Verhältnis Spulen-Magnete usw.

 
aircraft
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Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 12.08.2022 - 13:12 Uhr  ·  #1
Hallo erst einmal. Ich beschäftige mich schon einige Zeit mit dem Gedanken Strom mit Windkraft zu erzeugen.
Da der Physikunterricht schon etliche Jahre her ist tue ich mich noch etwas schwer. Würde gerne Versuchsweise einen einfachen Generator bauen. Kleine Magnete habe ich Kistenweise aus Industriebeständen rumliegen. Allerdings recht klein. 13x24mm
Aber so viele das man sie doppelt und dreifach verwenden könnte.
Woher bekommt man Informationen zu Spulengröße (flächig) zu Magneten? Kann man viele Magnete und wenige Spulen kombinieren und wie wirkt sich das aus? Gibt es Richtwerte zu Magnetstärke und Spulengröße (Drahtstärke, Wicklungen)?
Fragen über Fragen. Ich kann ja unzählige Magnete anordnen, brauche ich dann mehr Spulen? Der Wechsel von Nord-Süd wäre dann ja sehr schnell. Wie wirkt sich das aus?
FamZim
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 13.08.2022 - 11:44 Uhr  ·  #2
Hallo

Die Standartkombi ist für drei Phasen (Drehstrom ) je 3 Spulen (insgesammt) zu 2 oder 4 Magneten.
Das ist dann beliebig zu multiplizieren.
Etwa 12 Spulen und 16 Magnete.
Die Spulen werden für eine bestimmte Drehzahl und die Spannung dafür berechnet.
Die Drahtstärke richtet sich dann nach dem vorhandenen Blatz für die Windungen.

Gruß Aloys.
Che
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 14.08.2022 - 09:52 Uhr  ·  #3
Ja so ist das. Wobei sich bei sog. "Eisenlosen" das Grundverhältnis 3S 4P durchgesetzt hat. Auch aus dem Grunde, weil die Magneten dann halb so breit sein können. Das heißt auch: Nur etwa halb so dicke magnetische Rückverbindungen aus Stahl nötig. Wichtiger Aspekt!

Aus 3S 4P wird bei *3: 9S 12P, *4: 12S 16P, usw.. Magnetzahl dann doppelt so hoch wie Polzahl, da üblicherweise 2 Statorscheiben mit Magneten bestückt werden.

Es gibt ein Tool zur Berechnung von Scheibengeneratoren. Im Anhang ein Beispiel für einen kleinen 12V Generator (von dem ich 2 Systeme phasenrichtig hintereinander geschaltet habe)
Habe "zulässige Stromdichte" im Tool eingefügt. Felder F,G 40 bis 42.

Es gibt eine sinnvolle Zuordnung von Magnetbreite (ggf. mittlerer) und sog. Luftspalt, in dem sich die Spulen befinden.
Das im Beispiel, 17 zu 10, funktioniert noch gut. 15 zu 10 vielleicht auch noch. Ungünstiger sollte es nicht werden.

Magnete möglichst lang und idealerweise Trapezform!
Wie man kleinere Magneten zu größeren kombiniert, das weiß der Aloys alias FamZIm.

Praktische Ausführung zum berechneten Generator: Forum/cf3/topic.php?t=6153
Tandemausführung möglichst vermeiden, denn es gibt ne gewisse Huddelei! Also möglicht nur einscheibig! Zumindest als Erstlingswerk.

PS:
Hier hast Du noch den Feldlinienverlauf, und die übliche Verschaltung der Spulen bei 3S 4P, hier *2, Quelle Piggott.

 


 
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 18.08.2022 - 12:19 Uhr  ·  #4
Sternpunkt ist demnach Masse? Das Berechnungstool habe ich mal etwas getestet. Mit Rotordurchmesser ist der Windrotor gemeint? Dann sind die Berechnungen vermutlich für Horizontalläufer. Da wird Anzahl Pole verwendet. Bedeutet also Anzahl Magnet? Nicht das man da etwas falsch macht.
aircraft
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 18.08.2022 - 13:44 Uhr  ·  #5
Was macht man dann mit dem Strom? Batterien laden ist sicher nicht effizient weil diese teuer sind.
Kann man den Strom nicht durch einen Gleichrichter schicken und dann an einen Einspeiseinverter einer PV um ihn ins Hausnetz einzuspeisen?
Eine PV liefert ja auch immer unterschiedlichen Strom.
Menelaos
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 18.08.2022 - 17:04 Uhr  ·  #6
Klar kann man das, das machen die meisten ja auch. Allerdings bedarf es dafür einen auf Windanlagen ausgelegten Wechselrichter, die von PV Anlagen arbeiten nach einem anderen Prinzip und eignen sich daher idr. nicht.

vg
FamZim
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 18.08.2022 - 17:50 Uhr  ·  #7
Hallo

Ein Generator besteht aus 2 Haubtteilen.
1 . Dem Stator, dem stehenden Teil, und
2. dem drehehden Teil, dem Rotor .
Der Stator trägt bei Wechselstrom, Maschinen die Spulen und der Rotor die Magnete, ausnahmen gibt es aber.
Gleichstrommaschinen mit Kolektor haben die Spulen im Rotor, und die Magnete im stehenden Gehäuse.

Gruß Aloys.
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 18.08.2022 - 21:45 Uhr  ·  #8
Zitat geschrieben von Menelaos

Klar kann man das, das machen die meisten ja auch. Allerdings bedarf es dafür einen auf Windanlagen ausgelegten Wechselrichter, die von PV Anlagen arbeiten nach einem anderen Prinzip und eignen sich daher idr. nicht.

vg

Ich meinte nicht Wechselrichter an WKA sondern erst einen Gleichrichter und dann den Gleichstrom an den Wechselrichter wie sie PVA verwenden. Grund. Wechselrichter für PVA sind wesentlich kostengünstiger.
Eigentlich kann es dem Wechselrichter egal sein ob z.B. 20V Gleichspannung aus der PVA oder der WKA kommt. Gleichstrom ist Gleichstrom.
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Gepostet: 18.08.2022 - 22:02 Uhr  ·  #9
So meine ich das
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wieso
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 18.08.2022 - 23:15 Uhr  ·  #10
schon klar , nur ist mir nicht bewusst dass Jemand nach dem Gleichtichter hier je einen PV Netzwechselrichter benutzt hat , da diese Windnetzwechselrichter sich angeblich unterscheiden
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 18.08.2022 - 23:26 Uhr  ·  #11
Genau das bezweifle ich. Wenn ich eine Batterie sowohl mit der PV und Laderegler oder mit Windkraftstrom und Gleichrichter + Laderegler laden kann sollte der Gleichstrom identisch sein, oder gibt es Batterien extra für Strom aus WKA? Wundern würde es mich nicht wenn man die dann teurer verkaufen kann.
Meiner Glühbirne ist es wurscht ob der Gleichstrom aus einen Windgenerator mit Gleichrichter oder direkt aus einem PV Modul kommt.
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 18.08.2022 - 23:51 Uhr  ·  #12
Zitat geschrieben von aircraft

Genau das bezweifle ich. Wenn ich eine Batterie sowohl mit der PV und Laderegler oder mit Windkraftstrom und Gleichrichter + Laderegler laden kann sollte der Gleichstrom identisch sein, oder gibt es Batterien extra für Strom aus WKA? Wundern würde es mich nicht wenn man die dann teurer verkaufen kann.
Meiner Glühbirne ist es wurscht ob der Gleichstrom aus einen Windgenerator mit Gleichrichter oder direkt aus einem PV Modul kommt.



----- Nur hasst Du keine Batterie eingefügt in Dein Diagramm !! Diese wäre wohl das "glättende" Element
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 19.08.2022 - 20:40 Uhr  ·  #13
Wenn mit WR in ein Netz eingespeist werden soll, so tunlichst ohne zuvor ne Batterie ein zu fügen!

Es gibt nur wenige PV-WR, mir sind 2 bekannt, die geeignet sind, auch mit Wind zu arbeiten.
Da ist sogar das MPPT für PV nutzbar.
Einer ist ein kleiner mit Nennleistung um 500W. Auf den anderen komme ich gerade nicht.

Wind-WR greifen mehrheitlich immer noch auf ne ÜB-Kennlinie zurück.

Gründe, warum mit PV-WR das nicht ohne weiteres auch bei Wind geht:
1. Haben PV-WR, zumindest in der Vergangenheit, öfter ein Procedere beim MPPT gehabt, welches alle paar min die gesamte Kennlinie (schnell) durchfährt, vom Leerlauf bis zum Kurzschluss: Grund: Auffinden des globalen Maximums bei Teilabschattung.
Sonst hängt nämlich das MPPT bei einem Nebenmaximum fest.

Für Windkraft völlig ungeeignet.

2. Dass zuvor gleichgerichtet werden muss, ist klar. Wind-WR haben den Gleichrichter meist integriert.

3. Was aber ein PV-WR nicht braucht, und deshalb nachgerüstet werden muss, in einer Vorschaltbox:
Maßnahmen, die den Generator bei Überspannung kurz schließen.
Leistungsarme Überspannungsspitzen, durch kapazitive oder induktive Einstreuungen, werden auch bei PV-WR abgeleitet.
Aber eben leistungsarm.

4. Die Spannungsrange für das MPPT ist bei PV-WR manchmal recht klein, um 2 zu 1, weil nicht mehr gebraucht wird.
Bei Wind sollte es aber bis 3 zu 1 gehen.
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Re: Verhältnis Spulen-Magnete usw.

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Gepostet: 20.08.2022 - 11:15 Uhr  ·  #14
Für das eine könnte man einen u.U. Netzfilter verwenden.
Überspannung könnte man durch eine mechanische Windradbremse vorbeugen. z.B. mit einer Fliehkraftbremse die sich bei einem Vertikalwindrad sicher einfach konstruieren ließe.
Übrigens habe ich das Berechnungstool mal auf meinen Testgenerator den ich eben mal aus Müll gebaut habe angewendet und bekam Minuswicklungen heraus. :-) Er liefert immerhin bei 30V ca. 0,5A. Noch nicht sonderlich gut aber dafür hat er bis auf ein paar Stunden Arbeit nix gekostet. :-) 14V erreicht er schon bei sehr geringer Drehzahl.

Das mit der Batterie erfordert wieder einen speziellen Laderegler für WKA. Und Batterien sind ein unnötiger Kostenfaktor.
PVA Anlagen können sich in 2 Jahren amortisieren. wenn man viel selber macht. Bei Windkraft ist das leider nicht so.
Dabei würde sich beides gut ergänzen.
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Gepostet: 20.08.2022 - 21:00 Uhr  ·  #15
Zitat
Für das eine könnte man einen u.U. Netzfilter verwenden.
Wofür?
Zitat
Überspannung könnte man durch eine mechanische Windradbremse vorbeugen. z.B. mit einer Fliehkraftbremse die sich bei einem Vertikalwindrad sicher einfach konstruieren ließe.
Nicht klug Scheißen! Machen! Und dabei drauf achten, dass Dir die Bremse nicht abbrennt!
Zitat
...Berechnungstool mal auf meinen Testgenerator....angewendet und bekam Minuswicklungen heraus.
Wir sind nicht verantwortlich für Deine Irrtümer! Aber zur Prüfung kannst Du die mir ja mal schicken. :-)
Zitat
Und Batterien sind ein unnötiger Kostenfaktor.
Bei Einspeisung direkt ins Netz, ja. Bei Inselbetrieb nicht.
Aber nicht dass Du meinst, es lohne sich mit einem Generator:
Zitat
bei 30V ca. 0,5A
inns Netz ein zu speisen. ?
Wie ich es zuvor woanders auch schon geschrieben habe:
Demuth ist die zu empfehlende Haltung beim Herangehenen an Themen der Windkraftnutzung!
Gruß
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