Allgemeine Generatorfragen

Spannungserzeugung durch Spulen und Magnete wie funktionierts, Formeln und mehr

Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon Ölfinger » So 22. Jun 2014, 14:27

Ich mal wieder...
Inzwischen hab ich hier wirklich viel gelesen, aber so richtig klar ist mir einiges noch immer nicht geworden.
Zuerst einmal, wo liegt der Vorteil des eisenlosen?
Hauptsächlich geht es hier doch um das Rastmoment, oder?

Mittlerweile habe ich Bauteile für etwas 3-4 Savoniusgeneratoren gebaut, allerdings alle noch recht klein, der grösste hat eine höhe von 50cm und 40 cm Durchmesser. Grundidee war ja, erstmal mit Fahrradnabendynamos zu arbeiten.
Die Leistung und das Zusammenschalten bedeuten aber Probleme, so das ich nun doch den Gedanken ins auge gefasst habe, selber was zu wickeln.

Also ich habe mal folgende Fragen:
das Verhältnis der Spulen zu Magneten, also für einen 3-Phasigen mit 9 Spule bräuchte ich 12 Magnetpole , ergo 24 für 2 Läuferscheiben,
bei 12 Spulen wären das nun also 16, respektive 32, richtig?
Wie sieht das aus, wenn ich zur Spannungserhöhung mit 4 Phasen arbeiten möchte,
bei 12 Spulen wären das 20 Magnetpole? bei 16 dann 24 ?

Die nächste Frage geht in die Richtung mit dem magnetischen Rückschluss,
beziehungsweise darum, dass ich lieber vorhandene Komponenten (Schrott ;)) verbauen möchte.
Gedacht habe ich dabei an eine alte KFZ Achse , dann ist das Problem der Lagerung auch gleich miterledigt.
Also die Magneten könnte man an der Trommel oder Scheibenbremse befestigen,
ich müsste nur noch den Stator ausrichten und befestigen.
Ist das jetzt ein Hirngespinnst oder wäre so eine Lösung praktikabel?
Verstärkt die Eisenmasse nicht das Magnetfeld?
Ich habe nämlich auch noch diverse Schwungscheiben von alten Motoren rumliegen,
da könnte man doch einfach Magneten dran befestigen.

Zur Umgehung des Rastmoments dachte ich an eine Fliehkraftkupplung, oder gar ein elektrisches System in dem ein Nabendynamo die Kupplung auslöst...


ölige Grüsse ;)
Gruss Konny
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon Bernd » So 22. Jun 2014, 14:41

Hallo Ölfinger,
mehr als 3 Phasen bringen Dir keine Vorteile, schon gar nicht was die Höhe der Spannung anbelangt.
Vorteile eines eisenlosen Generators sind, wie du schon selber festgestellt hast, der völlig leichte Anlauf und damit ein guter
Start eines anlaufschwachen Windrades. Savoniusrotoren sind allerdings eher anlaufstarke Windräder.

Ja du kannst auch Bremsscheiben etc. als Träger für die Magnete verwenden.
Ein Scheibengenerator aus solchen Bauteilen hat kein Rastmoment, du brauchst Dir dann also keine Gedanken um auskuppeln etc. machen.

Eisen verstärkt nicht das Magnetfeld, es konzentriert es bzw. erhöht die magnetische Leitfähigkeit zwischen Nord- und Südpol.


Grüsse

Bernd
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon Ölfinger » So 22. Jun 2014, 21:13

Danke für die Antwort, Bernd.
Also dann werde ich bei einfachen 3 Phasen bleiben;
heute habe ich erstmal die ersten Prototypen mit Nabendynamos ausgestattet, mal schauen was da herauskommt.
Ich baue die Rotoren aus 3 und 4 mm Marinesperrholz, mit Epoxy überlaminiert,
die ersten Testflügel ohne Holzkern müssen doch noch ein paar Lagen Matte mehr bekommen, ist doch noch etwas weich.
Dahinter steckt die Idee, vielleicht mal 200l Ölfässer als Form zu benutzen,
ab dieser Grössenordnung halte ich den Aufwand für den Bau eines Generators für vertretbar,
ich versuche seit einem Jahr verzweifelt, mich vor dem Geni wickeln zu drücken...
Der Kraftaufwand vom kleinen Savonius ( 40 durchmesser, 25 höhe ) liegt bei 1N, also ein Losbrechmoment von 0,2 Nm

Natürlich weht wie immer kein Wind, wenn ich mich mit den Dingern beschäftige, aber mit Luftdruck habe ich schon einen Anlauf hinbekommen
und die 5 Watt Lampe zeigt schon ein leichtes glimmen.
Bis zum Herbst möchte ich einige Prototypen gebaut haben um mich dann in der kalten Jahreszeit mit einem etwas grösseren Generator befassen.


Ich habe hier mal die Bilder von den Savonius rausgenommen, nachdem ich hier ja nun schon fast ein Jahr angemeldet bin,
sollte ich die Unterforen mal nicht so verspammen.
Unter Savonius werde ich mal einen eigenen Thread von meinen "Prototypen" erstellen.

Was mich so ein bischen ärgert, je mehr ich hier lese umso unklarer wird mir alles :roll:
aber das liegt wohl in der Natur der Dinge;
einen Generator für eine bestimmte Drehzahl zu berechnen ist eine Geschichte,
das alles von unstetigem Wind abhängig zu machen... nun ja

Ich habe in meinem Fundus mittlerweile 3 Nabendynamos und mittlerweile auch diesen türkischen 500W Wundergenrator Breeze bestellt,
Im kommenden Herbst möchte ich aber doch mal einen Geni Wickeln,
Restmaterial wie einige Meter Draht, Magneten aus Anlassern und auch einige Neodyms sind vorhanden.

Um nun also nochmal zum Topic zurückzukommen,
Eine meiner Ideen ist es, einen Achsstumpf mit Scheibenbremse als unteres Lager eines Savonius und gleichzeitig als Generator zu benutzen,
eventuell auch eine Trommelbremse mit dem Unterschied, das aus dem Scheibengeni dann ein Trommelgeni würde.

Die Trommel hat natürlich konstruktionsbedingt den Nachteil, das man nicht einfach (?) eine zweite Magnetscheibe dazubauen kann;
gibt es da noch andere Argumente?

Wie wäre es eigentlich eine alte Moped-LiMa umzuwickeln?
Ich habe von meiner TDM noch so ein Drehstromteil rumliegen,
zu testen wäre aber erstmal das Rastmoment, allein der unbewickelte Stator langt doch wohl schon, das Losbrechmoment fast ins unendliche steigen zu lassen?Bild
Gruss Konny
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon Ölfinger » Mi 2. Jul 2014, 12:01

Sauber,
heute ist mein türkisches Kraftwerk angekommen,
ging sogar recht schnell.
Auf den Bildern sah das immer komisch aus, so dass ich ihn erstmal aufgeschraubt hab;
ja, die Magneten sind wirklich nicht gleichmässig verteilt :?

Hat das eine Sinn oder ist das bequemlichkeit in der Produktion?

Leider bin ich bis Montag erstmal unterwegs, zu gerne wurde ich den mal in die Drehbank spannen und durchmessen,
jedenfalls bein Drehen per Hand komme ich schon an die 3V AC.

Angegeben ist der mit 12V 500W,
die sonstigen Angaben sind recht spärlich;
aber jedenfalls bei dem Preis kann ich mich doch noch vor dem SpulenWickeln drücken :mrgreen:
Dateianhänge
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Gruss Konny
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon vm » Mi 2. Jul 2014, 16:48

Hallo Ölfinger

Ölfinger hat geschrieben:Auf den Bildern sah das immer komisch aus, so dass ich ihn erstmal aufgeschraubt hab;
ja, die Magneten sind wirklich nicht gleichmässig verteilt :?

Hat das eine Sinn oder ist das bequemlichkeit in der Produktion?




Der große Abstand an der einen Stelle in Verbindung mit dem etwas heftigen Luftspalt zwischen Rotor und Stator ist eine etwas Brutale Maßnahme das Rastmoment deutlich zu reduzieren .

Sonst würden an jedem Magneten korrekt 3 Statorzäne liegen und sich dort festhalten ( starkes rasten )

So entsteht eine kleine Unsymetrie und die Zähne sind immer leicht verschoben zum Magneten , nur ein Magnet kann korrekt zu den 3 Zähnen stehen , während aber andere schon versuchen zum nächsten Zahn zu springen und dadurch sein Rastmoment kompensieren ( sehr wenig rasten aber etwas teigig beim drehen )

Da die Spannung aber eh gleichgerichtet wird kann man das so machen denke ich :D ( die Sinuskurfen werden etwas deformiert da nicht alle Spulen einer Phase genau gleichzeitig ihren Scheitelpunkt erreichen )

Zur Sicherheit ( Unwucht ) würde ich alle Magnetabstände aus spachteln und eine Bandage aus Glasgewebe mit Harz drumherum laminieren .

Wer weis ob und womit die Magneten verklebt sind und welche Drehzahlen den Geni bei Dir erwarten :mrgreen:

Auch die Wicklung könnte noch ein paar Pinsel-tupfer Harz sehen , da sie unter Last anfängt zu schwingen , was zu Isolationsschäden führen kann und wird !!!!

Bei der Wicklung wäre bezüglich Leistung und Innenwiderstand noch so einiges möglich , da waren die Freunde recht geizig mit der Kupfermenge und schön sieht die Wicklung auch nicht aus . ( etwas ordentlicher und man bekommt das doppelte drauf )

Für den Preis aber meiner Meinung nach eine vertretbare Konstruktion .( wenn man nicht ernsthaft versucht längere Zeit 500 Watt bei 12 -15V (über 30 A ) aus dem Teil heraus zu prügeln , da die Kunstoffkühlrippen dabei etwas überfordert sein dürften :? )

mfg.Volker
Zuletzt geändert von vm am Mi 2. Jul 2014, 18:29, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon Ölfinger » Mi 2. Jul 2014, 18:29

vm hat geschrieben:Zur Sicherheit ( Unwucht ) würde ich alle Magnetabstände aus spachteln und eine Bandage aus Glasgewebe mit Harz drumherum laminieren .

Wer weis ob und womit die Magneten verklebt sind und welche Drehzahlen den Geni bei Dir erwarten :mrgreen:

Bei der Wicklung wäre bezüglich Leistung und Innenwiderstand noch so einiges möglich , da waren die Freunde recht geizig mit der Kupfermenge und schön sieht die Wicklung auch nicht aus . ( etwas ordentlicher und man bekommt das doppelte drauf )

Für den Preis aber meiner Meinung nach eine vertretbare Konstruktion .( wenn man nicht ernsthaft versucht 500 Watt aus dem Teil heraus zu prügeln , da die Kunstoffkühlrippen dabei etwas überfordert sein dürften :? )

mfg.Volker

Danke Volker,
Deine Meinung über das Teil entspricht so ziemlich meiner Vorstellung,
Nur Du hast das auch noch schön und nachvollziehbar begründet.
Jedenfalls erstmal vielen Dank für die Erklärungen der komischen Magnetanordnung,
kam mir alles etwas spanisch vor...
Vielleicht probiere ich mal, die Magneten etwas weiter nach aussen zu setzen, aber man müsste dann wohl mit Metallplatten unterfüttern.

Wenn da auch nur die Hälfte rauskommt ist das immernoch ein recht erschwingliches Teil,
leider kann ich das erst übernächste Woche oder so in der Drehbank testen.
Strom,Spannung und dann noch unter Last... wird mein erster richtiger Test :lol:

Vor allem sollte das für meine Belange aber erstmal reichen;
so ganz sicher wie sich dieses Hobby weiterentwickelt bin ich auch noch nicht,
in meinem Bekanntenkreis wollen natürlich alle Windräder für ihre stromlosen Fincas haben
...aber wirklich helfen tut mir keiner :cry:

Allerdings hatte ich gestern ein lustiges Gespräch,
so ein Ding für ein Segelboot, kurz vor dem Mast... :?

Mal sehen was draus wird,

Gruss Konny
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon vm » Mi 2. Jul 2014, 19:30

Hallo Konny

Ja da müssten dann plane Eisenplatten darunter damit der magnetische Rückschluss über den Eisenrotor bestehen bleibt , Vorteil er bringt schon bei geringerer Drehzahl die Nennspannung und Leistung , Nachteil er wird etwas Schwergängiger ( teigiger ) beim andrehen da auch die Wirbelströme im Eisen steigen durch den höheren magnetischen Fluss.( läuft bei zu kleinen und oder Drehmomentarmen Windrädern später an )

Eine vernünftige Sicherung der Magneten wird dann aber unabdingbar !!!

mfg.Volker
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon Famzim » Fr 4. Jul 2014, 13:33

Hallo

Um die Sache zu vereinfachen, da ja noch eine Sicherung drum gewickelt wird, kann aus einem passent gedrehtem Rohr auch Segmente aussen auf die Magnete gekebt werden.
Ich würde sogar, wenn die Wandstärke nicht grösser als 0,5 mm ist, das Rohr komplett da drüber ziehen, wenigstens für einen Versuch.
Das bleibt ja von selbst an Ort und Stelle.
Dadurch würde die Rastung auch reduziert werden.
Die dünnen Stege mit Spulen sollten von den großen Magneten immer noch voll gesättigt werden .
Segmentieren kann man ja immer noch.
Wenn eine Unwucht durch die Magnetlücke vorhanden ist besser Messing in die Lücke kleben.
Das ist schwerer als Kitt.

Gruß Aloys
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon Ölfinger » Di 8. Jul 2014, 18:54

Famzim hat geschrieben:Hallo

Um die Sache zu vereinfachen, da ja noch eine Sicherung drum gewickelt wird, kann aus einem passent gedrehtem Rohr auch Segmente aussen auf die Magnete gekebt werden.
Ich würde sogar, wenn die Wandstärke nicht grösser als 0,5 mm ist, das Rohr komplett da drüber ziehen, wenigstens für einen Versuch.
Das bleibt ja von selbst an Ort und Stelle.

Danke auch Dir, Aloys,
aber ich denke ich wickel da einfach GFK-Bandage rum und verkleb das mit Epoxy-Harz, genau wie die Spulen;
Epoxy verändert ja beim Härten sein Volumen nicht, also sollten da keine Verspannungen oder Risse auftreten, wie das mit Polyester passieren könnte.
Auch ist mein Harz relativ Hitzebeständig.
Zum wuchten denke ich, das ich einfach den Läufer an der schwersten Stelle etwas anbohre,
wobei ich natürlich da drauf achten werde, da keinen Schweizer Käse draus zu machen. :lol:

Ich werde am Sonntag mal etwas messen, so mit Leistung unter Belastung und auch wie warm das dabei wird.

Das einzige was mir etwas Sorgen bereitet ist, dass der Geni nur ein Lager hat,
ich habe etwas Bedenken den so als Fusslager zu benutzen.
Aber hier soll das jetzt auch eigentlich nur um den Geni an sich gehen.
Gruss Konny
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Re: Allgemeine Generatorfragen

Beitragvon vm » Mi 9. Jul 2014, 09:59

Hallo Ölfinger
Ölfinger hat geschrieben:

Das einzige was mir etwas Sorgen bereitet ist, dass der Geni nur ein Lager hat,
ich habe etwas Bedenken den so als Fusslager zu benutzen.
Aber hier soll das jetzt auch eigentlich nur um den Geni an sich gehen.


Ich nehme an das es sich um 2 Lager oder ein Doppellager handelt.

Da du eine Drehmaschine hast kannst du ja in den Rotor noch einen Lagersitz einstechen und am hinteren Deckel einen entsprechenden Zapfen befestigen.

Wenn du die Lagerung des Genis auf Druck belastest, solltest du wenigstens das hintere Lager gegen Schrägkugellager tauschen , die gibt es in vielen Standartgrößen von normalen Kugellagern , sind nur etwas teurer und man muss die Einbaurichtung beachten. ( geht nur bei mindestens 2 Lagern )

mfg.Volker
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