Generator-Idee neu?

[seb]

Hallo an Alle,

Beim Durchstöbern der Rubrik Generator habe ich mich durch einige Bauformen von Generatoren gekämpft.
Ist alles sehr interessant, aber einen "ultimativen" Geni scheint es nicht so richtig zu geben.

Mir geistern nun die Dinge wie Füllgrad, eisen- oder eisenlos, Ringkerngenerator, überlappende Spule etc. durch den Kopf.
So wie ich´s verstanden habe ist so ein Scheibengenerator schon toll, mangelt aber an Füllgrad durch Kupferspulen.
Nun haben ja einige von euch schon mit überlappenden Spulen gearbeitet. Dabei ist mir aufgefallen, daß damit immer sehr viel ungenutztes Kupfer außerhalb des Magneteinflusses liegt und damit keinen Strom produziert.

Nun bin ich sehr neu auf diesem Gebiet,habe aber eine Idee. Und so frage ich die Erfahrenen Generatorbauer nach der Umsetzbarkeit:

Neuer Geni Idee2.JPG (63.96 KiB) 13100-mal betrachtet

Man wickelt sehr flache Spulen wie auf dem Bild, mit möglichst keinem Loch in der Mitte.
Nun habe ich die Magnete so verteilt, daß bei der Drehbewegung des Rotors erst die 1.Phase bedient wird, dann die 2. Phase und dann die 3.Phase.
Danach gehts wieder von Neuem los. (Ich habe zu besseren Verbildlichung alles auf einer Ebene gezeichnet, also bitte Anfang und Ende geschlossen vorstellen)

Damit hätte man den besten Füllgrad mit Kupfer. Das System lässt sich natürlich nun auch kaskadieren. Hier sind jetzt 6 Spulen zu 10 Magneten zusammen.
Durch verdoppeln, verdreifachen etc. lässt es sich beliebig erweitern. Auch ist logischerweise ein innerer und ein äußerer Rotor denkbar um die Magnetfelder noch kräftiger durch die Spulen zu schicken. Die Magnete auf Rückschlussringe aufgesetzt.

Also nochmal meine Frage: Ist dieser Generator möglich und ist er gut?

Viele Grüße

Sebastian

[Bernd]

Wie du vielleicht insgeheim schon vermutest hätten auch schon andere auf diese Idee kommen können...
Wenn du Dir vorstellst was geschieht wenn sich die Magnete an deinen Spulen vorbei bewegen dann fällt
auf das die meiste Zeit zwei ungleichpolige magneten über ein und denselben Schenkel hinweg streifen.
Eine Induktion durch das nicht vorhande Spulenlocj fällt auch aus.

Diese Bauart funktioniert praktisch gar nicht bzw. sehr schlecht.
Ich habe das auch mal live ausprobiert an meinem Ringtestgenerator.
Das Ergebnis wurde umso schlechter je weiter ich die Schenkel zusammen führte.

Grüsse

Bernd

[seb]

Ja, okay, die Löcher sind dadurch natürlich wichtig.
Mich stört aber eben der viele ungenutzte Leiter bei den sich überlappenden Spulen.

Wie sind denn die großen getriebelosen Generatoren der großen WKA´s aufgebaut? Gibts da vielleicht was abzugucken?

Sebastian

[Ekofun]

Hallo Seb,

bei großen Genis (enercon) werdenmMehrfasige Systeme gemacht,glaube waren es 6.Und sind überlapende Spulen.Hauptsache ist das die viiiele Pole haben so das die mit geringe Drehzahl schon Leistung bringen.

Wie gesagt,Generatoren haben eine "muss"Geometrie di eingehalten werden soll.Bei Scheibengenis ist Kupfer wirklich weniger ausgenutzt als bei überlapenden Spulen.Auch Wirklänge ist mit 40 oder 60 mm klein-Soll mindest ab 150 mm anfangen aber dann ist das zu teuer.Und Innenwiederstand ist bei unseren Genis meistens zu hoh,auch bei mir,so haben wir auch großere Verluste.Je Wirklänge größer ist ist auch Kupferausnutzung größer.Aber muss auch Querschnitt größer werden weill mit Länge auch Ohm wechst.Dann ist auch Geni insgesamt größer,ob das Nachteil ist,weiss nicht.

Ich habe keine Möglichkeit mir Ferriten zu kaufen wegen Zoll,aber werde wirklich gerne eine Versuch machen.
Wirklänge 0,6 m, 8 Spulen pro Fase und 6 Fasen.Bin gespant was da rauskommt.Aber wenn Magneten 200 Euro kosten dan ist Zoll noch 3 mal 200 = 600 Euro.Kosten Magneten 800 Euro,sehe nicht ein, das ist Wucher und unverschämt so was.

Grüße

Ekofun

[seb]

Klasse, na dann mal los.

Mir geistert auch noch die Wirkweise eines Klauenpolgenerators im Kopf herum.
Eine einfache Spule im Inneren die durch ein stetig wechselndes Magnetfeld erregt wird.
Aber wie kann ich mir dabei die Stromerzeugung vorstellen. Beim Scheibengeni gibt es für ein Spulenschenkel einen "Nordpol" und für den anderen Schenkel einen Südpol. Bei der Spule eines Klauenpolgenerators ist aber die ganze Spule in einem einem gleichförmigen Feld.

Ich habe dieses Bild des Stators eines großen Generators gefunden. Hier sind "einfache" Spulen zu sehen, mit einem Eisenpol auf der Oberseite und ich vermute eine Art Rückschlussring auf der Unterseite der Spulen. Das wäre dann das gleiche Wirkprinzip einer Spule im Klauenpolgenerator:

Ringgenerator groß 2.JPG (82.94 KiB) 13077-mal betrachtet

Kann das Gerät mir einer erklären?

Sebastian

[Bernd]

Bei der Spule eines Klauenpolgenerators ist aber die ganze Spule in einem einem gleichförmigen Feld.

Nein dann würde er ja keine Spannung erzeugen.
Die Klauen der einen Seite werden von vielen kleinen Nordpolen getroffen während die Klauen der anderen Seite
von ebensovielen kleinen Magnet-Südpolen getroffen werden.
Der magnetische Fluss aller kleinen Magnete sammelt sich, als Bündelung der viele kleinen Einzelflüsse aus den Klauen,
im Kern der Spule und dadurch kommt es beim Polwechsel zu einer Induktion.
Beim Klauenpolgenerator ist der mechanische Aufbau das Problem das nicht ganz einfach zu lösen ist, siehe die ewig lange
Diskussion dazu hier im Forum.

Scheibengeneratoren mit beidseitiger Magnetbestückung zeigen sehr gute Werte, einzig die Magnete sind recht teuer.
Hier wurden viele einseitig bestückte Scheibengeneratoren besprochen, das mag den Eindruck erwecken das man
etwas verbessern müsste. Bei beidseitiger Bestückung zeigen sich deutlich bessere Werte, natürlich auch deutliche
Mehrkosten und ein schwieriger mechanischer Aufbau.

Verwendet man statt Neodym Ferritmagnete sinkt der Magnetpreis erheblich, der Durchmesser als auch die benötigte Kupfermenge
steigen aber an.
Durch überlappende Spulen lässt sich der Stator nahezu völlig mit Kupfer füllen, siehe mein Multiplexgenerator.
Übliche gut konstruierte Scheibengeneratoren OHNE überlappende Spulen bieten meist nicht mehr den Platz um die
doppelte Menge an wirksamen Kupfer unterzubringen. Außerdem steigt der Innenwiderstand durch die längeren unnützen
Bereiche ausserhalb des Magnetfeldes an, natürlich auch die erzeugte Spannung.
Diese Faktoren zusammen sorgen dafür das sich die Leistung durch die Verwendung überlappender Spulen nicht verdoppelt lässt,
sondern das sie um einen geringeren Faktor als 100% ansteigt von vielleicht 50 bis 70% was natürlich auch schon sehr viel ist.
Allerdings benötigt man auch mehr als die doppelte Menge an Kupfer.

Alle gängigen eisernen Drehstrommotoren arbeiten mit überlappenden Spulen, auch deine Lichtmaschine.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Kann das Gerät mir einer erklären?

Es zeigt einfach nur Spulen mit Eisenkernen die, wie du vermutet hast, auf einer Seite magnetisch über Eisen
verbunden sind. Auf der Vorderseite sausen dann an den leicht angeschrägten Polschuhen die Magnete vorbei oder
das was man sieht sind selber Elektromagnete die später an dem Stator vorbeisausen.
So oder so im Grunde ein ganz einfach aufgebauter normaler Generator, nur ziemlich groß.

Grüsse

Bernd

[andreas]

Hallo Sebastian,

beim Klauenpolgenerator spielt die Mechanik eine große Rolle. Beim Nabendynamo z.B. steht die Spule fest und die wechselnen Magnetpole des Rotors wirken auf die ausgeformten Klauen, so dass sich im Kern der Spule ein magnetisches Wechselfeld ausbildet. Eine Drehstrom-Lima ist im Prinzip genauso aufgebaut, nur dass dort der Rotor bestromt wird und seine wechselseitigen Klauen durch Vorbeilaufen am Paket des Stators dort ein Wechselfeld einbringen.

Die großen Generatoren baut man etwas anders. Dort sind die Eisenwege so lang innerhalb des Rotors, dass man auf die Klauen verzichtet und einzeln bewickelte Zähne benutzt, wie in Deinem Bild zu sehen. Die Erregung erfolgt dort mit Gleichspannung, daher können die Zähne massiv gebaut werden. Und natürlich haben die Zähne hinter den Wicklungen einen Rückschlussring, ebenso massiv.

MfG. Andreas

[seb]

Also sind die Spulen auf dem Bild Erregerspulen, wie die Spule im Rotor einer Lima?

Hmm, der Läufer der Lima hat ja den selben Aufbau wie ein Klauenpolgenerator.
Wenn also dieser Prozeß in beiden Richtungen funktioniert, dann sollte doch ein Generator, der so aufgebaut ist wie die Erregerspulen auf dem Bild auch funktionieren? Wenn über die Eisenpole Dauermagnete in wechselnder Ausrichtung darüberstreifen, sollte es funktionieren?

Viele Grüße

Sebastian

[Bernd]

Wenn über die Eisenpole Dauermagnete in wechselnder Ausrichtung darüberstreifen, sollte es funktionieren?

Jo so ist das bei jedem Generator.

Grüsse

Bernd