Scheibengenerator / eisenlos

Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Bernd » Di 1. Mär 2011, 21:09

Hallo Manfred, Aufnahmen wie diese gefallen mir. :)
Nach welchen Prinzip arbeitet denn der Generator Nr. 1 ? Man kann da leider nicht viel erkennen.
Die Nabe unterhalb dieses Generators mit den 3 Schraubflanschen, welchem Zweck wird die denn zugeführt ?
Die Lager die ich da so sehe scheinen im Verhältnis zu ihrem Durchmesser sehr dick.
Sind es vielleicht Doppelrillenlager ?

Die Wickelart wie in der Lichtmaschine kann man auch für andere Generatoren einsetzen.
Im Prinzip ist sowieso fast jeder Elektromotor so gewickelt. Es bringt uns aber energetisch keine
grösseren Vorteile. Diese Wickelart wird meines Wissens nach verwendet weil sie sich leichter
durch Automaten erstellen lässt. Man spart sich dabei das Verbinden einzelner Spulen.

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Manfred » Mi 2. Mär 2011, 01:00

Hallo Bernd,

die Nr. 1 habe ich hier gekauft http://www.kleinwindanlagen.de/Shop/pro ... ieder.html
Er passt genau in mein AL Gussgehäuse. Da brauche ich nur noch eine Riemenscheibe oder einen Windflügel zu montieren und fertig ist die Laube. Das wäre so etwas für eine holländische Gartenwindmühle oder für einen Flammenfresser / Stirlingmotor.
Die Achse ist in zwei Rillenkugelagern sicher gelagert.

Grüsse
Manfred
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Bernd » Mi 2. Mär 2011, 09:31

Hallo Manfred, dieser Generator stammt eigentlich aus Amerika und wird dort von Ed Lenz vertrieben.
Ed Lenz ist der Erfinder des gleichnahmigen Windrades.
Durch Berichte im Kleinwindanlagenforum weiß ich das der Generator einen Innenwiderstand von ca. 23 Ohm hat.
Um ehrlich zu sein macht ihn das für die meisten Anwendungen relativ unbrauchbar, denn je höher der
Widerstand desto geringer fällt die nutzbare Leistung aus.
Umgekehrt ist ein kleiner Widerstand also besser. Als Beispiel hat ein Nabendynamo für ein Fahrrad ca. 2 Ohm.
Der kleine Scheibengeneratorbausatz aus dem gleichen Shop hat ca. 0,5 Ohm.
Mein kleiner Testringgenerator hat 3 Ohm, dein noch kleinerer hatte glaube ich 4,3 Ohm.
Wenn man diese Werte sieht bekommt man ein Gefühl was 23 Ohm bedeuten.
Verbessern könntest du das ganze indem du einfach die Spule mit einem weitaus dickeren Draht wickelst.
Platz scheint ja für dickeren Draht (bei gleicher Windungsanzahl) ja noch zu sein.

Mich würde mal interessieren wieviel Kraftaufwand nötig ist um diesen Generator im Leerlauf zu drehen?
Da es ein eiserner ist, ohne Lamellierung des Kerns, denke ich wird man da schon ein bisschen Widerstand spüren ?
Vermutlich ist auch ein deutliches Rasten zu spüren ?

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Manfred » Mi 2. Mär 2011, 11:56

Hallo Bernd,
deine Fragen kan ich erst beantworten nach der Montage. Zu Besuch ist gerade mein Kollege Albert. Und siehe da er hat schon die Leuchtmittel für den Generator gebaut. Es geht voran.
DSC00478.JPG
DSC00478.JPG (98.21 KiB) 8320-mal betrachtet


Grüsse von
Albert & Manfred
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Bernd » Mi 2. Mär 2011, 12:01

Hallo ihr beiden, da hat Albert also wohl auch so einen tollen Maschinenpark wie du Manfred. :)

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Manfred » Mi 2. Mär 2011, 16:07

Hallo Bernd,

ja, der Albert baut sehr schöne Sachen. Nun Albert ist weg und die Magnete sind da. Beim montieren der Magnete merkt man deutlich die höhere Magnetkraft. Magnete im Rotorkörper eingebaut und ab in die Werkstatt zum messen. Auf dem Bild ist die 5m Spule bei 2100 U/min zu sehen. Interessant finde ich wie sich die Spannung bei einem unterschiedlichen Luftspalt zwischen Spule und Magnet verhält. Genaues bauen Bauen bringt Leistung.
DSC00479.JPG
DSC00479.JPG (90.51 KiB) 8310-mal betrachtet


Zum testen habe ich Spulen von 4,5 und 6m Länge bei einem Drahtdurchmesser von 0,5mm gebaut. Beim fertigen Generator sind 24 Spulen verbaut.
Messergebnisse.png
Messergebnisse.png (6.7 KiB) 8310-mal betrachtet


Wenn ich mir dieses Bild anschaue, denke ich man könnte den Innendurchmesser der Spule noch verkleinern um das Magnetfeld noch besser zu nutzen. Jetz entspricht der Innendurchmesser der Spule dem Aussendurchmesser des Magneten. Was meint Ihr dazu ?
Magnetfeld.png
Magnetfeld.png (13.18 KiB) 8310-mal betrachtet


Grüsse
Manfred

p.s. hat es einen Wert die Magnete des Rotors mit einem Eisenring zu versehen und einen magnetischen "Kurzschluss" herzustellen ?
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Bernd » Mi 2. Mär 2011, 19:19

Hallo Manfred und vielen Dank für die neuen Messergebnisse.
Es scheint hier zwar mehr eine Unterhaltung zwischen uns beiden zu werden, aber zumindest ich finde
deine Experimente sehr interessant.
Eine Sache finde ich besonders gut, die direkte Vergleichbarkeit der erzeugten Spannung pro Meter
eingesetzten Kupferdrahtes. Ich meine hier vor allen auch den Vergleich zum letzten Generator.
Wenn ich mich recht entsinne waren wir da auch bei 3,x Volt bei 4m eingesetzten Drahtes.

Beim Neuen zeigt sich ein Unterschied zum Ringgenerator. Ein mehr an Kupferdraht führt beim Neuen
zu einem linear proportionalen "mehr" an Spannung, zumindest nahezu. Das ist ein Vorteil.
Das ganze wird vermutlich so lange linear bleiben wie sich die Höhe der Spule nicht verändert.

Manfred heute sprichst du zum zweiten mal die Vermutung aus das ein kleinerer Spulenkern anhand
der Magnetgrafik zu einer Verbesserung führen könnte.
Mir ist unklar wieso du das vermutest. Kannst du das mal erläutern ?

Den Eisenring "um die Magnete herum" verstehe ich so das du, ähnlich wie in der Abbildung vom User GoVertical,
einen Rückschlussring auf die Rückseite der Magnetplatte aufbringen wolltest der dann die dortigen Nord- und
Südpole der Magnete miteinander verbindet.
Ja, das sollte eine merkliche Verbesserung der induzierten Spannung zur Folge haben, natürlich unter Verlust
der Option eine weitere Spulenreihe auf der Rückseite der Magnetplatte anbringen zu können, denn da
ist dann ja der Eisenring.

Manfred falls du die Möglichkeiten hast die Rückseite deiner Magnetplatte mit einem Eisenring oder einer
eisernen Ronde zu belegen, möchte ich dich bitten das doch auszuprobieren.
Du wärst der erste der dieses Experiement ( mit und ohne eisernen Rückschluss) mit Daten belegt hätte.
Für Generatorfreaks wäre das sehr interessant und nicht nur für diese.
Es wäre eine tolle Sache wenn wir abschliessend irgendwann eine Vergleichsreihe veröffentlichen könnten
welche Veränderung welche Resultate beinhaltete.

Würde die eiserne Scheibe/Ring nicht zu einer doppelt so hohen Induktion führen, wäre deine Idee mit den
Spulen auf beiden Seiten die zumindest elektrisch bessere Variante.

grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon windstav » Mi 2. Mär 2011, 20:03

Hallo,
also mich interessieren die Versuche sehr, da ich die Möglichkeit dazu nicht habe.
Warte immer gespannt auf die Fortsetzung.

Gruß
Sav
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Manfred » Mi 2. Mär 2011, 21:27

Hallo Bernd,

zur Spule, die oberen roten Kästchen stellen den Istzustand der Spule dar. Die unteren Kästchen, eine Spule die besser das Magnetfeld ausnutzt, bilde ich mir ein. Ich werde es einfach mal testen.
Magnetfeld.jpg
Magnetfeld.jpg (11.93 KiB) 8277-mal betrachtet

Zum magnetischen Kurzschluss habe ich nicht an die Rückseite gedacht, sondern an den Aussendurchmesser des Rotors. Ein umlaufender Eisenring mit 12 Gewindebohrungen die gleichzeitig die Magnete mit einer Madenschraube in der Bohrung spannen. Ich bin mir nicht im klaren ob der Kuzschluss der Magnete in dieser Konfiguration überhaupt einen Sinn macht. Einen Versuch mit einem Eisenring auf der Rückseite und den gleichen Spulen, das werde ich mal testen.
Die Anordnung der Spulen links und rechts vom Rotor möchte ich behalten wegen der Optik.
Für die grössere Spannung der Spule ist warscheinlich der stärkere Magnet verantwortlich und die etwas grössere Umlaufbahn der Magnete. Vorher r= 46mm und jetzt r=60mm, dafür hat sich die Anzahl der Magnete halbiert auf 12 Stck. und die Anzahl der Spulen verdoppel sich auf 24 Stck. Die Bauausführung dieser Version hat sich stark vereinfacht, die C-Spule zum Magneten auszurichten ist aufwendiger.

Grüsse
Manfred
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Re: Scheibengenerator / eisenlos

Beitragvon Bernd » Mi 2. Mär 2011, 22:13

Bei deiner Überlegung setzt du glaube ich zuviel auf die Darstellung der Feldlinien in dieser Grafik die
nicht die Stärke des magnetischen Flusses in Abhängigkeit der Entfernung zum Magneten widerspiegelt.
Die eingezeichneten Feldlinien, mehrere Millimeter und mehr entfernt vom Magneten, kann man vernachlässigen.

Übrigens entsteht in der Position, in der du die Spulen in die Grafik einfügtest, zeitlich gerade keinerlei Spannung.
Der Grund ist das der Spulenkorpus überall von der gleichen Magnetrichtung getroffen wird und im Zentrum
der Spule auch keine Änderung des Magnetfeldes erfolgt wenn der Magnet zentrisch darunter steht.
Auf dem Scope hätte die Sinuswelle in dem Moment gerade ihren Nulldurchgang.

Die einzelnen Magnete selber, also deren Nord und Südpol mit einem seitlichen Eisenstück zu überbrücken "tötet" den
magnetischen Fluss. Das ist als ob du an einer Spannungsquelle einen Kurzschluss anlegst, dann gibt sie
keine Spannung mehr ab.
Anstatt das der magnetische Fluss durch unsere Spule ginge, würden die Feldlinien dann den viel kürzeren und leichteren
Weg durch das Eisen von einer zur anderen Seite des gleichen Magneten suchen.

Ja durch den höheren Durchmesser des neuen Generators ergibt sich eine höhere Umlaufgeschwindigkeit der Magnete
und damit eine höhere Induktion. Die Verbesserung ist linear zur Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit.

Optimieren kannst du indem du die Spulen so gross/breit machst das sie sich gegenseitig berühren, dabei aber möglichst
flach bleiben damit die Drähte möglichst wenig Abstand zur Magnetoberfläche haben, ganz ähnlich wie beim Ringgenerator.
Wenn du einmal den Versuch mit dem rückwärtigen Eisen auf der Magnetscheibe machen könntest wäre ich sehr froh,
auch wenn du später lieber weitere Spulen dort montieren möchtest. ;)

Irgendwie macht das Verfolgen deiner Experimente und das Sammeln von neuen Erkenntnissen auf diese praktische Weise
viel mehr Spass als mit einigen "Rechenknechten" deren Überlegungen nur von Theorie, Formeln und Simulationen leben. :)

Insgeheim freue ich mich auf diesen neuen Generator; widerlegt er doch wahrscheinlich meine bisherige Abneigung
gegen Scheibengeneratoren ohne eisernen Rückschluss. Ich muss zugeben das ich nie an den beidseitigen Einsatz von
Spulen dachte, aber gerade das minimiert stark die eigentlichen Nachteile einer rückschlusslosen Konstruktion.
Man benötigt zwar die doppelte Menge an Kupfer, hat dafür aber eine Konstruktion wo man nicht mit den furchtbar hohen
Anziehungskräften von zwei Magnetscheiben hantieren muss. Außerdem benötigt man keine grossen Eisenscheiben
die die Magneten tragen, es reicht z.B. Sperrholz das fast jeder gut bearbeiten kann.

Grüsse

Bernd
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