Versuch-Optimale Luftspalt und Wickelraum

[Ekofun]

Hallo zusammen,

habe mehrere FEEM Simu gemacht und Luftspalt immer um 2 mm erhöht.Angefangen mit 8mm und bis 16mm.Alle andere Daten wie Magnetabmessungen,seitliche Abstände wurden nicht geendert,geendert wurde nur Luftspalt(Lsp.)

Seitliche Magnetenabstand = Magnetbreite / 2,So ist dann Schenkelbreite vom Spule genau halbe Magnetbreite.Da wir zwei Schenkel haben zwischen 2 Magneten ist dann seitliche Abstand 25 mm.Magnet: 50 x 25 x 8mm.

Alle Simu wurden als Kreisgenis gezeichnet,wegen einfache Handhabung.Es endert sich nichts bei B-Werten und Joulwerten.

Eisenscheibe soll mindest 10mm dick sein wegen Sätigung,habe 12 mm genommen.

Alle B-Werte sind in mite der Luftspalt genommen,und mit Intergral Befehl(B.n),sind also Mittelwerte.

Werte: FEEM
Lsp.........T.........Joul
8mm.....0,776.....1.966
10mm.....0,647.....2,084
12mm.....0,583.....2,138
14mm.....0,529.....2,152
16mm.....0,483.....2,139

Dann habe fersucht eine Formel zu kreieren um diese Werte ohne FEEM zu bekommen,es geht, aber sind große Unterschiede,eben bin kein Mathematiker.

Erfgebnisse:
8mm.....1,00
10mm.....0,79
12mm.....0,70
14mm.....0,569
16mm.....0,501
Nach meiner Meinung,optimale Lsp ist ca 1,60 * Magnetdicke(höhe),da sind T-Werte über 0,5 T und Joul am höhsten.
Wenn einige Kolegen Mathematiker sind dann können das noch verbessern,um mit Formel zu optimalen Werten zu kommen.

Flußdichte und Joul.jpg (123.43 KiB) 9766-mal betrachtet

Spalte B1 zeigt T-Werte die mit "Notformel" erechnet wurden,in Diagramm gelbe Linie.

Grüße

Ekofun

[Ekofun]

Vortstzung..

Hallo zusammen,

heute kommen FEEM Simulationen vom gestrigen Schreiben.Wie schon gesagt,alle Abmessungen sind immer gleich,nur Lsp endert sich,damit endert sich auch T-Wert.Interessant ist das wenn T-Wert höher ist ist Joulwert kleiner und wenn T-Wert kleiner ist,ist Joulwert höher.

Und wenn Geni ruht, ist 1 Joul 0 Wat,wenn aber leuft dann ist Joul mal Frequenz Leistung. 1J = 1W/s.

Denke,das neben T-Wert auch Joul wichtig ist.

Abstand(seitlich) zwischen Mags ist 25 mm,für 2 Spulenschenkel,je 12,5mm breite und höhe ist nach Lsp zu sezen.

Es ist zu sehen T höher J ist kleiner

Versuch 4 Lsp 8mm.jpg (244.95 KiB) 9741-mal betrachtet

Joulwert pro Pol Vers.4.jpg (311.77 KiB) 9741-mal betrachtet

Versuch1 Lsp 12mm.jpg (313.29 KiB) 9741-mal betrachtet

bei 10m/s hat Windrad 89 U/min und bei 1:3 hat 267 U/min, = 26,7Hz = 1,36 KW,(51 Joul * 26,7 Hz) 6-Volpole.

Versuch1 Joulwert.jpg (309.97 KiB) 9741-mal betrachtet

Versuch 2 Lsp 14mm.jpg (349.83 KiB) 9741-mal betrachtet

Versuch 2 Joulwert.jpg (314.68 KiB) 9741-mal betrachtet

Versuch 3 Lsp 16mm.jpg (282.29 KiB) 9741-mal betrachtet

Versuch 3 Joulwert.jpg (278.04 KiB) 9741-mal betrachtet

Hier sieht man das T-Wert zu niedrig ist und das Joulwert auch kleiner ist.In Simu mit Lsp 14 und 12 mm sind gute Werte vom beiden.

Um mehr Raum für Wicklung könnte man seitliche Magsabstand erhöhen dann haben wir Platz,und T-Wert endert sich nicht,auch Joulwert endert sich nicht.Dadurch wird D von Geni größer,aber finde das dadurch auch V(m/s) größer wird was sich auch positiv auswirkt,oder?
Denke das es noch nicht fertig ist mit diesen Thema,so bin dankbar für Meinungen,Anregungen und mathematische Hilfe.

Grüße

Ekofun

[Famzim]

Hallo

Bei grösseren seitlichen Magnetabständen sollte man bedenken das die Windungen der Spulen nur vor den Magneten eine Spannung erzeugen !
Sind die Abstände gleich Magnetbreite erzeugen sie nur an 50 % des Umpfangs eine Spannung.
Ist der Abstand noch grösser, zb doppelt so groß, nur noch zu 33,3 % am Umpfang.
Ausserdem wird die mittlere Leiterlänge auch grösser, und damit der CU Widerstand.
Ich schlage mal den entgegengesetzten Weg vor.
Damit meine ich, ich mache die Magnete breiter.
Dadurch wird länger am Umpfang eine Spannung erzeugt, und es sind mehr Leiter die Arbeit leisten.
Bei Drehstromsystemen sind im allgemeinen auch 2/3 aller Spulen immer aktief, und bilden den Verkettungsfaktor für Spannung und Strom.
Ist der Abstand aber doppelte Magnetbreite, ist im schnitt immer nur eine Phase aktief !

Bei meiner ersten Konfrontation mit den Dualscheibengenis, dachte ich auch ein großer Abstand wäre besser, da das Feld nicht so leicht zum Nachbarmagneten kann, muß aber meine Meinung da revidieren, den die Magnetlinien stossen sich seitlich stark ab und stützen dadurch das Mittelfeld.
Die Verluste sind nicht so groß wie es den Anschein hatte.
Wenn ich mal das Feld des Magneten mit 100 % annehme, und davon gingen 10 % seitlich verloren, blieben 90 % über.
Nun fülle ich die Lücke zwischen den Mags mit weiteren 50 % Magneten auf, sind das zum Anfang dann 150 %.
Statt 50 % Magnete und 50 % Seitenabstand dann 75 % Magnete und 25 % Seitenabstand.
Angenommen durch den wesendlich kleineren seitlichen Abstand gehen nun 15 % verloren von den 150 %, dann fehlen 22,5 von 150, und es bleiben noch 122,5 % gegenüber 90 % bei grossem Abstand.
Das ist ein pluß von 36 % bei unverändeter Wicklung.
So sind auch 2 Phasen aktief und die Sinuslinie des Spannungsverlaufes nicht so spitz sondern Breitflächiger.

Gruß Aloys.

[Ekofun]

Hallo Aloys,

verstehe nicht ganz,seitlich stoßen sich nicht ab sonder zihen sich an.So sieht es aus das Magnetfeld schächer wird.Hier, FEEM zeigt das sehr gut,oder ich deute FEEM nich richtig.

Zwischenablage01.jpg (358.58 KiB) 9714-mal betrachtet

Bei größere Abstand habe keine Lienien die zu Nachbarmagnet gehen.Ob das jetzt ein nachteil ist weiss nicht genau aber Ihre Erklährung deutet darauf hin.Man sollte wissen wo ist höhere Gewinn....

Und,es wurde gesagt das Spulenschenkel genau halbe Magnetbreite breit sein soll.Da zwischen zwei Magneten zwei Schenkel sind dann muss Abstand Magnetbreite sein,oder ??.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Hallo Ekfoun,
kannst du das mit dem Joule noch mal näher erläutern ?
Wie errechnest du das bzw. was sagt dieser Wert genau aus ?


Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

Magneten haben nach Kennzahl ihre Energieprodukt B*H pro Kubikmeter.Diese Daten stehne in Tabellen .
So z.B. Magneten N40 haben 303 biss 318 KJ/m^3,Magneten N52 von 380 biss 422 KJ/m^3.

In E-Bücher ist Joul 1W/s aber nur in bewegung.Wenn mir FEEM sagt das zwischen 2 Magneten 2Joul habe bedeutet das bei rotieren eine Leistung abgegeben wird.Höhe von Leistung hängt vom Frequenz des Rotors.

Bei diesen FEEM Simulationen habe immer 24 Magneten pro Scheibe genommen und ist Dualausführung.Also habe 24 * 2,15 Joul = 51,6 W zu verfügung pro Sekund.

So habe dann bei 50 Hz 51,6 * 50 Hz = 2,58 KW minus alle Verluste.

Nach ganzen Simulationen (bin nicht fertig) denke das optimale Luftspalt ca 1,6 mal Magnethöhe ist,da sind beide
Werte am Höhsten,optimal.

Mit Joul werde mich noch neher bescheftigen und berichten.Meinermeinung nach Flußdichte ist für Spanung verantwortlich und Joul für Leistung und der hängt wiederum von gespeicherte Energie die im Magnet ist.
Joulwert vom einen Magnet hängt von seine Volumen,je Magnet mehr Volummen hat ist auch Joulwert größer.

Zur Zeit weiss nicht mehr werde mich aber noch weiter damit bescheftigen.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Hmm so ganz ist mir das noch nicht klar, wir hatten das Thema ja schon mal.
Kann es sein das es um diesen Effekt geht das ab einer bestimmten Leistung bzw durch das Gegenfeld die magnetische Wirkung
des Magneten abgeschwächt wird und daher die abgegebene Leistung nicht weiter zunehmen kann ?


Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

habe in Internet das gefunden:

James Prescott Joul.jpg (516.37 KiB) 9677-mal betrachtet

Früher wurde für Wermeenergie Kalorie gebraucht,nach Joulisches Gestz ist heute 1 Joul.

Wie zu sehen ist,1 Joul ist 1Nm/s = 1W/s.

Dann verstehe ich das so: Zwischen 2 Magneten sagt mir FEEM das da 2,15 Joul sind,dann habe in diesen Raum mögliche Energi von 2,15 W/s bei eine bestimmte Drehzahl(Frequenz).Vom diesen 2,15 W/s bekomme weniger,weill Verluste noch abgezogen werden.Diese Energie ist im Magneten gespeichert durch Magnetisierungs Vorgang.

Leistungsabschwächung kommt durch Feldstärke die gegen magnetische Feld wirkt.Denke das ist so in etwa:
bei Belastung entsteht Strom die in Wicklungen eine Feldstärke produziert und die schwächt Magnetfeld.Zum Beispiel Strom ist 10 A und Spule hat 40 Wdg. dann habe eine Feldstärke von 400 A,wenn sich Strom noch weiter erhöht habe noch größere Feldstärke und Magnetfeld wird noch mehr geschwächt.Ab eine Punkt ist keine Leistungszuwaks mehr möglich.
Das könnte man ausrechnen nur ich weis nicht wie sich Magnetfeld verhält zu diese gegen Feld,wie leicht ist den zu schwächen,dise Zusammenhänge weiss nicht.Das hat mit Entmagnetisierungskurve was zu tun,und diese Wissen fählt mir.

Die Joul mit FEEM anzusehen,klikt man auf grüne Fläche mit 4 Punkten,Fläche ist kwadratisch.

Grüße

Ekofun

[vm]

Hallo Ekofun

Ich habe deine Simus als Vergleich mal als echten Scheibengeni mit dem Excel Programm aus dem Forum gerechnet

Mittlerer Magnet-Kreis -Durchmesser = 38,2 cm

Drehzahl 100 U/min (2m/sek )

1mm Luftspalt zwischen Magneten und Stator ( 2 mal )

Also 8mm = 75mm^2 pro Spulenschenkel

10mm = 100mm^2

12mm = 125mm^2

14mm = 150mm^2

16mm = 175mm^2

Die Spulen sind als ideale Spulen gerechnet also 1mm^2 = eine Windung mit 1mm^2 Draht und einem Widerstand von 0,01724 Ohm/Meter

Der Geni ist einphasig und hat 24 Spulen und 24 Magneten ,eine Windung ist 0,25 Meter Lang

Damit hat die 8mm Version :1800 Windungen.....450 Meter......7,758 Ohm........183,7 Volt

10mm Version :2400 Windungen.....600 Meter......10,344 Ohm........219,5 Volt

12mm Version :3000 Windungen.....750 Meter......12,93 Ohm........247,2 Volt

14mm Version :3600 Windungen.....900 Meter......15,516 Ohm........269,2 Volt

16mm Version :4200 Windungen.....1050 Meter......18,102 Ohm........286,7 Volt

Wenn man die Genis jetzt bei 50 % Wirkungsgrad vergleicht und die Gesamtleistung des Generators berechnet :

8mm ......11,84 A * 183,7 V = 2175 Watt Gesamtleistung

10mm ......10,61 A * 219,5 V = 2329 Watt

12mm ......9,56 A * 247,2 V = 2363 Watt

14mm ......8,67 A * 269,2 V = 2334 Watt

16mm ......7,92 A * 286,7 V = 2270 Watt

ist eigentlich die 12 mm Version am Leistungsfähigsten


mfg.Volker

[Ekofun]

Hallo Volker,

wie kommst Du auf so viele Windungen? Ist das Geni für direkte Antrieb,ohne Getriebe.?

Magnet ist 50mm x 25 mm x 8mm. D innen = 382mm genommen 383mm,R = 191,5 mm. D-Rech = 383 + 25mm = 433mm

Schenkelbreite ist 12mm und Schenkelhöhe ist 10mm,Lsp = 12mm.Also Stator mit 10mm dicke hat vom jede Seite noch 1mm Luftspalt,hakt niergends.

1 Wdg = 2 * 5cm + 2 * 2,5cm + mittlere Höhe * 3,14 = 10cm + 5cm + 0,5cm * 3,14 = 15cm + 1,57cm = 16,6cm,habe für alle Fälle 18cm pro Wdg genommen.

Dann einfasige Geni: für Ginlong 1,5 KW:

Anfangsspanung laut Datenblatt = 30 V, habe 44 V Wechselspanung genommen,weiter B = 0,583 T
24 Spulen,24 Mags,
pro Spule brauche 1,84V dann brauche 21 Wdg pro Spule.Das sind 504 Wdg für Geni.
Eine Spule hat dann 3,78 m Draht und 24 Spulen haben dann 91 m Draht.
R soll 1,25 Ohm sein für ganze Geni dann ist das pro Meter Draht 0,014 Ohm.
Gewählte Dratdicke ist 1,5mm und Querschnitt ist 1,766 mm^2 ; Kontr. 9A / 6 = 1,5mm^2,also ist gut.
R/m = 0,01 Ohm bei 20 Grad,bei 90 Grad ist er 0,014 Ohm.
Dann hat Geni 1,27Ohm bei 90 Grad, und 0,91 Ohm bei 20 Grad.Mittelwert wäre 1,1 Ohm.

P-Verlust = 9A^2 * 1,1 Ohm = 89 W. 1% von 1500 = 15 W.
Verluste = 89 / 15 = 5,93 % ----> Wirkung = 94,07 %

Versuch 6 Lsp 12mm.jpg (225.97 KiB) 9634-mal betrachtet

Mich werde interessieren wie kommt es zu so krassen Windungszahlunterschieden.

Ich rechne mit unsere Formel.

Grüße

Ekofun