Generator-Idee neu?

Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon Ekofun » Mi 8. Aug 2012, 15:39

Hallo zusammen,

so,Rotor ist fertig,8 Blocks Magnete sind angeklebt.1 Block hat 4 Magneten aufeinander und 2 nebeneinander.Bei 1mm Luftspalt habe sichere 0,4 T Flußdichte.Ich bemühe mich diese Luftspalt einzuhalten.

rotor2.JPG
rotor2.JPG (311.9 KiB) 5233-mal betrachtet


Magneten stehen auf eine Eisenrohr,die hat 3mm Wandstärke,so habe Magnethöhe nur um mal 1,5 genommen.In Rohr steckt ein Ausgedrähte Holzstück den ich mittels Druk reingeschoben habe.Habe genau wie möglich das am meine"Drehbank" bearbeitet.Laut Schüblehre Kreißfähler ist + 0,3 mm.Nun mit solchen Werkzeug kann ich nicht besser machen.

Jetzt gehts an Ringe.

Grüße

Ekofun
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon magneto » Mi 8. Aug 2012, 15:54

Hallo Bernd

Wenn ich die Grafik 2 recht interpretiere dann hat eine Masseverdopplung (bei gleichzeitiger Flussdichtereduzierung)
nach deinem Verständnis bis zu hohen Frequenzen hin höhere Verluste zur Folge, also auch und vor allen bei 50 Hz ?
Wenn dem so wäre, dann wird es jetzt interessant.

Es bewirkt nur, daß das Verhältnis Hystereseverluste/Wirbelstromverluste größeren Wert annimmt als vorher. Nur das.
Bei gutem Weichmagnetischem Material mit schmaler Hysterese-Schleife kann aber die rot- grüne Linie viel flacher/tiefer verlaufen. Dann ändert sich das „Gesamteindruck“.
Materialabhängig. :)

Du schreibst das die Tabellen in Ekofuns Buch deiner Meinung nach die Summe beider Verlustarten wiedergeben.
Wem dem so ist, dann wäre doch eine Massevergrösserung (mindestens wenn man dadurch die Flussdichte von 1,5 auf 1 Tesla reduzieren kann)
sehr positiv zu werten weil stark verlustsenkend, denn das sagen ja die Tabellenwerte nunmal aus.
Deine Grafiken sagen aber das genaue Gegenteil aus !

Sind die Tabellenwerte richtig oder das was du zeichnetest


Eines schließt das andere nicht aus.
Irgendwann werden die W- Verluste stärker als H- Verluste – das steht sicher.
Aber wann und bei welcher Flußdichte... ?
Die beide dort dargestellte Linien können ihr Verlauf (Steigungswinkel) jeweils bedeutend ändern und infolge sich bei sehr unterschiedlichen Frequenzwerten durchkreuzen.
Neigungsgrad jeder Linie im Durchkreuzungspunkt kann auch unterschiedlich sein.
Solche Nuancen sind in dieser Grafik eher nur für konkrete Materialparameter und nach komplizierten Berechnungen/Versuchen möglich.
(In Sache Formel/Berechnungen fühle ich mich nicht besonders stark) :?
Steigungs- Schnelligkeitszuwachs der W- Parabelhälfte verflacht sich sicher bei Verdoppelung der Materialmasse und verschiebt deutlich nach Rechts längst der Frequenz- Achse (blaue gepunktete Linie).
Dann sind leider die W/kg Wirbelstromanteilswerte mit der neuen Eisenmasse zu verrechnen.
Diese Neuberechnung mit der nun erhöhten Masse nach meiner Meinung widerspricht der Ekofun’s Tabelle nicht.

Die Werteachsen habe ich absichtlich mit keiner Skala /Werteangaben versehen, weil wir über keine konkrete Materialspezifische Gütewerte für unser Geni verfügen.
Extreme Güteunterschiede können zu extrem verschiedenen Ergebnissen führen.
Die Gütewerte in jedem Eisenmaterial kann man zwei Gruppen zuteilen:
- E- Verluste senkend (oder Gegenteil)
- W- Verluste senkend (oder Gegenteil)
Deshalb können die Güteunterschiede je nach Einzelfall auch dazu führen, daß
das Verhältnis E-Verluste / W- Verluste kann für verschiedene Frequenzwerte kleiner oder größer von „1“ ausfallen.
Im Idealfall gleicht dieses Verhältnis „1“ für geplante Arbeitsfrequenzwert.
---------------------------------
Bei extrem guten Weichferrit- Eigenschaften Hysteresewiderstand nah am „0“,extrem schmalen Lamellen (Nanokrystaline) und beachtlichem elektrischem Widerstand spielen „Eisenverluste“ eine Rolle erst bei mehreren hundert Hz. auch bei großen T- Werten. Solche (teuere) Materialien gibt’s auch.
Anwendbarkeitsparameter von typischen (nicht besonders teueren) E- Materialien sind Wirtschaftlich auf Netzfrequenz 50Hz angepaßt. Bei durchschnittlich vorkommenden E- Blech Parametern (für uns schwer zu erreichen ) werden dabei nur Ferritmagnete mit komprimierten im Eisen Teslawerten bis 0,5 T .
Neo’s eher nur für Sondermodelle – dann aber wahrscheinlich auch bessere Weichferrite.
Dies neigt mich dazu, meine Meinung über angestrebten Tesla- Wert im Eisenring doch zu ändern – vom „nah an der Sättigungsgrenze“ auf „ höchstens 0,5 T“. :)
------------------------------------
Konstruktions- und Anwendung gemäß angepaßte Wirbelstromanstieg im Ringkerngeni könnte man auch als integrierte Wirbelstrombremse betrachten – oder?

Grüsse
Stefan
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon Bernd » Mi 8. Aug 2012, 18:42

Ok ich verstehe das du deine Aussagen materialabhängig machen willst, das ist ja auch richtig.
Allerdings ist das Material in den abgebildeten Tabellen aus Ekofuns Buch ja gegeben und da sinken
die Verluste wenn man den Kern vergrössert, nicht umgekehrt.

Damit wir nicht wieder in wenn und aber und könnte abschweifen mache ich es mal so konkret das auch jeder andere
Mitlesende es verstehen kann.


Was die Verluste im Eisen anbelangt steht in den Formeln und Tabellen aus Ekofuns Fachbuch (viewtopic.php?f=8&t=1788&start=150#p23963) beispielhaft folgendes:
(Maschine aus kaltgewalzten Elektroblech 0,35mm, eingesetzte Flussdichte 1,5 Tesla)

Ummagnetisierungsverluste = 2,5 Watt je 1 kg bei 50 Hz und 1,5 Tesla magnetische Flussdichte.

Wenn wir nun 10kg davon einsetzen um einen Generator davon zu bauen, dann entstehen bei 50 Hz.

Ummagnetiserungsverluste für 10 kg Eisenmasse = 10 * 2,5 Watt = 25 Watt

Wir erhöhen jetzt den Kernquerschnitt soweit das die magnetische Flussdichte im Kern von 1,5 Tesla auf 1 Tesla absinkt.
Laut Tabelle reduziert das die Ummagnetiserungsverluste auf das Kilogramm Eisenmasse bezogen von 2,5 Watt auf 1 Watt.
Zu diesem Zweck vergrössern wir die Kernmasse bzw. den Querschnitt um 50%.
Nach der Kernquerschnittsvergrösserung ist die neue Eisenmasse von 10 kg auf 15 kg gestiegen.
Das bedeutet : Der neue Kern wiegt jetzt 15 kg.

Die Ummagnetiserungsverluste des neuen 50% grösseren Kerns betragen somit 15 * 1 = 15 Watt

Wir haben durch eine Kernquerschnittsvergrösserung von 50% (bei sonst gleichen Bedingungen) die Verluste von 25 Watt auf 15 Watt reduziert.

Dies neigt mich dazu, meine Meinung über angestrebten Tesla- Wert im Eisenring doch zu ändern – vom „nah an der Sättigungsgrenze“ auf „ höchstens 0,5 T“.

Boah, das ich das noch erleben durfte. :)


Grüsse

Bernd
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon Bernd » Mi 8. Aug 2012, 18:44

Hallo Ekfoun, dein neuer Rotor sieht gut aus.
Das "eiern" von 0,3mm halte ich nicht für tragisch.
Ich bin gespannt wie es sich jetzt, mit so kleinem Luftspalt, mit der Schwergängigkeit verhält.
Ich glaube es wäre sogar besser wenn du das Gewicht ermittelst mit dem die Ache gerade noch so weiterläuft.
Das wäre dann das Leerlaufmoment.
Das Anlaufmoment, also das Gewicht bei dem die Achse andreht, ist eigentlich für die Verluste nicht so wichtig.
Es könnte aber auch sein das Anlaufgewicht und "Weiterlaufgewicht" keine grosse Differenz haben, das würde
ich fast vermuten.

Grüsse

Bernd
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon Ekofun » Mi 8. Aug 2012, 19:13

Hallo Bernd,

habe mir Zeichnung angefertigt für Ringe,innen D ist immer gleich,73 mm,nur ausen D wird verschieden.Habe vorgehabt 3 Ringe zu machen:

1) Erste innen 73 mm, und ausen 79 mm (entspricht eine Trafoleistung vom 50 W,Querschnitt durch 8 Spulen geteilt
2) Zweite Ring habe um 66,6 % Eisenmenge erhöht dann hat er 83mm D ausen.
3) dritte Ring dann um 80 % mehr als zweite,dann hat er 91mm D ausen.

Draht ist 1mm dick,erste Ring hat 3 Lagen,zweite 5 Lagen,und dritte 9 Lagen Draht.
Rotor wird mit jedem diesen Ring getestet(Anlauf) ohne Wicklung,und dann wird erste Ring auch mit Wicklung getestet.So habe mir das geplant,Morgen fange an,wenn noch was zu verbessern ist sagen Sie ruhig,spöter kann nicht ändern.

Grüße

Ekofun
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon Bernd » Mi 8. Aug 2012, 21:19

Ich glaube die von Dir gewählten Grössen bzw. Dicken des Rings sind für Tests gut gewählt.
Der erste Ring wäre dann 3mm dick. In ihn tritt ein Fluss aus den 8mm breiten Magnetstirnflächen ein.
Das heisst die ca. 0,4 Tesla, 8mm breit, müssen sich dann in den 3mm breiten Ring "quetschen", das ist
ein guter Test. Die Flussdichte im Ring sollte dann dem Verhältnis von 8mm zu 3mm entsprechen, nämlich 2,66.
Das heisst die Flussdichte im Kern sollte dann theoretisch 2,66 mal höher ausfallen wenn sich der 8mm breite
Gesamtfluss in den 3mm dicken Kern "quetschen" muss, das wären dann ca. 1,06 Tesla Flussdichte.

Bei den dickeren Ringversionen haben wir dann entsprechend weniger Flusddichte im Ring.

Was das Gewicht zum Anlaufen des Rotors anbelangt so lies bitte nochmal was ich in meinem letzten Posting
geschrieben hatte. Miss bitte auch das Gewicht mit dem der Generator am weiterlaufen gehalten werden kann.
Evtl. gibts zwischen Anlauf- und Weiterlaufgewicht auch keine grossen Unterschiede.

Grüsse

Bernd
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon magneto » Mi 8. Aug 2012, 21:37

Hallo Bernd

Mehr außer dieser 2 Werten kann ich der Tabelle nicht entnehmen.
2 Werte sind normalerweise zu wenig für genauere Diagramme :)
Blech 0,35.gif
Blech 0,35.gif (2.86 KiB) 5205-mal betrachtet

Daß sich die Verlustwerte mit Massezuwachs reduzieret haben kann nur bedeuten daß diese Materialsorte für so große Flußdichte bei 50Hz extrem ungeeignet ist.

Ich wäre auch neugierig wie die einzelne Bestandteile des Eisenverlustes in diesem Parameterbereich aussehen.

Grüsse

Stefan
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon Bernd » Mi 8. Aug 2012, 21:56

Daß sich die Verlustwerte mit Massezuwachs reduzieret haben kann nur bedeuten daß diese Materialsorte für so große Flußdichte bei 50Hz extrem ungeeignet ist.

Nun wenn ich mir die Tabelle so angucke zeigen auch alle anderen dortigen Materialsorten, allesamt extra für deratige Anwendungen vorgesehene Werkstoffe,
ganz ähnliche Eigenschaften in diesem Flussdichtebereich.

Was geschieht wenn man z.B. von 1 Tesla auf 0,66 Tesla zurück gehen würde können wir der Tabelle nicht entnehmen.
Es wäre aber interessant das mal irgendwo in Erfahrung bringen zu können.

Grüsse

Bernd
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon magneto » Do 9. Aug 2012, 08:55

Hallo Bernd

Ich Habe im Netz ein interessantes und aufschlußreiches Dokument gefunden.
Herausgeber ist Technische Hochschule Breslau (Wrocław) :)
http://www.komel.katowice.pl/ZRODLA/FULL/80/ref_05.pdf
Es handelt sich um Bemessungen von Verlustwerten der Stromgenerator- Elektrobleche mit Blechstärke 0,35mm und 0,50mm eines konkreten Blechherstellers.

Die neben der Blechstärke jeweils in den Tabellen angegebene Symbole C3, C4, C6 betreffen
verschiedene Isolierungsmaterialien zwischen den untersuchten Blechen.

Ich werde doch das gesamte nicht übersetzen, bloß übersetze hier die Schlüsselbegriffe die dort in den Tabellen und Bilder stehen:

Indukcja magnetyczna.............Magnetische Induktion
Blacha......................................Blech
Stratność całkowita..................Gesamtverlust
Straty z histerezy......................Hysterese- Verluste
Straty z prądów wirowych........Wirbelstrom- Verluste

In der Zusammenfassung steht, daß die Verlustwerte von angegebenen Werten zwar ganz minimal abweichen, dies aber auf unkorrekte Entnahme der untersuchten Blechproben zurückzuführen sein kann.

Grüsse
Stefan
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Re: Generator-Idee neu?

Beitragvon sombrero » Do 9. Aug 2012, 09:12

Hallo, Es geht weiterhin um die Wirbelstromverluste und die Ummagnetsierungsverluste in Eisen.
Manchmal ist es aber sehr schwer zu folgen.
Einer hat eine sehr komplizierte verwirrende Ausdrucksweise der andere versucht das alles immer wieder auf den Punkt zubringen.

Ich habe zuvor leider auch etwas falsches behauptet. Meine Ansicht war: Die Wirbelstromverluste steigen proportional mit der Frequenz.
Und die Hystereseverluste mit dem Quadrat der Frequenz. Magneto sagt, das es umgekehrt ist! Es ist genau umgekehrt. Recht hat er.

Wirbelstromverlust = Eisen Leifähigkeit * Frequenz ^2 * max Flußdichte ^2 * Blechdicke ^2

Hystereseverlust = Frequenz * max Flußdichte ^2

Man sieht genau an den Formeln was man beim Statorbau klein und groß zu halten hat.

mfG Peter Sombrero
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