Scheibengenerator für Langsamläufer

 
arcobär
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Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 16.12.2008 - 09:09 Uhr  ·  #1
Hallo Bernd,

ich habe hier ein neues Thema eröffnet.

Tobi hat sehr anschauliche Bilder gemacht. Den Einphasengenerator hat er nur in Wellenwicklung dargestellt. In Einzelspulenausführung müsste man sich noch mal eine optimale Ausführung überlegen.
Die Frequenz ist bei dreiphasiger Ausführung bei gleicher Spulenzahl geringer, da pro Phase immer nur ein Drittel der Spulen im Einsatz ist.

Die Ausführung von Günter zur Spulenwicklung ist nicht ganz korrekt, denn er betrachtet bei der Magnetisierung immer den Kurzschlussfall, der so praktisch nicht auftritt.
Bei gleichem Strom und Windungszahl ist die Magnetisierung immer gleich groß, unabhängig von der Drahtstärke.
Die Drahtstärke hat nur Einfluss auf den Spannungsverlust der Wicklung und damit natürlich auch auf die erzielbare Leistung.

Möglichst viel Windungen mit möglichst großem Drahtquerschnitt führen aber zu großen Spulenabmessungen und damit zur Vergrößerung des Luftspaltes, wodurch die Leistung wieder verringert wird.

Die Kunst ist es, hier ein Optimum unter Berücksichtigung der gewünschten Leistungswerte zu finden.

Gruß Uli
BerndH
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 16.12.2008 - 09:41 Uhr  ·  #2
Zitat
Die Frequenz ist bei dreiphasiger Ausführung bei gleicher Spulenzahl geringer, da pro Phase immer nur ein Drittel der Spulen im Einsatz ist.

Die Frequenz ist nicht geringer, sondern nur die Spannungshöhe pro Phase.
Es ist zwar richtig das pro Phase nur ein drittel der Spulen (für die jeweilige Phase) zur Wirkung
kommt, aber es werden pro bestimmten Winkelgrad immer alle Spulen vom Magneten getroffen,
egal wieviel Phasenbetrieb. (Insofern habe ich neulich Mist erzählt in der Diskussion mit dem Durchrütteln des Rotors)
Die Frequenz ist die gleiche wie bei Einphasen nur das sich hier 3 Phasen mit geringerer Spannungshöhe( das ist entscheidend !!)
und gleicher Frequenz im 120 Grad Versatz überlagern/ergänzen, wodurch die "Löcher" im
Spannungsverlauf/Leistungsverlauf viel geringer sind.
Die Spannungshöhe der einzelnen Phasen im 3 Phasenbetrieb ist geringer denn bei 3 Phasen
wirken nur 1/3 der Spulen pro Phase. (Bei dieser Überlegung setze ich vorraus das die Spulen pro Phase in Reihe geschaltet werden)

Ich persönlich glaube das Günters Ausführungen korrekt sind. Er hat damit deutlich gemacht das
für die reine Leistungserzeugung, als Produkt aus Spannung und Strom, es unerheblich ist wie
dick der Leiter ist oder wieviel Windungen die Spule hat. Wichtig ist nur die Menge des Leiters im Magnetspalt.
Die Drahtdicke regelt im Prinzip, wie du es ja auch sagtest, nur die Spannungshöhe und den Innenwiderstand der Spulen.
Wichtig ist halt wieviel wirksamen Leiter man im vorhandenen Luftspalt unterbringen kann.
Je mehr Leiter/Kupfer im vorgegebenen Luftspalt, je höher die erzielbare Leistung.
Auf den Kurzschlussfall bezog er es nur um die maximal mögliche Leistung/Bremsleistung
eines solchen Generators zu bestimmen. Dahin ging ja meine Fragestellung.
Zitat
Möglichst viel Windungen mit möglichst großem Drahtquerschnitt führen aber zu
großen Spulenabmessungen und damit zur Vergrößerung des Luftspaltes, wodurch die Leistung wieder verringert wird.

Das Stimmt. Es geht aber darum die vorhandene "Luft" im vorgegebenen Magnetspalt möglichst
komplett durch Kupfer zu ersetzen OHNE den Magnetspalt zu vergrössern.
Dann hätte man ein optimale Leistungsausbeute.
Je mehr Luft im Magnetspalt verbleibt, desto schlechter die Ausbeute.
So gesehen sind klassische, nebeneinander liegende Spulen mit Loch in der Mitte sicher nicht so optimal.
Zumindest ist das die Erkenntnis aus dem was ich mir bisher erlesen konnte.
Natürlich muss man den zur Verfügung stehenden Raum mit einer Windungsanzahl und
Drahtdurchmesser so "füllen" das die erzeugten Spannungs- und Stromwerte zum Verbraucher passen.
arcobär
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 16.12.2008 - 21:24 Uhr  ·  #3
Die optimale Wicklung hat einen rechteckigen Querschnitt, der den Magnetspalt vollkommen ausfüllt. Das läßt sich leider mit Heimwerkermitteln nicht ganz optimal verwirklichen, genauso wie die optimale Magnetform(möglichst Kreisflächensegmente).
Die Wicklungsgestaltung mit Leiterbahnen reizt mich wegen der einfachen Realisierung. Für größere Generatorleistungen ist sie sicher weniger geeignet.
Da ich nur maximal 10 Windungen pro Spule realisieren kann, muß ich die Spannung durch den geringen Luftspalt und möglichst lange Spulenschenkel herausholen. Dafür eignen sich dann auch rechteckige Magnete besser als runde.

Warum verwendet ihr eigentlich immer die runden Magnete?

Hat schon mal jemand einen Generator mit einer einzigen Magnetanordnung und Eisenrückschluss gebaut?
Bei doppelter Magnetgröße müsste sich etwa die gleiche Magnetfeldstärke wie bei der Doppelmagnetanordnung ergeben. Dieses Prinzip wäre einfacher zu bauen und sorgt für eine bessere Wärmeabfuhr der Wicklung.

Gruß Uli
BerndH
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 16.12.2008 - 22:08 Uhr  ·  #4
Zitat
Dafür eignen sich dann auch rechteckige Magnete besser als runde.
Warum verwendet ihr eigentlich immer die runden Magnete?


Uli von mir kannst du auch in der Einzahl reden :) Im Ernst, so blöd bin nur ich runde zu nehmen.
Ursprünglich deswegen weil ich davon schon genug zuhause rumliegen hatte und
weil ja nur ein Minigenerator entstehen sollte für meinen kleinen Prüfstand.

Alle anderen, soweit mir bekannt, nehmen schon rechteckige Magnete die ja auch, wie du schon gesagt hast,
viel besser die langen Spulenschenkel ausnutzen.
Zitat
Hat schon mal jemand einen Generator mit einer einzigen Magnetanordnung und Eisenrückschluss gebaut?

Jaaa das war auch mal eine Idee die ich hier im Forum vorgetragen hatte, sogar mit Zeichnung. :)
Bei dem für uns evtl. nötigen "riesen Scheibengenerator" mit zig teuren Magneten wäre das
echt eine überlegenswerte Alternative. Günter hatte auch zu dieser Frage geantwortet und nach
seiner Einschätzung wäre die magnetische Effektivität ca. die gleiche wie mit doppelter
Magnetanordnung und magnetischen Rückschluss über die Eisenscheibe. (also "herkömmliche" Bauart)
Übrigens sogar mit einem einzelnen Magneten in gleicher Grösse, nicht doppelte Grösse !!
Das hört sich doch gut an oder ?
Ich sehe das derzeit für einen riesen Scheibengenerator als Bauziel an.
BerndH
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 17.12.2008 - 16:59 Uhr  ·  #5
Hallo Uli
Hier mal der Link zu der Idee von mir mit einem direkten Rückschluss "aussen herum".
Auf die gleiche Weise ginge es ja auch mit nur einem Magneten.
In dem Thread zeichnete ich es aber mit zweien, darauf bezieht sich auch Günters Anwort mit der etwa gleichen Effektivität.
Forum/phpBB2/viewtopic.php?t=2084
BerndH
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 17.12.2008 - 20:57 Uhr  ·  #6
Überlegungen zu einem grossen Scheibengenerator vs. kleiner Scheibengenerator und Getriebe.

Ausgehend von der Überlegung das die erzeugte Leistung eines Scheibengenerators mit
definierten Spulen und Magneten einzig davon abhängig ist, wie schnell die Magneten über den
Spulen rotieren, bzw. genauer wie hoch die Umfangsgeschwindigkeit der Magnete über den
Spulen ist, könnte man ja die Leistung bei geringen Drehzahlen daduch anheben das man den
Durchmesser des Generators stark vergrössert. Auch dann hätte man einevergleichbare Umfangsgeschwindigkeit.

Allerdings bräuchte dieser Generator dann auch ein vielfaches an Kupferspulen und dadurch würde
der Innenwiderstand des Generators stark ansteigen, denn dickeren Draht könnte man nicht verwenden,
dann würde ja die Spannung sinken weil man weniger Windungen pro Spule unterbringen könnte.
Irgendwie eine fatale Sache... Wie kann man das Problem lösen ?

(5 min später....)
Boah bin ich blöd, man hätte viel mehr Spulen, das stimmt wohl, aber dadurch könnte man
ja auch viel mehr Spulen in Reihe schalten pro Phase.. Mithin könnte man pro Spule auch viel
dickeren Draht verwenden. Man hätte also einen vergleichbaren Innenwiderstand wie bei einem kleineren Generator mit weniger Spulen/Magneten.
Vielleicht sollte ich demnächst erst nachdenken und dann schreiben :)
XXLRay
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 18.12.2008 - 09:24 Uhr  ·  #7
Ich weiß jetzt nicht, ob du den richtigen Geistesblitz hattest. Bei einem größeren Durchmesser, hast du durch den größeren Umfang auch mehr Platz für die Spulen und kannst deswegen einen größeren Leiterquerschnitt verwenden. Flachgewickelte Spulen sind dabei vorzuziehen, um den Luftspalt gering zu halten.
Tobi
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 18.12.2008 - 14:55 Uhr  ·  #8
Hallo Jungs,

Kennt Ihr eigentlich schon dieses Monster:

http://www.michael-schelter.de/?p=53

Im Zweiten Bild ist der Generator zu sehen, sogar mit Video.
(unbedingt ansehen!)
Mit dieser Methode kann man theoretisch auch einen Genarator
für 1Upm bauen der auch hohe Spannung erzeugt.
Der Rotor ist für mein Empfinden allerdings wenig ästhetisch
ausgefallen.
Ansonsten alles super simple Lowtech.

Gruß
Tobias
XXLRay
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 18.12.2008 - 15:39 Uhr  ·  #9
WWWFREAK
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 18.12.2008 - 17:57 Uhr  ·  #10
Hallo zusammen,

gute Güte, ihr seid ja unheimlich aktiv :lol: !

Ich komme leider momentan nicht dazu, alles zeitnah zu verfolgen und
ggf. zu antworten.
Pick ich mir mal was Wichtiges heraus:
Bernd schrieb:


Ausgehend von der Überlegung das die erzeugte Leistung eines Scheibengenerators mit
definierten Spulen und Magneten einzig davon abhängig ist, wie schnell die Magneten über den
Spulen rotieren, bzw. genauer wie hoch die Umfangsgeschwindigkeit der Magnete über den
Spulen ist, könnte man ja die Leistung bei geringen Drehzahlen daduch anheben das man den
Durchmesser des Generators stark vergrössert.


Das würde ich so sehen, daß die erzeugte Leistung in den Spulen davon abhängt,
wieviel Leiter pro Zeiteinheit von den Kraftlinien der Magnete geschnitten werden.
Wenn ich also einen Scheibengenerator einer bestimmten Größe zugrunde lege
der bei z.B. bei 1U/s eine bestimmte Spannung bzw.
Leistung erzeugt, so schneiden mir die magnetischen Felder der Magnete
die Anzahl der Leiter in den Spulenschenkeln pro Sekunde und Umdrehung.

Wenn ich nun dem Vorschlag Bernd`s folge, und den kpl. Generator
vergrößere aber die Bestückung beibehalte, so erhalte ich natürlich eine
größere Umfangsgeschwindigkeit der Magnete.

Abäär.....
die gleiche Anzahl Kraftlinien schneiden die gleiche Anzahl Leiter pro
Umdrehung in einer Sekunde (1U/sek)

Richtig ist zwar, daß jetzt auf Grund der höheren Umfangsgeschwindigkeit
pro Zeiteinheit eine Spule eine "höhere" Spannungsspitze erzeugt wird,
dafür aber vergrößern sich die Abstände im "Nulldurchgang", in der Zeit
also, in denen die Magnete zwischen den Spulenschenkeln laufen und dort
keine Leiter zum "Kraftlinienschneiden" vorfinden.

Die erzeugte Leistung pro U/sek wird dieselbe sein, lediglich mit dem Scope
(Oszillographen :lol: ) betrachtet, wird die erzeugte Sinuskurve der
Spannung etwas steiler ansteigen und etwas höher gehen, da die Spannung ja in kürzerer Zeit dargestellt wird.

Bei der kleineren Ausführung des Generators dagegen wird die Sinuskurve
über einen längeren Zeitraum gehen, die Kurve wird nicht so steil ansteigen.
Aber der Flächeninhalt der beiden Kurven wird der gleiche sein, lediglich die Form wird anders sein.


Will man also durch Generatorvergrößerung die erzeugte Leistung erhöhen,
so wird man auf dem gewonnenen Platz auf dem Außendurchmesser des
Stators breitere Spulenschenkel anlegen (Oder mehr Spulen pro Phase unterbringen)und ggf. die Magnete entsprechend
vergrößern bzw. die Anzahl erhöhen.(Denn die müssen immer zu den Spulen/Spulenabmessungen passen.)
Um hierdurch die Kraftlinienstärke erhöhen.


Tja, so ist meine Sicht der Dinge zu diesem Punkt, (Größere Leistung bei gleicher U/sek
erfordert größere Bestückung), aber wie gesagt,
die muß ja nicht die richtige sein :lol:


Gruß
Günter
Westerwald
BerndH
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 18.12.2008 - 19:56 Uhr  ·  #11
Hallo Günter
Genau so hatte ich das vor, also auf dem grösseren Durchmesser entsprechend mehr Spulen
unterzubringen, nicht nur die Spulenanzahl eines kleineres Radius auf einen grösseren zu verteilen.
Sonst wären ja wirklich viele Bereiche zwischen den Spulen wo keine Leistung entsteht.
Das gleiche gilt natürlich auch für die Anzahl der Magnete, auch die müsste entsprechend wachsen,
wobei wir auch gleich beim Nachteil eines grossen Scheibengenerators sind, die Bauteile sind alles andere als günstig.
Die mechanische Realisierung wird schwieriger, auch die Einhaltung des Luftspaltes, denn man
muss auch stärker als bei einem kleinen Verbiegungen/Verwindungen bei Sturm etc. mit einkalkulieren.
Ich spreche hier von einem Generatordurchmesser in der Grössenordnung von einem Meter der
sich quasi in die Tragarme erstreckt.
Auch die rotierende Masse wird grösser, evtl. ist das aber sogar ein Vorteil für einen gleichmässigeren Rundlauf.

Das geile bei einem VAWT ist natürlich das man einen riesigen Generator, so lange er schön flach bleibt (!),
perfekt mittig in das Rotorzentrum integrieren kann. Der (flach umkappselte) Generator würde die Luftströmung dort
kaum behindern und auch optisch würde sich so eine flache Schüssel im "Ufo-Design" im Rotorzentrum,
aus der nur noch kurze Tragrame heraus ragen, gut machen, vielleicht sogar sehr gut :)

(Jetzt hab ich mein Traumwindrad verraten, son Mist 😢 😉 )
BerndH
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 19.12.2008 - 17:26 Uhr  ·  #12
Beschleuniger

hallo Leute
Könnte man evtl. mit diesem Planetengetriebe einen Scheibengenerator "auf Touren" bringen ?
So ganz kapier ich diese Dinger noch nicht.
http://cgi.ebay.de/Planetenget…0136708593
Tobi
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 19.12.2008 - 17:49 Uhr  ·  #13
BerndH
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Re: Scheibengenerator für Langsamläufer

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Gepostet: 19.12.2008 - 19:03 Uhr  ·  #14
Boah eine super Seite zum Thema Planetengetriebe.
Ich muss aber trotzdem sagen das meine Hirnwindungen Probleme haben mit den vielen Möglichkeiten
beim Planetengetriebe klar zu kommnen. Es andere mechanische Abläufe die ich leichter kapiere. :)
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