eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon Stefan / goldenwolf » Fr 3. Jul 2009, 12:18

Nachtrag zum Thurner-Generator & der Möglichkeit, Gleichstrom zu produzieren (war eine Frage von Bernd glaub ich - ).

Aber erst einmal muss ich Euch einfach allen sagen, wie begeistert ich von diesem Forum bin. Obwohl ich blutiger Laie bin, was Windkraft, Generatoren, Elektro-Physik etc. angeht, interessiere ich mich seit ~ 1-2 Jahren für alle möglichen Arten von alternativen Energieerzeugungen.

Mir ist aber noch kein Forum untergekommen, wo so begeistert, so intensiv und innovativ gearbeitet wird - und wo man vor allem seine Erkenntnisse mit anderen auch teilt.... viele Entwickler/ Erfinder von denen ich was gelesen habe, sitzen auf ihren Ideen, wie auf einem "Nibelungen-Schatz" und würden den auch lieber versenken, als etwas mit anderen zu teilen ... :)

Bei meinen Recherchen bin ich natürlich auch auf den den eisenlosen Scheibenläufer von Walter Thurner gestoßen (wobei sein Begriff Unipolarmaschine sehr unglücklich gewählt ist).
In seiner Patentschrift schreibt er, dass: " Der Wirkungsgrad kann erhöht werden, wenn die Schleife der Erregerwicklung der gegenüberliegenden freien Seite einer 2. Erregerwicklung so angeordnet wird, daß der Reitermagnet immer von allen Seiten
mit der Erregerwicklung eingeschlossen ist. "

M.E. heißt dies mit meinem Laien-Verstand, dass einfach eine zweite, entgegengesetzte durchgängige Schleifenwicklung angebracht wird, die auch entsprechend entgegengesetzten Strom liefern müßte .... oder??
Hier tritt bei mir Verwirrung ein, weil Bernd keine durchgängige gewickelte Spule angebracht hat, sondern einzelne, verschaltete Spulen (keine Ahnung, was dies für Unterschiede ausmacht).

Aber wie der Walter Thurner mit diesen beiden gefaltetetn Spulen Gleichstrom erzeugen will, kann ich so auch nicht nachvollziehen.
Vielleicht hat er ja gedacht, dass immer dann, wenn bei abwechselnden umgekehrten Wicklungen an einer Wicklung mit dem Nord-Pol Strom erzeugt wird, der Süd-Pol gerade bei der anderen Wicklung ist, die ja umgekehrt gewickelt ist und dadurch einen Strom in gleicher Richtung erzeugt ....... ??? Uffff :? Das würde aber dann doch immer noch keinen Gleichstrom ergeben - sondern nur stärkere Phasen???? :?

Eine Lösung für Gleichstrom-Scheibenläufer hätte ich aber dennoch anzubieten:

* Die Rotor-Magnete werden gedreht, so dass Nord und Südpol auf und unter der Rotor-Scheibe sind (sorry für meine unfachlichen ausdrücke -
kapiere einfach nicht, was radial, axial, tangential etc. ist ... ;-)
* Keine gefalteten Spulen, sondern "einfache" Luftspulen zu beiden Seiten des Rotors, die jedoch abwechselnd umgekehrt gewickelt sind.
* auf der Gegenseite des Rotors das Gleiche. Die Spulen, die zu beiden Seiten des Rotors genau gegenüber liegen, müßten auch wieder
entgegengesetzt gewickelt sein.
* Verschaltung jeweils der gleich gewickelten Spulen einer Seite zusammen mit der "Partnerspule" auf der anderen Seite des Rotors.

Man müßte somit zwei getrennte Stromkreise erhalten mit Gleichstrom, denn eine Rotorseite würde in jeweils einem der Stromkreise immer nur Strom in die gleiche Richtung produzieren. Da der entgegengesetzte Magnetpol auf der anderen Seite der Rotors auf eine umgekehrt gewickelte Spule träfe, würde auch hier Strom in die gleiche Richtung produziert. Wichtig wäre also nur, dass die sich abwechselnden Spulen beim Rotorlauf zu 2 getrennten Stromkreisläufen gehören müssen.

vielleicht hat Herr Thurner ja so etwas im Sinn gehabt - das krieg ich aber ehrlich gesagt nicht mehr mit den gefalteten Spulen zusammen - da setzt mein Kopf aus ... bzw. da ist jetzt genuch gefaltet und gewunden ;)

so .... ich hoffe, Ihr könnt meine Ausführungen irgendwie verstehen - und es ist nicht alles völlig abwegig.

herzliche Grüße

Stefan
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon Bernd » Fr 3. Jul 2009, 22:00

Hallo Stefan und herzlich willkommen hier im Forum und Grüsse nach Fehmarn.

Vielen Dank für dein Lob an dieses Forum. Du hast Recht, viele sitzen auf ihren Erkenntnissen
wie ein Huhn auf seinen Eiern. Es ist vielleicht menschlich das jeder der eine Entdeckung gemacht
hat zunächst sofort glaubt damit Millionär werden zu können.
Zumindest ich persönlich gebe mich da allerdings keinen Illusionen hin.
Es freut mich immer sehr wenn hier im Forum ganz offen über sehr interessante Dinge berichtet wird.

Was Walter Thurner da genau überlegt hat ist mir auch schleierhaft. Wenn man sich ein bisschen
mit Induktion befasst, dann fällt es einem schwer da seine Gedankengänge hinischtlich der
Gleichstromerzeugung nachzuvollziehen.
Solange unterschiedliche Magnetfelder, bzw Magnetfeldausrichtungen nacheinander durch eine
Spule laufen wird zwangsläufig Wechselstrom induziert. Genau das ist bei meinem Generator, der
ja im Prinzip nach der PDF von Walter Thurner gebaut wurde, der Fall.

Gleichstrom kann nur in zwei Fällen erzeugt werden. Die eine Option ist einen Leiter in einem homogenen
Magnetfeld zu bewegen dessen Polarität sich nicht ändert. Ich habe da eine Idee auf Basis eines Scheibengenerators
aber die erzeugt derzeit nur sehr geringe Spannungen.
Die zweite Möglichkeit ist ein Magnetfeld mit immer gleicher Ausrichtung in seiner Intensität auf- und
abschwellen zu lassen. Das ergäbe pulsierenden Gleichstrom. Vermutlich hatte Thurner so was ähnliches vor.

Grüsse

Bernd
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon Stefan / goldenwolf » Fr 3. Jul 2009, 22:39

Hallo Bernd,

dann ist sicher das Problem mit dem Gleichstrom ohne Kommutator, dass man die Spulen so weit auseinander ziehen muss, damit es auch keine Überlagerung gibt, sondern ein An- und Abschwellen. Deshalb die Idee mit den zwei Stromkreisen mit abwechselnd anders gewickelten Spulen (ich lieg doch damit richtig, dasss sich bei der Strominduktion die Stromrichtung ändert, wernn die Wicklung der Spule anders herum läuft??) - somit würde man die Zwischenräume auch ausnutzen. Man hätte quasi zwei pulsierende Einphasen-Gleichströme mit entgegengesetzer Richtung.

Jedenfalls können die Magnete nicht wie bei Thurner angedacht liegen - denn dann wechseln sich ja Nord- und Südpol zwangsläufig immer ab. ... Die Spulen eines Stromkreises dürfen also nur von einem Pol durchflossen werden ...... gut ........ also Nordpol auf dem Rotor nach oben, Südpol nach unten und normale Luftspulen mit sich abwechselnden Wicklungen ..... das müßte doch ausreichen, dass pro Stromkreis die Feldstärke bzw. der magnetische Fluss genügend an- und abschwellt?? Oder??
Ich müßte das mal auf ner Skizze verdeutlichen - aber mein Photopaint is nicht gerade geeignet, Luftspulen zu zeichnen :(

Ich wünsch Dir jedenfalls weiterhin so viel Erfolg bei den Experimenten .... und der Scheibenläufer war ja schon sehr, sehr weit gediehen und bei den Preisvorstellungen von Herrn Zotteloer (oder so ähnlich) ... da lohnt sich der Eigenbau ja richtig ... bin bald von meinem Stuhl gekippt bei dem Preis.
Also Deine Arbeit find ich einfach klasse. Wäre schön, wenn Du hier postest, wenn Dein großer Generator fertig ist.

herzliche Grüße aus dem Norden

Stefan
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon Bernd » Sa 4. Jul 2009, 12:05

Ich muss mich korrigieren. Auch ein an- und abschwellendes Magnetfeld erzeugt Wechselstrom.
Wenn ich einen Magneten zu einer Spule hinführe entsteht eine Spannung und wenn ich ihn weg
ziehe eine weitere in umgekehrter Richtung. Also funzt es so leider auch nicht.
Gleichstrom kann man also nur direkt durch gleichförmiges bewegen eines Leiters in einem konstanten
Magnetfeld ohne Richtungsänderung erzeugen. (Lorentzschaukel, hier allerdings muss das Bewegen
ständig in nur eine Richtung erfolgen)
Wäre schön, wenn Du hier postest, wenn Dein großer Generator fertig ist.

Das werde ich ganz sicher machen.

Grüsse

Bernd
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon Stefan / goldenwolf » Sa 4. Jul 2009, 14:13

Hallo Bernd,

danke für die Klärung - ich versuche mich gerade über Wikip. genauer in die Elektromagnetische Induktion einzuarbeiten - und war witziger Weise gerade auch genau an diesem Punkt, dass eine Wechselspannung auch dadurch entsteht dass der magnetische Feldfluss zu und abnimmt - nicht nur dadurch, dass die Polarität sich umgehrt ...... wollte ich natürlich nicht glauben .... deshalb ist es super, dass Du das hier bestätigst.

ich glaube auch verstanden zu haben, was das Projekt von Thurner ist: nämlich möglichst beide Arten der Induktion auszunützen: die relative Bewegung während das magnetische Feld unverändert ist (und ich hoffe es geht um die relative Bewegung wie bei der 2. Induktion auch) und die Induktion durch Änderung des Magnetfeldes .... deshalb auch diese komische Anordnung der gefalteten "Riesenpsule" rings um den Stator.
Ich glaube, dass durch diese Anordnung in dem kurzen Moment, in dem die Lorentzkraft aktiv wird, Strom in die gleiche Richtung induziert wird, wie bei Änderung des Magnetfeldes - und sich damit die beiden Strominduktionen nicht gegenseitig behindern/ aufheben. Im Gegenteil da ja nur eine einzige große Riesenpsule vorhanden ist, kann sich diese Art des Stroms über den ganzen Statorumfang herum für eine (halbe) Phase ungehindert (d.h. mit geringerem Widerstand als bei getrennten Spulen) fließen. Wenn ich das so richtig verstanden hab, wäre das ein genialer Einfall.
Ich glaube mit der einen großen gefalteten "Riesenspule" hat Thurner so eine Art Hybrid herstellen wollen zwischen der Scheibe des Unipolargenerators (aus massivem Material) und den Spulen-Generatoren, um dadurch beide Strominduktions-Arten nutzen zu können.

Jemand im Forum hier hat geschrieben, dass bei den beiden Arten der Strominduktion ein Verhältnis von 1 : 6 anzusetzen wäre. Dies würde doch gut passen, da Thurner ja ein Wirkungsgrad von glaub ich 97 % annimmt (ansonsten hab ich hier gelesen, dass gute Generatoren einen Wirkungsgrad von 80 hätten ......).

Aber duch dieses "Aufhellen" des Dunkels im Reich des Elektromagnetismus ist mir noch viel unklarer, wie Thurner denn mit seinem Scheibengenerator Gleichstrom erzeugen will??? Es ist eben kein reiner Unipolargenerator, der nur die "Faraday-Induktion" nutzt???

Jedenfalls freu ich mich, wieder etwas mehr verstanden zu haben ... :D
- und das generelle Projekt der Optimierung von Generatoren find ich klasse -

Vielleicht gelingt es Dir Bernd ja auch noch, den Wirkungsgrad Deines eisenlosen Generators in die "Kaiserklasse" zu heben.

Herzlichen Gruß

Stefan
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon Bernd » Sa 4. Jul 2009, 14:21

Der Wirkungsgrad meines Generators ist fast ausschiesslich vom Innenwiderstand abhängig und
damit auch von der Höhe des entnommen Stromes/Leistung abhängig.
Verluste wie sie bei "normalen" Generatoren durch Wibelströme im Eisen auftreten sind hier
nicht gegeben.
Der Wirkungsgrad wird beim fertigen Generator deutlich über 90% liegen, davon gehe ich fest aus.
Das ist aber für alle eisenlosen so, auch der Scheibengenerator dürfte in diesen Regionen liegen.

Grüsse

Bernd
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon CFD » Sa 4. Jul 2009, 17:03

Hallo Bernd,
du sagtest:
Bernd hat geschrieben:Der Wirkungsgrad wird beim fertigen Generator deutlich über 90% liegen, davon gehe ich fest aus.


Meine noch nicht ganz fertigen Überschlagsrechnungen zeigen, dass wird schwierig werden :-(

Entscheidend ist,
mit wie viel Pole (Magneten), bei welcher Drehzahl willst du wie viel Watt dem Generator entnehmen?
Was zeimlich auf den Wirkungsgrad geht ist mit wenig Spannung viel Leistung entnehmen zu wollen. Da schlagen die ohmschen Spulenverluste voll zu (P_verlust_Spule = I² * R).

==================================================================================
Beispielrechnung 1:

Magnetabmessungen: 40 mm x 40 mm x 15 mm
Rotorscheibe Aussendurchmesser: 400 mm
Anzahl Magneten (Pole): 36
Anzahl Spulen: 32 (weniger Spulen als Pole wegen zweigeteiltem Stator zwecks besserer Montage)
Drahtdurchmesser: 1 mm
Anzahl Windungen: 20
Drehzahl: 50 U/min
Generator Abgabeleistung: 500 W

Induzierte Spannung: 32,5 V
Spulenwiderstand: 3,9 Ohm
Strom 15,4 A
Ohmsche Spulenverluste: 923 W

Generatorwirkungsgrad: 35%
=============================================================================================
Beispielrechnung 2:

Magnetabmessungen: 40 mm x 40 mm x 15 mm
Rotorscheibe Aussendurchmesser: 400 mm
Anzahl Magneten (Pole): 36
Anzahl Spulen: 32 (weniger Spulen als Pole wegen zweigeteiltem Stator zwecks besserer Montage)
Drahtdurchmesser: 1 mm
Anzahl Windungen: 20
Drehzahl: 150 U/min (Über ein 1:3 Getriebe)
Generator Abgabeleistung: 500 W

Induzierte Spannung: 97,5 V
Spulenwiderstand: 3,9 Ohm
Strom 5,1 A
Ohmsche Spulenverluste: 100,3 W

Generatorwirkungsgrad: 83%
=============================================================================================

Beispielrechnung 3:

Magnetabmessungen: 40 mm x 40 mm x 15 mm
Rotorscheibe Aussendurchmesser: 1050 mm
Anzahl Magneten (Pole): 96
Anzahl Spulen: 92 (weniger Spulen als Pole wegen zweigeteiltem Stator zwecks besserer Montage)
Drahtdurchmesser: 1 mm
Anzahl Windungen: 20
Drehzahl: 50 U/min
Generator Abgabeleistung: 500 W

Induzierte Spannung: 244 V
Spulenwiderstand: 11,2 Ohm
Strom 2,1 A
Ohmsche Spulenverluste: 47 W

Generatorwirkungsgrad: 91%
=============================================================================================

-> Der Axial-Radial-Air-Flux-Generator "liebt" hohe Drehzahlen. Hat man die nicht sollte man hohe Polzahlen realisieren.

Gruß CFD
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon CFD » Sa 4. Jul 2009, 17:43

Nachtrag: Alle vorigen Beispiele beziehen sich auf 1 Phase.

Das 1. Beispiel mit 3 Phasen gerechnet:

Beispielrechnung 1 (3 Phasen):

Magnetabmessungen: 40 mm x 40 mm x 15 mm
Rotorscheibe Aussendurchmesser: 400 mm
Anzahl Magneten (Pole): 36
Anzahl Spulen: 32 (weniger Spulen als Pole wegen zweigeteiltem Stator zwecks besserer Montage)
Drahtdurchmesser: 1 mm
Anzahl Windungen: 20
Drehzahl: 50 U/min
Generator Abgabeleistung: 167 W pro Phase (3 x 167 Watt = 500 Watt)

Induzierte Spannung: 32,5 V
Spulenwiderstand: 3,9 Ohm
Strom 5,1 A
Ohmsche Spulenverluste: 103 W

Generatorwirkungsgrad: 62%

Das sieht schon besser aus :-), aber immer noch < 90% :-(

Gruß CFD
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon Bernd » Sa 4. Jul 2009, 18:32

Deine Beispielrechnungen hinken allerdings etwas, denn die Spulen eines solchen grossen Generators
mit weniger als 1mm² Querschnitt zu erstellen wäre natürlich "wenig sinnig".
(Deine Rechnungsgrundlage = 1mm Durchmesser = 0,785mm² Drahtquerschnitt)

Ohne jetzt zu rechnen würde ich aus dem Bauch heraus sagen das es eher in der Gegend von 4mm² sein
sollte, also ca. 5x weniger Innenwiderstand als in deinen Rechnungen. Angestrebtes Ziel sind mit dem
Widerstand unter 0,5 Ohm pro Phase zu bleiben. Aber 5x weniger wäre auch schon mal ok.

Bei 50 U/min finde ich 500 Watt auch sehr hoch angesetzt, das würde das Windrad nicht liefern können,
es sei denn es ist ein riesiges Mörderding.
Ferner würde es bedeuten das der gleiche Generator in der Lage wäre bei nur 200 U/min schon 8000 (!!) Watt abzugeben. :D
Diese Werte erscheinen mir doch reichlich hoch angesetzt.
Ursprünglich bin ich mal von 20Watt bei 20U/min ausgegangen, das wären dann ca. 100 Watt bei 50U/min.
Auch 200 Watt bei 50U/min fände ich vielleicht noch ok, aber 500 erscheinen mir doch etwas viel.
Du machst den Traumgenerator ja besser als er sein sollte. :)
Gut, es ist natürlich immer abhängig davon wie gross das Windrad werden soll. Sicher gibt es auch welche die
bei 50 U/min schon 10.000 Watt und noch mehr zum Generator liefern könnten.
Ausgelegt war die Generatoridee mal für einen Canstein mit 2 bis 3m Durchmesser, aber man ist ja flexibel. :)

Rechne doch noch mal mit 4mm² Kupfer und 200 Watt bei 50U/min und überall mit 3 Phasen und du wirst sehen
es sieht schon gaaanz anders aus und fast überall wird die 9 beim Wirkungsgrad vorne stehen :)

Grüsse

Bernd
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Re: eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

Beitragvon Bernd » Sa 4. Jul 2009, 23:09

Anzahl Magneten (Pole): 36
Anzahl Spulen: 32 (weniger Spulen als Pole wegen zweigeteiltem Stator zwecks besserer Montage)

Kannste mal erklären was du Dir dabei ganz genau vorstellst ? Willst du die Spulen wie beim
Scheibengenerator so üblich verschalten um auf 3 Phasen zu kommen oder welcher Gedanke steckt
dahinter?

Mir fällt auf das dein Rechenweg bei 96 Spulen deutlich mehr als 3 x mehr Spannung ergibt wie bei
deiner Rechnung mit nur 32 Spulen, nämlich erstaunliche ca. 7,5 x mehr Spannung.
Woher rührt dieser positive Effekt ?
Durch die höhere Umfangsgeschwindigkeit ?
Entscheidend ist, mit wie viel Pole (Magneten), bei welcher Drehzahl willst du wie viel Watt
dem Generator entnehmen?

Diese Frage sollte durch die Simulationen, die Versuche und deren Ergebnisse beantwortet werden.
Was sich dabei mit wieviel Aufwand erreichen lässt wird sich letztendlich zeigen.

Grüsse

Bernd
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