Grundlagen ausprobieren

 
fiedje
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Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 03.03.2010 - 20:59 Uhr  ·  #1
Hallo,

ich habe mich entschlossen, einen Scheibengenerator zu bauen.
Dafür möchte ich die optimalen Grundlagen ermitteln.
Ich habe die vielen Simulationen gesehen, bin aber nicht sicher ob in der Praxis alles genau so läuft.
Also werde ich die Sache experimentativ angehen.

als erstes eine Skizze für die Begrifflichkeiten.


Ich möchte herausbekommen:

Idealer Abstand zwischen den Magneten
ich bin aktuell etwas unsicher, ob es richtig ist, die Magneten dichter als die Spulen zu setzen. Ich möchte ausprobieren, in wie weit eine gleichzeitige Überlappung der Spule durch gegengerichtete Magnetfelder eine schädliche Wirkung hat.

Ideale Wicklung der Spule
Wie weit ist der optimale Abstand zum Rand der Magneten? Wieviel Luft sollte in der Mitte bleiben? Besser Breit als hoch wickeln?
Wie ist das ideale Verhältnis? Welche Radien sind optimal.

Ideale Lage der Wicklungen bei 3 Phasen
Ist eine wechselseitige Überlappung besser, oder schräg übereinanderliegende Wicklungen? Wie ist die ideale Kabelführung in beiden Fällen? Ich habe schon viel darüber gelesen, aber der direkte Vergleich fehlt mir.

Halbach-Array oder Magnetischer Rückschluss durch Eisenplatte auf beiden Seiten
auch das möchte ich im Versuch gegenüberstellen.

Dafür beabsichtige ich einen einfachen Teststand zu bauen.

von vorn sieht er im Schnitt so aus:

von der Seite sollte er so aussehen:

Der Schlitten mit den Magneten ist beweglich. er sollte mit Schubladenauszügen leicht laufen.
Der Deckel trägt dann die Spule(n) und die Messapparaturen (Oszilloskop + Belastungswiderstand)
Als Antrieb hatte ich mir ein Gewicht über eine Umlenkrolle vorgestellt, welches dann kurz vor Ende der Bewegung auf dem Boden durch eine Holzplatte aufgefangen wird. (vielleicht noch mit einer dicken Filzplatte).
Der Wagen wird durch einen Keil abgebremst.

So weit meine Ideen... im Folgebeitrag werde ich versuchen, das noch animiert darzustellen...

Gruss Friedhelm
fiedje
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 03.03.2010 - 22:41 Uhr  ·  #2
hier die versprochene Animation...

Ich hoffe, das kann jeder sehen....

Gruss Friedhelm
XXLRay
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 04.03.2010 - 09:12 Uhr  ·  #3
fiedje
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 04.03.2010 - 13:32 Uhr  ·  #4
Zitat geschrieben von XXLRay

Ich freu mich schon auf die Testergebnisse. Unter Umständen wirst du mehr als zwei MAgnete auf den Schlitten montieren müssen.


Na klar, ich werd die Testergebnisse einstellen. Dauert halt nur etwas.. ich fang ja grad erst mit der Überlegung, wie ich den Teststand am einfachsten baue an.
Meine Zeit ist in so fern begrenzt, da ich normalerweise 12-14 Stunden ausser Haus bin. Also keine Blitzergebnisse erwarten..
Leider habe ich auch keine Werkstatt, der Teststand muss also mobil sein, damit ich das Wohnzimmer rechtzeitig räumen kann, sonst gibts Stress mit :love:

Mehr als 2 Magnetpaare werde ich nach meinen Einschätzungen natürlich beim Halbach-Array und bei den Mehrphasenuntersuchungen benötigen.
Aber bin für andere Ideen/Anregungen stets aufgeschlossen.

Gruss Friedhelm
Uwe Hallenga
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 04.03.2010 - 16:05 Uhr  ·  #5
Super sache das mit der Anmimation

;-)
Uwe
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Ein Beispiel für die geplanten Untersuchungen

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Gepostet: 05.03.2010 - 13:17 Uhr  ·  #6
Ich wünsche mir natürlich auch Hinweise und Anregungen.
Aus diesem Grund stelle ich meine Überlegungen hier dar.

In meiner Vergangenheit habe ich u.a. gelernt, Magnetfluss bei Relais zu berechnen.
Dies ist aber 1. schon laaange her und 2. denke ich es ist komplett anders, Magnetspulen mit oder ohne Eisenkern zu betrachten.

hier ein Beispiel:


  • Beispiel 1: eine Spule um einen Eisenkern, ganz einfach.. durch den Eisenkern wird der Magnetfluss gebündelt und die Spannung entsteht in der ganzen Spule in die selbe Richtung.
  • Beispiel 2: eine Spule wird durch ein einheitliches Magnetfeld geführt, dann sollten sich die Spannungen in der Spule aufheben,
    da sie quer zur Bewegungsrichtung auf beiden Seiten Spannungen in die gleiche Richtung induzieren, der sich aber dann innerhalb der Spule gegenseitig aufheben.
  • Beispiel 3: eine Spule wird durch wechselseitige Magnetfelder geführt, die Spannung auf den beiden quer zum Magnetfeld bewegten Spulenseiten addiert sich.

Von oben sähe Beispiel 3 so aus...

die obere und untere Seite kann m.E. nicht zur Erzeugung einer Spannung genutzt werden.

Nun möchte ich ausprobieren, in wie weit das durch Veränderungen optimiert werden kann, inwieweit Wechselwirkungen auftreten, bei der Kombination verschiedener Konstellationen.

Gruss Friedhelm
Uwe Hallenga
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 05.03.2010 - 13:59 Uhr  ·  #7
Moin Moin

Leider dauert es noch so grob bis ende März, aber dann habe ich hier etliche Magneten mit den Abmessungen 46x30x10mm in N40. Ich könnte dann Deine Versuche zumindest mit ein paar Magneten Sponsern. Es sind zwar nicht die großen und starken Kracher, aber für praktische Versuche sollte es in jedem Fall prima funktionieren. Die 40x40x15 in N52 wären für Versuche zu schade und vielleicht sogar schon zu gefährlich.

Also wenn es die Geduld hergibt, gebe ich ein paar Magneten her... ;-)

Gruß Uwe
fiedje
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 05.03.2010 - 19:48 Uhr  ·  #8
Zitat geschrieben von Uwe Hallenga

Moin Moin
Leider dauert es noch so grob bis ende März, ............ gekürzt .......
Also wenn es die Geduld hergibt, gebe ich ein paar Magneten her... ;-)
Gruß Uwe


Danke fürs Angebot, nehm ich gern an.
Zeitlich wird das passen. Ich muss ja erst noch den Stand zusammenbauen.
Dafür wäre es aber schon gut, die Maße, Magnetisierungsrichtung zu wissen, damit ich den Teststand entsprechend dimensionieren kann.
Ich hatte schon überlegt mitzubestellen, aber ich weiss ja noch nicht, wie viel und welche Magneten ich am Ende für die geplanten 2 Generatoren benötige.
Ich schick dir ne PN mit meiner Arbeitsstellenanschrift, da ich zu selten am Tage zu Haus bin.

Gruss Friedhelm
fiedje
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Nun die erste Zeichnung mit echten Maßen

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Gepostet: 09.03.2010 - 22:14 Uhr  ·  #9
Hallo,

nachdem ich nun die Schubladenauszüge und die Magneten 40*15*5 bekommen habe kann ich nun in die Bauphase gehen.
Die Schubladenauszüge gehen entgegen meinen ersten Ideen nur in eine Richtung auszuziehen.
Macht aber nichts.. Dann bau ich das Teil eben einseitig auf Anschlag.. Es ist ein Gummipuffer eingebaut...
Die Magnete sind so stark, dass Sie vermutlich allein auf den Eisenplatten fest haften. In so fern kann ich mir vermutlich eine Fixierung sparen.
Die Spulen werden zwischen 2 Kunststoffplatten fixiert. ich denke ich werde da noch einen Kern einbauen... wäre gut, dadurch auch noch Schrauben zu drehen.. dann müsste ich Senkkopf-Kunststoffschrauben (Modellbau) nehmen. (Es sei denn, jemand hat ne bessere Idee)
Die Spalten habe ich erst mal auf 2 mm festgelegt... Enger werden kann ich immer noch...

Verbesserungsvorschläge bitte in dieser Woche, bevor ich anfang zu bauen ^_^

LG Friedhelm

Wird die Draufsicht auch noch benötigt?
fiedje
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Die ersten Fotos

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Gepostet: 14.03.2010 - 14:31 Uhr  ·  #10
Hallo,

der Teststand ist nun fertig, wenn der grosse Elektronik-Versandhändler die Verfügbarkeit des Osziloskopes wie im Internet angezeigt gehalten hätte, ständen hier auch schon die ersten Testergebnisse.
Nun leider nur ein paar Bilder. Auf den Bildern ist ein Einweg-Messgerät an der Stelle, wo sonst der Widerstand und das Osziloskop angeschlossen werden sollen.
Ich habe eine Spule gewickelt und das ganze mal probiert. Grundsätzlich scheints zu funktionieren...
Nun die Bilder...





Gruss Friedhelm
Uwe Hallenga
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 14.03.2010 - 15:34 Uhr  ·  #11
Wolltest Du das bei einer Spule belassen oder auch in der Richtung experimentieren?

Gruß Uwe
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 14.03.2010 - 15:42 Uhr  ·  #12
Zitat geschrieben von Uwe Hallenga

Wolltest Du das bei einer Spule belassen oder auch in der Richtung experimentieren?

Gruß Uwe

Hallo Uwe,

nachdem ich die optimale Auslegung einer Spule getestet habe, möchte ich auch mit mehreren Phasen experimentieren.

Gruss Friedhelm
XXLRay
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 15.03.2010 - 09:22 Uhr  ·  #13
fiedje
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 15.03.2010 - 12:40 Uhr  ·  #14
Zitat geschrieben von XXLRay

Der Teststand gefällt mir gut.

Mir gefällt er erst gut, wenn ein anständiges Messgerät Ergebnisse anzeigt... sch..-Versender, die mit falschen Lieferbarkeiten agieren.
Gruss Friedhelm
fiedje
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Leider....

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Gepostet: 15.03.2010 - 18:16 Uhr  ·  #15
werde ich das Meßgerät erst Anfang April bekommen. Der 2. Versender hat mir wenigstens von sich aus die verspätete Lieferung mitgeteilt.
Also... für mich und alle, die mit mir neugierig sind... warten auf April...
Bis dahin habe ich Zeit, mir Gedanken über optimales Wickeln von Spulen zu machen (und lade herzlich ein, kreativ mitzudenken).
Bei der Wicklung für den Teststand hat sich ergeben, dass der Draht nicht so optimal in die Halterung einzubauen ist.

Mein bisheriger Favorit: Jede Lage Draht mit Uhu-Plus oder Stabilit-Express fixieren, danach erst die nächste Lage, so dass eine kompakte Spule für die Versuche entsteht.

Gruss Friedhelm
illiat
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Spulen fixieren

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Gepostet: 15.03.2010 - 19:38 Uhr  ·  #16
Hallo Fiedje,
für das Spulenwickeln kannst du dir eine Form aus Sperrholz bauen, welches in Kerzenwachs gekocht wird. Das Kerzenwachs dient als Trennmittel, wenn du die Windungen verklebst. Es geht sicher auch was Anderes, aber ein Trennmittel ist einfach ein Muss. Am einfachsten geht das Verkleben mit Sekundenkleber. Davon gibt es beim "Max Pfeng" =Mc Pfennig für eine Eurone einen ganzen Sack voll.
Die Form besteht besteht bei mir aus drei Teilen. Unterteil und Oberteil sind identisch und bilden praktisch den äußeren Rahmen der Spule. In der Mitte ist der "Kern" ebenfalls aus Sperrholz. Die drei Teilstücke lege ich dann aufeinander und bohre ein Loch durch die Mitte, durch welches dann die Spulenform zusammengeschraubt und auseinander genommen werden kann. Es macht Sinn, in das Unterteil, direkt neben den zu bewickelnden Kern ein dünnes Loch zu bohren, duch das der Anfang der zu wickenden Spule nach Aussen durchgesteckt wird.
Um später bei der Spule den Anfang und das Ende nicht zu verwechseln, mache ich mir an den Draht am Spulenende eine Markierung ( Knoten). Das klingt zwar jetzt sehr simpel, ist aber sehr hilfreich.
Es lohnt sich auf jeden Fall zu warten, bis der Kleber wirklich ausgehärtet ist. Dann ist aber eine Spule wie die andere und die Windungen gehen nicht auf wie so'n Hefeteig.
Na denn mal viel Erfolg und grosse Amplituden O-) .
Übrigens, solltest du einen Laptop besitzen, dann lohnt es sich, ein Oszi-programm aus dem Netz kostenlos herunter zu laden und den Laptop als Oszi zu nutzen. Ein gutes Programm dafür heisst oszilight.exe. Da die Spannungen, die du messen willst "fast noch Gleichstrom" sind :D , gibt es auch keine Probleme mit der Grenzfrequenz des Soundchips. eventuell sollte man die Spannung mit einem Spannungsteiler an den Eingangslevel anpassen.
Gruß Ullrich
fiedje
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 15.03.2010 - 19:54 Uhr  ·  #17
Zitat geschrieben von illiat

......
Übrigens, solltest du einen Laptop besitzen, dann lohnt es sich, ein Oszi-programm aus dem Netz kostenlos herunter zu laden und den Laptop als Oszi zu nutzen. Ein gutes Programm dafür heisst oszilight.exe. Da die Spannungen, die du messen willst "fast noch Gleichstrom" sind :D , gibt es auch keine Probleme mit der Grenzfrequenz des Soundchips. eventuell sollte man die Spannung mit einem Spannungsteiler an den Eingangslevel anpassen.
Gruß Ullrich

Hallo Ullrich,

Du meinst also, den normalen In-Eingang der Soundkarte zum Messen zu benutzen?
Gibts so was auch für Linux(ubuntu)?
Ich hab nur eine kleine alte Kiste als PC, die zwar lautlos (weil passiv gekühlt) und extrem sparsam(unter 20 W) aber eben auch nicht so leistungsstark ist.
Da geht leider auch kein wine drauf (zu wenig Speicher) so dass ich die exe auch nicht als Emulation laufen lassen kann.

Gruss Friedhelm
seti2
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 15.03.2010 - 21:54 Uhr  ·  #18
fiedje
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 16.03.2010 - 07:41 Uhr  ·  #19
Danke erst mal an Ulrich und Jürgen,

was mich noch ein wenig bewegt.... wie ich verhindern kann, dass eine Überspannung meinen Line-In-Port am PC zerstört.
Gut, einen Spannungsteiler, den bekomm ich ohne Probleme hin...
Ich bin schon am überlegen ob ich mit 2 Dioden einen Schutz gegen Überspannung einbau.
Nun kann ich aber in den Unterlagen von meinem IPC-VIA Board keine Informationen bekommen, wo die Höchstspannung liegt.
Im Internet habe ich nun gelesen, dass die Spannung bis zu 2 V betragen darf.
Bei der Spezifikation des Line-In stehen jedoch nur 0,7 V... wer hat da Erfahrungen?

Gruss Friedhelm
seti2
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Re: Grundlagen ausprobieren

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Gepostet: 16.03.2010 - 08:12 Uhr  ·  #20
Zitat geschrieben von fiedje

Ich gehe davon aus, dass der Eingang nur auf Gleichspannungsamplituden ausgerichtet ist.
Dann müsste man die Eingangssignale gleichrichten, oder die Spannung entsprechend durch eine Zusatzspannung verschieben?!
Liege ich da richtig?


Hallo Friedhelm,
obiges Zitat habe ich leider nicht verstanden. ( Gleichspannungsamplituden ???)
Line-In ist ein Wechselspannungseingang, und dem würde ich nicht mehr wie ca. 1Vss zumuten.
Ausserdem ist Line-In relativ niederohmig, im Vergleich zu einem richtigen Oszilloskop.
Ich würde auf jeden Fall einen hochohmigen Operationsverstärker davor schalten, hier kann man dann auch die Verstärkung einstellen und es erübrigt sich ein Spannungsteiler.

Bei deinem Teststand kommen nur ganz niedrige Frequenzen raus, ob das der Line-In mitmacht, müsste
erst getestet werden. (z.B. mit einem geeichten Frequenzgenerator)

Grüße
Jürgen
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