Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

 
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Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 24.03.2010 - 18:29 Uhr  ·  #1
Hallo alle,
damit nicht jeder immer alles durchblättern muss, nun in einem neuen Beitrag den ersten Vergleich
Ausprobiert habe ich eine Spule mit der gleichen Geschwindigkeit.

Auf der 1. Grafik habe ich 6 Magneten paarweise gegenüber angebracht.


Auf der 2. Grafik sind einseitig 3 Magneten angebracht.


Die im Vergleich grösseren positiven Ausschläge rühren daher, dass ich eine ungerade Anzahl von Magneten angebracht habe.
Im nachträglichen Vergleich mit 4 Magneten ist die Anzeige negativ und positiv gleich.

Die Spannung kann nur als Vergleich dargestellt werden, für die absolute Spannung fehlt mir noch eine Vergleichsmessung

Gruss Friedhelm
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Vergleich unterschiedliche Magneten

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Gepostet: 26.03.2010 - 19:08 Uhr  ·  #2
Versuch:
Runde 1 - grüner Verlauf - Magneten 40x15x5, N40 - Haltekraft 9,6 kg
Runde 2 - oranger Verlauf - Magneten 40x12x10, N35 - Haltekraft 13,9 kg


gefühlt hatte ich mir von den dickeren Magneten mehr versprochen.
Hatte gedacht, dass der grössere Abstand Nord-Südpol den Magnetfluss zwischen den Magneten wesentlich positiver beeinflusst.
Mich irritiert ebenfalls der komische Verlauf. Die Spule war bei beiden Magneten identisch.
Der Zögerliche Anstieg der Spannung im Bereich der Amplitude ist im Moment für mich nicht erklärbar.
Bei der 1. Runde trat das nicht auf.
Vielleicht liegts an dem Eingang meines PC's... Das werde ich feststellen, wenn ich nach Ostern meinen Oskar habe.

Gruss Friedhelm
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Re: Vergleich unterschiedliche Magneten

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Gepostet: 29.03.2010 - 20:44 Uhr  ·  #3
Hallo,

das sieht ja sehr interessant aus ! Wenn die Ergebnisse stimmen, dann sollte man langsam anfangen zu schauen, ob immer die teuersten und dicksten Magnete auch wirklich die besten sind !?

Also den Knick in dem 2. Maximum finde ich schon sehr merkwürdig, eventuell eine Messungenauigkeit ?
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Re: Vergleich unterschiedliche Magneten

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Gepostet: 29.03.2010 - 21:35 Uhr  ·  #4
Hallo Daniel,

Messungenauigkeit kann man so nicht sagen.. ;-)
Ich nutze zur Zeit kein Richtiges Messgerät, sondern den Microfoneingang meines PC.
Ob es daran liegt, oder an anderen Umständen, kann ich erst feststellen, wenn ich endlich die Tage meinen Oskar bekomme.

Gruss Friedhelm
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Nun Vergleiche mit verschiedenen Abständen

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Gepostet: 02.04.2010 - 21:02 Uhr  ·  #5
Hallo,

Leider ist der Versuch nicht so exact verlaufen, wie ich es mir vorgestellt hatte.
Die Winkel sind zu schwach, so dass sich die Halterung der Magnete zueinander verbog.
Aber mit ein paar Korrekturen gings schon. Also die Abstandsveränderung der Magnete erfolgte nur einseitig.
Stufenweise um ca. 1mm.

orange war der grösste Abstand, dann jeweils um 1mm dichter, in der Reihenfolge orange - lila - blau - grün.
Es war klar eine prozentuale Spannungserhöhung zu messen.
Es ist erkennbar, dass die Halbwellen zunehmend breiter werden.
Allerdings weniger, als ich dachte.
Ich werd das noch mal mit beidseitig vergrössernden Abständen messen.
Und natürlich mit Oskar, wenn ich das Ding endlich habe.

Gruss Friedhelm
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Vergleiche mit unterschiedlicher Geschwindigkeit

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Gepostet: 20.04.2010 - 12:35 Uhr  ·  #6
Hallo,

das Messgerät ist endlich da, momentane Einschränkungen (voübergehende Einhändigkeit) bremsen jedoch meinen Versuchsdrang.
Mit freundlicher Unterstützung konnte ich 2 Versuche starten.
Hier mit 2 Geschwindigkeiten:


Die Geschwindigkeit habe ich an Hand folgender Werte zurückgerechnet:
Dauer einer Halbwelle und Abstand der Magnete.
Oben Dauer der Halbwelle: 15 mS - Abstand der Magnete: 22 mm = (22/1000) / (15/1000) = 1,47 m/S
Unten Dauer der Halbwelle: 27 mS - Abstand der Magnete: 22 mm = (22/1000) / (27/1000) = 0,87 m/S
Die Tausend habe ich in beiden Fällen weggekürzt
Die Magnetlänge ist 40 mm, die Anzahl der Windungen 25, also die Länge des Drahtes, der das Magnetfeld kreuzt 0,04m*2*25=2m
Die Stärke des Magnetflusses habe ich über ein Tool auf einer Herstellerseite gerechnet.
Daraus die Formel: Ui= B * v * l
Oben: 0,48T * 1,47 m/S * 2m = 1,4 V
Unten: 0,48T * 0,87 m/S * 2m = 0,8 V
Somit habe ich meine Grundlagen in der Messung bestätigen können.
(Sofern niemand einen Rechenfehler findet)
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Veränderung Magnetabstände

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Gepostet: 20.04.2010 - 12:48 Uhr  ·  #7
So nun 3 Vergleiche bzgl. der Magnetabstände
Spulenstärke =5 mm, Magnetstärke 2x10mm
Abstand 10,5 mm: 0,825 V = 100 %


Abstand 12,5 mm: 0,675 V = 82 %


Abstand 14,5 mm: 0,562 V = 68 %


Gruss Friedhelm

Sobald ich wieder beidhändig arbeiten kann, gehts weiter..
Dicke der Rückschlussplatte usw.
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 21.04.2010 - 12:54 Uhr  ·  #8
Hallo Friedhelm,

sehr interessant ! Also bisher bestätigt sich die Theorie und in etwa die Ergebnisse aus unserem Tool wie ich sehe (annähernd linearer Zusammenhang im Bereich Luftspalt ziwschen Magnetbreite und doppelter Magnetbreite), man kann also mit den Berechnungen getrost arbeiten, oder was meinst Du ?

Ich fände es jetzt sehr interessant verschiedene Spulenformen zu vergleichen, z.b. Trapez,- und Quadrat,- und Rechteck,- sowie Rundspulen - denn da gibt es keine Berechnungen dazu, das wären reine Erfahrungswerte die sich mit solch einem Test konkret festhalten liessen, das wäre für uns alle hier goldwert !
Das wird aber ne Menge Arbeit, ...

Ich hoffe Du bist bald nicht mehr gehandicapt...
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 21.04.2010 - 13:29 Uhr  ·  #9
Runde Spulen mit runden Magneten im Vergleich zu eckigen Magneten würde ich auch gerne mal sehen. Ich denke für Vergleichbare Werte sollte bei gleicher Magnetisierung und Höhe der Magnete auch das Volumen gleich sein.
Interessant wäre vielleicht auch rechteckige Lösungen mit quadratischen zu vergleichen.

Du hast ja schon rechteckige Ergebnisse für 40 x 15 x 5 N40
rund wäre also r = 14 x 5 N40 (aufgerundet)
quadratisch wäre also 25 x 25 x 5 N40 (aufgerundet)

Ich würde sowohl bei Spulen mit gleicher Wicklungszahl und Drahtdurchmesserfür rund als auch für quadratisch schlechtere Ergebnisse als bei rechteckig erwarten.
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 22.04.2010 - 12:22 Uhr  ·  #10
Hallo alle,

gern mache ich für Euch Messungen nach Euren Vorgaben.
Damit das ganze für mich überschaubar bleibt, hätte ich folgenden Vorschlag:
Jeder, der etwas gemessen haben möchte, schickt mir die gewickelten Spulen(je Versuch 1) und mindestens 4 Magnete je gewünschter Sorte, so das ich das damit testen kann. Ich schicke die Sachen nach dem Versuch dann zurück.
Mit dem Ozillogramm kann man die Geschwindigkeit zurückrechnen, Spannung und Verlauf sind eh sichtbar.
Einfach eine PN senden, dann schicke ich meine Adresse für den Versand per PN zurück.

Ich habe bereits einiges investiert, werde auch noch einige Versuche (u.a. mit Profildraht und längeren Magneten) machen.
In diesem Zusammenhang noch eine Frage.
Ich habe auch Magneten, die für ein Halbach-Array geeignet sind. nur krieg ich die nicht nebeneinander, die Kräfte sind zu gross.
Gibts da von Euch eine Idee?

Gruss Friedhelm
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 29.04.2010 - 13:01 Uhr  ·  #11
Nun die Werte für schwächere Magnete mit 8 mm Abstand.
Der Schlitten ist etwas schwerer geworden, deshalb etwas mehr Geschwindigkeit.

Mit entsprechender Unterstützung werde ich nun noch einmal die stärkeren Magnete einbauen.

Gruss Friedhelm
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Vergleich Magnete

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Gepostet: 02.05.2010 - 17:04 Uhr  ·  #12
Hallo,

habe nun 2 Magnetsorten probiert.
Was mich wirklich verwundert:
Beide Magneten erzeugen die gleiche Spannung.(spare mir die Bilder einzustellen, sind fast identisch)
Der Abstand zwischen den Magneten ist identisch (8mm). In beiden Fällen benutzte ich 4 Magnetpaare.
Es sind die Magneten: 40 x 15 x 5 mm N40
im direkten Vergleich: 40 x 12 x 10 mm N35
Sicher hat der 2. Magnet weniger Magnetisierung aber mit ein wenig mehr hätte ich schon gerechnet, da er doppelt so dick ist.
Das Rückschlussblech könnte etwas stärker sein.
Mein Versuch mit einem zusätzlichen Blech, was allein hängen blieb hat aber nur eine minimale Erhöhung der Spannung ergeben.
Aber ich werd auch das noch mal im vernünftigen Vergleich messen.

In so fern bin ich inzwischen der Meinung, dass man auch mit 5 mm Magneten durchaus einen Generator bauen kann.

Gruss Friedhelm
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 03.05.2010 - 00:30 Uhr  ·  #13
klar kann man...die Frage ist nur wie dünn der Draht dann sein muss bzw. welche Leistungen man anstrebt. Es kommt eben sehr auf den Innenwiderstand an und den kann man nur mit "dickem " draht klein halten. Dafür braucht man dann aber auch wieder einen großen Luftspalt und dafür wiederum dicke Magnete...
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 03.05.2010 - 10:24 Uhr  ·  #14
Hallo,

ich wollte damit niemand persönlich ansprechen/angehen.
Mit dem zugegeben aufwändigen Layout, was ich im anderen Thread beschrieben habe, ist es möglich,
mit einem Spulenaufbau von c. 5 mm Stärke auszukommen und eine Spannung von min. 16 V pro Phase bei 60 U/Min zu erreichen.
Bei meinem Versuchsaufbau komme ich incl. Luft mit ca. 8 mm Spalt zwischen den Magneten aus.
Das sollte m.E. auch im Generator zu schaffen sein. Einziger Nachteil ist der Durchmesser von ca. 40 cm.
Na gut, für einen Vertikalläufer, wie ich ihn plane, durchaus im machbaren Bereich.
Ich denke, der Schlüssel bei solchen engen Rahmenbedingungen liegt in der Packdichte der Spulen.
Damit ist dann auch wieder eine geringe Windungszahl pro Spule akzeptabel.
Der geplante Draht ist dabei 1,8x0.8 mm.

Gruss Friedhelm
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 03.05.2010 - 11:48 Uhr  ·  #15
klar geht das...man MUSS aber den innenwiderstand im Auge behalten. Dieser bestimmt letztlich den WIrkungsgrad des Generators und vor allem wie viel der erzeugten leistung im Generator als Wärme verbleibt. Da sind auch die Harze empfindlich. Epoxyd und Polyester fangen bei etwa 60-70 Grad an ihre Struktur dauerhaft zu verändern und die Molekularverbindungen werden zerstört.

Es geht also nicht ur um Verluste sondern auch um Materialverträglichkeit.
Bei einem vertikalen WIndrad, da gebe ich dir Recht, stört ein großer Generator ja nicht. Man kann dann den Stator lieber etwas größer fertigen und dickeren WIckeldraht verwenden.

Bernd aus dem anderen Forum und ich wollen uns bald ein Gausmeter bauen. Damit kann man dann die Flussdichte zwichen den Magneten messen. ich finde das sehr interessant für meine eigenen Projekte.
Wenn ich meine Messungen damit fertig habe wäre es doch vielleicht im Rahmen deiner Untersuchungen hier eine gute Idee wenn ich dir das DIng dann zusende, dann kann man wirklic ganz genau alles nachrechnen und theorie und Praxis vergleichen.

Gruß
Max
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Rückflussplatten verdoppelt

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Gepostet: 23.05.2010 - 18:21 Uhr  ·  #16
Hallo,

da ich immer dachte, dass die Rückflussplatten nicht richtig dimensionert sind, hab ich sie heute einfach von 4 mm auf 8 mm verdoppelt.
Die Magneten haben 40x12x10 (10=N/S). also dachte ich, dass ich mehr rausbekomme.
Der Unterschied ist so klein, dass es sich nicht lohnt, den Vergleich einzustellen. Bastelei hat also nur Erkenntnisgewinn gebracht...

Gruss Friedhelm
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 03.07.2010 - 12:30 Uhr  ·  #17
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 03.07.2010 - 14:38 Uhr  ·  #18
Hallo Daniel,

nein, keine Sorge.
Gibt nur 2 kleine Problemchen, die mich im Moment abhalten.
1. Umzug
2. Reha nach OP

Gruss Friedhelm
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 05.07.2010 - 11:52 Uhr  ·  #19
Na dann wünsche ich gute Genesung.
Ich hoffe außerdem dass das neue Heim nach den Aspekten eines guten WIndstandortes ausgewählt wurde?!!! :-D

Gruß
Max
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Re: Grundlagen experimentell ermitteln - Teil 2

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Gepostet: 05.07.2010 - 15:07 Uhr  ·  #20
Hi Max,

nun, das ging leider nicht, aber ich habe dann wenigstens eine Werkstatt.
Dort plane ich als nächstes einen kleinen Windkanal, um ein paar Sachen auszuprobieren.
Klein in so fern, dass ich die Höhe am stärksten reduziere, denn die beeinflusst dann ja lediglich das Drehmoment.
Den Maßstab für die Breite muss ich mir noch ausdenken.
Es wird ein Kompromiss zwischen Realitätsnähe und geringstem Aufwand für viele Versuche sein.
Aber davor muss leider noch einiger Wind übers Land streichen...
Da die Windgeneratoren fürs Boot sein sollen, fand ich den Standort für nicht ganz so erheblich.

Gruss Friedhelm
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