Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Savonius_Michel » Mo 19. Mär 2012, 16:48

Hallo Bernd,

danke für die Antwort, das ist das was ich mir gedacht hatte. Hier schonmal mein Entwurf.

Mein Ziel ist es einen Generator zu bauen, mit dem schon geringe Drehzahlen ausreichen Strom zu speichern. Mir ist schon klar, dass ich da eine Menge Magnete brauche.

Die Drahtmenge scheint mir extrem hoch zu sein, auch mit der Schenkeldicke habe ich so meine Probleme, weil ich das nicht ganz nachvollziehen kann.

Aber schau halt mal selber.

Schöne Grüße aus dem derzeit windstillen Süden

Michel
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Mo 26. Mär 2012, 16:17

Ja die Kupfermenge ist schon recht hoch, auch hast du die Schenkel sehr breit gewählt.
Sie sind ja praktisch so breit wie der Magnet.
Edit: der Schenkel ist sogar breiter als der Magnet, das ist nicht gut.

Meistens ergeben sich gute Werte wenn der Schenkel etwa halb so breit wie der Magnet ist.
Allerdings wenn du bei nur 40 U/min schon in den Ladebeginn kommen willst dann wird ein
direkt angetriebener Generator eben recht teuer.
Auch die relativ schmalen Magnete machen das ganze nicht eben einfacher.

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Mo 26. Mär 2012, 16:39

Ich befürchte du musst ein paar mehr Magnete und Spulen einsetzen.
In meinem Beispiel senkt es die Kupfermenge um mehr als die Hälfte und erhöht
gleichzeitig die maximale Leistung.

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Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Savonius_Michel » Mi 28. Mär 2012, 11:59

Hallo Bernd,

muss ich zuhause checken. Bin schon wieder auf Dienstreise :cry:

Ich komme mit der "Schenkelbreite (von oben gesehen)" nicht zurecht. Es scheint als würde sie "gesetzt" bis das Feld a) Sternschaltung (F27) auf blau geht.

Die Schenkelbreite ergibt sich doch geometrisch aus der Dicke der Scheibe, der Anzahl der Drähte und dem Drahtdurchmesser. Wenn ich mir das so skizziere sind meine Spulen viel schmaler (?)

Grüße aus dem Osten

Michel
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Mi 28. Mär 2012, 12:15

Ein Spulenschenkel der breiter ist als der Magnet ist ungünstig.
Normalerweise sollte der Schenkel ca. halb so breit sein wie der Magnet dick ist.

In diesem Tool muss man selber verschiedene Werte immer wieder ändern/optimieren bis man
ein gutes Ergebnis erzielt. Einfach nur den Schenkel immer breiter machen ist zu wenig.

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Arowana » Mi 28. Mär 2012, 12:32

Hallo Michel,

Bernd hat geschrieben:Ich komme mit der "Schenkelbreite (von oben gesehen)" nicht zurecht. Es scheint als würde sie "gesetzt" bis das Feld a) Sternschaltung (F27) auf blau geht.

Ich vermute das du Feld (F47) meinst.
Die Schenkelbreite kannst du manuell einstellen aber du solltest nich viel über die Hälfte der Magnetbreite kommen.
bei Bernds Berrechungen passt das ja auch alles.
Deine Spezial Zeichnung neben dem Tool wird dir nur bedingt weiter helfen.
Also die Packdichte Feld (D42) habe ich bei meinem Generator auch mit 1mm Draht auch bei 1.8 gehabt und bin damit sehr gut gefahren.
Im Feld (D15) hast du die Spulenlochbreite auf 18 anstatt 20 da würde ich auf 20 gehen und dafür im Feld (D17) den Abstand zwischen den Spulen auf MINUS 6mm
legen dann sollte der Platz zwischen den Spulen nicht zu groß sein wie bei meinem ersten Stator. Da hatte ich nämlich dieses Problem das die 2mm Abstand einfach bei uns nicht passen.
Falls ich es etwas verwirrend geschrieben habe wird Bernd es schon richten :D Ich muss nämlich jetzt auf arbeit.
Jetzt ist der Bernd auch noch vor mir dran eieiei :lol:
Gruß

Michael
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Savonius_Michel » Fr 30. Mär 2012, 11:46

Das Leben ist ein Kompromiss!

Da ich die Materialkosten doch nicht ganz so hoch schraube möchte, werde ich auf den gut gemeinten Vorschlag von Bernd (mehr Magnete/Spulen) verzichten. Das bedeutet zwar, dass mir der Widerstand über 0,5 Ohm geht, aber das werde ich mit mir schon vereinbaren können.

Michael: Wie kannst du den Spulenabstand mit MINUS 6 mm herstellen? Das heißt doch, dass sich die Spulen überlappen??? ... und ja Feld F47 (wie kann man bloß so dicke Finger haben)

Meine Spezialzeichung der Drähte ist natürlich unter optimalen Bedingungen. So gut krieg ich das praktisch sicher nicht hin. Deshalb habe ich die Abschätzung der Schenkeldicke noch ein wenig verändert (Durchmesser auf Durchmesser). Das scheint so das Beste zu sein, was unter meinen Bedingungen machbar sein sollte. Damit komme ich aber immer noch auf nur 11 statt 14 mm Schenkeldicke. Wenn das technisch so herzustellen ist, würden 11mm nur geringfügig über der halben Magnetbreite sein.

Wenn jetzt niemand mehr "aufschreit" und sagt mach das bloß nicht so, dann werde ich nächste Woche das Material bestellen und mal zu basteln beginnen.

Da die Spulenform / breite doch sehr maßgeblich für alle anderen Komponenten wird, denke ich, dass ich zuerst alle Spulen wickle und sie dann im Kreis vormontiere, damit ich die Durchmesser für die Magnete ermitteln kann. Dann werde ich wohl das Rätsel lösen, wenn es in Realität vor mir auf der Werkbank liegt.


Nun wollte ich noch euren Rat erbitten, welche Drahtvariante wohl die günstigere ist: 3 x 1,0 mm (Gesamtquerschnitt 2,36mm^2) oder 1 x 1,7 mm (Gesamtquerschnitt 2,27mm^2). Beide Excel - Tabellen hänge ich mal an. Das Ergebnis scheint mir bis auf das Kupfergewicht das Gleiche zu sein.

Mit Wünschen für ein schönes Wochenende

Michel
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Ekofun » Fr 30. Mär 2012, 12:21

Hallo Michel,

Werde Dir empfehlen mit 3 Drehte zu wickeln wegen Wirbelströmen die zimliche Verluste produzieren können.Je dünnere Draht so sind die auch nidrieger.
1 mm Draht ist auch noch zu dick aber wenns nicht anderes geht dann mit 3 Drähte,werde nicht mit einen dicken Draht wickeln.

Grüße

Ekofun
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Sa 31. Mär 2012, 09:01

Ich würde Dir auch empfehlen lieber 3 dünnere als einen dicken Draht zu verwenden.
Vor kurzen habe ich in Versuchen heraus gefunden gehabt das es bei hohen Drehzahlen bzw. bei einer hohen
erzeugter Frequenz des Stromes in einem eisenlosen Generator zu herben Wirbelstromverlusten kommen kann.
Diese Verluste können durchaus die Verluste durch den Spulenwiderstand übersteigen.

Was mir auffällt ist das das Scheibengeneratortool anscheinend noch einen weiteren Bug enthält.
Es errechnet ja, das hatten wir mal heraus gefunden, den Durchmesser der Statorscheibe falsch bzw. errechnet
es vermutlich die Spulenaussendimensionen falsch.
Zusätzlich scheint es auch die nötige Kupfermenge falsch zu berechnen, denn anders ist es nicht erklärlich
das bei gleicher Schenkeldicke und Breite (also praktisch gleicher Kupfermenge) zwei völlig unterschiedliche
Gewichte bei der Nutzung von 1mm und 1,7mm Kupferdraht errechnet werden. (1,7mm ergab ein ca. 3x geringers Kupfergewicht)
Ich hatte nicht schlecht gestaunt als ich sah das da nur gut 2kg standen wo doch bisher das Tool dort immer
um die 5 - 10 kg errechnete.

MIt 0,5 Ohm Gesamtwiderstand kannst du bei 12 Volt und akzeptablen Wirkungsgrad bis etwa 200 Watt
Leistung in den Akku pumpen. Darüber hört es dann sehr schnell auf. Bei 250 Watt beträgt der Wirkungsgrad
nur noch ca. 50%.
Ich weiss gar nicht mehr wie gross dein Windrad war, aber das solltest du bedenken.

Am besten du errechnest Dir den mittleren Spulenumfang und errechnest dann selber mal das Kupfergewicht.
Nicht das du nachher auf den Rücken fällst falls das Tool da wirklich rum spinnt.

Anmerkung:
Das Spulenloch am oberen Ende der Spule 2mm breiter zu machen als der Magnet bringt nach meiner Meinung
elektrisch gar nichts, wohl aber einen höheren Innenwiderstand, wenn auch nur geringfügig.

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Savonius_Michel » Sa 31. Mär 2012, 20:22

Hallo Ekufun,
hallo Bernd,
hallo Michael

euch allen meinen herzlichsten Dank für die guten Tipps. Ich werde mich daran halten.

Das Argument mit den Wirbelströmen leuchtet mir klar ein und die Sache mit der Masse des Kupfers war mir klar, dass das nicht stimmen kann. Hätte ich mehr Zeit, würde ich den Bug schon finden. Mir ist bloß immer noch nicht klar, was Michael mit dem Spulenabstand mit -6 mm gemeint haben könnte... :?

Wenn die Maximalleistung nicht erreicht wird, scheint mir das akzeptabel, solange ich im mittleren und unteren Bereich nutzbare Spannungen erzeugen kann. Windstärken über 10m/s gehen bei uns im Allgäu auch schnell wieder vorbei. Was dann der Laderegler macht, wenn die maximale Spannung überschritten wird, weiß ich noch nicht.

Als nächstes werde ich die Anordnung maßstäblich aufzeichnen und mal checken wie das so aussieht, denke ich. Dann werde ich schon sehen, welche Abmessungen sich daraus ergeben werden. Die Basis werden die Maße der Spulen werden, worauf sich das weitere Konzept aufbauen wird. Danach möchte ich die Spulen mal wickeln und provisorisch auf ein Brett montieren, bevor ich die Statorform aussäge. Erst danach möchte ich die Rotorscheiben anfangen.

Mein Spielzeugsavonius ist ein 5-flügler mit 100 cm Höhe. Der Rotor hat einen Durchmesser von 80 cm und wird, wie eine Mantelturbine, von einem Stator umschlossen. Damit ergibt sich (brutto) ein Außendurchmesser (der wahrscheinlich als wirksam angesetzt werden muss) von 100 cm. Die Absicht dahinter, ist unter anderem die, dass der Wirkungsgrad dadurch verbessert werden soll. Da Enseble ist schon fertig und läuft sehr schön im Leerlauf. Ich denke zur Zeit darüber nach, das Drehmoment mit einer Art Reibscheibe und einer Federwaage zu messen und mit Hilfe der Drehzahl mal eine kleine Messkurve aufzuzeichnen, aus der die Leistung an der Welle über der Windgeschwindtigkeit ablesbar ist. Über Vorschläge würde ich mich natürlich sehr freuen.

Ich halte Euch alle auf dem Laufenden, wenn ich aus den Osterferien zurück bin.

Nochmals herzlichen Dank und schöne Ostern Euch allen.

Michel
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