Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

 
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Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 19.11.2015 - 20:13 Uhr  ·  #1
Hallo,

ich bin ganz neu hier im Forum heiße Rafael und möchte gerne einen Scheibengenerator für den Schulunterricht bauen, damit Schülerinnen und Schülern die grundlegende Wirkungsweise eines Generators gezeigt werden kann. Da es sich um ein Schulprojekt handelt, darf es nicht unmengen an Geld kosten und wird deswegen auch klein gehalten.

Ich währe sehr glücklich, wenn der Generator eine Spannung von ca. 3 Volt erzielen würde.
Für den Rotor würde ich eine Trennscheibe mit einem Durchmesser von 125mm verwenden.
Auf der Trennscheibe habe ich vor 12 Neodym Magnete N42 mit den Maßen ( Durchmesser 15mm, Höhe 8mm, Haftkraft ca. 6.7 kg) zu plazieren. Ich darf aus Sicherheitsgründen keine stärkeren Magnete benutzen!!!
Der Stator soll neun Spulen fassen. Dafür habe ich einen Draht mit 8mm Quadrat aus einem alten Transformator zur verfügung.

Mich würde sehr eure Einschätzung zum Projekt interessieren. Ist es überhaupt mit diesen Parametern möglich eine Spannung von 3 Volt zu induzieren?
Wie ist die Spulendicke zu wählen? Soll die Spulendicke gleich der Magnethöhe sein?
Soll doch nicht lieber ein Draht mit einem geringeren Querschnitt verwendet werden.

Ich habe mich schon im Forum umgesehn, und leider keinen passenden Beitrag gefunden.

Mein Scheibengenerator soll mittels eines Rennrades angetrieben werden und nicht durch die Windkraft.
Wie kann ich Bilder hinzufügen???

Für eure Hilfe währe ich euch sehr dankbar.
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 20.11.2015 - 09:07 Uhr  ·  #2
Anleitung für Bilder: http://www.kleinwindanlagen.de/Forum/cf3/topic.php?t=3743

Ja, grundsätzlich sollte das möglich sein.

8 mm Quadrat bekomsmt du doch von Hand nichtmal in Spulenform gebogen.

Als Träger für die Magnete solltest du eine Eisenhaltige Scheibe nehmen, damit du einen besseren magnetischen Rückschluss hast.

Grundsätzlich sollte das Projekt aber möglich sein. Such mal nach dem Scheibengenerator-Tool.
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Kleine Korektur

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Gepostet: 20.11.2015 - 18:14 Uhr  ·  #3
Hallo,

erstmal danke für den Tipp.

Ich habe mich vertippt. Das Kabel welches ich zur Verfügung habe, hat einen Durchmesser von 0.9mm !!
Ich füge Bilder von meinem Rotor und einer gewickelten Spule hinzu.
Die Spule hat bei dieser Größe 92 Windungen. Ich habe der Rotor zum Test mit der Hand angedreht und ein Multimeter angeschlossen. Dabei konnte ich keinen AUsschlag sehen. Dazu muss ich sagen, dass mein Multimeter eines der günstigeren Modelle ist ( VOLTCRAFT VC130). Vielleicht kann es keine so geringen Wechselspannungen messen.
Als zweites habe ich an die Drahtenden eine 1,2 Volt Lampe angeschlossen und auch diese blied dunkel. Ich habe Bedenken, dass der Generator so nicht viel bringen wird.
Währe ein Draht halber Stärke nicht besser? Dann würde ich bei gleicher Spulengröße die doppelte Anzahl an Windungen haben.
Ist es ratsam die Scheibe von beiden Seiten mit Magneten zu bestücken?
Was meint ihr dazu?



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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 20.11.2015 - 20:56 Uhr  ·  #4
Moin,

Wenn du den halben Durchmesser nimmst bekommst du sogar deutlich mehrmals das doppelte an Windungen zusammen. Es kommt ja auf den QUERSCHNITT an.
Ich würde auch deutlich mehr Windungen machen. Du möchtest ja eine verwertbare Spannung. Dass die Leistung am Ende beschränkter ist stört für so ein Projekt ja nicht wirklich.

Magnete auf beide Scheibenseiten zu setzen macht wenig Sinn. Sinniger ist es, 2 Scheiben einseitig zu bestücken und diese mit dem Statur dazwischen gegenüber anzuordnen.
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Mehr Windungen gleich dickere (höhere) Spule

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Gepostet: 20.11.2015 - 21:15 Uhr  ·  #5
Danke für den Tipp mit der zweiten Magnetscheibe. Dieses werde ich aber im Schulaltag nicht realisieren können. Mein Bestreben ist es die Schüler so viel wie möglich selber machen zu lassen. Zwei Scheiben mit dem Stator dazwischen erfordern kompliziertere Verbindungen untereinander.

Bei den Wicklungen würde mich folgendes interresieren.

Wenn ich bei meinem Draht bleibe bedeuten mehr Wicklungen automatisch eine höhere Spule. Meine Spulenhöhe beträgt schon jetzt die doppelte Magnethöhe.

Ist die Spulenhöhe egal oder gibt es da gewisse Grenzen, wo eine größere Höhe keinen Sinn mehr macht?

Denn im Durchmesser können die Spulen nicht mehr wachsen, weil sonst der Platz für neun Spulen nicht mehr ausreicht.

Ich füge noch ein Bild mit der Magnet- Spulenanordnng hinzu.

Welche Spannung könnte ich bei einer Spule erwarten, und brauche ich ein besseres Multimeter um dies zu messen?

Bei dem Berrechnungstool komme ich auch leider nicht weiter, habt ich ein konkretes Beispiel mit gesamter Berechnung?

Ich habe ja keine Windgeschwindigkeit die ich eingeben kann sondern ungefähre Umdrehungen in der Minute.

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Ein besser Bild

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Gepostet: 20.11.2015 - 21:18 Uhr  ·  #6
Hier ein etwas größeres Bild.

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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 21.11.2015 - 02:46 Uhr  ·  #7
Ohne zweite Scheibe wird die Spannung um ein Vielfaches geringer ausfallen. Ich würde sie schon verbauen - das kann man ja auch recht einfach machen. Mit Gewindestange als Welle und Muttern als Abstandhalter. Das ist recht einfach machbar.

Zwischen den Spulen solltest du etwas "Luft" lassen und den Statur musst du im Durchmesser natürlich etwas größer machen - du brauchst ja noch Platz um die Haltebolzen anzubringen :-)
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Spulenhöhe

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Gepostet: 21.11.2015 - 07:53 Uhr  ·  #8
Großen Merci für die Beiträge,

ich werde versuchen eine zweite Scheibe mit Magneten unterzubringen wenn es wirklich so viel bringen soll.

Wie hoch darf die Spule gewickelt werden. Bei den Generatoren die ich hier im Forum und auch im Netz gesehen habe, sind die Spulen nicht allzu hoch.

Danke

Rafael
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 21.11.2015 - 12:03 Uhr  ·  #9
Bei so einen kleinen Generator sind Idealwerte schlecht einzuhalten. Aus der Praxis kann ich dir sagen dass es bei so einem kleinen Statur schwer wird alles sauber zu verarbeiten wenn du den Statur flacher machst als 6 mm. Lege deine Form entsprechend aus. Wenn deine Spulen auch 6mm hoch gewickelt sind wird das gut passen. Sie pressen sich noch ein wenig zusammen wenn du die Form ordentlich beschwerst. Ich würde in deinem Fall die Spulen nicht unbedingt rund wickeln sondern als Dreieck. Somit kannst du den Platz im Stator besser nutzen als mit runden Spulen.
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 21.11.2015 - 13:03 Uhr  ·  #10
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 24.11.2015 - 19:59 Uhr  ·  #11
Hallo Rafael

Erst mal würde ich für Deine Zwecke einen Einphasengenerator bauen.
Das heist im Klaartext 12 Magnete und auch 12 Spulen.
Diese alle in reie, bringen auch eine höhere Spannung.
Mit nur einem Multimeter kann auch nur eine Phase gemessen werden, und das reicht für ein Demo-Modell.
Die Spulen nicht sehr dick machen, da die Windungen immer weiter von den Magneten entfernt sind.
Lieber einen dünneren Draht verwenden.
Bei den runden Magneten würde ich die runde Spulenform bei behalten, da Dreiecke genau so dick zwischen den Spulen auftragen, aber die Windungen dadurch länger werden.

Gruß Aloys.
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 25.11.2015 - 11:43 Uhr  ·  #12
Auch eine Möglichkeit... :-)

In jedem Fall aber ( und gerade dann wenn du dich für 12 Spulen( einphasig entscheidest würde ich dir empfehlen, das Spurenloch sehr klein zu machen. Idealerweise ist es zwar so groß wie der Magnet selbst aber auch wenn es GAR NICHT vorhanden ist tut das der Leistung nicht so viel ab - in diesem Fall erleichtert es die Sache aber enorm indem kräftig Platz eingespart wird.
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 25.11.2015 - 13:52 Uhr  ·  #13
Hallo

Mess mal die Spanung mit einem Analogmultimeter, das zeigt jeden Impuls mit einem Zeigerzucken an.
Das ist nicht so träge wie die Digitalen.

Gruß Aloys.
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 26.11.2015 - 08:09 Uhr  ·  #14
Hallo und danke für die tollen Vorschläge,

ich muss einen drei Phasen Generator bauen, so ist die Aufgabenstellung, also fällt die Idee mit nur einer Phase raus. Leider.

Ich werde bei den neuen Spulen das innere Loch kleiner halten. Meine Magnete haben den Durchmesser von 15mm, demnach werde ich das Loch auf 12mm reduzieren.
Den Spulendurchmesser selber habe ich auch auf 30mm reduziert, so dass zwischen den Spulen noch ein bischen Luft ist.

Hättet ihr eine Formel bereit, mit der ich die induzierte Spannung von nur einer Spule im Vorfeld berechnen könnte? (Meine nicht damit das Berechnungstool).

So stelle ich mir den Aufbau vor.



Mit dieser Konstruktion kann ich die Spulenanzahl im Stator beliebig wählen, damit die Schülerinnen und Schüler die Auswirkungen verschiedener Anzahl von Spulen nachvollziehen können.
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 27.11.2015 - 18:04 Uhr  ·  #15
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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 28.11.2015 - 13:08 Uhr  ·  #16
Die Daten der Magnete habe ich alle.

Funktioniert es mit dieser Formel ?

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Re: Kleiner Scheibengenerator für den Schuleinsatz

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Gepostet: 29.11.2015 - 13:22 Uhr  ·  #17
Kommt drauf an, was in der Formel Omega ist. Ich hab die Formel jetzt nicht im Kopf. Da wären ein paar Worte, aus welchem Zusammenhang du die Formel hast, schon sinnvoll. Prinzipiell scheinen die richtigen Größen aber enthalten zu sein und auch in der richtigen Relation zu stehen.
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