Verhältnis Spulen - Magnete immer 4:3

Mehr Spulen werden eine höhere Spannung bringen. Wenn man den Leiterqueschnitt aber nicht mit erhöht, bedeutet das einen höheren Widerstand.

Ob das stimmt, ist zu untersuchen. Auch wenn die Äußerung vom Generatorpapst stammt.
Dachte ja, mich mit Aerodynamik und Festigkeit begnügen zu können. Interessiert mich aber persönlich.

Wahrscheinlich geht das mit Magneten/Spulen = 4/3 immer auf. Die Umkehrung klappt schon mal nicht immer.
Der Einfachheit halber will ich es am Beispiel eines 12 zu 9 Generators aufzeigen, Quelle z.B. hier http://www.daswindrad.de/forum/viewtopic.php?f=24&t=1129

Daraus habe ich folgendes gemacht:



12 Magneten 9 Spulen



6 Magneten 9 Spulen (3/4 nicht anwendbar, deshalb 2/3)

Ob 4/3 oder Umkehrung oder 2/3 richtig ist, erkennt man daran, dass einige Grunderkenntnisse erfüllt werden.

1. Zuordnung so, dass es möglich ist, an allen Spulen einer Phase gleiche momentane Spannung zu erzeugen.
Hier haben z.B. alle Spulen "gelb" max. Fluss in der Gleichen Richtung.

2. Wenn man sich das folgende Bild ansieht, muss es möglich sein, z.B. bei Phase "Gelbspule" den magn. Fluss gegen Null gehen zu lassen, um die Spannung auf Null zu bringen. Die anderen beiden Phasen sollten dann die gleiche Spannung induziert bekommen, mit jeweils anderen Vorzeichen.



Phasenverhältnisse beim Drehstrom, idealisiert. Quelle: http://www.udo-leuschner.de/basiswissen/SB123-05.htm
Die Summe der momentanen Spannungen ist, wenn die Vorzeichen beachtet werden, zu jeder Zeit Null.
Bei Vollwellen-Gleichrichtung (6 Dioden) ergibt sich idealerweise für die Gleichrichtspannung eine Gerade.

Wenn davon mehr abgewichen wird, als die Flussspannungen der Gleichrichter dafür verantwortlich sind, so liegt das daran,
dass der ideale Sinus baubedingt nicht erreicht wird. Die Zuordnung von Form und Größe von Magneten und Spulen ist diesbezüglich nicht egal!

Wenn die ersten beiden Bilder nach 1. und 2. ausgewertet werden, so sind beide Bauarten möglich!

Um aber z.B. zu dem Zustand zu kommen, dass Spulen "gelb" Nulldurchgang haben,
genügt bei der 12-Magneten-Anodnung 15° Drehwinkel, bei 6 Magneten sind es 30°.
Das bedeutet doppelte Drehzahl. Scheint nachteilig.
Aber:
Wenn ich mir die Qualität der Felder bei der 12-er Variante ansehe, erkenne ich nicht nur Gutes.
1. Die Magneten nähern sich, insbesondere Nabenseitig, erheblich, so dass größere Feldlinienverläufe zum Nachbarmagneten statt finden. Die sind für die Induktion mehr oder weniger verloren.
2. Z.B. in der Stellung "Gelbphase" Nulldurchgang wird die Flussdichte Null dadurch erreicht, dass gegenpolige Magneten die Spulen "gelb" mit gleichen Anteilen durchfluten. Ist bei der 6-Magnet-Version irgendwie sinnvoller.
3. Last not least sind es für den Spulenquerschnitt eigentlich zu kleine Magneten. Spulenquerschnitt bedeutet aber auch Wickellänge
Will mal so sagen:
Irgendwas muss ja an den beschissenen Wirkungsgraden schuld sein

Grundsätzlich gefällt mir die 6-er Variante besser, bei sich die Magnete weniger beeinflussen und die Magnetformen auf die Spulenformen besser angleichbar sind.



Solche angepasste Magnetform wäre bei der 12-er Variante garnicht unter zu bringen

[]Mein Fazit:[/]
Um auf die selbe Drehzahl zu kommen wie bei der 4/3 - Variante geht es bei der 2/3 - Variante bei diesem Beispiel auch nicht ohne 12 Magneten.
Allerdings steigt die Spulenzahl von 9 auf 18. Sicherlich mit jeweils weniger Windung, das verringert die Notwendigkeit größeren Fleißes.

Ich halte V. 2/3 der Anordnung 4/3 bezüglich Wirkungsgrad überlegen.

Auch dieses Prinzipvideo von Wikipedia ist eine 2/3-Anordnung. http://de.wikipedia.org/w/inde…0529180604
Wie es mit 4 Magnetpolen funktionieren würde ...? Zumindest gehts dann nicht mehr mit Stabmagneten dieser Art.

Link: http://www.schule-bw.de/unterr…hstrom.htm
Animation ganz nett, muss aber bedient werden.


Gruß vom Windfried

Hallo Max,

Das erschließt sich mir so nicht. Immerhin ist der magnetische Fluss gleich bzw. durch mögliche Optimierung sogar größer.
Was bleibt - die drehzahl muss doppelt so hoch sein. Da hast Du dann wieder recht, wenn es so gemeint ist.


Dafür erscheint die Wirksamkeit bei 4/3 durch die Enge der Magneten und andere Kompromisse eingeschränkt.

Aber ich vermute, meine Argumentation ist vergebliche Müh. Immerhin wird man 4/3 nicht einfach so machen, aus Jux.
Wenn nämlich mein oben gezeigtes System 2/3, letztes Bild, verdoppelt wird, also 12 Magnete und 18 Spulen,
kann es sein, dass durch die Vielzahl an radialen Spulenteilen der Anteil an Kupfer doch höher ist. Selbst dann, wenn die Windungszahl / Spule geringer.

Das ist so komplex, dass es am besten messtechnisch bewiesen wird.
Vielleicht sind da auch paar Diplomarbeiten o.Ä. im Netz ?

Anmerkung noch:
Da es immer richtig zu sein scheint, die Magnetform der Spulenform optimal anzupassen, es aber möglicherweise Magneten nicht in jeder Form gibt - es geht auch mit Polschuhen, aus weichmagnet. Stahlblech gelasert. Nicht zu dünn.
Die müssen allerdings auch wieder positioniert und montiert werden, und korrosionsgeschützt. Ist mir schon klar.

Ansonsten ging es ja um die Frage von Bruno, ob man mit weniger Magneten speziell bei Lenz & Co. die gleichen Ergebnisse erzielen kann.
Das geht nicht.

Was aber diesbezüglich geht, und nicht nur bei Senkrechtachsern, dazu Verweis auf ein neues Thema Forum/cf3/topic.php?t=3528

Gruß, Andreas

ps. schau mal im AMiforum bei fieldlines.com

Dort habe ich einiges über meine Versuche berichtet

Gruß
Max

ps. schau mal im AMiforum bei fieldlines.com

Dort habe ich einiges über meine Versuche berichtet

Moin Andreas,

So ein Halbach kann sehr wirksam sein, allerdings denke ich nicht dass es in der Anordnung wie gezeigt so sehr viel bringt.




Jain...

Wenn ich mit Neodymmagneten baue, würde ich diese auch nicht zu dicht aneinandersetzen, das hat aber vor allem auch technische Gründe...
Wenn es um den EInsatz von Ferriten geht, würde ich versuchen alles so dicht vollzupacken wie es eben geht. Klar geht ein gewisser Teil des Flusses verloren aber in der Summe habe ioch dann immer noch wesentlcih mehr effektive MAgnetmasse auf den Scheiben die mir gutes tun...und Ferritmagnete kosten ja quasi nichts...da bin ich also spendabel...

Sicherlich muss man danna cuh den Luftspalt entsprechend klein halten um gute Ergebnisse zu erziehen, da die Flussdichte bei Ferriten ohnehin recht klein ist. Hier gelant man dann schnell an die Grenzen des Machbaren wenn es darum geht, direktläufer für größere Anlagen zu fertigen. Man bräuchte einen sehr flachen und dennoch großen Stator. Das gibt Fetsigkeitsprobleme weshalb ich hier dann wohl doch auf eine mehrstöckige Bauweise gehen würde um die Kräfte auf 2 oder 3 Sztatorscheiben zu verteilen. Bei Neodymmagneten würde ich wohl nie auf die Idee kommen, freiwillig Dualstatorgeneratoren zu fertigen.

Diese Preispolitik in China geht ir dermaßen auf die Nerven, dass cih mich nicht mehr mit Neodymmagneten beschäftige...
Für unseren kleinen Bausatz aus dem Shop haben wir nochmal 500 MAgnete bestellt... da blutet einem das Herz wenn man die Rechnung sieht

Es kommt ja auch immer auf dei Drehzahl an. Je höher dei Drehzahl, desto mehr Leistung kann ich auch aus sehr kleinen Generatoren herausholen- das ist nciht die Kunst...
Von EIsen möchte cih mcih weiterhin fernhalten...

Wenn cih das ganze für eine Serienfertigung entwickeln würde, täte cih wohl acuh vieles anders. Es geht mir aber darum, das ganze aus möglichst wenigen Koponenten zu fertigen die für jeden nachbaubar sind oder die man überall erhält. Wäre das nicht die Premisse, würde ich agr nciht mehr mit Scheibengenis arbeiten sondern die Spulen quasi nach oben klappen und den geni als AUßenläufer konzipieren und somit massig Platz sparen- sowas ist dann allerdings kaum noch in Handarbeit zu bewältigen und dauert ewig...für den Selbstbauer also eher nicht geeignet

Gruß
Max

Hier noch abschließend 2 Visualisierungen zu den Bauarten 2/3 bzw. 4/3 , nötige Drehzahl identisch.





Zu speziellen Begriffen
"Schlanker" Sinus, mit Tendenz zum Spitzen Dreieck würde Energiearmut bedeuten.
Verformung eher zum Rechteck hin, das Gegenteil. Ist besser.
Hat aber auch Konsequenz, dass Spannung nach Gleichrichtung keine Gerade mehr.
Auch mögen einige Gleichungen des Drehstromkreises nicht mehr exakt gelten.
Ob das schlimm ist? Vermutlich nicht.
Wenn Wechselrichter Protest anmeldet - Ladekondensator benutzen.

System 2/3
Ist in der Verbreiterung der Magneten begrenzt, da Feldlinien außerhalb der Windungen für Induktion verloren.

System 4/3
Hat technologische Vorteile, da nur halbe Spulenzahl nötig, allerdings annähernd mit doppelter Windungszahl.
Mit Bereitschaft zum Querdenken erscheinen etwas breitere Magneten möglich.
Spulen wären aber zu gezeigten Magneten ungünstig groß. Unnötiges Kupfer senkt Wirkungsgrad und bringt Eigenerwärmung!
Deshalb:
Überlegenswert, die Spulen mit den Außenwicklungen nicht über die Magneten hinausgehen zu lassen,
selbst wenn sich zur nächsten Spule Freiräume ergeben. (Vor Bau aufzeichnen und durchgeistigen!)

System 4/3 vielleicht etwas kompakter. Ob damit auch preiswerter und mit höherem Wirkungsgrad? Ich kann es nicht sagen.
Gemessen habe ich übrigens nichts.
Auch ist Magnetquerschnitt dem Querschnitt und Verlauf des nutzbaren Hauptfeldes gleichgesetzt. Das muss nicht immer so sein.

Abschließend die Bemerkung, dass ich wohl niemals einen Generator kaufen oder beauftragen würde, der nicht mind. 70% Wirkungsgrad hat.
Auch wenn der Wind nichts kostet, es geht um Materialeffektivität der gesamten WKA.

Gruß vom Windfried

Guten Abend lieber Kollege,

wäre ja für die Zukunft ganz praktisch, die Beiträge, die wir uns ansehen sollen, zu verlinken.
Wenn Du schon ganz bequem Deine Fragen beantworten lässt, so muss es nicht noch zusätzliche Arbeit machen.

Kurze Einschätzung:
Die Zuordnung von Spulen- zu Magnetform scheint nicht unbedingt Optimum zu sein. Bei solch breiten Magneten auch wohl besser 4/3. Geht hier aber nicht.
Spulen sind auch reichlich dicht an Drehzentrum herangeführt, dort aber uneffektiv.
Wenn die Messergebnisse trotzdem gut sind - ich kenne sie nicht - bravo.
Kannst sie ja mal durchgeben oder verlinken.

Mehrere identische Systeme haben einen Charm: Die Feldlinien können durch die Systeme durchlaufen. Trägerbleche für magneten dann sehr dünn möglich.
Deckscheiben jeweils aber anständig dick! Ist vermutlich meist zu wenig. Eisen längst in Sättigung, und restlicher magnet. Rückschluss dann durch Luft.

Elektr. Kombination nicht ohne.
Parallelschaltung wegen Ringströmen bei Toleranzen / Ebene riskant aber probierbar.
Reihenschaltung je Phase besser.
Voraussetzung natürlich, dass mechan. + elektrisch gleiche Phasenlage. Nicht einfach mal eine Systemebene um 5° verdreht!

Wer in der Höhe mehr aktiven Querschnitt braucht, kann auch an Glockenbauform denken.
http://www.daswindrad.de/forum…949#p13159
So einen Anker bekommt man auch noch gegossen. Hatte ich mich weiter oben dazu geäußert.

Dass bei größerem Durchmesser die Änderungsgeschwindigkeit des magnet. Flusses viel höher sein kann, damit die nötigen Windungszahlen kleiner, sollte klar sein.

Gruß, A.

...um das nochmal aufzugreifen...

Ein mehrstöckiger Generator ist bei gleichem Materialeinsatz was Kupfer und Magnete angeht NICHT effizienter...eher im Gegenteil und auch die Baugröße schrumpft nicht sooo sher zusammen...
Wenn es um Neodymmagnete geht, würde ich daher immer einen EInscheibengeni bevorzugen!

Allerdings gibt es bei Verwendung von Ferritmagneten einige Probleme die den Mherscheibengeni wieder ins Licht rücken lassen...nicht wegen seiner Effektivität jedoch, sondern alleine deshalb, weil für größere Anlagen mit Scheibengenis aus Ferriten die Statoren sehr flach und dennoch groß im Durchmesser sien würden...

Diese schlanken Statoren könnten aber die Last nicht aufnehmen weshalb es sinnvoll ist, diese dann auf mehrere Sheiben zu verteilen...!

Da wird es dann wieder interessant
Ich vermute auch, dass der Trend bei den derzeitigen Neodympreisen in diese Richtung gehen wird...

Gruß
Max

das stimmt, habe ich mir acuh schon angesehen...aber leider sind diese DInger ähnlich teuer wie Neos