Hoch-Pol-Maschine.

[Famzim]

Hallo

@ Ekofun

Diese Dreiphasenmaschinen, (Ich scheib das extra mal so), gibt es wirklich noch nicht sehr lange, so ab dem Jahr 2 000 etwa, jedenfalls die starke Verbreitung.
Der Vorteil ist die hohe mögliche Polzahl bei gleichem Statorblech.
Eine normale, mit überlappender Wicklung benötigt 3 dieser Stege für einen Pol, denn die beiden anderen Phasen brauchen auch eine Nut innerhalb des Poles von Phase eins.
Das begrenzt die Anzahl der Pole, da diese sehr breit ausfallen.
Die Neue Wickelart bewickelt nun, nur jeweils einen Steg.
Da ist zwar nur ein drittel des Magnetfeldes drinn, dafür gibt es am Umpfang aber drei mal so viele Magnete, pluß oder minus, ein oder zwei Polpaare.
Ein Polpaar mehr oder weniger wird benötigt um einen 120° Versatz zwischen den drei Phase zu bekommen.
Das haben beim alten Modell die überlapte Wicklung gemacht.
Die langen Wickelköpfe die vorher sehr viel Kupfer benötigten, gibt es nicht mehr, das wurde als totes Kupfer (nicht an der Spannungserzeugung beteiligt ) bezeichnet.
Das war oft bei kurzen Bauarten (Verhältnis zwischen Durchmesser und Statorlänge) mal bis zu 75 % an CU .
Es benötigte auch viel Platz vorn und hinten.
Das ist nun noch ~10 bis 20 %.
Vom ganzen Eisen, innerhalb und ausserhalb von Wicklung und Magneten, bleibt auch nicht mehr viel übrig, es verschwinden 2/3 davon.
Auch lassen sich die Maschinen besser kühlen, und so werden in einen kleinen Motor, der nur 100 g wiegt, bei Drehzahlen bis zu 30 000 U/min kuzzeitig 1 kw gejagt.
Insgesammt ist alles zusammen auch kürzer und leichter.
Auch diese Bauart unterliegt den gleichen Naturgesetzen wie alle anderen, ob mit Eisen oder ohne, ob mir großem Lufspallt oder kleinem.
Nach diesen Regeln werden sie auch berechnet keine Sorge .
Das geht nach Feldstärke, Querschnitt, Windungszahl und Frequenz

@ Bernd

Du hast natürlich recht was die Drehzahlen angeht, man darf aber nicht von der, beim Motor angegebenen kv und Leistung ausgehen.
Um nicht enttäusch zu sein, würde ich auf jeden Fall beim, Motor gegen Generator Vergleich, die Windungszahl mal 1,41 erhöhen, dann dreht das Windrad ja schon zügig, und mehr Windungen beeinflußen das Rasten ja nicht.

@ Alle

Diese recht hohe Polzahl habe ich nochmals erhöht, etwa wie es in Schrittschaltmotoren gemacht wird.
Diese haben an jedem Steg Ausnehmungen, wie auf alten Burgen des Mittelalters, mit Schießscharten.
Die sind also nicht glatt am Luftspallt.
Auch das Gegenstück, hat diese Ausnehmungen. (Bei mir sind das die Magnete).
Diese stehen sich nun gegenüber, sind pro Phase aber wieder um 120° versetzt.
120° von einem dieser kleinen Teilstege, pluß eine Ausnehmung.
Bei meiner Bauart mit Magneten, muß aber zwischen den Teilstegen noch ein anders gepolter Magnet passen).
Der bewegliche Teil, (Anker) wechselt nun das "Gegenüberstellen" von Phase zu Phase im mm Bereich.
Das hab ich oben mit Magneten gemacht beim Hochpoligen.
Noch mehr ist aber nicht gut da das Feld zu den Nachbarmagneten immer stärker abdriftet.
Da sollte überall auch die Lufspalltbreite zwischen sein, es gibt also schon mal Grenzen
Die schwächere Magnetisierung im Steg mit nur 0,88 T zeigt das deutlich.

Gruß Aloys.

[Bernd]

Du hast natürlich recht was die Drehzahlen angeht, man darf aber nicht von der, beim Motor angegebenen kv und Leistung ausgehen.
Um nicht enttäusch zu sein, würde ich auf jeden Fall beim, Motor gegen Generator Vergleich, die Windungszahl mal 1,41 erhöhen,
dann dreht das Windrad ja schon zügig, und mehr Windungen beeinflußen das Rasten ja nicht.

Du meinst der Motor als Generator betrieben erzeugt genau 1,41 mal weniger Spannung ?
Wieso du ausgerechnet auf den Wert von Wurzel 2 kommst ist mir schleierhaft.
Das deckt sich nicht mit meinen Erfahrungen, die sagen etwas ganz anderes.
Der Permanentmagnet bestückte Motor erzeugt im Generatorbetrieb bei einer bestimmten Drehzahl die gleiche Spannung die
im Motorbetrieb zur Erzeugung der gleichen Drehzahl nötig ist.
Bei vielen Motoren wie z.B. Servomotoren aus der Industrie, steht der Faktor sogar drauf.
Gängig sind da z.B. Werte von 8,7 Volt je 100 U/min.
Dieser Wert gilt eigentlich für den Einsatzzweck im Motorbetrieb, deckt sich aber 100% mit der erzeugten Spannung im Generatorbetrieb.

Vermutlich meinst du etwas anderes, das Zurückgehen der Spannung unter Last, aber das ist ja wieder etwas anderes.
Wenn man die Anzahl der Windungen von vornherein um den Faktor 1,41 vergrössern würde, hätte man einen um den Faktor
Wurzel 2 zu früh einsetzenden Ladebeginn.


Grüsse

Bernd

[Bernd]

...aber wie groß gleiche Bauweise er sein sollte das er Werte vom Deinen Black300 erreicht,auch mit solchen Drehzahlen wie Deine

Ganz sicher wäre der BLDC für eine vergleichbare Leistung/Drehzahl/Spannung viel viel kleiner als der eisenlose Blackgenerator.
Allerdings arbeitet der Blackgenerator wie jeder eisenlose ohne jegliche Rastungen oder Anlaufmomente.
Das ist der riesen Vorteil eisenloser Systeme.
Von der Effektivität her ist der BLDC aus den schon von Aloys genannten Gründen wie z.B. den fehlenden Spulenköpfen
einem normalen Drehstrommotor/Generator deutlich überlegen.


Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Aloys,

danke für ausführliche Erklährungen,habe aber noch eine Frage:

wenn ich richtig verstanden habe laufen diese Motoren auf Gleichstrom ohne Kolektor(Komutator) mittels eine Elektronik die richtige Frequenz gibt.

Ist das so das in nehere Zukunft normale Drehstrommotoren auch so gemacht werden aber auf Wechsekstrom,und damit die normalen zu Geschichte werden?Damit können sie zu mindest halb so schwer werden und damit auch biliger.Wenn die noch so gemacht werden das keine Elektronik nötig wird wäre das wieder eine technische Revoluzion.
Dann müssen wir aber neue Wickeltehnik erlernen.

Grüße

Ekofun

[vm]

Hallo Ekofun

Heutige Drehstrommotoren (asynchron) haben zwar ihre Größe und ihr Gewicht aber einen recht guten Wirkungsgrad, sind recht einfach aufgebaut,preiswert herzustellen , langlebig und robust
und haben ihre Berechtigung wenn man ein 3 Phasen Wechselspannungsnetz hat

wenn man viel Leistung bei wenig Gewicht und Größe braucht nimmt man Motoren mit Kommutator egal ob Gleich- oder Wechselspannung
welche einen schlechteren Wirkungsgrad haben als BLCD,s trotz Elektronik,die werden langsam verschwinden


mfg.Volker

[Famzim]

Hallo

Diese "Maschinen" laufen nur mit 3 ~ Wechselstrom, ganz egal wo der herkommt.
Als Motoren im Modellbau eingesetzt steht nur ein mitgefürter Akku zu verfügung.
Aus dieser Gleichspannung macht nun ein Motorsteller diese 3 Phasen mit einer synkronen , der Drehzahl angepassten Frequenz.
Sehr viele dieser Steller arbeiten am sichersten unter "Volllast", das heist sie regeln den Motor bis auf die Akkuspannung hoch, das ist dann Lehraufdrehzahl.
Es geht auch mit niedrigerer drehzahl im Teillastbetrieb, das nutzt man bei Hubschraubern um immer gleiche Drehzahl zu haben egal op 50 A oder 150 A !!!
Die gleiche Maschine kann auch als Generator genutzt werden.

Große Maschinen werden auch, dank elektrischer Erregung, als Phasenschieber mit, sowohl Induktiver als auch kapazitiver Last genutzt.
Es ist dem Anwender überlassen wozu sie genutzt werden, es sind NUR synkron laufende 3 Phasen ~ Maschinen.

Elektronik ist auch nicht neu für die Regelung von Asynkronmotoren.
Diese können in der Drehzahl, mit "Nenndrehmoment" von einem so genanten Wechselrichter gesteuert werden.
Der nimmt seine Leistung über Gleichrichter aus dem Netz.
Aus diesem Gleichtrom macht ER dann einen 3 Phasen Wechselstrom in meist niedrigerer Frequenz als 50 Hz.
Um zb Bandsägen Drehmaschinen oder andere Maschinen, langsamer zu betreiben.
Eine höhere Frequez geht auch bis zu etwa 100 Hz, (doppelte Nenndrehzahl) noch höher reicht dann die Spannung nicht für ausreichendes Drehmoment.

Bernd hatte so etwas ähnliches mit einem Ringeni gemacht der mit 13 V an nur einer Phase wie ein Motor lief.
Aber unter 8 V war die Frequenz zu hoch und darum der Strom zu niedrig für ausreichendes Drehmoment.

Die Asynkronen bauen aber ihr Magnetfeld selber auf und sind da nicht so empfindlich, zumal auch 3 Phasen besser drehen als eine.
Viele Waschmaschinen haben auch wieder Kolektormotore, da diese sich in sehr weiten Grenzen für sehr unterschiedliche Schleuderdrehzahlen nutzen lassen, die "singen" durch die Kolebürsten, das ist wegen Verschleiß eigendlich ein Rückschritt .
In diese Asynkronen braucht man nur einen magnetbestückten Anker einbauen, dann ist er auch gut als Generator zu nutzen.

Gruß Aloys.

[vm]

Hallo Aloys


Da muss man dann nur noch dazu sagen das der Asynchrone aber dann ein Synchroner ist und die Magnetmasse muss man erst mal auftreiben für diese Welt mit ein Paaaar Mrd. Motoren

ps. deine Erklärungen sind sehr gut !


mfg.Volker

[Famzim]

Danke Volker

Für diese Synkronmotoren braucht man dann nicht so große Magnetmassen wie für die Scheibengenis, da könnten aus einem dann schon 20 Stück draus werden

Aber noch mal zu den Asynkronen und Bastelleien damit.

Die haben ja sehr große Windungszahlen für 230 V an 50 Hz !
Das kann man nutzen OHNE ihn um zu wickeln.

Ich stelle mir es so vor.
Der Anker kommt raus und ein Magnetbestückter aus "irgenwas" dickwandiges Eisenrohr kommt rein.
Zb : in einen 4 Poligen (Drehzahl ~ 1480 U/min) macht man einen 12 Poligen Rotor rein.
Der wechselt das Feld an den Leitern die in den Nuten liegen 3 mal öfter als vorher.
Es liegen aber immer noch abwechselnt, N S N S --- unter den 4 Leitergruppen der jeweiligen Phase, nur eben noch jeweils eine N S Gruppe dazwischen.
Der neue Generator wird auch rasten, da muß man sich was einfallen lassen.
Zum Beispiel die Magnete in der Länge unterbrechen zu 2 oder 3 Stücken, und dann leicht versetzt auf kleben.
Vorstelln kann ich mir auch eine komplette seitlich Versetzung.
Ich denke dabei an die unterschiedlichen Profilabstände von Autoreifen, die ja auch nicht "singen" (nur die bei der Bundeswehr ).
Also zb: nach Magnet 1 ist ein 2 mm Spallt, nach Magnet 2 ist 3 mm Spallt, der nächste ist 4 mm und der 4. Spallt dann 5 mm.
Immer in 4 verschiedenen Breiten, damit diese Ungleichmässigkeit, über die drei Phasen verteilt ist.
Das wird das Rasten schon sehr abmildern.
Insgesammt hält sich ja der Aufwand in Grenzen, wenn ich lese WAS Ihr alles macht.
Ich denke es ist sicher einen Versuch wert in Richtung niedrige Drehzahl oder höhere Frequenz.

(Da fällt mir grade noch auf das die 3 Phasen nicht versetzt sind wie üblich, sondern sehr gleichzeitig von den Magneten behandelt werden.
Darum ist eine Dreieck- oder Sternschaltung nicht sinnvoll.
Es werden aber alle 6 Enden der Wicklung ausgefürt zum Klemmbrett.
So kann jede dann an einen eigenen Brückengleichrichter und dann parallel an + und - Hmmm so müsste es aber gehen.)

Gruß Aloys.

[Bernd]

Zb : in einen 4 Poligen (Drehzahl ~ 1480 U/min) macht man einen 12 Poligen Rotor rein.
Der wechselt das Feld an den Leitern die in den Nuten liegen 3 mal öfter als vorher.

Das funktioniert nicht. An der Polzahl des Magnetrotors kannst du nichts ändern wenn du die Wicklung gleich belässt,
denn beide sind aufeinander abgestimmt. Wenn du die Polzahl verdreifachst stehen über dem Spulenkern drei Magnete gleichzeitig.

Grüsse

Bernd

[Famzim]

Hallo Bernd

Es gibt seit ich Wickler gelernt habe eine "Dalanderschaltung" mit dieser können Asynkronmotore für 2 Drehzahlen am Klembrett geschaltet werden.
Einzige Bedingung = nur eine Spule für je 2 Pole.
Ein 4 Poler hat demnach nur 2 Spulen, die gegenüber liegen.
Diese werden auch Einschichtwicklung genannt.
Die Verbindung zwischen diesen beiden Spulen kommt auch zum Klemmbrett, also je Phase 3 Klemmen.
Nutzt man nun die gesammte Phase in Reienschaltung, bilden die Spulen trotzdem 4 Pole.
Nutzt man die Mittelanzapfung als Eingang, und beide andern Enden (Anfang UND Ende) als Ende parallel, bilden sich nur 2 Pole und der Motor wird ein 2 poler mit doppelter Drehzahl.

Bleibt er als 4 poler geschaltet und ich mache da frecherweise 12 Magnete hinein, wirkt alles als eine Einzelzahn-Wicklung. Oder besser gesagt als Einstrang-Wicklung, (ähnlich Ringgeni).
Beide Stränge einer Spule haben eigene Magnete.
Zum Beispiel die Leiter von mir weg, werden von einem N Pol, von links nach rechts bestrichen, die Leiter die zurückkommen von der gleichen Spule aber von einem S Pol.
Sie generieren also zusammen, gemeinsam eine Spannung, aber jeweils von eigenen Magneten, sind ja genug da!
Zwischen den 4 Magneten der ersten Phase sitzen noch je 2 für die beiden anderen Phasen.
Diese halten den Innenbereich für die Phase eins Neutral.
Leider findet die Induktion in allen 3 Phasen gleichzeitig statt, so das kein Phasenversatz entsteht.
Aber als Generator wird das egal sein, es braucht nur 3 Brückengleichrichter!

Ich habe grad nochmal Phasenfolge aufgemalt, da sie gleichzeitig vor den Magneten stehen.
Demnach können die drei Anfänge parallel zusammen und der Sternpunkt als Ende genommen werden, und nur ein Brückengleichrichter fehlt nur der Beweis .

Gruß Aloys.