Generator-Idee neu?

[Bernd]

Tatsächlich würde diese ja aber auf die Hälfte absinken, weill sich der Gesamtfluss auf den doppelten Querschnitt verteilt.

nur die Komponente „Wirbelstromverlust“ des gegebenen Tabellenwertes würde um die Hälfte sinken.
Die Komponente „Hystereseverlust“ hingegen würde um das doppelte mit der Masse steigen.

Meine Aussage in dem zitierten Satz bezog sich übrigens auf die magnetische Flussdichtereduzierung im Kern wenn dessen Querschnitt verdoppelt wird, nicht auf eine Reduzierung der Eisenverluste.

Die Komponente „Hystereseverlust“ hingegen würde um das doppelte mit der Masse steigen.

Auch wenn in der doppelten Eisenmenge nur noch die halbe Flussdichte vorherrscht ?

Im Buch ist von den "Ummagnetisierungsverlusten" die Rede.
Ich frage mich ob das die Wirbelstromverluste inkludiert oder ob diese noch hinzu kommen ?
Es könnte sein das die Wirbelstromverluste dort noch gar nicht enthalten sind. Siehe:
viewtopic.php?f=8&t=1788&start=150#p23963

Machen wir es mal ganz konkret.
Bei Verdoppelung der Eisenmenge (und infolgedessen halber magnetischer Flussdichte im Kern und sonst gleichen Bedingungen, sagen wir mal ursprünglich 1,5 Tesla und 50 Hz, danach dann 0,75 T),
wie verhalten sich da deiner Auffasung nach die Summe der Gesamtverluste im Eisen nach der Kernquerschnittsvergrösserung im Verhältnis zur Ausgangssituation?

Grüsse

Bernd

[sombrero]

Da sind die gestanzten Bleche aus denen man Statoren schichten kann. Die haben die magn. Eigenschaften die wir benötigen.
Bei Ekofun hab ich diese Bleche gesehen. Es ist bestimmt keine neue Idee den Stator eines Asynchron Motors als Ringkernstator zu wickeln. Aber manchmal wird es vergessen,
das es diese Möglichkeit auch noch gibt. Ich habe das zumindest vergessen.
Man könnte aber auch die Wicklung eines alten Asynchron Motors
entfernen und als Ringkernstator neu bewickeln. Irgendwo im Forum gab es das schon. Dann muß man sich allerdings etwas ausdenken um einen Ersatz für die Lageraufnahme zu finden. Vorher war das mit den Lagerschilden ja schon eine fertige, gute, professionelle Arbeit.

Beim Ringkernstator wird nun jede Spule nicht von Nute zur x-ten Nute sondern von Nute über den Außenteil des Stators zur selben Nute vollgewickelt.
Dann kommt das verdrahten der Spulenanfänge und -enden. Ende mit Ende u. Anfang mit Anfang. Das bringt die induzierten Spannungen in die gleiche Richtung.
Denn die Magneten haben die Polfolge N--S--N--S--N--S. Sie induzieren also gegensätzliche Spannungen in den Leitern bzw. Spulen. Daher muß man sie so verdrahten.
Dann stimmt die Richtung wieder. Die Lagerschilde mit ihrer Lageraufnahme sind dann passe.

Am Rotor, der ein Kurzschlußläufer ist, könnte man ca 10mm abdrehen, die Kurzschlußstäbe entfernen und die Magneten aufkleben.
Vielleicht halten die Magneten sich sogar selbst durch ihre Kraft.
Um die Eisenqualität müßte man sich also keine Gedanken mehr machen. Denn das Statoreisen ist für mindestens 50 Hz ausgelegt. Und das Rotoreisen
wird das bischen magn. Geichfluß auch verkraften.

Ich gehe mal von einem Stator mit 48 Nuten, 24 Spulen, 24 Magneten aus. Die Magneten sind 3 aneinander gelegte (das ergibt sogar etwas Rundung). Dann erfolgt eine Lücke
von einer Magnetbreite.
Vollgewickelt wird jede zweie Nute. Ich habe die Wicklung als einen einzigen Leiter dargestellt. Die Kreise mit Kreuz bzw. Punkt kennzeichnen die Stromrichtung.
Die drei Darstellungen umfassen nur wenige Nuten u. Stege. in gestreckter Form. Es soll nur um das Prinzip gehen.

1) Gibt die Stellung der Magneten wieder wenn die positive Spannung ihr Maximum hat...... (größter + magn.Fluß. Der Leiter wird umflossen. + Spannung)
2) Stellung der Magneten bei Nulldurchgang. (Spannung Null).....................................(größter + oder - magn. Fluß. Aber Leiter wird nicht umflossen. Spannung Null)
3) Stellung der Magnete wenn die negative Spannung ihr Maximum hat.........................(größter - magn. Fluß. Der Leiter wird umflossen. - Spannung)

In der Bewegung der Magnete ergibt sich als Momentaufnahme für 1) u. 3) keine Änderung des magn. Flusses. Für 2) als Momentaufnahme aber die größte Änderung. Da es hier für Leiter bzw. Spule bei Null losgeht, ist es zugleich der steilste Anstieg den es geben kann.

Ich glaube bei dieser Anordnung der Magnete ergibt sich auch ein viel kleineres Rastmoment. Das könnte ein großer Vorteil sein.
Auf der Skizze sieht man: Wenn ein Magnet sich löst von einem Steg ist er am folgenden Steg schon fast angekommen. Das ruckelt also nicht so stark, sondern wabert
vielleicht etwas. Oder wie könnte man das nennen?
Zum Vergleich: Hätte jeder der 48 Stege auch seinem eigenen Magneten an den er sich klammert, könnte man den Rotor kaum andrehen. Zwischen zwei Nuten liegt ein Steg.
Bei dieser Ausführung gibt es dann zusammengelegt 3 Magneten x 24 = 72 Magnete. In der Anderen einzeln 1 Magnet x 48. Es gibt leider nichts umsonst.

mfG peter Sombrero

Asyncron Stator 1b.jpg (226.15 KiB) 5536-mal betrachtet

[Ekofun]

Hallo Peter,

man könnte solche Geni machen aber mit Ferriten,mit Neos wird Rastung zu stark,spreche aus Erfahrung,Mit Neos hat Geni eine Anfangs Moment 5,6 Kg mit nur 8 Magneten,gleiche Ausführung mit Ferriten und 12 Magneten ist Rastung um 0,4 Nm,genau steht im Theard "Eisengeni selbst gemacht"

Bei solchen Ausführungen wie wir jetzt machen gibt es keine Rastung in dem Sinne,nur eben ummagnetiesierte Verluste mit Wirbelströmen kombiniert.

Glaube,es ist besser Geni(Motor) mit 48 Nuten so lassen wie er ist, 16 Magneten,möglichst dicke Ferriten),ankleben,neu Wickeln mit 8 Spulen/Fase.Dann hat man keine Probleme mit Lagerung und bewickeln vom Stator und deren Montage.Dann hat man eine gute Geni.

Meine,steht noch immer da, hat 12 Magneten (60 x 10 x 10 Ferriten) und kann geben ca 200 W max.Nachteil ist der Motor für solche Geni sollte mindest 2 Kw haben,weil Ferriten schwach sind.Aber tut es garantiert.

Grüße

Ekofun

[Ekofun]

Hallo Bernd,

soll ich Magnete schräg stellen oder grade,vileicht ist schräg besser,oder,es ist eine Art Eisengenis ?

grüße

Ekofun

[Bernd]

Gerade, denn das Schrägstellen soll ja nur das Rasten von Polschuh zu Polschuh verhindern/abmildern,
senkt aber die Leistung ein bisschen.
Dieses Rasten gibt es bei diesem Generatortyp ja nicht.

Grüsse

Bernd

[magneto]

Hallo Bernd und Alle

Die Komponente „Hystereseverlust“ hingegen würde um das doppelte mit der Masse steigen.

Auch wenn in der doppelten Eisenmenge nur noch die halbe Flussdichte vorherrscht ?

Ja, ich glaube so wäre’s, denn die halbe Flußdichte wäre genauso wie vorherige Flußdichte ausreichend um den Hysterese- Widerstand vollständig (und weit darüber hinaus – siehe Bild) zu brechen. Schon bei Ferritmagneten wäre’s so – bei Neo’s um so sicherer.
Widerstand ist also in seinem maximalen (aber im Maximum konstanten) Wert mit der Eisenmasse (und Frequenz) zu multiplizieren.
Das Hysterese- Bild stammt aus: http://de.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetismus
Darauf habe ich meine bunte Pfeilchen zugefügt.

Hysterese- Verluste.gif (2.04 KiB) 5479-mal betrachtet

Das rote Pfeilchen entspricht der Felddichte, bei der Hysterese- Widerstand in einer einzelnen Magnetisierung gebrochen ist und darüber hinaus in dieser Magnetisierung wächst nicht mehr.
Das grüne Pfeilchen – entspricht der Felddichte, bei der Wirkungsgrad (alleine hinsichtlich des Hysterese- Widerstandes) lediglich 50% beträgt.
Um an annehmbare Wirkungsgrade zu kommen wir benutzen noch viel größere Werte der Magnetflußdichte (längere Pfeilchen).
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Ich habe mir diese Tabelle mehrmals angekuckt und gut überlegt bevor die Frage gestellt habe. Ich glaube, da sind die beide Verlustarten in den Tabellenwerten W/kg jeweils addieret.
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Machen wir es mal ganz konkret. Bei Verdoppelung der Eisenmenge... ...

Da hast Du mir richtig knifflige Aufgabe gegeben, denn wirklich alle Zusammenhänge - so wie ich sie wahrnehme restlos und übersichtlich darzustellen war mir nicht einfach.
Ich habe es versucht und Ergebnis dieses Versuches ist auf dem Bild

Eisenverluste.gif (6.48 KiB) 5479-mal betrachtet

Ich stelle’s unter Kritik, und nicht so, als wäre ich des ganzen völlig sicher!
Es kann sein daß da noch Korrekturen oder gar große Änderungen notwendig sind.

wie verhalten sich da deiner Auffasung nach die Summe der Gesamtverluste im Eisen nach der Kernquerschnittsvergrösserung im Verhältnis zur Ausgangssituation?

Nach meiner Meinung:

1.Hysterese

Die rote Linienabschnitte des Hysterese- Verlustes stehen für die Magnetfelddichte, bei der die materialspezifische Breite der Hystereseschleife ist noch nicht „durchbrochen“.

Die rote Abschnitte sind für 1 Masse (1M ) und verdoppelte Masse (2M) gleich „breit“ in Frequenz- Funktion, weil diese Breite der Hysterese- Schleifenbreite entspricht

Der rote Abschnitt ist bei 2M doppelt so hoch in der Funktion der Flußdichte, weil der Fluß die doppelte Masse mit gleicher Kraft pro Masseneinheit zu „brechen“ hat.
Die rote Linie ist in beiden Fällen „gekrümmt“ infolge dessen, daß die Breite der Hysterese-Schleife (mit der die Masse und Frequenz verrechnet) nicht konstant ist (nach oben abnimmt, und dadurch „Steilheit“ der Linie nimmt ab).

Nachdem der Hysterese- Widerstand überwunden ist, verlaufen die Hystereseverlust- Abschnitte auf 1M und 2M geradlinig - in diesem Bereich Verlustzunahme ist einfach proportional zur Masse und zur Häufigkeitszunahme des Hysterese- Brechens.
Neigungsunterschied bei geradlinigen Abschnitten 1M und 2M ist die Folge der Massenverdoppelung.

2. Wirbelstrom

In der 2M- Version kommen im Vergleich zur 1M –Version folgende Änderungen vor:

Die Wirbelstrom- Verlauflinie hätte bei gleicher Eisenmasse und um die Hälfte gesenkter Flußdichte den blau gepunkteten Verlauf genommen.
Weil aber die niedrigere Flußdichte im verdoppelten Eisengewicht wirkt, sind auch die Verlustwerte im vergleich zur dieser gepunkteten Blaulinie für jede beliebige Frequenz doppelt zu berechnen.
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Über die Neigungswinkel der Linien, welches Wert in welchem Parameterbereich schneller ansteigt und größer ist – kann man wohl nur spekulieren, weil wir nicht mal grobgeschätzte Werte des Materials kennen.
Das wäre wohl erst durch Experimentserie mit Eisendraht von einer bekannten, stabilen Qualität feststellbar, und für jede einzelne Drahtsorte kann ganz unterschiedlich ausfallen.
Das meinst Du aber auch so.

Grüsse
Stefan

[seb]

Wir sind nun am hin und her überlegen, wann wie groß die Sättigung des Eisens ist, Hyterese- und Wirbelstromverluste auftreten.
Da ja nun auch Eisen in industriellen Generatoren eingesetzt wird und die Verluste ja "erst" bei recht hohen Drehzahlen auftreten, sollte doch ohne Bedenken
diese Bauweise für unseren Betriebszustand nutzbar sein. Wichtig wäre die richtige Wahl des Eisens aufgrund seiner chem. Zusammensetzung.

Nun ist meine Überlegung noch die, daß man den Ringkern wie eine Art Röhre gestaltet. Dabei würden die Kupferwicklungen mehr in die Länge axial gezogen.
Dadurch verteilt sich das Kupfer in der Länge und die Wicklung ist nicht mehr so dick. Nun könnter der Abstand zwischen Magneten und Ringkern geringer ausfallen und die Feldkraft könnte besser in den Kern übergehen und dadurch besser genutzt werden.

Was haltet ihr dafon?

Viele Grüße

Sebastian

[Bernd]

Vielen Dank Stefan für deine Erläuterungen und die Grafiken.

Wenn ich deine Grafik 2 richtig interpretiere dann hat eine Masseverdopplung (bei gleichzeitiger Flussdichtereduzierung)
nach deinem Verständnis bis zu hohen Frequenzen hin höhere Verluste zur Folge, also auch insbesondere bei 50 Hz ?
Wenn dem so wäre, dann wird es jetzt interessant.

Ich glaube, da sind die beide Verlustarten in den Tabellenwerten W/kg jeweils addieret.

(Bezogen auf Ekofuns Tabellenwerte)
Du schreibst das die Tabellen in Ekofuns Buch deiner Meinung nach die Summe beider Verlustarten wiedergeben.
Wem dem so ist, dann wäre doch eine Massevergrösserung (mindestens wenn man dadurch wie in den Tabellenwerten die Flussdichte von 1,5 auf 1 Tesla reduzieren kann)
sehr positiv zu werten weil stark verlustsenkend, denn das sagen ja die Tabellenwerte nunmal aus.
Deine Grafiken sagen aber das genaue Gegenteil aus !

Sind nun die Tabellenwerte richtig oder das was du für uns zeichnetest ?


Grüsse

Bernd

[Bernd]

Da ja nun auch Eisen in industriellen Generatoren eingesetzt wird und die Verluste ja "erst" bei recht hohen Drehzahlen auftreten,
sollte doch ohne Bedenken diese Bauweise für unseren Betriebszustand nutzbar sein

Die Drehzahl ist kein ausschlaggebender Faktor sondern die erzeugte Frequenz.
Auch bei 50 Hz müssen Trafohersteller als auch Motorenbauer sich schon viele Gedanken machen um dieses Thema
und wenn es bei 50 Hz noch nicht nötig wäre dann würden sie auch ganz gewiss nicht aufwändig laminieren oder Sonderstähle einsetzen.
50 Hz überschreitet man mit einem kleinen Generator, gerade wenn er viele Magnete enthält, bei höheren U/min sehr leicht.
Mit meinem Multiplexgenerator komme ich z.B. auf 400 Hz und mehr.

400Hz dürften sicher nicht die Regel sein aber oberhalb 50 Hz Abgabefrequenz bei Nennleistung sehe ich eigentlich viele
Selbstbaugeneratoren kleiner Bauart. Das Thema ist also keineswegs bedenkenlos zu betrachten denn nach meiner
Überzeugung werden ein Grossteil der Verluste beim kompletten Selbstbau eines deratigen eisernen Generators im Eisen entstehen.
Das blöde ist das diese Verluste sogar dann entstehen wenn der Generator nur dreht und man ihm gar keine
Leistung oder nur wenig entnimmt. Diese Verluste drücken daher ständig den Wirkungsgrad.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Sebastian,

Ringbreite(Länge) ist für Indukzion auch wichtig,dadurch wird Wirklänge länger und damit mit gleiche Windungszah bekommt man mehr am Spanung.Aber durch Länge wächst auc Cu-Widerstand und alle andere Wiederstände auch.

Im neuen Versuch ist Wirkänge wie Magnetlänge,35mm,vorher war nur 20mm.Unterschied ist nicht groß aber immerhin 15 mm ist auch etwas.Vorher waren es 32 Wdg,im neuen muss noch kuken wie Abmessungen sich entwickeln.
Und im diesen neuen Versuch mache 3 Fasen,8 Spulen je Fase und 8 Magneten.Das sind einzelne Fasen,wie bei Geni der nur eine Fase hat,aber die kann man nach Gleichrichtung verbinden wie man will.Dadurch hoffe das diese Verluste im Eisen und Wirbelverluste bischen kompensiert werden und Wirkungsgrad bischen nach oben wandert.

Es geht langsam aber Versuch ist im Arbeit,ale Arbeitsgänge mach mit einfachen Mittel und schneller kann ich nicht machen.Aber es wird gemacht und dann kuken wir weiter.

Grüße

Ekofun