Generator ohne Dauermagnete

[Manfred]

Hallo Anderas,

deine Gedanken kommen sehr bekannt vor. Ahnungslos wie ich war, dachte ich bau dir doch mal einen Generator aus bestehenden Teilen. Das ging voll daneben. Dann habe ich dieses Forum entdeckt und nun geht es langsam voran. Man kann es drehen wie man will Lehrgeld ist immer fällig. Hier noch ein Bild von meinem sehr kranken Generator.

DSC00385.JPG

Grüsse
Manfred

[andreas]

Hallo Ekofun,

elektronische Regelungen sind schon lange üblich, auch wenn man deren Arbeiten oft gar nicht bemerkt. Sie arbeiten normalerweise still und kühl und können dennoch einiges an Leistung umsetzen. Pwm ist ein Verfahren zur Leistungsumsetzung, ausgeschrieben Pulsweitenmodulation. Man kann damit bei geeigneter Schaltung fast beliebige Spannungs- oder Stromtransformationen durchführen. So kann man z.B. 10 V und 1 A auf 1 V und 10 A wandeln. Die Verluste liegen bei 10 bis 20 Prozent der Leistung. Mit so einer Wandlung kann man auch eine an sich zu niederohmige Feldwicklung antreiben, ohne deren Strombedarf direkt bedienen zu müssen. Freilich entzieht man dem Antrieb die dazu notwendige Leistung, verheizt sie aber nicht sinnlos, sondern nur im notwendigen Maß.

MfG. Andreas

[Bernd]

Natürlich könnte man die Aufnahmeleistung der Erregerspule durch takten heruntersetzen oder einfach weniger
Strom hinein schicken, was im Ergebnis dasselbe wäre. Das Takten könnte aufgrund der Induktivitäten vielleicht
noch problematisch werden.
Das Problem ist aber das man nur mit voller (!) ständig vorhandener Erregerfeldstärke die nötige Drehzahl für
den Nutzbeginn möglichst tief genug herunter bekommt.
Schwäche ich das Errgerfeld auf die Hälfte ab muss ich den Rotor doppelt so schnell drehen um auf die
gleiche induzierte Spannung zu kommen. Erregerfeld runter regeln wird erst bei hohen Drehzahlen sinnvoll, wenn überhaupt.
Mit anderen Worten muss ich gerade bei geringen Nutzleistungen die höchste Energie für die Erzeugung des
magnetischen Feldes aufbringen. Genau das ist der Haken an der Sache was die Effektivität bei geringen Abgabeleistungen
anbelangt.

Über Ekofuns Idee muss ich nochmal nachdenken, denn es erschliesst sich mir noch nicht warum der Hersteller einer
Lichtmaschine nicht schon selber mehr Windungen aus dünneren Draht verwendet hätte wenn das grundsätzlich
zum selben Ergebnis führen könnte. Vielleicht spielen da die Induktivitäten eine Rolle.

Grüsse

Bernd

[miniwindi]

So, habe endlich einiges an Doku gefunden: (alles Enercon)

1) European Patent EP1027767:
"....Die Synchronmaschine bei der für den Typ "E-40" entwickelten Generator ist eine elektrisch erregte Synchronmaschine mit 84 Polen. Der Durchmesser beträgt ca. 4,8 m...."

2) EP 1 419 315 B1:
"....Bei einem sechsphasig gewickelten Stator eines Generators mit 72 Polen ergeben sich 432 Formspulen, die durch 864 Verbindungsstellen untereinander verbunden sind...."

3) Auf einem Enercon Foto habe ich auf der Achse 68 Schlitze gezählt (falls ich mich nicht verzählt habe)

4) EP 1 186 088 B1:
Hier findet man die Verschaltung der Spulen (6-phasig) und wie die Magnetfeldlinien verlaufen (Fig5+Fig6)

5) European Patent EP1266446
"....Ringgeneratoren der vorgenannten Art haben beispielsweise 72 oder 84 Pole. Der Wirkungsgrad von direktangetriebenen Generatoren für die Anwendung im Bereich der Windenergie sollte möglichst hoch sein, da diese möglichst 24 Stunden am Tag in Betrieb sind. Langsam laufende Ringgeneratoren für Windenergieanlagen, wie z.B. die vom Typ E-66 der Firma Enercon, arbeiten am Drehzahlbereich von 10 bis 22 U/min. Ein solcher Ringgenerator ist z.B. mit 72 Polen (36 Polpaaren) gebaut und erzeugt damit eine Frequenz von 6 bis 13,2 Hz...."

So jetzt gehts ins Bett. Das reicht für heute.
Viele Grüße Herbert

[Ekofun]

Hallo Andreas,Bernd,

aus erinerung habe Werte vom Rotor damalige Lima: Spulenkörper war ca 8cm D,verbrauch bei 12V 2,5A,Drahtdicke war 0,7mm,das ist 0,385mm^2 Querschnitt.Weterhin Wiederstand ist:R=U/I = 12V/2,5A = 4,8 Ohm. So kann man Windungen recnen.1m Draht 0,7 D hat Wiederstand von 0,0462 Ohm,dann Spule hat:4,8/0,0462 = 103,9m.Dann haben wir mit zimliche Genauihgkeit: Spulen D = 8cm, 1 Windung ist dann 8cm * 3,14 = 25,12cm; 103,9m/0,2512m = 413,6 = 413 Windungen.
Daten: 413 Windungen; 2,5A Strom; Formel: H = N * I / l(m); l=0,08m.

H=413Wdg*2,5A/0,08m=12,9 KA/m; wenn wir Formel umwandeln nach N dann folgt: N = H * l / I; für I stellen wir 0,1A.
Dann ist N = 12900A/m * 0,08m /0,1A = 10320 Windungen,und haben: H = 10320 * 0,1A /0,08m = 12900A/m.

Theoretisch ist das richtig und mit gleiche "H" hat man (sollte) auch gleiche Wirkung(Eregung).
Drahtdicke(neue) ist:0,1/2A= 0,05 mm^2 Querschnitt,das ist: 0,05*4/3,14 = 0,064, dan Wurzel aus 0,064 ist 0,252mm.

Also neue Wicklung vom Rotor: 10320 Windungen mit 0,25 mm Draht, dann ist Feldstärke gleich dem Original.

Wenn ich eine Lima finde werde das probieren,leider hier schmeißen Leute nichts weg.

Grüße

Ekofun

P.S. glaube Recnung für sich stimmt aber Neue Spule hat über 900 Ohm und bekommen Strom vo ca 0,01A.Draht muss
dicker werden oder, jedenfals Strom soll max 0,2A sein sonst werden Verluste größer.Muss noch grübeln wie kann die Sache trixen.Jedenfals neue Spule muss ein Widerstand haben von 12V/0,1A = 120 Ohm und Windungen müssen auch stimmen.

[Bernd]

Wenn das so einfach möglich ist und auch noch Energie spart, warum verbauen die Hersteller
dann nicht von vornherein dünneren Draht ? Da muss noch irgendwo ein Haken sein.

Edit:
Ich glaube ich habs. Wenn ich bei gegebenen Wickelvolumen die Anzahl der Windungen verdoppele erhalte
ich den vierfachen Widerstand und in Folge dessen nur 1/4 des Stromes wie zuvor.
Ich habe dann zwar doppelt soviele Windungen durch die aber nur noch 1/4 des Stromes fliesst, das heisst
das erzeugte Magnetfeld wäre schwächer als zuvor.

Man kann die Physik nicht ausser Kraft setzen. Für den Aufbau des nötigen Magnetfeldes benötigen wir
einiges an Leistung, im Falle einer Lichtmaschine ca. 40 Watt.
Um 1 Watt Nutzleistung zu erhalten muss ich 41 Watt in den Generator hinein stecken.
Der Wirkungsgrad beträgt dann "stolze" 2,5%.

Läuft der Generator unter Volllast sieht es ganz anders aus.
Auch für 1000 Watt Nutzleistung muss ich "nur" 40 Watt in die Erregerspule schicken.
Der Wirkungsgrad wäre dann 96 % !! (andere Verluste wurden vernachlässigt)


Grüsse

Bernd

[Ilias]

sind deswegen die hohen drehzahlen nötig an lichtmaschinen?
die leistung wäre doch eigentlich durch den dünnen draht begrenzt oder? ich meine irgendwann müsste sich der draht in asche auflösen oder?

[Ekofun]

Hallo Bernd,Andreas,

Idee war gut und rein theoretisch stimmt aber ist nicht durchfürbar weil kein Platz für Draht ist. Obere Beispiel:
I = 0,1A,neue R = 120 Ohm,neue Spule 10320 Windungen; 1 Windung = 0,25m.

Für neue Eregerwicklung geht 2580m draht und dicke sollte 0,7mm sein,dann haben wir Strom vom 0,1A Neue Gesamt R = 118,7 Ohm , I = 12V / 118,7 = 0,101 Amp.Querschnitt ist 0,387mm², und pro Meter ein R von
0,046 Ω. Dann ist 2580m*0,046Ω = 118,7 Ω.Auf 1cm² kommen max. 258 Windungen und ich glaube das da keine Plaz für so viele Windungen ist, sollten mindest 40 cm², sollten mindest 40 cm² zur verfügung sein vileicht bischen mehr.Weiss nicht wieviel Plaz da ist.

Muss man ausmessen,Breite x Höhe dann wissen wir es,aber vileicht kommts hin und wenn dann ist mit kleine Stromstärke
gleiche Feldstärke da.

Grüße

Ekofun

[Ekofun]

Hallo Ilias,

Eregerwicklung hat Aufgabe Magnetdrehfeld zu erzeugen und in diese Spule fließt eine maxsimale Stromstärke die nicht weiter ansteigen kann weil der auch geregelt wird.Da passiert nichts.

Hohe Drehzahl kommt wegen kleine Windungszahl vom Spulen im Ständer und kleine Wirklänge vom Eisenpaket,meistens ca 3 cm.Eine Spule hat ca 6 bis 8 Windungen und Drahtdicke bis 1,3mm hängt vom Typ.Deshalb muss sie hohe Drehzahl haben,für Anfang ca 850 U/min.

Grüße

Ekofun

[andreas]

Hallo Ekofun,

bei Deiner Drahtlängenberechnung hast Du Dich wohl geirrt. Ich komme auf "nur" 2580 Meter.

MfG. Andreas