Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Manfred » Mo 20. Dez 2010, 14:39

Hallo Bernd,

hier nun einmal der mechanische Aufbau zum Messen. Die Aufnahmewelle ist aus Titan also unmagnetisch. Höhenschlag habe ich nicht einen leichten Seitenschlag ca 0,05mm den könnte ich bei Bedarf korrigieren. Mit dem Drehbanksupport ist das Ausrichten der Spule ein Klacks. Die Spule ist in dem Holz eingeklebt. Ein Handversuch (Messbereich 0.15V) zeigt da ist Leben drinn der Zeiger zappelt. Nun kommt es dicke, es ist ein Gerät zum Messen von Gleichspannungen. Ich war schon in unserem Elektroladen und habe mir ein Messgerät bestellt.
DSC00422.JPG
DSC00422.JPG (103.71 KiB) 11035-mal betrachtet

Ein Magnet fehlt ja noch, das wird das Messergebniss irgendwie beeinflussen. Mit Eintreffen des Gerätes geht es sofort weiter. Ich bin ja selber gespannt wie ein Flitzbogen.

Grüsse
Manfred
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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Bernd » Mo 20. Dez 2010, 18:07

Na hoffentlich kommt das bald das Meßgerät. :)
Ja das das alte Gerät nur für Gleichspannung sein könnte, daran hatte ich gar nicht gedacht.

Einfache Digitalmultimeter gibts auch in jedem Baumarkt oder Conradshop.

Auf welche Spannung möchtest du denn den Generator hintrimmen ?
Und bei welcher Drehzahl soll die Spannung dann anliegen ?

Grüsse

Bernd
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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Manfred » Mo 20. Dez 2010, 21:29

Hallo Bernd,

Bernd hat geschrieben:Auf welche Spannung möchtest du denn den Generator hintrimmen ?
Und bei welcher Drehzahl soll die Spannung dann anliegen ?

Deine Frage ist nicht einfach zu beantworten. Ursprünglich wollte ich einen Leichtlaufgenerator der eine Modellmaschinenanlage beleuchtet. Ich dachte dabei so an 5 Fahrradlämpchen oder LED`s. Durch Deinen Testgenerator und Lesen hier im Forum ist meine Neugierde geweckt worden. Durch Finn seinen Tipp durch die Anordnung von meheren Generatoren auf einer Achse steigt die Ausbeute an. Das sind für Euch ganz banale Sachen für mich neue Erkenntnisse.Eine geschlossene Tunnelspule geistert mir auch noch durch den Kopf.
Mit meinem mechanischen "Teststand" habe ich die Möglichkeit bei unterschiedlichen Drehzahlen herauszufinden was so eine Spulen / Magnetanordnung leistet. Ein Gerät zur berührungslosen Temperaturmessung der Spule ist auch in meiner Werkzeugkiste.
Drei Spulen habe ich zu Testzwecken gewickelt, weitere sind möglich. Mit der Wickelvorrichtung geht das inzwischen recht gut. Der Luftspalt beträgt z.Zt. 1mm, aber auch das ist leicht zu ändern. Experimentiervorschläge sind willkommen.
Vielleicht fällt dabei das eine oder andere Ergebniss für einen Windradgenerator ab.
Die entgültige Festlegung auf Drehzahl und Spannung möchte ich zu einem späteren Zeitpunkt treffen. "Erstmal die Spulen zum glühen bringen", dazu fehlt mir aber noch eine regelbare Last.

Grüsse
Manfred

p.s. der Kleber J-B Weld hat mich bis jetz noch nie in Stich gelassen, google mal http://www.das-angebot-der-woche.de/jbweld/ ich habe einen kleinen Kleberklecks auf einem Magneten auch mit dem Messer kriege ich den nicht ab.

DSC00423.JPG
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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Bernd » Di 21. Dez 2010, 00:57

Hallo Manfred, wenn du zwei dieser Generatoren auf einer Achse anordnest verdoppelt sich
naturgemäß die Leistung, es arbeiten eben zwei Generatoren parallel und daher entsteht 2 x die Leistung
eines einzelnen. Wenn du aber die gleiche Menge an Bauteilen, also die doppelte Anzahl an Magneten
und Spulen eines einzelnen in einem einzigen Generator mit DOPPELTEN DURCHMESSER montierst, dann entsteht
sogar die 4 fache Leistung ! Der Grund ist die höhere Umfangsgeschwindigkeit der Magnete bei doppelten
Durchmesser.

Eine Spule "aus einem Stück" ist auch möglich, bietet aber zumindest elektrisch keine signifikanten Vorteile.
Eine weitere Möglichkeit mehr heraus zu holen ist den verbleibenden ungenutzten Raum zwischen den
spulen, da wo jetzt Luft ist, durch weitere Spulen zu nutzen, die die vorhandenen Spulen dann überlappen.
Daurch kann man die Leistung nahezu verdoppeln. Mechanisch ist diese zusätzliche, die vorhandenen Spule
überlappenden neue Spule, natürlich nicht ganz einfach. Aber du suchst ja Herausforderungen. :)

Ein "Leichtlaufgenerator" bleibt ein eisenloser Generator glücklicherweise immer, egal wie gross
er gebaut ist. Das ist einer der grossen Vorteile dieser Bauart. Auch einen eisenlosen 10 KW Generator dreht
man mit dem kleinen Finger. Einen gleich leistungsfähigen Permanentmagnet bestückten eisenbehafteten
Generator muss man schon mit einer Rohrzange an seiner Welle drehen.

Die Leistungsfähigkeit deines Generators ist abhängig von seinem Innenwiderstand und der erzeugten
Spannung. Das heisst je kleiner der Innenwiderstand ausfällt und je höher die erzeugte Spannung ist,
desto grösser ist die erzeugte Leistung. Je schneller du den Generator drehst, desto höher wird die
erzeugte Spannung ausfallen. Die obere Grenze der abgegebenen Leistung wird dabei durch die
Strombelastbarkeit der Spulen definiert. Das heisst sie schmoren schlichtweg irgendwann durch.
Da die Leistung aber ein Produkt aus Strom und Spannung ist, kann man die Leistung auch durch
weitere Spannungserhöhung bei gleichbleibenden Strom steigern.
Die Strombelastbarkeit ist beim eisenlosen Ringgenerator prinziptbedingt durch die perfekte Kühlung
der Spulen recht hoch.

Den Innenwiderstand deiner Spulen können wir messen, aber an einer einzelnen Spule fällt das
aufgrund des geringen Wertes sehr schwer, das geht besser am fertig verschalteten Generator.
Stichwort Verschaltung, es sei nochmal erwähnt das 3 Phasen Generatoren ruhiger und ruckelfreier
laufen.
Den Innenwiderstand deiner Spule kann man auch sehr gut über die Drahtlänge bestimmen.
Dazu ist notwendig die Dicke des Kupferdrahtes OHNE Lackschicht zu kennen. Er könnte bei deinem
0,75mm Draht bei 0,7mm liegen.
0,7mm Durchmesser entspricht 0,35² * 3,14159 ~ 0,385 mm² Querschnitt.
Der Widerstand deiner 3m Spule beträgt also : (3m * 0.0178) / 0,385 = 0,1387 Ohm

12 Stück deiner 3m Spulen in Reihe hätten also 12 * 0,1387 = 1,66 Ohm.

1,66 Ohm ist ein mittelmäßiger bis guter Wert für einen kleinen eisenlosen 12 Volt Generator.
Bei 24 Volt Nutzung wäre es schon ein recht guter Wert.
Mein Testgenerator hatte ca. 3 Ohm, wobei weniger ja besser ist.
Allerdings bringt mein Testgenerator mehr Spannung pro Umdrehung, daher resultiert dessen höherer
Widerstand.

Mit den unterstellten 1,66 Ohm deines Generators sind bei 50% Wirkungsgrad gut 20 Watt Abgabeleistung
bei 12 Volt möglich. Der Wirkungsgrad steigt bei geringeren Abgabeleistungen deutlich an und kann durchaus
über 95 % erreichen. Bei höheren Spannungen steigt die mögliche Leistung deutlich an.

Grüsse

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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Bernd » Di 21. Dez 2010, 01:09

Der Luftspalt beträgt z.Zt. 1mm, aber auch das ist leicht zu ändern. Experimentiervorschläge sind willkommen.

Dazu ist zu sagen, je geringer, desto besser. 1mm ist ja schon recht klein.
Natürlich muss der Luftspalt unter allen Umständen gegeben sein.
Zu klein könnte daher unter Umständen zu einem Aufsetzen der Magnete auf den Spulen führen.
Normalerweise gehen die aber nicht gleich kaputt, auch meine Magnete haben mal kurz Spulenkontakt
bekommen ohne das die Spulen gleich zerstört wurden.

5 hunderstel unrunder Lauf ist natürlich gar nichts. Ich denke da wären andere sehr froh wenn
sie das erreichen könnten. :)

P.S. Dein Kleber scheint ja ein Teufelzeug zu sein. Ich habe gerade eine Packung geordert.

Grüsse

Bernd
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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Manfred » Di 21. Dez 2010, 16:56

Hallo Bernd,

Deinen grundsätzlichen Ausführungen zum Generator helfen mir weiter das ganze besser zu verstehen. Danke
Bernd hat geschrieben:5 hunderstel unrunder Lauf ist natürlich gar nichts.

Das ist ganz einfach die Tiefe der Nut sorgt für radialen Rundlauf. Während der Kleberei liegt der Rotor auf einer planen Eisenplatte die Magnete ziehen an und schon stimmt der axiale Lauf. Zur Sicherheit kann man den Rotor noch auf der Platte festschrauben. Das habe ich mir gespart.
Das Tränken der Spule habe ich mit langsam aushärtenden Harz gemacht, es kriecht gut in die Drahtzwischenräume. Der Kleber und das Harz lieben es ja so bei 80 Grad auszuhärten. Dadurch erreicht man die grösste Bindekraft.
hier ein link meines Harzes http://www.selva.de/advanced_search_res ... ur&x=0&y=0, es hat eine sehr lange offene Zeit und lässt sich gut mit einen Pinsel auftragen. Das Bild zeigt die Verklebung einer Testspule mit dem Holz. Diese Verbindung lässt sich nur durch rohe Gewalt trennen.
Spule.jpg
Spule.jpg (66.79 KiB) 10864-mal betrachtet

Für das spätere fixieren und verkleben der Spulen zum Magneten mache ich aus einem Messingrohr 18 X 1,5mm 5mm lange geschlitzte Distanzhülsen. Dadurch bekomme ich einen gleichmässigen Luftspalt von 1,5mm. Das Ausrichten so nach Auge ist nicht so meine Stärke.

Güsse
Manfred
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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Manfred » Mi 22. Dez 2010, 11:18

Hallo,

Magnete bohren

Ergebniss: bohren mit einem Titanbohrer. Der Bohrstaub brennt tatsächlich. Mit Wasser gebohrt geht. Loch drinn Magnet zerstört. Die Abmessungen des Magneten waren einmal 15 X 5mm.

Bohren von Magneten halte ich für sehr fragwürdig.

Grüsse
Manfred
Magnet  bohren.jpg
Magnet bohren.jpg (32.3 KiB) 10783-mal betrachtet
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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Bernd » Mi 22. Dez 2010, 21:19

Danke für deinen Selbstversuch, dann werde ich das mit dem Bohren wohl doch wieder vergessen.

Grüsse

Bernd
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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Manfred » Do 23. Dez 2010, 14:46

Hallo Bernd,

nun habe ich doch noch mein Messgerät bekommen. Ich traue den Baumarktgeräten nicht über den Weg. Mein Laser / Drehzahlmesser lügt auch und die Drehzahlangaben an meiner Drehbank haben auch so ihre Tolleranzen. Ich habe einfach mal die Herstellerangaben der Drehbank genommen.
Hier nun die ersten Messergebinsse für die 3m Testspule. Für die Angaben m/s habe ich vom Mittelpunkt des Magneten gerechnet, Durchmesser = 97mm.
Die Drehzahl von 2000 Umdr./min hat die Verklebung der Magnete ausgehalten, wie es sich unter Last verhält wird die Zukunft zeigen.
Testspule 3m.png
Testspule 3m.png (27.09 KiB) 10689-mal betrachtet

Gestern habe ich bei ebay noch ein Oszilloscope (Mod. Telequipment D67) für € 45,50 ersteigert, ich hoffe das es auch funktioniert.

Ich wünsche Euch allen ein frohes Weihnachtsfest und einen guten Rutsch in das neue Jahr.

Grüsse
Manfred
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Re: Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

Beitragvon Bernd » Do 23. Dez 2010, 15:54

Hallo Manfred und vielen Dank für deine Messungen und die Tabelle.
Zuerst stutzte ich etwas, denn die Kurve ist normalerweise schnurgerade,
aber dann sah ich das die Spannungsachse nicht linear skaliert ist, dann
passt es wieder.

Deine Testspule erzeugt bei 2000 U/min 1,90 Volt.
Pro Umdrehung/min erzeugt die einzelne Spule also 0,00095 Volt.
Für 12 Volt braucht der Generator mit allen 12 Spulen in Reihe ca. 1053 U/min.
Das passt recht gut zu den erwarteten ca. 1000 U/min für 12 volt.
Wenn Dir die Drehzahl zu hoch ist kannst du ja noch eine weitere Lage drauf wickeln,
auch wenn die 4mm etwas überschritten werden sollten. Der Übergang von sinnvoller
zu nicht mehr sinnvoller Lage ist ja fliessend und nicht auf den halben Millimeter
vorhersehbar. Da heisst es testen.

Vielleicht willst du aber noch die angesprochenen "Überlappungsspulen" dazwischen
setzen ? Mechanisch ist das allerdings eine Fummelei und wie es abschliessend aussehen
würde ist fraglich.

Ich freue mich auf jeden Fall das dein Generator Fortschritte macht und bald
vollständig funktionieren wird.

Grüsse

Bernd
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