Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

Exceltool als Auslegungshilfe
 
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Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.04.2010 - 17:33 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen,

Daniel und ich haben zusammen ein Exceltool erarbeitet mit dem man sich einen Scheibengenerator berechnen kann.
Das Offlinetool von 24volt.eu ist uns zu unübersichtlich gewesen und hatte noch nicht alle Features die wir gerne gehabt hätten.

Ich denke das Tool ist selbsterklärend, sollte es noch Fragen geben, könnt ihr sie hier im Threat oder auch auf der Webseite von Daniel stellen:

http://www.nadaparasiempre.com…index.html

Dort kann man es herunterladen und es werden auch eventuelle Updates dort veröffentlicht (und sind schon).
Für Kritik sind wir offen :-)

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.04.2010 - 17:54 Uhr  ·  #2
Hi max und daniel!
ich hab das mal runtergeladen, aber nix da mit Brechnungstool...ist ja schreibgeschützt.. sonst kriegt man noch eine abgedreht Bremsscheibe zusehen das wars dann und den Pigott Repeller der eigentlich ein Dan B. Repeller von otherpower ist kenn ich auch schon so what?
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.04.2010 - 18:00 Uhr  ·  #3
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.04.2010 - 18:36 Uhr  ·  #4
Ja, die Flussdichte ist nur bis zu einem bestimmten ABstand der Magnete in etwa linear, danach klappt die Kurve steil ab. Es steht ja auch daneben (und macht ja auch keine Sinn) dass man den Abstand der Magnete nicht viel breiter wählen sollte alsdoppelte Magnethöhe. Wenn man das beachtet, bekommt man auch nichts negatives raus und die Ergebnisse stimmen. In der Regel hält man den Luftspalt kleiner oder gleich der doppelten Magnethöhe...

ENtsprechend kann man bei einer Magnetscheibe die Werte in etwa halbieren...bzw. es kommen (in etwa und genau genug) die Werte heraus die man bei halbem Luftspalt (Magnetabstand) hat.
Somit kann man auch EInscheibengeneratoren mit dem Tool auslegen.

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.04.2010 - 18:57 Uhr  ·  #5
Hallo Fritz,

schreibegschützt sind die Resultats-werte (orange), damit man nicht ausversehen die Formeln "zerschiesst", die grünen Felder kannst du ausfüllen. Am besten der Reihenfolge nach.

Der Rest der Homepage ist im Aufbau, da ich dort alles genau dokumentieren möchte, mache ich das peu a peu und habe schonmal die gedachten Bremsscheiben abgebildet, sowie einen Link zum otherpower Repeller.
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.04.2010 - 22:53 Uhr  ·  #6
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.04.2010 - 07:12 Uhr  ·  #7
Hallo Daniel, Hallo Max,

supertolles Tool! Endlich mal was brauchbares im Scheibengeneratorbereich!

Eine Anregung hätte ich noch: Ich habe noch ein MKM100 Windrad, welches ich am optimieren bin.
Da dort aber ein 1-phasiger Generator mit 2x 10 Magneten verbaut ist, kann die Statorscheibe nicht 3-phasig ausgelegt werden und neue Magnetscheiben will ich keine bauen.

Wäre es möglich das Tool zu erweitern,dass 1-phasige Scheibengeneratoren berechnet werden können?
Ich habe es bei V1.1 mal 1phasig eingeben, bin aber auf unpraktikable Werte gekommen.

Und evtl. dann noch den Hinweis von Max einarbeiten: Scheibengenerator mit einer Magnet- und einer Rückschlussscheibe.

Evtl. 3 Sheets :
a. 3P-Gen mit 2 Magnetscheiben
b. 3P-Gen mit 1 Magnet und einer Rückschlussscheibe
c. 1P-Generator

Damit wäre auch dem DAU (mir ;)) geholfen !

Schöne Grüße und Danke !
Jürgen
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.04.2010 - 07:37 Uhr  ·  #8
Hallo Daniel und Max,

die Tabelle ist toll, nur ich komm an einer Stelle nicht mit den Begrifflichkeiten klar.

Drahtdurchmesser OK, den rechnet Ihr um auf qmm?
Die Packdichte, wie meint ihr das, Drahtdurchmesser incl. Lack? Und dann? Wie ist die Verteilung?

beide Male habe ich 45 Drähte nur mit unterschiedlicher Packdichte. Ich weiss nicht, wie ich das zuordnen soll.
Und was Hand bedeutete, weiss ich auch nicht.
So, nun habe ich mich geoutet, ich hoffe Ihr könnt mir helfen.

Gruss Friedhelm
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.04.2010 - 08:51 Uhr  ·  #9
Moin moin,

Generatoren mit nur einer Magnetscheibe lassen sich mit dem Tool auch berechnen. Man muss dabei nur eies beachten:

Die Flussdichte ist in etwa gleich groß bei einem EInscheibengenerator mit Luftspalt = Magnethöhe und einem Zweischeibengenerator mit Luftspalt= doppelter Magnethöhe. Man kann also alles ganz normal rechnen, wenn man bedenkt dass der Luftspalt zwischen den Magneten hinterher nur halb so groß ist wie im Tool angegeben. Steht dort also 30 mm, so habe ich letztlich nur 15 mm bei einem EInscheibengenerator bei dann gleicher Flussdichte.

Das mit der Packdichte ist so eine Sache. Es ist ganz egeal welcher der beiden Methoden der Drahtschichtung man betrachtet. In der Praxis kann man auf diese Weisen vielleicht die ersten 2 oder auch 3 Lagen wickeln. Danach fängt der Draht an, sich in Zwischenräume zu drängen und sich einzukneifen. Schnell wars das dann mit der Ordnung und man wickelt immer mehr kreuz und quer, schaut nur noch wo noch Lücken sind und geht da dann nochmal zwischen. Auch mit noch so viel Sorgfalt gehts nicht anders. Das ist aber schon berücksichtigt. Ich habe den Faktor an verschiednen Generatoren nachvollzogen und es passt jedes Mal fast perfekt.

Das mit dem EInphasengenerator haben wir nicht bedacht. Ich wüsste aber auch keinen einzigen SInnvollen Grund für eine einphasige Wicklung...

Im Moment hat das Tool noch eine kleine Macke was die Ausgabe der Durchmesser für Stator und Rotorscheibe angeht. Da ist, vor allem bei sehr kleinen Generatoren mit wenigen SPulen noch irgendwo was falsch. DIe angegebenen Maße sind zu klein. Bei größeren generatoren mit vielen Spulen stimmts wieder in etwa. Da müssen wir nochmal ran und ddann gibts die Version 1.2 :-)

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.04.2010 - 08:53 Uhr  ·  #10
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.04.2010 - 11:22 Uhr  ·  #11
Hallo,

ja Drähte in Hand, weil es in anderen Tools und Seiten immer so genannt wird, wir wollten nicht die Begrifflichkeit nochmal umändern und noch mehr Verwirrung stiften !

Die Sache mit den Phasen, da hast Du Recht, es funktioniert bei n-phasen ausser 1-phasig - das noch einzufügen müsste man mit einer "wenn, dann - Logik" in der Excel lösen, da müsste ich mal schauen wie das geht,...
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 16.04.2010 - 13:12 Uhr  ·  #12
Hallo,

So - Version 1.3 steht , nun auch Kupfergewicht mit drin und auch Farbänderung der zusammenhängenden Felder zur Luftspaltbestimmung und Schenkelbreite, etc.

In Version 1.4 wird die genauere Leistungsberechnung erfolgen - bitte noch ein wenig Geduld !

Beste Grüße,
Daniel
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 16.04.2010 - 17:12 Uhr  ·  #13
So,

nun wird der Wert rot, wenn die Breite zu gross ist - es wurden dazu auch neue Eingabefelder eingefügt !!

Version 1.3 ist nun nochmals überarbeitet worden und neu hochgeladen !

Dann kann bald die Version 1.4 folgen !
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Anmerkungen

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Gepostet: 10.07.2010 - 14:52 Uhr  ·  #14
Hallo,
leider liegt das Berechnungstool schon eine ganze Weile brach. Dabei ist es echt eine Super Sache. Ich habe mich jetzt mal eine Weile damit beschäftigt und habe noch einige Fragen und Anmerkungen:

- Wie wird die Leistung des Generators berechnet (F75)? Mir scheint das da nur der nächste Wert aus der Tabelle der zweiten Seite genommen wurde. Das ist nur eine Näherung. Warum? Man kann das doch auch genau berechnen. Ich habe mal dahinter die genaue Berechnung gepackt

(Bei dem Momentan eingestellten Beispiel weicht der Generatorwirkungsgrad erheblich ab!)

- Ich finde es wichtig auf die maximale Stromdichte J=I/A [Stromdichte]= [Strom]/[Querschnitt Leiter] zu achten.

- Es wird in dem Tool zur Berechnung der Windungszahl [F35] der Effektivwert der Spannung benutzt (in der Formel mit dem Faktor 1,7 gerechnet). Das ist nur dann korrekt wenn es sich um eine Sinusspannung handelt. Wenn zum Beispiel die Schenkelbreite größer als die Magnetbreite ist, dann handelt es sich nicht mehr um eine Sinusspannung. Die Spannung beleibt so lange der Magnet voll über dem Schenkel liegt maximal. Dadurch Verändert sich der Effektivwert der Spannung. Ich habe das noch nicht ausgerechnet, da ich da noch nicht ganz durchsteige, aber da muss man was ändern.

Soweit mal. Wäre schön wenn wir das Tool noch weiter verbessern könnten. Ich denke mit ein paar Änderungen wird es perfekt.
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Titel: Berechnungstool mit neuen Formeln
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 10.07.2010 - 16:12 Uhr  ·  #15
Danke dir für deine Vorschläge, ich schau mir das mal an...

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.07.2010 - 13:25 Uhr  ·  #16
Hallo Dabro,

super Vorschläge ! Ich denke das müssen wir unbedingt mit einbeziehen. Bei dem nich mehr sinusförmigen Spannungsverlauf wird die Berechnung allerdings etwas komplizierter...

Beste Grüße,
Daniel
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.07.2010 - 16:35 Uhr  ·  #17
Hallo Daniel,
super das der Chef des Scheibengeneratortools sich gleich persönlich meldet :-)
Erst mal denke ich das es viel wichtiger ist, dass die Berechnung des Wirkungsgrades am Ende stimmt. Ich habe ja die Berechnung etwas abgeändert so dass der Wirkungsgrad genau berechnet wird. Du hast ja über Tabellen immer nur eine Näherung bekommen. Das hat teilweise dazu geführt das der Wirkungsgrad bei manchen Konfigurationen über 100% lag.

Ich habe für die Berechnung folgendes gemacht:

P=Pel + Pv (Gesamtleistung = elektrische Leistung + Verlustleistung)

daraus lässt sich machen:

P= Ueff2/Rel + Uv2/Ri
(P = Spannungseffektivwert^2 / Belastungswiderstand + Verlustspannung^2 / Innenwiderstand

es ist aber auch:

P = I2 * Reff + I2 * Ri
(P = Strom^2 * Belastungswiderstand + Strom * Innnenwiderstand

Wir haben zwei Unbekannte, das sind der Belastungswiderstand Rel und die Verlustspannung Uv und zwei Gleichungen die wir nun auflösen können. Genau das habe ich gemacht und damit die neue Wirkungsgradformel erstellt.


Bei der Berechnung des Spulenzahl sehe ich noch mehr Probleme als nur den nicht Sinusförmigen Verlauf. Deine Formel passt meiner Meinung nach höchstens dann wenn es genau 3 Phasen sind. Ich bin aber auch da noch nicht sicher. Könntest du vielleicht ein bisschen erklären was da genau berechnet wird?
Mich würde zum Beispiel interessieren woher der Faktor 1,414 in der Formel herkommt....

Soweit mal.

Grüße
Jan
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.07.2010 - 16:14 Uhr  ·  #18
Hallo Jan,

ja ist doch klar, dass ich mich melde ! Das Tool brauch tnoch sehr sehr viele Verbesserungen, ich hatte bisher noch keine Zeit einiges davon umzusetzen und/oder hier zu diskutieren.

Zu der Leistungsberechnung, bzw. Punkt 8 der Excel kann ich nicht allzuviel sagen, da dieser Teil hauptsächlich von Max stammt. Ich habe aber den Rest der Punkte verzapft, also kann ich dir bei den anderen Teilen weiterhelfen.

Die 1,414 kommt genau aus der Annahme die Du vorher schon angesprochen hast, nämlich aus der gleichgerichteten Sinusspannung: Die gleichgerichtete Spannung ist 41,4% höher als die maximale Spannung einer Phase. Habe das irgendwo nachgelesen, und ich denke Du natürlich hast Recht, dies gilt nur fur 3 Phasen-Spannungsverlauf... man müsste hier die Excel Tabelle also für n-Phasen anpassen !!!

Nochmal als Beispiel: ich rechne den Volt-Betrag mal 1,414, um in etwa den Max-Wert zu bekommen den ich vor der Gleichrichtung benötige, und dann natürlich 1,4 Volt Diodenverluste mit einbeziehen. 9,5 Volt x1,414 = 13,4 Volt und 13,4Volt -1,4 Volt = 12 Volt (Beispiel Ladung 12 Volt Batterie)

Beste Grüße,
Daniel
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.07.2010 - 17:39 Uhr  ·  #19
Hallo, ich habe jetzt nicht alles verfolgt aber der Wert Wurzel 2 ( 1,41 ) gilt nur für
die Umrechnung von Effektiv- auf Peakspannung in 1 Phasen Systemen.
Richten wir mehrphasigen Strom gleich sieht es oft ganz anders aus.

Bei mehrphasigen Strom kommt es auf die Anzahl der Phasen und deren Verschaltung an.

Bei z.B. 3 Phasen sehen die Formeln so aus:
In Sternschaltung ist der Effektivwert nach Gleichrichtung = Ueff eines Phasenstrangs (Ueff der Spulen einer Phase) mal 2,35.
In Sternschaltung ist der Peakwert nach Gleichrichtung = Ueff eines Phasenstrangs (Ueff der Spulen einer Phase) mal Wurzel 3 mal Wurzel 2.

In Dreieckschaltung ist der Effektivwert nach Gleichrichtung = Ueff einer Phase mal 1,36
In Dreieckschaltung ist der Peakwert nach Gleichrichtung = Ueff einer Phase mal Wurzel 2

Vielleicht ist das alles schon bei der Auslegung des Tools bedacht worden und vielleicht sind genau diese Formeln so
in dem Tool hinterlegt. Wenn nicht dann könnte man es ja noch korrigieren, zumal ich weiss das gerade für Stern
viele oft fälschlicherweise andere Formeln nutzen.

Eugen
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.07.2010 - 19:28 Uhr  ·  #20
Hallo Daniel, hallo Eugen

hmm, ok so langsam wird die Sache klarer. Ein Paar Fragen bleiben noch

- Die Systemspannung im Tool stellt den Effektivwert der Spannung dar, oder? Ansonsten wäre die Leistungsberechnung falsch.

- Die Gleichgerichtete Spannung spielt hier für die Berechnung erst einmal keine Rolle. Wir müssen mit dem gesamt-Effektivwert rechnen, aber ich denke das diese Werte nahezu gleich sind :-) Mir wäre es aber lieber wenn wir beim Effektivwert bleiben :-)

- @Eugen: Bist du dir Sicher mit dem Faktor 2,35? Ist es nicht Wurzel 3 * Wurzel 2, das wäre dann 2,45 und würde mit dem Tool übereinstimmen.

Leider kann ich keine Formeln finden mit denen sich das für mehr Phasen berechnen lässt. Prinzipiell ist das über das Integral kein Problem, aber Excel kann leider keine Integralrechnung :-(

- Was mir noch auffällt bei der Berechnung ist, dass du die Magnetbreite und die Umdrehungen pro Minute einbeziehst. Ich verstehe nicht was die Magnetbreite mit der Spannung zu tun hat (außer es wird nicht die gesamte Spule auf einmal überdeckt). Muss anstelle der Magnetbreite x der Umdrehungszahl nicht die Geschwindigkeit in der Mitte der Spulenlöcher stehen?

Formel vereinfacht (für eine Spule): Uind = B * l * v * w
[Induzierte Spannung] = [Magnetische Flussdichte] * [Länge des Leiters] * [Geschwindigkeit des Leiters quer zum Magnetfeld] * [Windungszahl]

Grüße
Jan
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