr Spannung, so isses eben.

In deiner Grafik ist ein Fehler. Die Amplituden in der oberen Abbildung müssen doppelt so hoch sein wie die
in der unteren Abbildung da doppelt so viele Polwechsel in der gleichen Zeit eine doppelt so hohe Spannung induzieren.
So wie dargestellt ist die Spannungshöhe bei beiden gleich was nicht richtig ist.
Wenn du die Grafik korrigierst siehst du das es nicht dasselbe Ergebnis ergibt.


Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo zusammen,

Logischeweise Bernd hat recht,Formel B*V*L ist nicht volständig,fehlt Windungszahl,2*pi und r(Radius),und sie ist Algemeine Formel für Fisikuntericht und schnelle rechnungen vom Genis,egal welche Art.

Mener Meinung nach Frequenz hat mit Leistung nicht zu tun,sie ist festgelegt in System auf 50Hz und bestimmt Drehzahl eines 2-Poligen Stromkraftwerksgenis mit 3000U/min.Weiterhin bestimmt auch Polanzahl eines Wunschgeni der mit Wunschdrehzahl laden soll.Aber bestimmt nicht Leistung dieses Genis leistung ist abhänging vom Flußdichte,Leiterlänge Leiterquerschnit und Genischaltung
(Stern oder Dreieck).Mögliche Weise das ich in Irtum bin aber in keinem Buch ist gesagt das mit Steigenden Frequenz auch Leistung steigt,in gegenteil er fählt(Sätigung).

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Die Formel B*V*L enthält eigentlich alles was benötigt wird um die Induktion in einen Leiter zu berechnen.
Die Formel taugt nicht um die Induktion in eine Spule mit Eisenkern zu berechnen.
B = magnetische Flussdichte
V = Geschwindigkeit mit der das Magnetfeld im 90 Grad Winkel auf den Leiter trifft
L = Länge des Leiters der vom bewegten Magnetfeld getroffen wird

Bei der Formel geht es sogar im Grunde gar nicht um Spulen, sondern um Leiter bzw. Drähte die im 90 Gradwinkel
von einem magnetischen Fluss getroffen werden. Die Länge des Leiter entspricht dabei der Gesamtlänge
des Drahtes in den Spulenschenkeln eines eisenlosen Systems die im 90 Grad Winkel vom Fluss getroffen werden.
Es geht nicht um die Gesamtlänge des Drahtes einer Spule. Hier im Forum wurde das viele male erläutert.

Obwohl diese Formel einen ganz anderen Ansatz verfolgt kommt man auf sehr ähnliche Ergebnisse wie
bei der Verwendung der herkömmlichen "Spulenformel" beim eisenlosen Generator.

Wichtig war mir aber hauptsächlich klar zu stellen das die Kreuzungsgeschwindigkeit von Spulen und Magneten
sehr wohl (!) einen Einfluss auf die Spannungshöhe hat, auch wenn diese Tatsache immer wieder in grossen
Lettern als "FALSCH" hingestellt wird. Es ist nunmal ein physikalisches Grundgesetz und nicht meine Erfindung.
Das sollte einem alleine deswegen schon einleuchten weil ein Erhöhen der Drehzahl eines Generators zu einer Erhöhung
der Spannung führt, nämlich nur deswegen weil sich Spulen und Magnete dann schneller kreuzen.

Eine Anmerkung kann ich mir in diesem Zusammenhang dann doch nicht verkneifen, nämlich das ich manchmal staune
wie wenig technisches Verständnis und Gefühl manch einer für diese Zusammenhänge aufbringt obwohl er sich schon länger
mit der Materie beschäftigt. Das finde ich echt verwunderlich und vor allen auch reichlich peinlich, gerade wenn derjenige
viel Grossschreibung einsetzt um die eigenen "FALSCH"en Aussagen als Fakten zu verkaufen.
Ein bisschen weniger weit aus dem Fenster lehnen und ein bisschen weniger Selbstvertrauen in die eigenen Überlegungen
wäre manchmal durchaus angebracht.

Grüsse

Bernd

[Menelaos]

Ich habe nie bestritten, dass die Spannung sich erhöht wenn die Kreuzungsgeschwindigkeit mit der de Magnete über die Spulenschenkel flitzt größer wird- klar ist das logisch. Ich habe nur gesagt, dass sich die SPannung nicht verdoppelt wenn man gleiche Magnete und Spulen einfach auf einen größeren Durchmesser verteilt!
Praktische Tests dazu haben ergeben, dass die gleichgerichtete Spannung zwar schon etwas höher ist...aber da lagen wir im Beriech um die 10-20% und nicht bei Faktor 2!!! WOher das kommt?- Keine Ahnung, mag auch an anderen EInflüssen liegen, da dann ja auch die Verteilung von Magneten und Spulen im Verhöltnis zur SPulenschenkelbreite anders ausfällt usw...
Meiner Meinung nach also nichts nennenswertes, jedenfalls nichts was mich veranlassen würde, deshalb den Durchmesser zu verdoppeln...und ganz sicher auch nichts was "deine Theorie" Bernd bestätigen würde...nun denn, erstmal schönes Wochenende zusammen

Gruß
Max

[insedere]

Hallo an Alle,
Ihr fetzt euch hier ja ganz schön - ob das sein muss - wegen evt. 800kwh im Jahr.Ich weiss ja nicht.
Nur so nebenbei:
Ich baue nicht doppelstöckig sondern eine scheibe eben mit größeren durchmesser.

Aber trotzdem : Über 50 dauert das ein oder andere schon etwas länger - nur - wenn ich bei gleicher Umdrehungszahl bei dem G "A" und G "B" unterschiedliche spannungen erhalte habe ich an der Last aber auch einen anderen "Hebel" das heisst doch wenn "A" 200V liefert und ich ihn mit 5A belaste hätte ich 1000W geerntet.
Wenn aber "B" 400V liefert und ich Ihn mit 5A belaste würde das rad sicher still stehen.

Also bleibt die Leistung doch eh gleich - Wirkungsgradveränderung bleibt hierbei allerdings unberücksichtigt - oder können wir Betz überlisten?

@Bernd : meine Grafik ist schon richtig - der G "B" der "Oben" abgebildet ist hat die doppelte Amplitude zu G "A" bei 15 Grad.
G "A" hat ja 2 Statorscheiben und dadurch 2x die halbe Amplitude auf 30 Grad.
@Ekofun : Die Frequenz hat sehr wohl etwas mit Leistung zu tun - 110V bei 60Hz ist mehr als die halbe Leistung bei Drehstromverbrauchern als die von 220V bei 50Hz.

schönes Wochenende - ich muss mal wieder Rasenmähen

Grüsse aus Ostwestfalen sendet Eike

[Bernd]

Ihr fetzt euch hier ja ganz schön...

Naja sagen wir mal so, ich finde es besser strittige Dinge sofort zu klären als Unrichtiges unkommentiert
hier im Forum stehen zu haben, das fände ich furchtbar. Ich mag es lieber technisch richtig und korrekt.
Schliesslich soll der Inhalt des Forums ja allen dienen und die User nicht durch unrichtige Aussagen auf falsche
Fährten führen. Ganz werden sich Fehler nie vermeiden lassen.

- ob das sein muss - wegen evt. 800kwh im Jahr. Ich weiss ja nicht.

Wenn ich im ganzen Jahr auf 80 kwh komme werde ich Freundensprünge machen.
Derzeit sieht es eher nach 25 kwh aus.
Das ist natürlich immer von der Grösse des Windrades und anderen Faktoren abhängig.

Ich baue nicht doppelstöckig sondern eine scheibe eben mit größeren durchmesser

Eine gute Wahl ! Du wirst es, zumindest aus energetischer Sicht, nicht bereuen.

das heisst doch wenn "A" 200V liefert und ich ihn mit 5A belaste hätte ich 1000W geerntet.
Wenn aber "B" 400V liefert und ich Ihn mit 5A belaste würde das rad sicher still stehen.

Das ist richtig, aber du kannst ja den effektiveren Generator B mit nur 2,5 A belasten oder ihn
nur mit der Hälfte der Windungen bestücken, dafür mit umso dickeren Kupferdraht.
Das erhöht den Wirkungsgrad des Generators deutlich.
Der Generator erzeugt dann bei der gleichen Drehzahl auch nur 200V, erzeugt aber weniger Verluste.
Das mit den veringerten Verlusten gilt auch für die Reduktion des Stromes auf 2,5 A bei 400 V.

@Bernd : meine Grafik ist schon richtig - der G "B" der "Oben" abgebildet ist hat die doppelte Amplitude zu G "A" bei 15 Grad.
G "A" hat ja 2 Statorscheiben und dadurch 2x die halbe Amplitude auf 30 Grad.

Mir ging es nicht um die Anzahl der Amplituden denn da ist deine Grafik schon korrekt.
Generator A erzeugt nur halb soviele Amplituden wie Generator B, das ist richtig.
Generator B erzeugt aber auch die doppelte Amplitudenhöhe wie Generator A bzw. die vierfache (!) wie eine
einzelne Scheibe von Generator A. Gerade letzteres ist wahrscheinlich was du nicht bedachtest.
EDIT:
Mein Fehler ! Man sollte rchtig hingucken.
Du hast ja jeweils eine Kurve für jede der beiden Statorscheiben von Generator A gezeichnet die man dann noch addieren muss.
Dann müsste die obere Kurve von Generator B sogar viermal höhere Amplituden zeigen wie die Kurven der unteren Abbildung von Generator A.
Ich hatte mit meinem Wunsch auf Erhöhung der Amplitude also sogar noch untertrieben.

Die Frequenz hat sehr wohl etwas mit Leistung zu tun - 110V bei 60Hz ist mehr als die halbe Leistung bei
Drehstromverbrauchern als die von 220V bei 50Hz.

Das hängt aber von den Eigenschaften des Verbrauchers ab. Drehstrommotore sind induktive Lasten deren Eigenschaften
sich mit der Frequenz verändern. Grundsätzlich hat die Frequenz der erzeugten Spannung keinen Einfluss auf die erzeugte
Leistung. Ob der Verbraucher frequenzunabhängig die Leistung verwerten kann ist eine andere Geschichte.
Einer ohmschen Last ist es völlig egal ob sie von einer Spannung mit 5....50..60 oder auch 1000Hz oder noch viel mehr Herz versorgt wird.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ich habe nie bestritten, dass die Spannung sich erhöht wenn die Kreuzungsgeschwindigkeit mit der de Magnete über die Spulenschenkel
flitzt größer wird- klar ist das logisch.

Moment moment, du hast genau hier in diesem Thread 2 x behauptet das die Umfangsgeschwindigkeit mit der die Magnete über die Spulen
flitzen völlig egal wäre, erinnerst du dich ? Zitat :
1) "...ändert das nichts an dem Fakt dass es die Winkelgeschwindigkeit ist, die eine Rplle spielt und nicht die Umfangsgeschwindigkeit der Magnete."
2) "Die Umfangsgeschwindigkeit spielt überhaupt keine Rolle was die Leistung des Generators angeht. Das was zählt ist die
Winkelgeschwindigkeit...aber das nur nebenbei..."

Wir wollen doch mal ehrlich sein, Hand aufs Herz, dabei warst du doch bestimmt in dem Glauben das sich die Winkelgeschwindigkeit innerhalb der
Induktionsformel auf einen Drehwinkel deiner Generatorachse beziehen würde, oder ??

Ich habe nur gesagt, dass sich die SPannung nicht verdoppelt wenn man gleiche Magnete und Spulen einfach auf einen größeren Durchmesser verteilt!

Ist der Durchmesser doppelt so gross ist die Kreuzungsgeschwindigkeit doppelt so gross und in Folge dessen ist auch die Höhe der
Induktionsamplituden doppelt so hoch. Auch wenn ich das Wort nur ungern benutze, aber das ist Fakt.

Praktische Tests dazu haben ergeben, dass die gleichgerichtete Spannung zwar schon etwas höher ist...aber da lagen wir im Beriech um die 10-20% und nicht bei Faktor 2!!!

Das der Effektivwert(!) der Spannung bei halb bestückten Generator nur durch die Durchmesservergrösserung um den Faktor 2 steigt,
ist eine Behauptung die zumindest ich nie getätigt habe. Auch da scheinst du wieder mal was falsch verstanden oder interpretiert zu haben.
Die einzelnen induzierten Amplituden sind bei doppelter Geschwindigkeit allerdings sehr wohl doppelt so hoch. Da geht kein Weg drann vorbei.
Befinden sich grössere Lücken zwischen den Spulen, weil die Scheibe nur teilbestückt/halbbestückt ist entstehen Lücken in der Spannungserzeugung.
und dadurch eine völlig andere Situation.
Aus diesem unregelmässigen Spannungsverlauf bildet das Spannungsmessgerät einen Mittelwert/Effektivwert (RMS), also aus den Induktionsamplituden und
den drauf folgenden Spannungslücken. Der gemittelte Messwert gibt dann logischerweise nicht den Peakwert der induzierten Spannungsamplituden wieder.
Messgeräte sind normalerweise aber nur auf die Effektivwertbildung bei einer sauberen Sinusschwingung ausgelegt.
Bei abweichenden Spannungskurven erzeugen sie einen mehr oder minder grossen Messfehler. Daher mögen eure 10 % kommen.
True RMS Geräte kommen auch mit verbogenen Spannungskurven klar, sollten sie zumindest. Ob das auch bei Spannungslücken gilt weiss ich nicht.

und ganz sicher auch nichts was "deine Theorie" Bernd bestätigen würde...nun denn, erstmal schönes Wochenende zusammen

Ich besitze nicht den Drang ständig Theorien zusammen zu reimen und diese dann anderen als gesicherte Fakten rüber zu bringen.
Diese Eigenart überlasse ich dann doch mal lieber anderen.
Ich bin da weit vorsichtiger und verlasse mich lieber auf die Anwendung allseits bekannter physikalische Gesetzmäßigkeiten.

Doppelte Geschwindigkeit der Polwechsel oder der Kreuzungsgeschwindigkeit von Magnetfeld und Leiter ergibt nunmal die
doppelte Höhe der induzierten Spannungsamplitude, das iss nunmal so und lässt sich nicht wegreden.
Was geschieht wenn nicht Amplitude auf Amplitude folgt weil eine Scheibe lückenhaft bestückt wurde ist wieder eine
gaaanz andere Geschichte und gehört in einen anderen Thread. Nicht immer alles durcheinander würfeln bitte.
Gerne höre ich mir in einem neuen Thread dazu dann Ideen an was bei lückenhafter Bestückung als Ergebnis raus kommen könnte.

Hier in dieser Diskussion geht es um die Frage ob ein Generator mit 24 Spulen die vierfache Spannung wie ein
Generator mit 12 Spulen und dem halben Durchmesser erzeugen würde oder nicht.... und genau das macht er logischerweise.

Grüsse

Bernd