AC Generator ohne Festmagnete

[sombrero]

An die Generatorbauer,
Seit geraumer Zeit geht mir die Idee durch den Kopf einen Generator zu entwerfen der die immer teurer werdenden Magnete nicht benötigt.
Aber der muß dann natürlich E-Magnete haben. Das ist klar. Also der Rotorwicklung muß Gleichstrom zugeführt werden, was nur über Schleifringe möglich ist
Das Konzept bringt einige Nachteile aber auch Vorteile mit sich.

Nachteile: Schwieriger Aufbau wegen der Schleifringe mit etwas Reibungsverlust sowie Verlust an Leistung durch die Erregung. Mehrbedarf an Kupfer. Mehr Elektronik denn die
.............Regelung und Abschaltung des Rotorstromes muß gegeben sein. Sonst ist das Rastmoment doch wieder vorhanden und dazu Verlust durch ständigen Rotorstrom.

Vorteile: Kein Rastmoment da im Stillstand und beim Anlauf die Erregung abgeschaltet ist. Regelung der Gen.Ausgangsspannung über den Strom der Rotorwicklung. Der klein gegenüber dem
...........Gen. Ausgangsstrom ist. Also muß noch ein kleiner Schaltregler für ca 3A her. Der soll bei steigender Drehzahl den Rotorstrom stetig abregeln. So ist die Ausgangsspannung stabil. Und .......... Wirkungsgrad verbessert sich. Keine teuren Festmagnete mehr.

Ich sehe, der Aufwand ist ganz beträchtlich. Leider habe ich keine Möglichkeit meine Idee selber umzusetzen. Der Rotor hat gerade ausgeführte Klauen und sich kreuzende Klauen. Dieser Gleichfeldbereich soll aus magn. Weicheisen bestehen. Und durch die so angeordneten Klauen kommt der Polwechsel an den Statorspulen zustande.
Die Statorspulen sollen Ferrit als Kerne bekommen. Geblechte Kerne in den Spulen um Eisenverluste klein zu halten, ist nach meiner Meinung nicht möglich. Denn die magn. Ebene stimmt nicht. Das sieht man wenn sich ansieht welchen Weg die Wirbelströme in dem Fall gehen würden. Die Mechanik ist wohl nicht ganz einfach. Für einen Amateur sowieso nicht.
Der Gen. ist 8 polig. Alle 8 Statorspulen liegen in Serie. Ergibt 1phasige Wechselspannung. Rotor u. Stator habe ich rein elektrisch berechnet. Für die Rotorwicklung sind es bei 12V
1.12 A bei 1200Wdg macht das eine Feldstärke H = 1344 A*Wdg. Wieviel das nun bedeutet kann ich nur raten. Aber vielleicht ist das schon mal eine Grundlage für starken magn. Fluß.
Wie groß ist der magn. Fluß an einer Statorspule?
Und ist er ausreichend um bei 100 U/min 12V zu erzeugen zu können? Da gibt es zu viele Unbekannte.
Die reinen elektrischen Werte sind so:
(Rotor:
Draht 0.8mm Durchm. F = 0.5mm*mm... mittl. Umfang = 0.25m...Wickelfläche = 625mm*mm...Windungszahl = 625 / 0.5 = 1250Wdg gewählt 1200Wdg... Drahtlänge = 1200 * 0.25 = 300m.

R = l / x * F = 300 / 56 * 0.5 = 10.71 Ohm bei 12V sind das 1.12A und P = 13.44W. Und die Feldstärke H = I * n = 1.12A * 1200Wdg = 1344 A*Wdg.

(Stator:
3 x 1mm Durchm... F = 2.355 mm*mm...mittl. Umfang = 0.1256m...Wickelfläche = 280mm*mm...Windungszahl = 280 / 2.355 = 120Wdg gewählt 100Wdg...Drahtlänge = 100 * 0.1256 = 12.56m

R = l / x * F = 12.56 / 56 * 2.355 = 0.0952 Ohm * 8 Spulen = 0.762 Ohm bei 12V sind das 15.75A und Pkurz = 189W.

mfG Peter Sombrero

mit Schleifringen.jpg (113.22 KiB) 12167-mal betrachtet

[Manfred]

Mit deiner Idee rennst Du bei mir offene Türen ein.
Ich habe alte Baupläne, so aus der Zeit 1935-40 liegen, die auf diesem Dynamoprinzip basieren. Womit wir wieder beim ehrwürdigen Mr. Edison gelandet wären. Die Materialkosten für so ein Teil liegen bei ca. 200,-- €.
Die Rotorbleche 0,35mm dick liegen schon in der Werkstatt und warten auf mich. Das Problem ist, ohne mechanische Werkstatt ist so ein Dynamo nicht zu realisieren. Der einfache Aufbau und die erzielbare Leistung des Scheibengenrators ist schwer zu überbieten und der kann mit einfachen Mitteln gebaut werden.
Ich denke da liegt der Hund begraben.

Grüsse
Manfred

[Ekofun]

Hallo Sombrero,

Deine Idee ist gut und durchfürbar,aber ohne Werkstat geht das Schlecht,dabei denke ich auf Drebank,Fresen und so weiter.Wer das hat kann das ohne Problem machen.

Muss dich auf Fehler in deinenm Rechnung erinnern: Durchflutung ist I * n , nicht H. H = I * N / L ; I Strom in A , N = Windungen ; L = Weg.

Hier paar Angaben: Gußeisen braucht: H = 200A/cm für 1,2 T ; cm = Weg.
E-Blech und Stahlguß H = ca 20A/cm fur ca 1,4 T.

B(T) = Micro * H ; Micro = Micro 0 * Micro r ; Micro r für Eisen unlegiert ist 5000 bis 6000.; Micro 0 = 1,257 ^-6.

Hoffe Sie wissen damit umzugehen,so können Sie nötige Feldstärke H ausrechnen.

Weiss nicht ob Sie gelesen haben aber es ging um Limas. So habe vorgeschlagen diese Eregerspule mit viel Windungen machen und gleiche H zu bekommen aber mit ca 25 mA und nicht mit 3 A was die normale Weise haben.Möglich wers weis nicht ob eine versucht hat.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

und gleiche H zu bekommen aber mit ca 25 mA und nicht mit 3 A

Die nötige Leistung bleibt aber die gleiche da dann mehr Spannung nötig ist, oder ?

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

ich sehe das anderes, Spanung hat mit Feldstärke nichts an Hut,schon Formel sagt das.Und den Feldstärke ist egal ob die das bekommt mit 3A und 147 Windungen oder mit 25 mA und 4000 Windungen.Habe nicht gerechnet nur so Geschrieben als Beispiel. Windungen mal Ampere durch Weg machen Feldstärke,so ist Spanung unwichtig, So sehe ich die Sache.

Das sind Formel für Magnetische Feldstärken und diese Feld mal micro r ist dann Flußdichte in Tesla,was Sombrero erwehnt hat.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Spanung hat mit Feldstärke nichts an Hut,schon Formel sagt das

Spannung hat aber was mit Leistungsaufnahme zu tun und um die geht es doch wenn man einsparen will.

Und den Feldstärke ist egal ob die das bekommt mit 3A und 147 Windungen oder mit 25 mA und 4000 Windungen

Der Leistungsaufnahme ist es aber auch egal, die bleibt nämlich gleich weil die nötige Betriebsspannung eine viel höhere wird.

Um einen bestimmten Strom durch die Erregerspule zu treiben ist doch eine bestimmte Spannung nötig, richtig ?
Der Einsatz von Strom und Spannung zieht doch eine bestimmte Leistung nach sich, richtig ?
Machen wir mal ein Besipiel:

Als Beispiel sind 12 Volt nötig um in einer Erregerspule mit 200 Windungen einen Strom von 3 A hervor zu rufen.
3 A bei 12 Volt ergeben : 3 * 12 = 36 Watt. Der Innenwiderstand der Erregerspule ist: R = U/I = 12/3 = 4 Ohm
Unsere Erregerspule mit 4 Ohm Innenwiderstand nimmt 36 Watt auf um unser Feld zu generieren.

Wenn wir nun (bei gleichen Wickelvolumen) die Windungszahl sagen wir verzehnfachen auf 2000, dann
steigt dabei der Innenwiderstand der Spule im Quadrat der Windungssteigerung auf das 100 fache.
Da wir jetzt 10 mal mehr Windungen haben benötigen wir nur noch 1/10 des Stromes um ein gleich starkes
Erregerfeld zu erzeugen. Wir brauchen nur noch 300 mA statt 3 A um das gleiche Feld zu erzeugen.
Unser neue Spule hat statt 4 Ohm aber nun 400 Ohm.
Um bei 400 Ohm 0,3A fliessen zu lassen benötigen wir eine Spannung: U = R * I = 400 Ohm * 0,3 A = 120 Volt

Die Leistungsaufnahme der neuen Spule mit 10 mal mehr Windungen und nur 0,3 A nötigen Stromfluss beträgt:
P = U * I = 120 * 0,3 = 36 Watt

Mit anderen Worten bleibt die nötige Erregerleistung bei allen Windungsanzahlen mit gleichem Wickelvolumen(!!) immer gleich.

Du müsstest schon die ganze Spule vergrössern um Leistungsaufnahme durch Innenwiderstandreduktion zu senken.
Das hat dann aber nichts mit der Windungsanzahl zu tun, denn auch eine grössere Spule mit dickeren Draht und
wenig Windungen würde bei Erhöhung des Wickelvolumens ebenfalls weniger Leistung aufnehmen.

Um die Erregerspulenleistungsaufnahme zu senken muss die Erregerspule möglichst gross ausfallen.
Die Windungszahl ist für die Leistungsaufnahme bei gleichem Wickelvolumen uninteressant.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

also ich weiss nicht ob sich das mit Leistung und Durchflutung so verhält weill hier steht ganz anderes beschrieben.Bitte, liess Das und dann weiss Du zu mindest warum ich so was glaube.

Es ist lesbar und Leistung und Spanung sind garnicht dabei,denke wenn das auch mit Leistung zu tun hat dann sollte sdas erwent in Lehrbuch werden.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

also ich weiss nicht ob sich das mit Leistung und Durchflutung so verhält weill hier steht ganz anderes beschrieben

Wo habe ich geschrieben das die Leistung die Durchflutung beinflusst ?
Warum musst du immer etwas lesen was nirgendwo geschrieben wurde ???????????????
Ich stelle doch gar nicht in Abrede das für die Erzeugung des Magnetfeldes nur der Strom mal Windungen interssant
ist, aber um den Strom durch die Spule zu treiben musst du doch eine Spannung anschalten, auch wenn diese in
deinen Formeln logischerweise nicht drinn steht und Spannung mal Strom ergibt nunmal Leistung !!

Wo ist denn dein Verständnisproblem ?
Ich kapiere nicht das du manchmal so elementare Dinge wie das auch Leistung für das ganze nötig ist, übersiehst.
Hast du denn gar nicht gelesen was ich schrieb ?? Ich dachte ich hätte es echt einfach und verständlich gemacht aber
irgendwie wusste ich schon beim schreiben was du darauf antworten würdest und genau so kam es auch !!!

Grüsse

Bernd

[acert]

Im Prinzip ist dies eine "Lichtmaschine" oder wie wir kfz'ler sagen "Drehstromgenerator"


Hierbei ist auch eine Ladekontrolllampe (3 L? ) oder zumindest ein ausgleichswiederstand sehr wichtig, um die Vorerregung zu gewährleisten, bis sich der Generator selbst erregen kann.

Der Erregerstrom beträgt etwa 250 bis 300mA.








Hier mal noch ein "Schaltplan"


http://www.kfz-tech.de/GeneratorSch.htm



gruß

[Bernd]

Wenn der Erregerstrom einer 12 Volt Lichtmaschine im Betrieb nur 300mA betragen würde wäre das ein Traum.
Wo hast du denn diesen Wert gefunden ? Oder soll das evtl. nur der Vorerregerstrom sein ?

Das Problem ist ja das das Magnetfeld ausgerechnet bei geringen Drehzahlen am höchsten sein muss um auf die
nötige Spannung zu kommen.
Bei höheren Drehzahlen kann die Erregung unter Umständen wieder zurück genommen werden. So regelt man
bei der Lichtmaschine die Abgabespannung.

Grüsse

Bernd