Gleichstromgenerator erfolgreicher Misserfolg

[Manfred]

Hallo Bernd,

das sind spannende Feiertage. Mit der 4 Meter - Spule erreiche ich die 12 Volt jetzt mit ca. 850 U/min. Ob das wohl so richtig ist ?

Spule 4m 3m.png (28.25 KiB) 10114-mal betrachtet

Das nächste Experiment ist eine 5 Meter - Spule. Dafür werde ich die Wickelvorrichtung ändern. Die Spule soll mehr in die Breite gehen damit sie nicht zu hoch wird. Bei 4 Meter ergibt sich eine Höhe von 5mm. Zwischen den Spulen habe ich jetzt noch einen 4mm Zwischenraum.

DSC00424.JPG (88.85 KiB) 10115-mal betrachtet

Den Luftspalt werde ich von jetzt 1mm auf 1,5mm vergössern. Mein Testdraht von 0,75mm geht zur Neige. Welchen Einfluss hat die Drahtstärke auf das Ergebniss ?

Noch einen schönen Feiertag wünscht Euch
Manfred

[finn]

je dicker der draht desto kleiner der wiederstand, desto kleiner die spannung aber desto größer der strom

[Manfred]

Hallo Finn,

die "Windkraft - Uni" funktioniert ja wirklich toll. Nun verstehe ich auch warum der Andreas mein Erstlingswerk, der Generator aus dem Anlasser, in die Rubrik Punktschweißmaschine befördert hat, der hat ja richtig dicke Drähte und mit der entsprechenden Drehzahl liefert er den nötigen Strom zum Punktschweißen.

Grüsse
Manfred

also dann werde ich auch noch einige Versuche mit der Drahtstärke machen.

[finn]

Wobei du natürlich mit dickerem Draht bei gleicher Spulengröße weniger Windungen unterbringen kannst und deswegen nochmal weniger Sannung hast wenn ich das richtig verstanden hab

Die kleinere Spannung und der größere Strom kommen bei dickerem Draht hauptsächlich durch den geringeren Innenwiderstand zustande...
Kannst du dir wie nen Wasserkreislauf vorstellen,wo ein Ballon mit Wasser einmal durch ein dickes Rohr und einmal durch ein dünnes Rohr entleert wird [...] jedes mal wenn der Magnet an der Spule vorbeigeht wird der Ballon wieder gefüllt und leert sich entweder mit einem größeren Fluss(dicker Draht, mehr Strom) oder einem größeren Druck(dünner Draht, mehr Spannung)...

Bei nem Gartenschlauch plätschert es ja ohne Düse meistens auch einfach nur raus, dafür aber in großen Mengen... Mit Düse fließt zwar weniger Wasser, dafür aber mit mehr Druck...

Hoffe die doppelte und dreifache Ausführung verwirrt nicht sondern hilft

So stell ichs mir zumindest vor und meine dass es richtig ist... mal schaun ob die anderen das auch so sehen ^^

[Manfred]

solche Bilder sind gut und haften bei mir. Vor ca. 45 Jahren hat mir ein Mensch am Beispiel eines Wasserfalles den Zusammenhang von Spannung und Strom erklärt. Das sitzt heute noch, das ohmsche Gesetz das er mir dann erklärte habe ich aber wieder vergessen.
Dieses experimentieren, da habe ich noch immer meinen Spass drann. Zur Zeit das erklärende Wort, dann kommt es zu dem AHA - Effekt.

Grüsse
Manfred

[andreas]

Hallo Manfred,

noch ein Wort zu der Spulen-Konstruktion, die Du da gerade baust. Solange Du dort nur Spannungen mißt, ist alles ok. Kommen Ströme und Leistungen hinzu, wird es kritisch. Dann nämlich treten mechanische Kräfte auf, die es gut abzufangen gilt. Ebenso, wie es den Rotor im belasteten Spulenkreis abbremst, werden die Spulen eine wechselnde mechanische Belastung und damit Bewegung erfahren. Der sehr gängige Scheibengenerator ist damit kaum überfordert, weil die Spulen in einer Ebene gemeinsam vergossen oder verklebt werden - sie stützen sich gegenseitig und belasten die Aufhängungen des Stators nur gleichmäßig gemäß der umgesetzten Leistung.

Beim Ringspulenaufbau ist es erforderlich, die Spulen untereinander und auch gemeinsam gegen den Rotor zu fixieren. Das kann mechanisch recht aufwendig sein; evtl. ist es notwendig, mehrere Spulen-Teilkreise zu bauen und erst bei der Endmontage zu fixieren. Gerade bei Drehstrom-Spulen, welche die Magnete auf mehr als derem halben Umfang umschließen, stelle ich mir eine solche Montage als schwierig bis unmöglich vor.

Als ersten groben Test halte mal eine kurzgeschlossene oder auch nur mäßig belastete Spule fest, während der Rotor läuft - so bekommst Du in etwa einen Eindruck davon, welche Kräfte dort in welchen Richtungen wirken.

MfG. Andreas

[Bernd]

Die mechanischen Kräfte die an den Spulen zerren sind bei Manfreds Ringgenerator bei
den relativ "hohen" Drehzahlen und relativ kleinen Leistungen viel kleiner als man denkt.

Bei meinem Testgenerator, bei dem ich die Spulen wirklich simpel auf nur einer Seite
mit Heißkleber fixierte, gab es in der Hinischt auch keine Probleme und das obwohl
der Testgenerator bis zu 400 Watt Abgabeleistung erzeugt hat.
Ich bin mir sicher das Manfred den mechanischen Aufbau weitaus besser und sauberer löst als
ich es bei dem Testgenerator tat. Insofern habe ich da wirklich Null Bedenken.

Die Kräfte wirken übrigens auch auf die Magnete in gleicher Höhe wie auf die Spulen.
Allerdings ist auch dort durch die hohen Drehzahlen das gleiche relativ geringe Drehmoment wirksam.
Machen wir mal ein Beispiel. Rechnen wir im Beispiel mal mit 20 Watt mechanischer Leistung bei 1000 U/min.
Da die Leistung = Drehmoment mal Drehzahl durch 9,55 ist, bedeutet das das bei 20 Watt Leistung bei
1000 U/min ein Drehmoment von ca. 0,19 Nm am Rotor anliegt,
was verteilt auf 12 Spulen bzw. 16 Magnete so gut wie gar nichts ist. Da wirken gerade mal
0,016 Nm auf jede Spule bzw. Magneten. Ich hätte auch bei der zehnfachen Leistung keinerlei
Bedenken, zumal die Spulen durch das Vergiessen überaus stabil werden.

Bei meinem Testgenerator traten bei 400 Watt bei 2000 U/min ca. die zehnfachen Kräfte auf.

Kritisch werden mechanische Kräfte hauptsächlich bei sehr langsam drehenden Generatoren.
Wer z.B. 5 KW bei meinetwegen 100 U/min zur Verfügung haben will, der muss brachiale Kräfte
in den Rotor einleiten. In diesem Falle wären es fast 500 (!!) NM die an der Konstruktion zerren würden.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Hallo Manfred, wie Finn schon sagte senkt dickerer Draht den Innenwiderstand, was zunächst
mal vorteilhaft ist. Da der dickere Draht aber mehr Wickelvolumen benötigt, kriegt man in
ein und demselben Volumen weniger Windungen bzw. weniger Leitungslänge unter.
Das heisst die Spannung sinkt, der maximale Strom steigt, die Leistungs bleibt bei der
gleichen Drehzahl gleich, es verschiebt sich nur die Kombination aus Spannung und Strom.

Dickerer Draht bedeutet also nicht mehr Leistung, zumindest nicht bei gleicher Drehzahl.

Anhand deiner Tabelle sieht man das jede weitere Lage oder jeder weitere Meter Kupferdraht
prozentual nicht das an zusätzlicher Spannung bringt was man anhand der zusätzlichen Kupfermenge
erwarten könnte. Der Grund ist das das Magnetfeld mit zunehmenden Abstand zum Magneten
schnell abnimmt. Zusätzliche Kupfermeter erhöhen dann zwar noch die Spannung ein wenig, senken aber
auch die Maximalleistung durch den zusätzlichen Innenwiderstand.
Da muss man für den jeweiligen Anwendungsbereich einen Kompromiss finden.
Du bist aber sehr nahe dem möglichen Ideal.

Mit der Spulenbreite würde ich insofern einen Test machen als das du die gleiche Leiterlänge in
einer etwas (nicht sehr viel) breiteren Spulen unterbringen könntest und dann eine Testmessung machst.
So grob wirst du dich derzeit aber in etwa um das Optimum herum bewegen, vielleicht hilft
das Feintuning noch ein wenig.

Bei meiner Rechnung einige Postings zuvor habe ich mich vertan. Für 12 Volt Gesamtspannung schrieb
ich damals wären mit der 3m Spulen ca. 1370 U/min nötig, was natürlich falsch ist.
Ich habe den Wert auf die korrekten ca. 1053 U/min korrigiert. Jetzt passt es auch viel besser zu
den zuvor prognostizierten ca. 1000 U/min für 12 volt.

Mit deiner neuen 4m Spule würdest du die 12 Volt Spannung nun schon bei ca. 835 U/min erreichen.
Es sei nochmal gesagt das das nicht bedeutet das die Maximalleistung auch gleichzeitig mit steigt.
Bei gleicher Drehzahl ist sie aufgrund des zusätzlichen Kupferwiderstandes sogar geringer. Man erreicht
aber frühzeitig eine höhere Spannung, was durchaus oft sinnvoll sein kann.

Unter 1000 U/min für 12 volt ist für so einen kleinen eisenlosen schon nicht schlecht.

Grüsse

Bernd

[Manfred]

Hallo Bernd,
die 5 - Meterspule liegt auf dem Heizkörper zum aushärten. Ich denke auch die 4 - Meterspule werde ich verbauen. Eine werde ich noch wickeln 4 Meter, 1,5 mm Luftspalt und 2mm breiter über alles.
Die Halterung für die Spulen kann ich erst planen, wenn die Abmessungen der Spule vorliegen.
Grüsse
Manfred

[Manfred]

Hallo,

die Messergebnisse alle bei 2000 U/min

Luftspalt 1,0mm / 2m-Sp. 1,1V / 3m-Sp. 1,9V / 4m- Spule 2,4V
Luftspalt 1,5mm / 4m-Spule 1,8V / 5m- Sp.2,1V

"Da wird man alt wie eine Kuh und lernt immer was dazu". Die Vergrösserung des Luftspaltes hat sich negativ ausgewirkt. Die 5m-Spule erreicht nicht einmal mehr den Wert der 4m-Spule bei einem Luftspalt von 1mm.

Schluss mit den Experimenten, die 4m-Spule wird gebaut mit einer Luft von 1mm. Damit habe, ich dank Eurer Hilfe, auch mein Ziel einen leicht laufenden und funktionsfähigen Modellgenerator erreicht. Im neuen Jahr geht es weiter.

Einen guten Rutsch wünscht Euch
Manfred