Mein kleiner Scheibengenerator =)

[finn]

V und U in der tabelle?!
soll U => A sein?

[bernhard8]

@ncrypta: Gratulation! Die Werte sind ja nicht schlecht. Allerdings muss ich dich auf folgendes hinweisen:

Du hast Leerlaufspannung u. Kurzschlusstrom gemessen. Wenn du die miteinander multiplizierst bekommst du nicht die Leistung die der Generator abgeben kann.

Du kannst damit aber den effektiven Innenwiderstand abschätzen: Ri = ULL / IK, was bei dir etwa bei 3-4 Ohm liegt.
Die maximal mögliche abgzugebende Leistung hast du bei Leistungsanpassung. Du schliesst also einen Lastwiderstand an der gleich gross dem Innenwiderstand Ri ist.

Am Ende des Tages ergibt das für die abgegebene Leistung: Pa = Pges / 2, also du bekommst höchstens nur die Hälfte deiner ermittelten Werte aus dem Generator raus wenn du ihn richtig (mit Ri) belastest. Genau diese ideale Belastung ist nicht einfach umzusetzen (zB. beim Akku laden).

Deshalb ist meist die einfachste Methode den Wirkungsgrad zu verbessern ganz einfach den Innenwiderstand zu verkleinern. (wir wissen alle dass dies nicht einfach sondern aufwendig ist).

Die Leistung die du ermittelt hast entspricht der maximal möglichen Bremsleistung. Du kannst den Generator kurzschliessen, damit bremst der Generator mit dieser Leistung den Rotor ab.

Ist auch bei Wikipedia erklärt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Leistungsanpassung

[Bernd]

Allerdings muss ich dich auf folgendes hinweisen:
Du hast Leerlaufspannung u. Kurzschlusstrom gemessen.
Wenn du die miteinander multiplizierst bekommst du nicht die Leistung die der Generator abgeben kann.

Diese Art der Messung zeigt zwar nicht die maximal mögliche Ausgangsleistung, gibt aber einen guten Eindruck
davon wieviel Leistung bei welcher Drehzahl möglich ist, ohne Rücksicht auf die unterschiedlichen möglichen
Lasten nehmen zu müssen.
Ich mag diese Messung sehr, sie macht Generatoren endlich mal vergleichbar, ohne Rücksicht auf die Abgabespannung
den innenwiderstand oder was auch immer nehmen zu müssen.
Das was bei dieser Messung/Rechnung heraus kommt zeigt 1/4 (nicht die Hälfte) der möglichen maximalen
Abgabeleistung bei Leistungsanpassung. Für einen guten Wirkungsgrad muss man mit einer noch geringeren
Leistung als 1/4 rechnen.
Außerdem zeigt diese Kalkulation die mögliche Bremsleistung wenn man sein Windrad bei möglichen schädlichen
Drehzahlen abbremsen will.

Hast du allen ernstes 8 A bei deinen Tests durch den Stator fliessen lassen ?
Ncrypta mich würde mal interessieren wie warm das Teil dabei wurde.

Grüsse

Bernd

[ncrypta]

Ja es waren kurzzeitig 8A, aber vielleicht 5-10 Sek. Dabei konnte ich keine nennenswerte Erwärmung feststellen. Aber jetzt wo Du es sagst, sollte ich wohl etwas vorsichtiger sein, wieviel Leistung ich da abzapfe!

[Bernd]

Jo dabei entstanden kurgeschlossen immerhin etwa 200 Watt an Wärme im Stator.
Das ist als ob man eine Herdplatte zwei drei Sekunden anschaltet und dann wieder aus.
In dieser Zeit wird sie noch nicht super heiss aber ein paar Sekunden länger und das
Giesharz im Stator wird zu Butter.

Durch tempern könntest du den Stator übrigens temperaturfester machen.
Das heisst erwärmen im Backofen auf bestimmte Temperaturen für eine bestimmte Zeit.

Als Getriebe würden sich doch auch prima die kleinen Zahnriemen von Conrad anbieten.

Grüsse

Bernd

[ncrypta]

Hab ich übrigens getempert die Scheibe^^ Bei ca 60°C auf der Heizung noch in der Form für gt 24h.
Was ich an Zahnriemen nicht mag, das man die nicht so einfach kürzen kann.
D.h. ich müsste einen bestimmten Abstand Achse-Achse einhalten, oder eine Andruckrolle verwenden. Bäh

[sombrero]

Hallo Bernd,
Das ist mir schon klar, daß der magn. Kreis durch die beiden Eisenscheiben geschlossen ist. Mir geht es doch um etwas anderes. Um den Luftspalt an den Spulen. Der ist doch wenn ich meinen Augen
trauen kann ca 8mm. An den Spulen sehe ich das. Wie kann man bei so geringen Maßen u. dabei einem so großen Luftspalt so große Kurzschlußleistung erzielen?
Das würde ich gerne verstehen.
Durch die Eisenkerne in den Spulen kann man den Luftspalt verkleinern. Das war mein Anliegen. Wenn der Stator unbedingt eisenlos sein soll, ist es ja sehr gut.
Dann doch mit ganz flachen Spulen. Bei 0.6mm Draht, ist das auch möglich. Aber noch immer kommt mindestens 3mm Luftspalt heraus. Man erreicht durch diesen Eisenweg durch Luft nur das der Generator kurzschlußfest ist. Wozu sollte er das sein? Es kann bei hoher Belastung nicht genügend magn. Fluß nachrücken, um es mal etwas bildhaft auszudrücken. Sozusagen eingebauter magnetischer Vorwiderstand durch verengten oder verlängerten Eisenweg. Prinzip wie beim Klingeltrafo.
Die gemessene Leerlaufspannung sagt nicht so viel aus. Die stellt sich sogar bei viel schlechterem Eisenweg ein. Bei den Meßgeräten von 10 MOhm heute, ist das keine Frage.
Man kommt um eine Belastung mit einem Widerstand von ca 3 Ohm nicht herum. Wenn dann 4A also 4A x 4A x 3 Ohm ca 45 W herauskommt bin ich bekehrt.
Außerdem bremst der Gen. bei Starkwind nicht so gut wie er es könnte. Das will man doch aber. Er soll doch gut bremsen u.viel Leistung abgeben.
Das die Nutzleistung 1/4 der Kurzschlußleistung ist verstehe ich nicht. Bei Ri = Ra sollte die optimale Nutzleistung 1/2 sein. Wolltest Du auf der sicheren Seite sein u. sagst 1/4 gibt er bestimmt ab?
Innenwiderstand Ri ist ja nicht nur der reine Drahtwiderstand. Da kommen ja noch einige Ersatzgrößen dazu. Unter anderem auch das Manko mit dem zu großen Luftspalt was ein ohmscher Ersatzwiderstand ist.

m.f.Gruß Peter Sombrero

[Bernd]

Viele Dinge die du da behauptest stimmen schlicht nicht.
Sorry aber es scheint mir das du dich noch nicht sonderlich mit diesem Gebiet befasst hast
und behauptest daher Dinge die nicht der Realität entsprechen und Leute auf eine falsche Spur
bringen könnten. Ich werde daher versuchen deine Aussagen zu korrigieren.

Man erreicht durch diesen Eisenweg durch Luft nur das der Generator kurzschlußfest ist.
Wozu sollte er das sein? Es kann bei hoher Belastung nicht genügend magn.
Fluß nachrücken, um es mal etwas bildhaft auszudrücken.

Das eine grosse Luftstrecke im Spiel ist bedeutet nicht das der Generator dadurch kurzschlussfest wäre,
im Gegenteil ! Ein eiserner Generator könnte in die Sättigung geraten und daher den weiteren Leistungsanstieg
ab diesem Punkt zumindest bremsen. Ein eisenloser Generator kennt keine Sättigung und erzeugt daher immer
mehr Energie wenn man ihn nur schnell genug dreht bis seine Spulen schmoren wenn man keine Vorsorge trifft.
Es "rückt auch kein Fluss nach", sondern die Höhe des Flusses ist unter allen Bedinungen, egal ob viel oder
wenig Leistung entnommen wird, immer konstant und wird definiert durch die Grösse des Luftspaltes und die
Stärke der Magneten.

Die gemessene Leerlaufspannung sagt nicht so viel aus. Die stellt sich sogar bei viel schlechterem Eisenweg ein

Doch sie sagt sehr viel aus. Sie gibt die Höhe der induzierten Gesamtspannung an anhand derer wir dann sämtliche
Berechnungen durchführen können. Sie bricht auch nicht durch irgendwelche von Dir vermuteten magnetischen Einflüsse
der Luftsrecke zusammen, siehe weiter oben. Einzig die Lasten die auf den Generator wirken beeinflussen diesen Wert.

Der Luftspalt bei einem eisenlosen Generator muss nicht auf 2 oder 3mm begrenzt sein damit er gut funktioniert,
sondern dessen Grösse ist maßgeblich von der Höhe (und der Stärke) der Magneten abhängig.
Als Faustregel hat sich bei der Verwendung von Neodym Magneten und der Bauform als Scheibengenerator
eine Luftspalthöhe von ca. 1,x bis 2 facher Magnethöhe als relativ optimal herausgestellt.
Das kann bei sehr dicken Magneten bedeuten das der Luftspalt auch mal wenige Zentimeter (!) ohne irgendwelche
Nachteile betragen darf. Das ist Faktum ! Wir arbeiten heute nicht mehr mit laschen Ferritmagneten, sondern hier
kommen Magnete zu Einsatz an deren Leistung man vor etlichen Jahren noch nicht zu träumen wagte.
Wir erreichen in normalen eisenlosen Generatoren Flussstärken im Luftspalt von bis zu ca. 1 T und das trotz
des grossen Luftspaltes.

Wenn dann 4A also 4A x 4A x 3 Ohm ca 45 W herauskommt bin ich bekehrt.

Genau das sollte heraus kommen, abhängig davon wie schnell er misst, denn bei 4A wird die Spule
schon relativ schnell warm werden und damit ihren Widerstand deutlich erhöhen.
Ich kann Dir aber versichern das unter Last nichts zusammn bricht, siehe meine Erläuterungen oben.
Kein Mensch würde eisenlose Generatoren bauen wenn das geschehen würde was du befürchtest.
Ganz nebenbei, viele der sehr frühen Generatoren in der Entdeckungszeit der Elektrizität waren
auch eisenlos. Allerdings waren die Magnete damals noch sehr schwach, weswegen man dann
auf Eisen setzen musste.

Das die Nutzleistung 1/4 der Kurzschlußleistung ist verstehe ich nicht. Bei Ri = Ra sollte die optimale Nutzleistung 1/2 sein.

Diesen "Gedankenfehler" macht fast jeder, obwohl es jeder sofort anders sieht wenn er mal kurz drüber nachdenkt.
Die Kurschlussleistung ist gleich = U induziert * I oder auch P = U² / R
Die maximale Abgabeleistung ist 1/4 dessen, warum ?
In unserem Beispiel mit 3 Ohm wären das dann bei 30 Volt: 30volt²/3 Ohm = 300 watt
Bei Leistungsanpassung, also wenn Ri = R Last ist, sieht es so aus 30 Volt² / 6 Ohm = 150 Watt
Die gesamte erzeugte Leistung beträgt dann 150 Watt, allerdings aufgeteilt auf Verluste an den
3 Ohm der Spule und auf die 3 Ohm des Lastwiderstandes, also kriegen wir nur 75 watt heraus was
genau 1/4 der Kurzschlussleistung entspricht.

Da kommen ja noch einige Ersatzgrößen dazu. Unter anderem auch das Manko mit dem zu großen Luftspalt was
ein ohmscher Ersatzwiderstand ist.

Falsch, wie bereits erläutert interessiert den Fluss zwischen den Magneten nicht was wir damit anstellen.
Er ist immer in gleicher Höhe vorhanden, da muss nichts nachrücken und da sättigt auch nichts.
Übrigens ist auch die Induktivität der Spulen eines eisenlosen verständlicherweise sehr viel geringer und
daher sind auch die Einflüsse die daraus resultieren können fast zu vernachlässigen.

Grüsse

Bernd

[sombrero]

In einem Punkt, dem Zusammenhang zwischen magnetischem Fluß in Luft und Eisen in Bezug auf den eisenlosen Scheibengenerator gehen wir leider nicht konform.
Das müssen wir natürlich auch nicht.
Aber zuerst mal: Ich habe nichts gegen den eisenlosen Scheibengenerator. Aber wir haben doch in diesem Forum eine Fachdiskussion. Und ich bin froh wenn dabei die beste Lösung herauskommt.
Wenn dabei Grundlagen der E-Technik aus der Gründerzeit eine Rolle spielen, reden wir sicher auch davon. Moderne starke Festmagneten (Neodym) die es heute gibt,
ändern an den Grundlagen doch nichts.
Mir liegt nichts am schlechtreden oder gutreden der Lösungen Anderer. Wenn das einer wollte ginge er besser heraus aus der Technik. Ich sag mal nicht wohin. Es gibt ja andere Berufe.
Lernen können wir alle bei einer Diskussion und allwissend ist auch keiner.
Aber zuerst das mit der abgegebenen Leistung, die 1/4 der Kurzschlußleistung ist. Ja, das stimmt. Da hätte ich auch allein darauf kommen sollen.
Leerlauspannung / Kurzschlußstrom = Innenwiderstand der Quelle ist auch richtig und schließt sogar alle Ersatzwiderstände mit ein und bietet eine Vergleichsmöglichkeit mit anderen Generatoren. Ebenso die Kurzschlußleistung. Eine clevere Methode ist das, finde ich.
Leider weiß ich nicht wie ich einen Satz zitieren kann. Ich schreibe den Satz von Dir, den ich zitieren will nachher ab.

Jetzt zum Punkt magn. Fluß..... Die induzierte Spannung in einer Spule in einem Magnetfeld ist doch allgemein :

1.Formel: delta U = n x delta magn.Fluß / delta t
V = Vsec / sec
2.Formel: delta U = L x delta I / delta t für Selbstinduktion bei Stromänderung I in einer Induktivität L.
V = ( Vsec/A) x A / sec
Beide Formeln sagen, daß induzierte Spannung größer wird wenn magn. Fluß größer wird. In der 2.Formel wenn die Induktivität L größer wird. Aber die 2.Formel laß ich weg,
sonst kommen wir ins rotieren und nicht der Rotor.
Wie kommt man zu einem größeren magn. Fluß bzw. größerer Induktivität L wenn wir jetzt mal von Eisen oder Luft reden? Indem magn. Weicheisenkerne in die Spulen kommen sage ich.
Bekannt ist, Eisen hat gegenüber Luft was Permeabilität betrifft einen Vorteil von vielleicht 500/1. Bis hier müßte es doch eindeutig sein.
Dann kommt aber der Punkt, daß Eisen gesättigt sein kann ...Luft nicht... Wenn man aber den Generator in dem Zustand betreibt, daß sein Eisen in der Sättigung ist, dann ist der
Generator bereits überlastet. Wenn Eisen u. Kupferdraht im richtigen Verhältnis stehen, sind folgerichtig auch die Spulen überlastet.
Da gibt es keine Leistungszunahme mehr, nur noch Wärmezunahme. Und die Wirbelstrom und Ummagnetisierungsverluste in
den Wechselfeldern gibt es bei Luft natürlich auch nicht, ist ja klar. Ein Vorteil für den großen Luftspalt. Das bestreitet ja niemand.

Nun zu einem Satz, den ich jetzt mal abschreibe um zu zitieren.
Mein Einwand wegen des zu großen Luftspalts war:.... Es kann bei Belastung nicht genügend magn. Fluß nachrücken, um es mal bildhaft auszudrücken.
Dazu sagt Bernd:....Es rückt kein Fluß nach, sondern die Höhe des Flusses ist unter allen Bedingungen, egal ob viel oder wenig Leistung entnommen wird, immer konstant und wird
definiert durch die Göße des Luftspalts und die Stärke des Magneten.
Genau das sage ich von Anfang an. Durch die größe des Luftspalts ist die größe des Flusses definiert. Und zwar je kleiner um so größer.
Aber wenn es so ist, dann ist doch der magn. Fluß bei kleinerem Luftspalt größer und somit die induzierte Spannung, Strom, Leistung größer. Und um gleiche Ergebnisse zu erzielen könnte ich deshalb
mit der Drehzahl des Rotors ein ganzes Stück herunter. Bei einem Scheibenläufer Gen. wäre das doch sehr angebracht.
Das ursprüngliche magn. Feld wird immer geschwächt und verschoben durch das magn. Feld was gerade erzeugt wurde. Rückwirkung des Leitermagnetfelds auf das Magnetfeld.
Trotz neuer starker Neodym Festmagnete macht der eisenlose Scheibengenerator da keine Ausnahme.
Denn diese Rückwirkung gehört zum Prinzip des Generators, wenn er auf der Basis Induktion funktioniert. Das ist auch aus der Gründerzeit.
Bei dem eisenlosen Scheibengenerator, besonders wenn sein Luftspalt groß, die magn. Koppelung folglich klein ist, fällt dieser Zusammenhang kaum auf. Aber er ist da.
Zum Schluß noch, vielleicht macht Ihr noch eine Leistungsmessung u. Berechnung an einem realen Widerstand 3 Ohm. Das war die Messung die bei 600 U/min 15V, 5A, 75W Kurzschlußleistung ergab.
Es interessiert mich was dann herauskommt. Ich schätze etwa 18W bei ca 9V 3A. Und dann vielleicht mit Eisenkernen wenn sich das noch handwerklich machen läßt.
Ist das Rastmoment dann so groß, daß ein C-Rotor oder Lenz-Rotor mit seinem höheren Drehmoment es nicht überwinden kann?
mfG Peter Sombrero

[sombrero]

Sorry, zu meinem eigenen Beitrag am Schluß

18W sind nicht 9V x 3A sondern 9V x 2 A.
Peter Sombrero