Generatortechnik

[Bernd]

Hallo Alwin, es freut mich das du wieder berichtest.
Schade das dein Windrad aus den Verklebungen gegangen ist aber nur so lernt man die
Schwachstellen kennen. Schön wären ein paar Bilder ?

Die Nabe aus Alu mit 2 KULA habe ich bereits fertig.
Die Rotorscheibe wird,damit sie verzugsfrei bleibt,aus drei Einzelscheiben miteinander verklebt u.vernietet.
Dadurch wird sie 32mm dick(im Nabenbereich noch verstärkt)und 520mm D.
Die Magneten,jeder 42/42/10, werden stirnseitig eingesetzt und dauerhaft verklebt.

Hast du Bilder oder Zeichnungen von diesem Aufbau ? Hört sich sehr interessant an und der Verzug
ist auch bei mir ein Thema, daher interessiert mich dein Aufbau sehr.
Was das Verkleben angeht so kann ich Dir nur raten unbedingt vorher Probeversuche auf einem Magneten
zu machen mit folgenden Abrisstests. Auch meine besten 2K Kleber wollen auf vernickelten Magneten
nicht richtig haften. Auch UHU plus machte da bei mir keine Ausnahme.
Es gibt auch nicht vernickelte Magnete oder man muss sie anrauhen.

ann brauch ich sie nicht in Epoxyd zu tauchen, weil sie damit nur 80° vertragen.

Es gibt auch Giessharz das von Haus aus weit mehr verträgt, nach "tempern" sowieso.

wie groß der Luftspalt sein wird wenn der Spulenkörper aus Acryl ist.Es sind nur 1,5mm.Der Spalt in dem der Rotor dreht nur1mm.
Ich denke technisch möglich! Euere Meinung? Der stator soll für 3Phasen 30 Spulen erhalten.DerRotor wird mit 60 Magneten bestückt.

Ein kleiner Luftspalt ist immer vorteilhaft so lange du es mechanisch hinbekommst das er immer konstant bleibt.
Wenn du 3 Phasen bauen willst ist grundsätzlich ein Verhältnis von 8/3 (Magnete/Spulen) einzuhalten.
Das heisst z.B. das du bei 24 Magneten 9 Spulen einsetzen müsstest oder bei 32 Magneten 12 Spulen.
Eine Spule überragt dabei immer 2 Magnete.
Mit 30 Magneten lässt sich daher kein 3 Phasen Drehstromgenerator in dieser Bauform realisieren.
Es müssten 32 sein.

DieSpulenschenkel können 12-15mm breit sein u.ebenso hoch.

Die Spulenschenkel sollten so breit sein wie der äussere Abstand zwischen zwei Magneten, also am Außenrand.
Je höher der Spulenschenkel, umso uneffektiver wird er. Ich würde die Äusseren Drähte des Spulenschenkels
nicht mehr als 1/4 Magnethöhe oberhalb des Magneten enden lassen.
Das heisst bei 40mm Magneten sollte der letzte Kupferdraht höchstens 1cm oberhalb des Magneten liegen.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Sind 30 Spulen,60 Magneten eine vernünftige Wahl?

Wie bereits beschrieben, besser 64 Magnete, wird aber eng auf 60cm Durchmesser.
48 Magnete gehen auch. Du kannst Dir das so erechnen:

Magnetanzahl durch 2 minus 1/4 = Spulenanzahl.
Beispiel:

60 duch 2 = 30
30 minus 1/4 ..... geht nicht in gerade Spulenanzahl auf.

56 durch 2 = 28
28 minus 1/4 = 28 minus 7 = 21 Spulen.

Ist der Luftspalt im grünen Bereich?

Der Luftspalt ist sehr eng was eigentlich sehr gut ist wenn du in stabil halten kannst.

Geht 1mm Kupferdraht oder sollte er stärker sein?
Sind 80-100 Windungen das Richtige?
Wie ist es mit dem Wickelsinn? Alle gleich?

Wie die Spule aufgebaut werden muss ist davon abhängig bei welcher Drehzahl du welche
Spannung erzielen möchest. Davon ist die Anzahl der Windungen abhängig.
Weiss man die füllt man den vorhandenen Spulenschenkel mit soviel Kupfer wie möglich.
Das heisst das entscheidet dann über die Dicke des Drahtes.

Ja Spulen werden alle gleich gewickelt.

Grüsse

Bernd

[miniwindi]

@Bernd:
Hallo Bernd,

"Magnetanzahl durch 2 minus 1/4 = Spulenanzahl."

Gibt es an einer Stelle im Forum etwas, wo das untersucht / als optimal festgestellt wurde?

Viele Grüße Herbert

[Bernd]

Hallo Herbert, ja alle Foren in denen es über Generatoren geht sind voll davon.

Nimmst du einen "normalen" Scheibengenerator lautet die Formel für 3 Phasenbetrieb:
Magnetanzahl pro Scheibe minus 1/4 = Spulenanzahl.
Beispiel 12 Magnete pro Scheibe bedeutet 9 Spulen.
Dieser Faktor ist nötig um auf die nötigen 120 Grad Phasenversatz zu kommen.
Was dich verwirrt wird das " Magnetanzahl durch 2 " sein, das beim Ringgenerator nötig ist
da bei diesem eine Spule über 2 Magneten reicht.

Grüsse

Bernd

[Libella]

Hallo Bernd,
bin überrascht daß Du schon am Bildschirm bist,und danke daßDu all meine Fragen
so rasch beantwortet hast.

Deine Rotorscheibe ist aus melaminharz getränkten Sperrholzschichten.
Eine alte Fachweisheit lautet:Es gibt Buchhalter aber keine Holzhalter.
Trotz der Mehrschichtigkeit beeinflussen Witterung das Standvermögen.

Ich werde demnächst die Bilder von dem zeigen was ich bereits vollbracht habe,
Das Arbeiten mit Gießharz für mehrere Einzelteile ist nicht gerade leicht u. angenehm,
auch wegen der wartezeiten.
Daher bin ich auf den Spulenkörper gekommen.Ich kann die genaue Einteilung vornehmen u. die Befestigungsbohrungen setzen.
Nach tests mit verschiedenen Materialien,habe ich nun ein Muster aus Acrylglas fertig.Wird fotografiert!

Der Rotor BERND denDu Gebaut hast ist mit 48 Magneten bestückt.Bei den Tests die Du gefahren hast,
sieht es so aus,als wäre EINE Spule immer für ZWEI Magneten.
Daher kam ich auf 30 Spulen mit 60 Magneten.Und somit jeweils 10Spulen für drei Phasen.
Du schreibst.daß es ein Verhältnis 8/3 sein muß. Wenn ich weiter rechne also: 16/6 24/9 32/12 40/15 48/18 56/21,letzteres für D520,
weil diese Scheiben fertig sind.Jetzt bin ich sicher u.mache mich an die neue Einteilung,=17,1° für die Spule,6,4° für die Magneten.

Die Turbine die ich vergrößern möchte soll der Leistung des Generators entsprechen.Sie wird bei unseren Windverhältnissen 40-60 UpM erreichen.
Du schreibst BERND,daß von der Drehzahl die Windungen u. die Drahtstärke der Spulen abhängig ist. Kannst Du mit den Angaben
das grob überschlagen? Für Fehler mache ich Dich nicht haftbar,sondern danke Dir ganz herzlich für Deine Mühe.

Grüße Alwin

[Bernd]

Die Turbine die ich vergrößern möchte soll der Leistung des Generators entsprechen

Das ist ein nachvollziehbarer Wunsch, aber meist sehr schwer machbar.
Wieviel Leistung dem Windrad gerade entnommen wird, sprich wieviel der Generator gerade in Strom
umsetzt, ist stark von dem abhängig was hinter dem Generator folgt.
Am besten klappt das mit "Nutzlasten" die ständig versuchen das beste heraus zu holen.
Man nennt das auch MPPT Steuerung. Sowas, oder etwas vergleichbares, ist in der Regel in Einspeisewechselrichtern
vorhanden mit denen man zurück ins Stromnetz einspeist.

Setzt man auf einfache Batterieladung wird es fast unmöglich eine gute Deckung aus Generator- und
Windradleistungskurve hinzubekommen.

Sie wird bei unseren Windverhältnissen 40-60 UpM erreichen.

Um das ganze etwas genauer berechenbar zu machen müsste man wissen bei welcher Windgeschwindigkeit
welche Drehzahl erreicht wird. Auch über die Grösse des Windrades und dessen Wirkungsgrad müssen wir
sprechen um den elektrischen Teil berechnen zu können.
Wenn du da derzeit keine genauen Angaben machen kannst dann schätze ich die Werte.
Die Grösse des Windrades wäre aber schon wichtig.

Worüber du bisher noch nichts gesagt hast ist was du mit dem Strom anfangen möchtest, bzw.
welche Spannung du da haben möchtest. Könnte ja Batterieladung für 12..24..48 volt sein oder
Netzeinspeisung oder was auch immer.
Das ist noch zu klären.

Grüsse

Bernd

[Libella]

Hallo BERND,
wo nimmst Du die Zeit her,allen die Fragen an Dich richten,
diese zu beantworten? Zuerst Manfred,dann Herbert,
und jetzt mit mir.
Herbert fragte,ob es für die Spulen/Magnetezahl eine Formel gibt.
Du hast den Scheibengenerator als Beispiel angeführt.Dann schreibst Du:
"Beim RINGGENERATOR reicht eine Spule über zwei Magneten.
Was verstehe ich falsch? Was ich zu bauen gedenke ist doch auch ein RINGGENERATOR,
solch einer den Du noch nicht ganz fertig hast.---Ich hake nur noch einmal nach,weil Du in früheren Aussagen
wissen ließest,daß EINE Spule immer über ZWEI Magneten reichen muß. Ansonsten ist doch die Einteilung
die Du zu8letzt vorgeschlagen hast,nämlich :56 Magneten,
21 Spulen
für Statordurchmesser 520 richtig? Oder?

Gestern hast Du Dich mit meiner Turbine auseinandergesetzt.Ich kann diese unter Verwendung der vorhandenen
Achse auf D 1500-1700 bringen,in der Höhe sind 1750 möglich(je größer der D-umso langsamer?)
Bin nicht sicher ob dies bei 8-10M/s Die optimale Größe ist.Vieleicht besser ganz neu konzipiern
und in der Höhe zulegen?Ich bin für Vorschläge offen.
Ob am ende Einspeisung ins Netz od. Akkuladung od. ganz andere Nutzung(Wasser erwärmen)
Darüber habe ich noch keine entgültige Vorstellung.Auf jeden Fall aber den wind nutzen!
dies ist doch unse Aller Ziel.

Grüße
Alwin

[Bernd]

"Beim RINGGENERATOR reicht eine Spule über zwei Magneten.
Was verstehe ich falsch? Was ich zu bauen gedenke ist doch auch ein RINGGENERATOR,
solch einer den Du noch nicht ganz fertig hast.---Ich hake nur noch einmal nach,weil Du in früheren Aussagen
wissen ließest,daß EINE Spule immer über ZWEI Magneten reichen muß. Ansonsten ist doch die Einteilung
die Du zu8letzt vorgeschlagen hast,nämlich :56 Magneten,
21 Spulen
für Statordurchmesser 520 richtig? Oder?

Bei der Bauform Scheibengenerator als auch beim Ringgenerator werden prinzipbedingt weniger Spulen
als Magnetpole verbaut. Dieses "Missverhältnis" sorgt dafür das der richtige Phasenversatz von 120 Grad
zwischen den 3 Phasen entsteht.
Das nötige Verhältnis zwischen Magneten und Spulen lautet beim Scheibengenerator:
1/4 weniger Spulen als Magnete auf einer Magnetscheibe.
Als Beispiel 12 Magnete auf einer Magnetscheibe (auf beiden zusammen wären es 24) und 9 Spulen.
Die Formel bezieht sich bewusst auf nur eine Magnetscheibe da man einen Scheibengenerator auch mit
nur einer Scheibe aufbauen kann.

Beim Ringgenerator ist es (fast) genau dasselbe mit der Ausnahme das eine Spule immer über zwei Magnete
ragt, das heisst ein Ringgenerator mit z.B. 48 Magneten ( wie mein grosser halb fertiger) könnte maximal
24 Spulen aufnehmen. Auch hier gilt wieder : 1/4 weniger Spulen als Magnetpole, wobei man hier die
Magnetanzahl zuvor durch 2 teilt wegen der Tatsache das eine Spule über 2 Magnete reicht.
Das heisst in meinem Falle: 48/2 - 1/4 = 24 - 6 = 18 Spulen.

Bei 56 Magneten wären es dann: 56/2 - 1/4 = 28 - 1/4 = 28 - 7 = 21 Spulen.

Grüsse

Bernd

[Libella]

Hallo BERND,das war jetzt eine Bestätigung!

Genau so werde ich es angehen.Die kreise u. die Aufteilung
habe ich bereits vollführt um zu sehen wie es ausschaut.
Es werden sicher noch ein par Fragen auftauchen.
Damit werde ich Dich dann weiter nerven.

DANKE! und Gruß Alwin.

[Libella]

FOLIENANIMATIONEN
Spule-Magnete-Rotor

Hallo Alle zusammen.
Die folgenden Fotos habe ich schon vor vier Wochen gemact.
Dann mußte ich leider unterbrechen.
Wie zu erkennen, führe ich die Folie,auf der die Spulen gelb ausgemalt sind,
in Schritten über die magnete,um die Überlappungen sichtbar zu machen.
Es sind 56 Magnete je 42/42/10 mm,
und 21 Spulen je ca 65/50/70 mm vorgesehen.
Rotordurchmesser ca 550 mm
Stator ca620 mm
Luftspalt dreiseitig 1,5-2mm
Drahtstärke ?
Windungen ?
Vorgesehen für drei Phasen in Stern,-Dreieck-Schaltung----?

Ob dies so was wird ?
Esliegt mir viel an Euerer Meinung!

Gruß und DANKE Alwin