Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

Exceltool als Auslegungshilfe
 
Menelaos
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 22.10.2010 - 14:49 Uhr  ·  #101
Number of turns is correct. Did you maybe mix up with Star and Delta?
My generator was wpund for Delta, Thus the number of turns is higher by the factor 1,7.

Max
mtbwr
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 22.10.2010 - 17:46 Uhr  ·  #102
Thanx XXLRay for translations.
Mhmm, I don't get it Max. Excel clearly says how many turns per coil for exactly connection:

But I still do multiply result by factor 1.7 (for delta connection). Why you didn't put these factors straight in formulas in Excel?
Anyway, how does it look like factor for star connection?


German translations byt the translate.google.com:

Danke XXLRay für Übersetzungen.
Mhmm, ich nicht bekommen max. Excel sagt ganz klar, wie viele Umdrehungen pro Spule genau Anschluss:

Aber ich immer noch vermehren Ergebnis um den Faktor 1,7 (für Dreieck). Warum Sie nicht setzen diese Faktoren gerade in den Formeln in Excel?
Wie auch immer, wie sieht es aus Faktor für Sternschaltung?
Menelaos
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 22.10.2010 - 20:21 Uhr  ·  #103
everything is correct in the tool. Nothing must be multiplied. I do not kn ow why you get different values but except the fact that the resulting voltage is about 15-20 % too low, the tool is correct. I apply a factor of 1,2 to the box that gives the number of turns until we find the reason for that voltage drop...

Max
danielCV
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 29.12.2010 - 16:51 Uhr  ·  #104
Hallo,

habe die Tage mal wieder Zeit gehabt mich mit dem Tool zu beschäftigen. :)

Erstmal ging es mir um den Unterschied von den Werten Praxis / Theorie - diese waren ja laut Max Messungen an seinen Generatoren um die 20% Abweichung bei der gemessenen Spannung - ich nehme an bei Ladebeginn, oder auch in anderen Drehzahlbereichen ?

Ich habe nun folgende Punkte gefunden

1. Nach wie vor weise ich nochmal darauf hin: Die Formel der Flussdichtenberechnung ist nur eine grobe Annäherung, dort müsste man nochmal bessere Formeln verwenden. Habe dazu schon viel recherchiert ist aber nicht so einfach. Bisher keine gute einfache Formel gefunden.

2. Habe ich gesehen, dass die angenommenen Magnetisierungsgrade der Neodymmagneten sehr optimistisch waren, ich hatte hier wohl leider die eines sehr werbeträchtigen Verkäufers verwendet. Habe nun mal die Tesla Werte der einzelnen N-Grade angepasst nach einem realistischen Datenblatt eines seriösen Herstellers. Es sind nun eher die niedrigeren Werte drin, also ist man hier nun auf der sicheren Seite.

3. Der Packfaktor wurde nie so richtig überprüft, hier sollte man nochmal schauen ob die Spulen wirklich so dicht wurden wie mit dem Packfaktor angegeben. (Vergleich theoretische Vorgabe und Praxis) Ich werde in ein paar Tagen dazu Tests machen, da ich nun meine Wickelmaschine fertig habe und auch Kupfer hier habe. Allerdings werden diese Werte bei jedem anders ausfallen, je nach verwentedem Draht, und je nach Geduld beim Wickeln, etc...
Auch erinnere ich mich, dass Max immer nochmal ein paar Windungen zusätzlich gemacht hatte (mehr als im Tool berechnet), hier sollte man nochmal dann die Windungszahlen im Tool anpassen falls dies nicht schon gemacht wurde, um auch wirklich echte Resultate überprüfen zu können.

4. Wirbelstromverluste. Je höher die Drehzahl desto grösser werden diese. Ich werde bald dazu eine Formel einbauen, so dass diese berücksichtigt werden. Diese werden aber wohl erst bei höheren Drehzahlen nennenswert ins Gewicht fallen.

5. Temperatur des Stators im Betrieb. Auch hier werde ich nochmal die Formeln anpassen, so dass die hier entstehenden Verluste nochmal mit einfliessen. Denn im Betrieb hat der Stator sicherlich nicht mehr nur 20 Grad. Vielleicht könnte jemand ja mal messen wie die Temperatur bei Ladedrehzahl ist und wie sie bei halber Nenndrehzahl ist und wie sie bei voller Nenndrezhal ist ? Dann könnte man wenigstens Schätzwerte in die Formeln mit einbringen.


Nun habe ich auch nochmal gesehen, dass die Drahtlänge der einzelnen Spulen noch einen Bug hatte und die "n" Drähte in Hand nicht berücksichtigt waren. Habe nun also Version 1.6 online gestellt mit dieser Bugbehebung und den neuen, unter Punkt 2 erklärten Tesla Werten der Magnete.

Eine Version 1.7 steht schon im meinem Kopf ziemlich weit, bei der die anderen Punkte mit reinsollen...

Vielleicht hat ja noch jemand weitere Ideen !?

Einen Guten Rutsch schonmal wünscht,
Daniel
Menelaos
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 29.12.2010 - 22:01 Uhr  ·  #105
Hallo Daniel,

Bin grad aufm Sprung, dshalb nur ein urzes Statement...

Das mit den neuen Magnetisierungsgraden könnte schonmal ein Punkt sein der sehr wichtig ist.

Ich habe inzwischen nochmal etwas gebaut und komme mit meinem Faktor von 1,25 sehr gut hin, quasi EXAKT und belasse es somit erstmal dabei.
Großartig mehr windungen als im Tool habe ich nie gemacht, vielleicht mal eine oder zwei, höchstens 3 mehr um aufzurunden auf 5er oder gerade 10er Stellen.

Das mit dem Packfaktor kann ich nach ettlichen Testspulen belegen. Es kommt immer darauf an wie man wickelt und vor allem mit welcher Drahtstärke und wie vielen Drähten in Hand.
Wickel ich mit 1,6er Drat single, hab ich in der Regel einen Faktor von 1,6. Mit Draht von 2mm wirds eher 1,7. Wickelt man mit mehreren Dräten in Hand, egal ob mit 1,33er, 1,6er oder 2mm liegt man mit 1,8-1,9 ziemlich genau. Letztlich komt es dann auch noch darauf an wie stradd der Draht beim wickeln gespannt ist und wie sauber man das ganze ausführt, wie du Spulenform ist usw...
Aber mit den gerade genannte Werten liegt man schon sehr gut.

Gruß
Max
fiedje
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 30.12.2010 - 08:00 Uhr  ·  #106
Zitat geschrieben von danielCV

.........
Vielleicht hat ja noch jemand weitere Ideen !?
Einen Guten Rutsch schonmal wünscht,
Daniel

Hallo Daniel,

jaaaa, ich.. bei meinen überlappenden Spulen muss ich immer alles selbst machen...
Ich nehm bislang immer 1 Phase zum Rechnen... dabei fällt mir auf, dass die bisherige Formel dann immer noch einen Unterschied zwischen Stern- und Dreieckverschaltung hat. Dürfte eigentlich nicht sein.
Dann weiss ich nicht, ob die Ladespannung bei 12V mit 14,irgendwas Volt berücksichtigt wird oder wirklich nur 12 V, die natürlich nicht zum Laden ausreichen würden.
Und was meinst Du mit dem Abstand der Spule zum Statorrand (wo habe ich den berücksichtigt?).

Aber erst mal vielen Dank für Deine Mühe

Gruss Friedhelm
danielCV
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 30.12.2010 - 11:08 Uhr  ·  #107
Hallo Max,

danke nochmals für die Infos, ich werde die Tage wie gesagt auch mal testweise Wickeln, und bin dann gespannt ob die Ergebnisse so wie bei Dir ausfallen. Ich denke, die Wickeltechnik, bzw. Wickelmaschine kann nochmal 5% - 10% plus-minus ausmachen...

Auch gut zu wissen, dass der Faktor 1,25 auf die Wicklungszahl angewendet, nochmals gut hinkam. Ich bin aber der Meinung, dass das daran liegt, dass Du Generatoren mit ähnlciehn Eigenschaften (Anzahl Phasen, Lufstpaltrelation zu Magnetdicke, Ladedrehzahl, etc. ) genommen hast. Bei ganz anderen Konstellationen könnte es unter Umständen auch dick daneben liegen, das müssten wir noch testen.
Ich möchte auf jeden Fall vom sogenannten "Murksfaktor" wegkommen und die Sache möglichst sauber lösen.

Hallo Friedhelm,

also ich arbeite gerade an einer fortgeschrittenen Formel, die

a) den Abstand ziwschen Spulen bei nicht überlappenden Spulen berücksichtigt (wir gehen nun immer davon aus, dass diese dicht aneinander liegen.)
b) auch mit überlappenden Spulen rechnen kann - das ergibt sich fast automatisch aus a)

Allerdings werden diese Änderungen erst in Version 2.0 kommen, ich habe schon viele neue Ideen die dann auch reinkommen. Das Tool bekommt dann eine völlig andere Rechnungsweise, bzw. Ablauf und weitere Möglichkeiten. :)

Das Tool ist bisher nicht ausgelegt für 1 Phasige Berechnungen. Ich muss diesen Fall nochmal genauer anschauen, und Stern sowie Dreieck dann rausnehmen. Wäre was für Version 1.7.

Abstand Spule zu Statorrand ist eher was für Giesser (Du machst ja nix mit Giessen), damit man weiss welchen Durchmesser der fertig gegossene Stator hat. Fließt nicht weiter in die Berechnungen ein, nur in der Angabe zum Statordurchmesser.

Das Tool wird so ausgelegt, dass die Ladespannung nach Gleichrichtung erreicht wird, Ladespannung ist hier Systemspannung. Natürlich liegt diese bei verschiedenen Akkus verschieden höher, hier müsste man nun die Systemspannung z.b. mit 13,8 Volt für Blei Gel Akkus, statt 12Volt eintragen. Richtigerweise müsste ich das Feld dann umbennen von Systemspannung auf "Ladespannung".
Habt ihr hier vielleicht noch einen Tipp dazu oder Ergänzung ? Ansonten ist dies so für Version 1.7 schonmal vorgemerkt.

Beste Grüße,
Daniel
fiedje
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 30.12.2010 - 13:13 Uhr  ·  #108
Hallo Daniel,

wenn Du schon drum bittest... Ist eigentlich ne Kleinigkeit. O-)
Ich plane 2 x 0,8er Draht parallel zu schalten, da ich Backlackdraht in von mir verwertbaren Mengen nur in max. 0,8 mm bekomme.
Bislang rechne ich die immer in einen dicken Draht um... :-) wenn das das Tool auch noch könnte....

Ich hatte vor deinem (besseren) Tool eine ähnliche verkürzte Formel für mich gebaut... da gebe ich den Umfang auf Mitte Spule ein. Das vermeidet Rechenfehler.
(könnte auch das Abstandsproblem erledigen...)

Bzgl. einiger Diskussionen über einseitige Magnetbestückung hier würde ich bei der Polzahl noch ergänzen, dass damit paarweise Magnete gemeint sind.

Gruss Friedhelm
danielCV
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 30.12.2010 - 13:36 Uhr  ·  #109
Hallo Friedhelm,

jetzt bin ich mir nicht sicher was Du genau brauchst...

mit 2x 0,8er Draht Backlackdraht ist wohl Viereckprofildraht oder ? In diesem Fall müsste ich die Formel für den Querschnitt ändern - ist es das was Du benötigst ?

Das Abstandsproblem zwischen Spulen, wird eigentlich nicht durch eine Formel mit Umfang in Spulenmitte gelöst... verstehe ich Dich hier richtig ?

Beste Grüße,
Daniel
fiedje
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 30.12.2010 - 14:12 Uhr  ·  #110
Hallo Daniel,

sorry, hab ich ungenau beschrieben....
Es sind 2 Drähte 0,8mm, die ich parallel schalte. Ich wollte mir die 'Mühe' sparen, das in einen Draht umzurechnen. <_<
Die Rechteckquerschnittdrähte bekam ich erst ab 50 kg... die wollte meine Frau aber nicht im Keller stehen haben.... :(

Ich denke schon, dass das Abstandsproblem keine Rolle mehr spielen würde, wenn der Durchmesser Mitte Spule angegeben würde.
Zudem es auch nur der mittlere Abstand ist (zumindest bei mir). Aussen und innen ist der Abstand der Spulen bei mir unterschiedlich.

Ausserdem wäre es dann egal, wie viele Spulen sich im Kreis tummeln..

Gruss Friedhelm
danielCV
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 30.12.2010 - 18:20 Uhr  ·  #111
Hallo Friedhelm,

also 2 Drähte nebeneinanderliegend parallelgeschaltet mit je 0,8 trägst du im Tool als 0,8 Draht ein und dazu "Drähte in Hand"=2

Das Problem mit dem Abstand denke ich, da meinst Du etwas anderes als ich... ich meine z.B. den Abstand ziwschen 2 nicht überlappenden Spulen ziwschen 2 Spulen. Dieser kommt bisher gar nicht vor in der Formel für die Induktionsberechnung. Lediglich für die Berechnung der Statorgrösse.

PS. Mensch, wenn ich diese Google Sketch bedienen könnte... würde so gerne auch mal so schöne Grafiken wie Du machen !! Das sieht toll aus ! :) Muss mal ein Tutorial suchen und mir reinziehen.....
fiedje
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 30.12.2010 - 18:33 Uhr  ·  #112
Hallo Daniel,

die Grafik geht noch einfacher... in Open-Office.. oder jetzt FreeOffice oder so ähnlich..
Mark
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 11.01.2011 - 21:27 Uhr  ·  #113
Wieso gibt das Tool keinen unterschied aus bei Wirkungsgrad, Windungen etc... wenn ich bei gleicher Drahtstärke von 2 Drähte in der Hand auf 1 Draht in der Hand umstellen? Ich verwende doch nur die halbe menge an Kupfer.
danielCV
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 15.01.2011 - 21:17 Uhr  ·  #114
Hallo Mark,

vorausgesetzt Du verwendest die aktuellste Version, dann verändert sich (wenn Du umstellst von 1 Draht auf 2 Drähte in Hand) der Wirkungsgrad - am besten zu sehen bei grossen Windgeschwindigkeiten (links vom Wirkungsgrad anzugeben), da bei höheren Strömen der Innenwiderstand viel wirksamer wird.

Die Windungszahl ändert sich natürlich NICHT, da die induzierte Spannung gleich bleibt, da diese nicht von der dicke des Drahtes sondern von der Anzahl der Windungen abhängt. ( Uind= B*l*v*N )

Nochmal zur Erinnerung: 2 Drähte in Hand heisst, 2 Drähte parallel schalten, also bleibt die Windungszahl gleich, aber der Durchmesser verdoppelt sich !
Menelaos
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 15.01.2011 - 23:15 Uhr  ·  #115
Irgendiwe scheint das mit den Farbänderungen in den Zellen mit der Spulenhöhe nicht mehr zu klappen.... hast du da was dran gedsreht daniel?

Gruß
Max
danielCV
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 16.01.2011 - 11:55 Uhr  ·  #116
danielCV
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 12.02.2011 - 21:14 Uhr  ·  #117
Hallo,

wie schon im Scheibengeni Forum gespostet, habe ich nun mal an meinem ersten Eigenbau Generator Praxiswerte gegen die im Tool (letzte Version) berechneten gestellt:

Ich habe einen Laser-Drehzahlmesser und ein Voltmeter verwendet und dann den Generator mit einer Bohrmaschine auf die gewünschte Voltzahl von 24 Volt gebracht. Die mit dem Tool berechneten dazu benötigten Umdrehungen waren 190 rpm. Die wirklichen, gemessenen Undrehungen betragen 210 rpm.
Es besteht also ein Unterschied von ca. 10% zu den Berechnungen aus meinem Tool.
Umgekehrt, sind laut dem Tool für 210 rpm bei 24 Volt 51 Wicklungen meiner Spulen nötig. In Wirklichkeit sinds aber 56 Wicklungen. Also auch bei den Wicklungen sind es ca. 10% Unterschied.
Der Zusammenhang Anzahl Wicklungen und Anzahl umdrehungen scheint also direkt proportional, linear zu sein.
Ich denke also, dass die letzte Version des Tools schon weitaus genauer ist als die vorletzte Version, die bei Max noch ca. 20% - 25% Unterschied ergab.

Ich vermute nach wie vor, dass die errechnete Flussdichte im Tool nicht so ganz stimmt, aber eigentlich sollte sie eher negativer ausfallen als positiver, insofern hätten wir noch nach einer 2. Quelle für Fehler zu suchen.

Beim Bau fiel mir noch auf, dass auf jeden Fall weitere Verluste Auftreten, die durchaus diese 10% Abweichung ausmachen könnten, bewirkt durch die nicht 100prozentige 90Grad Stellung des durch Magneten überstrichenen Drahtes:
1- Durch die leichte Anwinkelung des Drahtes, sobald er an die Ecken der Spule kommt, bei rechteckigen Spulen ist der Prozentanteil des schlecht ausgerichteten Drahtes geringer als bei quadratischen Spulen (ich verwendete die letzteren bei meinem getesteten Geni)
2- Durch die eventuell nicht optimale Trapezform der Spulen ist auch nicht unbedingt die meiste Zeit des überstreichens der Magnete die optimale Ausrichtunge gegeben.

Ausserdem fiel mir noch einen weiterer Punkt ein, der die Voltzahl beeinträchtigen könnte:
Genau genommen müsste die Magneten ja eigentlich Segmentförmig sein, damit alle Spulen schenkel immer gleichmässig lang auf der ganzen Länge überstrichen werden. Durch Rechteck oder Viereck-Form ist ja der äussere Teil der Spulen viel länger ohne Induktion als der Innere.

Max möchte ja bald mit seinem neuen Gaussmeter die Flussdichte messen, was uns sicher noch weiterhelfen wird. Bin gespannt auf die Ergebnisse.
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 13.02.2011 - 00:59 Uhr  ·  #118
Jau, mach ich wenns hier ist :-)

Aber auch der Faktor Dicke der Rotorscheiben spielt noch eine Rolle. Da können durchaus Abweichungen im 10 Prozent-Bereich entstehen. Sind die Scheiben zu dünn, geht die Flussdichte in Femm schnell runter.

Gruß
Max
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 14.03.2011 - 15:08 Uhr  ·  #119
danielCV
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Re: Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren

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Gepostet: 18.03.2011 - 20:59 Uhr  ·  #120
Hallo,

ok, danke für den Tipp, ich werde mir was ausdenken um diese Varianten mit erfassen zu können, obwohl der Generatorbau im Normalfall mit 2 bestückten Scheiben ist, da dies die wirkungsvollste Konstellation ist, wenn man Kosten / Aufwand und erbrachte Leistung gegenüberstellt.
Auf jeden Fall wird eine Bemerkung dazukommen so dass es keine weiteren Missverständnisse geben kann !

Beste Grüße,
Daniel
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