Grundlagen der Induktion

Spannungserzeugung durch Spulen und Magnete wie funktionierts, Formeln und mehr

Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon Bernd » Mo 25. Jul 2011, 08:01

Oh da haben wir ja schon den von mir genannten "Normgenerator". :) Tolle Sache zum Testen.
Ein Problem hat man immer bei nur einer Magnetscheibe, der Fluss nimmt kontinuierlich mit
wachsenden Abstand zum Magneten ab, weshalb das Messen etwas schwieriger wird denn eine
dicke Spule erzeugt trotz gleicher Windungsanzahl weniger Spannung als eine flache/dünne.

Es würde aber zum selben Ergebnis führen. Die Erklärung, d.h. der zugrundeliegende Effekt wäre aber ein anderer.

Ok, das bedeutet dann entweder Anwendung der Lorentzformel ODER der "normalen" Spulenformel, wobei da
auch noch zu klären wäre welche korrekt ist. Ich habe schon einige parat. :)

Die Frage, die es noch zu klären gilt ist, wie die Spulen auszusehen haben.
1.) Spulenschenkel überdecken Magnetpole (U_ind = l * v * B)
2.) Spulenlöcher stehen in einer Flucht mit den Magneten (U_ind = dPhi/dt)


Stimmt nach der "Spulenformel" wäre eine korrekte Überdeckung der Spulenschenkel unwichtig.
Nach der Lorentzformel ist hingegen das Spulenloch und dessen Überdeckung durch den Magneten unwichtig.
Ich glaube aber das hier beides voneinander abhängt.
Wird das Spulenloch schmaler als der Magnet dann überschneidet ein und derselbe Magnet gleichzeitig
beide Spulenschenkel, zumindest teilweise wodruch die Effektivität sinkt.
Wir das Spulenloch deutlich breiter als der Magnet dann entstehen Lücken zwischen den Amplituden.
Au?erdem gilt dann für die Berechnung nach der Spulenformel nur die Fläche des Magneten, nicht die
Fläche des grösseren Spulenloches.

Grüsse

Bernd
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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon Bernd » Di 26. Jul 2011, 08:29

CFD hast du denn schon Experimente mit deiner Magnetscheibe gemacht ?

Grüsse

Bernd
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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon CFD » Di 26. Jul 2011, 20:24

Hallo Bernd,
es ist schon ein richtiger Scheibengenerator (mit zwei Scheiben).
Ergebnisse gibt es nicht vor dem Wochenende.

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gen_01.jpg (74.12 KiB) 6359-mal betrachtet

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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon Bernd » Di 26. Jul 2011, 21:15

Ah also doch ein "richtiger" Scheibengenerator. :)
Sieht sehr schön aus. Mir gefällt der Aufbau aus einfach zu besorgenden Materialien.
Ich freue mich schon auf Ergebnisse.

Grüsse

Bernd
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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon Ekofun » Mi 27. Jul 2011, 12:04

Hallo Bernd,

habe noch etwas über Induktion, so genante Induktiongesez.

Erste Behauptung: Induzierte Spanung ist proportional der Windungszahl.

Zweite Behauptung: Die in eine Spule induzierte Spanung ist umso höher,je größer der Windungszahl,je größer die Flußänderung und je kürzer Zeit ist,in der diese Flußänderung erfolgt.
Änderung des magnetischen Flusses bezeichnet man mit ∆Φ,die Zeit indem das geschiet mit ∆t.

Formel: Ui = -N*∆Φ/∆tUi --Induzierte Spanung
N --Windungszahl
∆Φ-Änderung des magn.Flusses
∆t--Zeit in den diese Änderung geschiet
--------------------------------------------------
Beispiel: Aus eine Spule mit 600 Wdg. wird ein Magnet mit mag.Fluß vom 2,5 mWb inerhalb 3 Sekunden herausgezogen.
Wie groß ist induzierte Spanung bei gleichmäßiger Flußänderung??

Ui = -N * ∆Φ /∆t = -600* -2,5mVs/3 = 600*0,0025/3 = 0.5V

Das negative Vorzeichen ist durh die Lenzsche Regel bedingt.

Denke das gilt auch wenn ein Magnet über Spule fährt,wie auch immer ,wenn nicht kann man es vergessen.

Grüße

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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon Bernd » Mi 27. Jul 2011, 14:19

Ja das ist die Grundlage aller induktionsüberlegungen. Ich hatte das ganz am Anfang auch schon mal erwähnt,
allerdings nicht mit Formelzeichen.
Von dieser Formel lassen sich alle weiteren Formeln ableiten, aber das Ableiten kann ich nicht wirklich.
Ich kann zwar den Sinn der Formeln verstehen und benutzen aber so totaler Mathe Freak bin ich nicht.

Grüsse

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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon Ekofun » Fr 29. Jul 2011, 12:23

Hallo Bernd,

wollte Dich fragen wo kann ich was über Strom,Elektrotechnik und so weiter schreiben,und über welche Teile unter diese Thema,oder Allgemein so was es gibt.

Grüße

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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon Bernd » So 31. Jul 2011, 09:57

Am besten du entscheidest selber in welche Rubrik es am besten hinein passt.
Allgemeine Dinge der Elektrotechnik unter "Grundlagen der Elektrotechnik".
Dort wären Sachen über ohmsches Gesetz, Spannung, Strom Leistung etc. gut untergebracht.
Entscheide mal selber was du wohin schreibst. Verschieben kann ich es hinterher immer noch.

Grüsse

Bernd
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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon CFD » Mo 1. Aug 2011, 19:05

Nachfolgend erste Versuchsergebnisse:
Scheibengenerator wie in den Bildern zuvor gezeigt.

Spulenanordnung:
Versuch_A_01.png
Versuch_A_01.png (1.44 MiB) 6278-mal betrachtet

Messergebnis:
Versuch_A_02.png
Versuch_A_02.png (358.11 KiB) 6278-mal betrachtet

Die Spannungskurven wurden mit der PC-Soundkarte über den Mikrofoneingang mittels dieser Software (http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_de) gemessen.

Interpretation:
Nach meinen bisherigen Recherchen ist die Formel [ U_ind = dPhi / dt ] zur Berechnung der induzierten Spannung anzuwenden.

Die rote Kurve ist deshalb höher, weil sich gleichzeitig ein Nordpol in die Spulenfläche hineinbewegt und ein Südpol hinausbewegt. Das ergibt eine größere Flussänderung (dPhi / dt) als wenn sich immer nur ein Pol inein- und hinausbewegt, so wie bei der grünen Kurve.

Daraus folgt für die Spulenauslegung beim Scheibengenerator, dass eine Anordnung der Spulenschenkel in einer Flucht mit den Magnetpolen zu guten Ergebnissen führen müsste (siehe nachfolgendes Bild).
Versuch_A_03.png
Versuch_A_03.png (38.45 KiB) 6278-mal betrachtet

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Re: Grundlagen der Induktion

Beitragvon Bernd » Mi 23. Nov 2011, 20:35

Ich wollte die Induktion in der Spule eines eisenlosen Generators mit der Formel für die "Spuleninduktion" berechnen bei der die
Berechnung über den Flächeninhalt des Spulenkerns geschieht.
Was mir noch im Hinterkopf hängen geblieben war ist das diese Formel den Effektivwert der induzierten Spannung ausspuckt.

Ich hatte mir mal als Formel notiert :

Ui = 2 * B * A * N / t

B = magnetische Flussdichte in Tesla
A = Fläche des Magneten oder des Spulenkerns, je nachdem was kleiner ist. Der kleinere Wert gilt
N = Windungsanzahl
t = Zeitdauer in der eine halbe Sinusschwingung, also eine einzelne Amplitude erzeugt wird
Es ist die Zeitdauer die ein Magnet von einer zur nächsten Spule benötigt in Sekunden

Mir fällt auf das ich das Endergebnis mal 2 nehmen muss um auf das gleiche Ergebnis für den Effektivwert der induzierten
Spannung zu kommen wie das Ergebnis das mit folgender Formel errechnete:

Ui = B * L * N * 2 * V

U induziert (in Volt)
B = magnetische Flussdichte (in Tesla)
L = Spulenschenkellänge (in Meter)
N = Windungsanzahl
V = Magnetumfangsgeschwindigkeit (in m/s)

Mir ist derzeit schleierhaft wieso ich das Ergebnis der obigen Formel noch mal 2 nehmen muss um auf der Ergebnis
der unteren Formel zu kommen. Vielleicht muss man den Wert für den magnetischen Fluss verdoppeln, da sich ja das
Feld während einer Induktion umkehrt. Dieses Vorgehen würde das "Problem" lösen.

Grüsse

Bernd
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