Grundlagen der Induktion

[Bernd]

Was die induzierte Spannung anbelangt bist du mit der Drahtstärke tatsächlich auf dem falschen Pferd Manfred.
Der Induktion, also der Höhe der Spannung die induziert wird, ist die Drahtstärke in der das geschieht völlig Schnuppe.
Die Drahtstärke ist erst wieder für die Höhe des möglichen Stromes und den Verlusten interessant.

Stell Dir einen Gartenschlauch vor der mit einem bestimmten immer konstanten Wasserdruck gespeist wird.
Dem Wasserdruck entspricht die elektrische Spannung bei unserem Generator.
Je dicker der Schlauch desto mehr Wassermenge geht durch.
Der Dicke des Schlauches entspricht bei unserem Generator die Dicke des Drahtes.
Der Wassermenge entspricht die Höhe des Stromes in Ampere beim Generator.
Dem Produkt aus Wasserdruck und Durchflussmenge entspricht die elektrische Leistung.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Manfred,

Querschnit hat mit Induktion nicht zu tun,er ist wichtig für Leistung nämlich je größere Querschnit kleinere Innenwiderstand und damit größere Leistung.
Aber mit dickere Draht kann man nicht so vile Windungen machen,und Geni braucht mehr Drehzahl.Also Querschnit ist für Leistung wichtig meiner Meinung nach.

Halo Bernd,

soll ich was über Begrife wie Feldstärke(H), Durchflutung,Magnetische Konstante und andere Sachen schreiben,es geht auch um Magnetfelder und solche dinger.??

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Ja klar, aber mach am besten für jedes neue Thema einen neuen Bereich auf.
Also oben links auf "neues Thema" im entsprechenden Forum klicken und dann eine neue Diskussion aufmachen.
Bei deinen genannten Themen wäre das hier : viewforum.php?f=24

Hast du gesehen was ich zum " V " in der Induktionsformel geschrieben habe ?

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ich glaube das ich die Formel Ui = B * V * L in den "nur Lesebereich" des Grundlagenbereichs übernehmen kann, Einwände ?
Einfacher wird die Benutzung vielleicht noch wenn man " V " durch die Formel für die Geschwindigkeit auf einer
Kreisbahn und "L" durch die Formel für die Gesamwirktlänge der Drähte im Magnetfeld ersetzt.

Das wäre dann:
Ui = B * Magnetfeldrotationsdurchmesser in Meter * pi * U/Sekunde * wirksame Länge eines Spulenschenkels in m/s * Windungen * 2 * Spulenanzahl einer Phase

Puu... ganz schön lang die Formel aber auch sehr eindeutig.
Vielleicht ist die folgende Darstellung doch besser.

Ui = B * V * L

Ui = induzierte Spannung in Volt,
Wichtig !! Die Ausgabe erfolgt als Spitzenwert/Peakwert. Für den Effektivwert muss noch durch Wurzel 2 geteilt werden

B = Höhe des magnetischen Flusses der auf den Leiter wirkt. Angabe in Tesla ( T )

V = Geschwindigkeit mit der der magnetische Fluss auf den Leiter trifft also die Kreuzungsgeschwindigkeit von Magnetfeld und Leiter in Meter/Sekunde
Berechnung: V = mittlerer Rotationsdurchmesser des Magnetfeldes (bis Mitte Spulenschenkel) in m/s * pi * U/Sekunde

L = Gesamtlänge der wirksamen Leiterlänge im Magnetfeld in Metern.
Berechnung: L = wirksame Länge eines Spulenschenkels in Meter * Windungen * 2 * Spulenanzahl einer Phase


Wäre diese Darstellung so ok oder ist was falsch oder kann man was verbessern, eindeutiger oder einfacher machen ?

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

Deine Überlegung für Anpasung der Formel ist in ordnung,Geometrie verwiert mich,Formel ist für ciliendrische (Walzer)Rotoren anwendbar,bei Schebengenis ist das zimlich anderes.
Und diese Formel ist nicht ganz,für Genis und Motoren lautet so: Ui=B * l * 2Pi * n * z * alfa * r.
Um "V/s" zu bekommen sollte man Kreißfreuenzanteil der Formel durch 60 teilen,alfa ist Wirkanteil der Spulenschenkel und r ist
D/2 des Rotors,da die Magneten bei Scheibengeni nicht oben am Umfang ligen ist Geometrie zimlich anderes und r ist nicht r wie bei
cilindrischen Rotoren.Auch diese Formel berüksicht nicht Spulenschenkel.Si ist für Manfreds Geni anwendbar,Magneten ligen am Umfang des Rotors.
Ui = Induzierte Spanung
2Pi * n = Omega, und Omega / 60 = U/s(Drehzahl) = Ui = B * l *(2Pi*n/60)*z*alfa*r = U/s,oder?
alfa ist Wirkanteil vom Spule er kann bei gutgewickelten Spulen bis 0,8 sein.
r ist halbe Rotordurchmesser.

Also Deine Weg ist schon richtig nur noch die geometrische Unterschiede irgends rein bekommen.

P:S. Noch was, wenn Windungszahl nach diese Formel ausgerechnet ist, ist er für alle Spulen gleich,egal wieviele es sind und egal wieviel Fasen.Habe auch andere Formel aber die sind für Eisengenis und Eisenmotoren wo Querschnit vom Nuten Joh und Polen im Rechnung kommen,das eignet sich nicht für Eisenlose Genis.Diese Formel ist besser und einfacher.

Grüße

Ekofun

[CFD]

Hallo Bernd,
wenn wir uns auf die Formel
U_ind = l * v * B
verständigen, dann stimmt aber etwas an der gängigen Auslegungspraxis bei den eisenlosen Permanentmagnet-Scheibengeneratoren nicht.

Üblicherweise beträgt hier ja das Verhältnis bei einer 3-Phasen-Maschine von Anzahl Spulen/Magnetpole = 0,75 (Z.B: 9 Spulen und 12 Magnetpole; 9/12=0,75).

Die geometrische Auslegung ist beim Verhältnis von 0,75 so, dass die Magnete über den Spulenlöchern einer Phase stehen (siehe Bilder weiter unten).
Nach der obigen Formel wäre das aber nicht optimal.
Hier müssten die Magnete über den Spulenschenkeln einer Phase stehen.

Wie ist hierzu die Meinung bzw praktische Erfahrung im Forum?

Zur Veranschaulichung nachfolgende Bilder:

12 Spulen / 20 Magnetpole = 0,6:

12 Spulen 20 Pole 01.png (160.8 KiB) 6690-mal betrachtet

12 Spulen 20 Pole 02.png (136.84 KiB) 6690-mal betrachtet

12 Spulen / 16 Magnetpole = 0,75:

12 Spulen 16 Pole 01.png (144.52 KiB) 6690-mal betrachtet

12 Spulen 16 Pole 02.png (146.71 KiB) 6690-mal betrachtet

Grüsse CFD

[Bernd]

Guter Einwand !
Tatsächlich setzt die Formel eine ideale gleichzeitige Überschneidung beider Spulenschenkel voraus.
Das ist, wie du es sehr schön illustriert hast, bei einem unterschiedlichen Verhältnis aus Spulen und Magneten
nicht gegeben. Vielmehr könnte die Spulenschenkelbreite sogar auch noch einen gewissen Faktor zu dieser
Problematik beisteuern.

Wie lässt sich dieses "Missverhältnis" nun mathematisch erfassen ?
Beträgt die maximale Induktionshöhe dann nur 75% des Idealfalles oder wie wird man der Sache mathematisch gerecht?
Ich denke es wird mehr als 75 % sein.
Es müsste sich auch auf die Form der Amplituden auswirken die dann eher in die Breite gezogen ausschauen sollten.

EDIT:
Ich glaube du wolltest darauf hinaus das das bisher übliche Magnet-Spule Verhältnis von 0,75 bei eisenlosen Scheibengeni
gar nicht ideal und änderungsbedürftig ist ? Ein sehr interessanter Ansatz.

Wenn der Magnet bei seiner "Fahrt" über die Spule über dem Zentrum der Spule angekommen ist, dann ist das nicht der
Punkt der maximalen Induktion, auch nicht nach der "Spulenformel", denn an diesem Punkt ist die Änderung des
Magnetfeldes im Spulenkern am geringsten bzw. gleich Null. Erst wenn er das Spulenzentrum wieder verlässt ändert
sich das Magnetfeld in der Spule wieder und es kommt erneut zu einer Spannungsinduktion.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Boah das mit dem anderen Verhältnis von 60% gegenüber den üblichen 75 % macht mich ganz verrückt.
Es klingt so logisch und eindeutig das ich befürchte das wir was übersehen.

Grüsse

Bernd

[CFD]

Hallo Bernd,
um der Frage, wie die Spannung in den Spulendraht kommt, nachzugehen, empfehle ich die Sendung:
Telekolleg Folge 22: elektromagnetische Induktion

Beim eisenlosen Scheibengenerator haben wir die Situation, dass sich B relativ zu den Spulendrähten bewegt und das B-Feld außerdem nicht homogen ist.
Um die induzierte Spannung exakt zu berechnen, müsste man also jeden einzelnen Leiter der Spule einzeln betrachten (U_ind = l * v * B) und die Einzelergebnisse aufsummieren. (Wie zuvor beim Eisenlosen Ringgenerator schon praktiziert)

Ich bin gerade am Überlegen, mit welchem praktischen Versuch man diese Überlegungen am Scheibengenerator bestätigen könnte.

Grüsse CFD

[Bernd]

Die Grundformel Ui = Änderung der Höhe des magnetischen Flusses pro Zeit ist meiner Meinung nach aber
eine Formel bei der sich der Fluss nicht nur an und abschalten oder in seiner Höhe verändern sondern auch
umkehren kann, was durchaus zu einer höheren Veränderung pro Zeiteinheit führen kann.

Eigentlich wollte ich damit ja erst viel später kommen, aber irgendwie scheint es mir doch jetzt zu passen.
Was ist denn mit der Veränderung des Flusses wenn die Magneten den Spulenschenkel passiert haben und
eine Flussänderung im Spulenkern hervorrufen ? Auch wenn es eine Luftspule ist führt es doch zu einer Induktion
innerhalb der Spule.
Für diese, ich nenne es jetzt mal "Spuleninduktion" habe ich im laufe der Zeit eine Menge Formeln angesammelt
von denen ich immer noch nicht richtig davon überzeugt bin welche denn am ehesten zutreffend ist.
Auf jeden Fall sollten wir den Induktionsanteil der durch Flussänderung innerhalb der Spule entsteht nicht vergessen.
Es gibt einige studierte Ingenieure die sich mit Generatorbau beschäftigen und steif und fest behaupten das man sogar
nur über diesen Weg die Induktion ermitteln sollte und "unsere" Formel lieber vergessen sollte bzw. würde man auf
beiden Wegen zum selben Ergebnis kommen. Tatsächlich rechnete mir der Mann mit "seiner" Spulenformel etwa
die gleiche Spannung aus wie ich mit der Ui = B * V * L. Das hatte mich dann doch verblüfft.

Die Idee mit den 60% könnte man durch verändern der Spulenschenkelabstände einer einzelnen Testspule überprüfen.
In einem Fall müssten die Spulenschenkel soweit auseinander liegen das sie jeweils über benachbarten Magneten liegen
und im zweiten Fall müsste der Abstand 25 % grösser sein. 60 % zu 75 % = 25 % grösser.

Grüsse

Bernd