Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

Exceltool als Auslegungshilfe
 
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.09.2010 - 14:33 Uhr  ·  #41
Hallo,

sorry ich was die letzten 2 Monate unter Vollstress und kam nicht dazu die Homepage zu aktualisieren.
Ich habe nun die letzte Version 1.4 nochmals überprüft und es scheint alles in Ordnung zu sein. Habe nun auch eine Versions-Historie auf der Homepage wo man Änderungen sehen kann.

ICh bin gespannt was wir für Version 1.5 für Vorschläge haben !
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.09.2010 - 17:13 Uhr  ·  #42
Hallo Daniel,

super das du die neue Version online gestellt hast. Hab mir das gleich mal angeschaut und mir ist aufgefallen das du an der Leistungsberechnung gar nichts geändert hast. Das ist nach wie vor die Berechnung der Interpolierten Wert.

Grüße
Jan
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.09.2010 - 17:44 Uhr  ·  #43
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.09.2010 - 17:46 Uhr  ·  #44
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.09.2010 - 18:28 Uhr  ·  #45
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 18.09.2010 - 21:21 Uhr  ·  #46
Hallo,

habe nochmals einen kleinen Fehler gefunden an Version 1.4 - der Ladestrom nach Gleichrichtung war falsch. Ausserdem habe ich auch mal an unsere Anfänger gedacht und eine Legende eingefügt für die Spulenmaße. Hoffe das bringt etwas Verständnis rein in die Sache.
Version 1.5 ist also mit diesen Änderungen nun online !

Ich hatte die Tage noch mit Max gesprochen, und er ist der Meinung, dass die Leistungsberechnung, bzw die Verlustleistungsberechnung nicht stimmt. Seiner Meinung nach müsste man für 3 Phasen Generatoren die Verlustleistung durch Wurzel aus 3 teilen, für n phasen durch Wurzel n. Ich bin mir an dieser Stelle noch nicht so ganz sicher, da ich ja eigentlich den Faktor mit Wurzel aus 3 schon eingebaut hatte bei der Ohm-Berechnung je nachdem ob Dreieck oder Sternschaltung, die ja eigentlich die Gleichrichtung schon mitberücksichtigt. (Also: Bei Sternschaltung ist die Spannung 1,732 ( Wurzel aus 3) mal höher als bei Dreiecksschaltung. Bei Dreieckschaltung ist der Strom 1,732 ( Wurzel aus 3) mal höher als bei Sternschaltung, mit der neuen Formel bei Version 1.4 haben wir ja das ganze für n Phasen eingebaut)

Die neue Leistungsberechnungsformel von Version 1.4 nimmt ja auch den Gesamtinnenwiderstand als Grundlage, sollte dann doch eigentlich schon berücksichtigt sein ?
Ich bin mir im Moment etwas unsicher ob Max hier die Sache praktisch doppelt gemoppelt einbauen möchte oder ob ich auf der Leitung stehe... vielleicht kann jemand hier nochmal klarere Aussagen machen und wir kommen zu einer klaren Schlussfolgerung....
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 18.09.2010 - 23:20 Uhr  ·  #47
Ich weiss jetzt nicht was das Tool im einzelnen wie berechnet und von vornherein mit berücksichtigt.
Was die Verluste angeht scheint aber klar das man nicht so rechnen kann als ob sich alles in einem
einzelnen Phasenstrang abspielt, vor allen auch was die Ströme anbelangt.

Beispiel:
Wenn unser Generator zum Beispiel bei Volllast sagen wir mal 100 Volt und 10 A liefert nach der
Gleichrichtung, dann sind diese Werte, Spannung wie Strom, aus dem Zusammenspiel der Phasen
entstanden.
Wenn wir nun die Verlustleistung P = I² x R über den Gesamtstrom errechnen, dann ist es ganz sicher
nicht richtig als R den Widerstandswert nur einer einzelnen Phase heran zu ziehen, denn der Strom verteilt
sich ja auf die drei Phasen. Ich kann also nicht einfach den Widerstandsmesswert einer einzelnen Phase
her nehmen und diesen als Berechungsgrundlage für die Verluste beim Gesamtstrom benutzen.

Was mir dabei noch unklar ist, ist inwiefern die (korrigierte) Berechnung zu erfolgen hat.

Zum einen könnte man den Strom durch 3 teilen, in der Annahme das er sich gleichmässig auf die 3 Phasen aufteilt.
Zum anderen könnte man den Verkettungsfaktor von Wurzel 3 für die Verteilung der Ströme nutzen.
Das letztgenannte könnte man dann noch je nach Verschaltungsart differenzieren, denn bei Dreieck ergänzen
die Phasen ja ihre Ströme zur Erzielung des Stromes einer Phase im Gegensatz zur Sternschaltung wo die Phasen
ihre Spannungen ergänzen.

Eugen
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 19.09.2010 - 03:35 Uhr  ·  #48
Hallo eugen,

Genauso sehe ich das auch. Ich bin mir sicher dass man bei Dreieckschaltung die aus den Verlusten nach Gesamtstrom zum quadrat mal widerstand durch wurzel 3 Teilen muss.
Damit ergeben sich dann 1,73 mal weniger Verluste als bisher angenommen.

Bei STern müsste es aber eigentlich genauso sein....wenn nicht, dann gäbe es keinen grund im Stern zu verschakten.

Wenn cih verschiedenen Beispiele mit dem Tool durchrechen, so komme ich bei etwa gleichem Innenwiderstandswert bei STern und Dreieck mit verschiedenen Konstellationen auf gleiche SPannugen. SOllte es nun so sein dass das oben gesagte nur auf Dreieck zutrifft wäre das irgendwie komisch. Ich denke also dass es sich bei STern genauso verhalte muss- alles andere würde auch keinen sinn ergeben.

Gruß
max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 19.09.2010 - 15:00 Uhr  ·  #49
Hallo Eugen,

wie ich schon schrieb, wird ja zur Leistungs und Verlustleistungsberechnung der GESAMT-Innenwiderstand genommen, also Zusammenschaltung aller Phasen in Stern oder Dreieck. Der Faktor Wurzel 3 ist also schon einmal drin. Natürlich ist es nicht der Widerstand einer einzelnen Phase. In sofern meine Frage ob wir die Sache hier nicht "doppelt gemoppelt" machen dann ?
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 19.09.2010 - 16:46 Uhr  ·  #50
ich denke nicht daniel

Das eine ist meiner Meinung nach die Inenwiderstandsberechnung...das andere die Leistungsberechnung, bzw. die Verlustleistungsrechung...

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 19.09.2010 - 17:43 Uhr  ·  #51
Habe nochmal reingeschaut und ja das stimmt soweit. Der Gesamtinnenwiderstand ist einfach nur der Innenwiderstand des gesamten Drahtes zusammengenommen.

Wir sollten hier vielleicht einmal den Gesamtinnenwiderstand berichtigen indem wir hier die Verschaltung mitberücksichtigen, und dann hätten wir auch auf der dadrauf aufbauenden Leistungberechnung den richtigen Wert.

Ich denke es macht ja auch wenig Sinn einen Gesamtinnenwidertand zu berechnen, als wenn einfach alles nur hintereinandergeschaltet wäre (so ist es nun im Toool) - das ist ja nicht der Fall und bringt uns wenig.

Der Fehler ist dann eigentlich in der Berechnung des Gesamtinnenwiderstandes zu suchen und nicht in der Formel der Leistungs- bzw. Verlustleistungsberechnung.
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 20.09.2010 - 08:03 Uhr  ·  #52
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 20.09.2010 - 12:27 Uhr  ·  #53
ja moment!

Der Phasenwiderstand ist ja auch richtig berechnet.
Wenn ich den Widerstand zwischen 2 Phasen messe, dann erhalte ich die im Programm berechneten Werte für den WIderstad. Ich denke aber dass dys unabjhängig von der Verlustrechnung zu betrachten ist. Hier gehts ja nun darum wie sich die STröme aufteilen, und nicht mehr um den WIderstand. Denn nicht aus jeder Phase kommt der Gesamtstrom mit dem dann widerum der Widerstand berechnet wurde.

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 20.09.2010 - 15:41 Uhr  ·  #54
Hallo Zusammen,

@ Daniel: Super Arbeit, das mit der Leistungsberechnung passt aus meiner Sicht soweit, damit meine ich es entspricht der Version wie von mir mal berechnet, unabhängig von der gerade geführten Diskussion. Das Tool sieht so echt gut aus, auch das mit den Erklärungen finde ich super.

Eine Sache ist glaube ich noch nicht berücksichtigt und das ist die Berechnung der Anzahl der Wicklungen bei Dreiecksschaltung in Abhängigkeit von der Phasenanzahl - Darüber haben wir noch gar nicht gesprochen.


Wenn ich so darüber Nachdenke was Max schreibt glaube ich er hat recht.... Sensationell - Ein kleiner Schritt für Max ein großer für die Menschheit - das wäre Perfekt wenn sich die Verluste so nochmal erheblich senken lassen, das spart eine Menge Kupfer. Ich habe gerade wenig Zeit, aber so als Idee könnte man doch mal die Spannung, den Strom, die Leistung und die Verlustleistung einer Phase berechnen und die Leistungen dann mal der Anzahl der Phasen rechnen. Die Spannungen und die Ströme stimmen dann natürlich nicht mehr, aber für die Leistungsberechnung dürfte es doch keinen Unterschied machen.

Übrigens ein kleiner Wermutstropfen... ich glaub das mit der Phasenspannung als Wurzel der Anzahl der Phasen stimmt nicht ganz.... Ich weiß nicht wie weit es stimmt, aber die Gesamtspannung kann ja nicht über die Spitze-Spitze-Spannung einer Phase x 2 ( mal 2 da zwei Phasen im Strang bei Sternschaltung) steigen. Bei einer hohen Zahl an Phasen wäre das aber mit der Wurzelberechnung der Fall.

Soweit,

Grüße
Jan
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 20.09.2010 - 15:59 Uhr  ·  #55
Bei meinen generatoren habe ich festgestelklt, dass die real gemessene gleichgerichtete Spannung in nun 3 Fällen immer etwaq 20% unterhalb der mit dem Tool berechzneten Spannung liegt. Dieser Wert kann doch kein Zufall sein ...oder?

Entweder es liegt, wie Jan es sagt, an der noch nichnt ganz richtigen Berechnung der Phasenspannungen bzw. dem Zusammenspiel daraus, oder aber es hat andere Ursachen...ich persönlich werde in Zukunft meine Wicklungszahl um diesen Faktor korrigieren, zumal der effekt sowohl bei dreieck, als auch bei Stern gleichermaßen zu erkennen war.

Ich denke das mit der Phasenspannung sollte man mal irgendwie herausfinden denn vielleicht resultieren daruas die Unterschiede zur Berechnung...!

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 20.09.2010 - 21:37 Uhr  ·  #56
Zitat geschrieben von dabro

... aber die Gesamtspannung kann ja nicht über die Spitze-Spitze-Spannung einer Phase x 2 ( mal 2 da zwei Phasen im Strang bei Sternschaltung) steigen. Bei einer hohen Zahl an Phasen wäre das aber mit der Wurzelberechnung der Fall.

Bei Sternschaltung ist die Spannung einer Phase nicht die Spannung zweiter einzelner
Phasenstränge zusammen addiert die in Reihe geschaltet sind. Auch hier gelten wieder die Verkettungsregeln.
Des weiteren ist die erzielte Gesamtspannung auch nicht gleich des eben genannten sondern
dessen was sich aus der Anzahl der Phasen nach Verkettung ergibt.

Bei ganz vielen Phasen überlagern sich viel mehr Amplituden und ergänzen ihre Spannungen als
bei "simplen" 3 Phasen Drehstrom. Insofern sollte auch mehr als das doppelte (und mehr) einer einzelnen
Amplitude (je nach Anzahl der Phasen) kein Problem darstellen.


Eugen
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 20.09.2010 - 22:27 Uhr  ·  #57
Hallo,

ok da haben wir ja schonmal einiges an Wissen und Ideen was wir hier zusammentragen können, ich mache es mal Punkt für Punkt der Reihenfolge nach:

1- Jan hatte ja die Wicklungsberechnung richtig angepasst für n Phasen, da wir ja nur für 3-Phasen Fall richtig berechnet hatten. Die Formel wurde dementsprechend bei Sternschaltung angepasst, da dort ja die Regel gilt: Die Spannung an 2 Phasen (Leiterspannung) ist um den Faktor Wurzel aus n Phasen grösser als die induzierte Spannung in einer Phase (Strangspannung).
Bei Dreieckschaltung gilt allerdings keine Spannungsvergrösserung, sondern eine Stromvergrösserung analog zur Spannungsvergrösserung bei Sternschaltung. Deshalb brauchen wir bei der Dreieckschaltung keine weitere Anpassung an der Formel vorzunehmen.

2- Zu dem Problem mit der Leistungsberechnung habe ich mich mal etwas durch die Literatur gewälzt, und folgendes gefunden:
Die Leistung ist für die Stern- und Dreieckschaltung gleich. Sie ist die Summe der drei Strangleistungen.

Also hätten wir die Leistungsberechnung neu zu definieren mit Ls = Wurzel aus n Phasen * U_leiter*I_leiter Wobei Ls die Scheinleistung wäre.
Wir hätten dann noch die Wirkleistung und die Blindleistung getrennt zu betrachten...

Und zu guter letzt noch die Leistung nach Gleichrichtung, da das Tool ja für Batterieladungszwecke konzipiert ist.

Auf jeden Fall wird der Leistungsberechnungsteil nochmal ziemlich geändert werden, so wies aussieht :)

3- Der von Max erwähnte Unterschied bei seinen 3 Tests mit den 3 Generatoren kommt meiner Meinung nach durch mehrere Umstände zustande:
a) Die Berechnung der magnetischen Flussdichte ist nicht ganz astrein, ist eine sehr vereinfachte Formel, hier könnte man noch einiges verbessern. Man kann aber leider nicht pauschal sagen, man rechnet immer 20% mehr drauf, dann klappt das schon... denn die Flussdichte ist keine lineare Funktion und deren Verlauf hängt von vielen Faktoren ab, also ist man damit eventuell bei 50% der Fälle richtig aber sonst eben nicht...

b) Man müsste noch verschiedene Verlustleistungen mit einbeziehen, die ja letztendlich auch Einfluss haben auf die Spannung. da wären z.B. Reibungsverluste und Verluste bei den Leitungen ausserhalb der Spulen, ungenauigkeitsverluste bei der Magnetposition, etc.etc. Ich denke man könnte hier schon auf jeden Fall mal sagen dass x% immernoch an Verlusten draufkommen.

So ich schicke das jetzt mal so ab, vielleicht hat ja jemand noch was zu sagen, so dass ich dann mich an die Version 1.6 machen kann....
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 20.09.2010 - 23:13 Uhr  ·  #58
Ein nicht gerade kleiner Anteil an den "verlorenen" 20% könnten auch daraus herrühren
das ja bisher die Induktionsspannungen an beiden Spulenschenkeln einer Spule zusammen
addiert werden. Tatsächlich müssten man aber den Winkelversatz beim addieren bedenken,
dann ergibt sich eine Spannung die im Prinzip ähnlich entsteht wie die verkettete Gesamtspannung
bei mehreren Phasen, nur hier eben schon in jeder Spule.
Ich schrieb früher bereits einmal darüber.


Eugen
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 20.09.2010 - 23:33 Uhr  ·  #59
Bei mir ist es aber (zumindest beim großen geni) so, dass ich kaum einen versatz habe. Beide Spulenschenkel werden Zeitgleich von 2 Magneten unterscheidlicher Polung geschnitten. Daran wirds also denke ich nicht liegen.

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 21.09.2010 - 11:35 Uhr  ·  #60
Hmm... rein vom 3 zu 4 Verhältnis zwischen Spulen und Magneten sollte das eigentlich gar nicht möglich
sein das beide Spulenschenkel jeweils absolut zeitgleich bzw. synchron überstrichen werden.
Ist es wirklich so das zwei benachbarte Magnete die beiden Schenkel ein und derselben Spule völlig
synchron überstreichen, also beide genau zur gleichen Zeit genau mittig über jeweils einem Schenkel der gleichen Spule stehen ?
Vielleicht meinst du mehr das es einen zeitlichen Bereich gibt wo beide Magnete, wenn auch etwas versetzt,
über den Schenkeln stehen ?

Eugen
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