Klauenpolgenerator

[sombrero]

Hallo Ekofun,

Ich meinte wenn man zwei Gen. vergleicht muß man von gleicher Größe ausgehen. Hier hab ich mal ganz oberflächlich den Doppelscheiben Gen. mit dem Klauenpol. Gen. verglichen.
In der Größe müssen sie ungefähr gleich sein, d.h. ungefähr das gleiche verbaute Volumen haben. Andernfalls ist kein vernünftiges Ergebnis möglich. Das ist ja ganz klar.
Denn Trabbi gegen Mercedes ist unfähr.
Die Ursache des Knicks schon bei wenig Leistung ist der lange Eisenweg u. der relativ kleine Eisenquerschnitt. Das kommt noch nach und nach heraus. Ich sage, das das diese Bauart so mit sich bringt.
Und beim beim Nabendynamo wollte man das auch so.
Der Klauenpol Gen. kann gar nicht anders. Da kann man auch eine rechteckige Spule oder auch eine quadratische Spule verwenden. Es läuft immer auf den langen Eisenweg hinaus.
Das könnte man ja mal zeichnerisch herausfinden.
Wenn ich alle Maße des Klauenpol Gen. vergrößere dann kommt ganz klar mehr Leistung heraus aber bei dem anderen oben eben noch mehr.

mfG Peter Sombrero

[Bernd]

Peter bei der Lichtmaschine führt der gesamte magnetische Fluss, der die Spulen im Stator dazu animiert Spannung
zu erzeugen, immer durch die Klauen des Klauenläufers bis zu der Erregerspule im Inneren.
Wenn die Klauen dort einen Fluss begrenzenden Faktor darstellen würden, könnte eine Lichtmaschine nie 100 A liefern,
denn wie gesagt ist dafür nicht nur das Eisen des Stators maßgeblich sondern genauso die Menge an zugeführten magnetischen
Fluss durch die Klauen mit ihren langen Eisenwegen bis zur Spule im Kern. Die Klauen sind dort Bestandteil des kompletten Feldlinienweges !!
Weder ein von Dir vermuteter prinzipbedingter geringer Eisenquerschnitt, noch ein langer Eisenweg verhindern bei der
Lichtmaschine hohe Ströme oder Leistungen.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo zusammen,

Lima hat von Klauen aus gesehen,bis Spulen in Stäender eine ungefähre Flußdichte von ca 0,7 bis 0,85 T.Am Luftspalt geht eine Teil verloren,denke bleibt ca 0,5 bis o,6 T übrich.
Windungen sind im Bereich von 6 bis 12 /Spule(aus erfahrung) so muss die auch schnell drehen.aber hat Leistung.
ErägerSpule ist ca zwischen 4 bis 6 cm D und Klauen haben kleinere Weg,sie Steht auf Eisenkloz. Kralenlänge sind max.ca 2 cm lang,so habe in Erinurung.Sind aber breit und dick.Diese Kloz hat D von 4 bis 6 cm darauf ist dan die Spule.

Mit Nabendinamo ist das ein Vergleich zwischen Guliver und Liliputaner.Hätte gerne wissen wieviel T ist wirksam in Spuleninneren.Leider das kann ich nicht ausrechnen,auch nicht ungefär wie oben.Glaube, das ist auch eine Grund für Knick.

Bin sicher das auch Lima hat eine Punkt wo nichts mehr kommt!

Grüße

Ekofun

[sombrero]

Hallo Bernd,
[quote="Bernd"]Peter bei der Lichtmaschine führt der gesamte magnetische Fluss, der die Spulen im Stator dazu animiert Spannung
zu erzeugen, immer durch die Klauen des Klauenläufers bis zu der Erregerspule im Inneren.
Wenn die Klauen dort einen Fluss begrenzenden Faktor darstellen würden, könnte eine Lichtmaschine nie 100 A liefern,

Das ist so, und das stelle ich auch nicht in Frage. Ich sage aber bei der Lichtmaschine ist der magn. Fluß ein von Gleichstrom erzeugter magn. Fluß. Die Klauen stellen für diesen Gleichfluß keinen
großen begrenzenden Faktor dar. Daher auch diese recht hohe Leistung bei einer LiMa. 700 Watt z.B.
Aber der magn. Fluß bei dem hier diskutierten Klauenpol Gen. ist magn. Wechselfluß. Und für magn. Wechselfluß sind die Klauen ein erheblicher Verlustwiderstand. Das ist der Unterschied zwischen
KfZ LiMa u. dem Modell Klauenpol Gen. was wir hier besprechen.
Diese Wirbelstrom u. Hysterese Verluste sind sehr groß, so groß das man E-Schmelzöfen nach dem Prinzip baut.
Diese Wirbelstromverluste klein zu halten, das war doch unser Thema als Ekofun bei dem Modell von Manfred eine Ferritnahe Masse gefeilt hat usw. um damit die Klauen zu fertigen.
Guck Dir doch bitte einmal den Eisenweg bei dem Doppelscheiben Gen. an. Der geht von einem Magneten durch die Spule zum anderen Magneten und fertig. Wie kurz der Weg ist.
Und dann zum Vergleich den Eisenweg beim Klauenpol Gen.
Der geht von einem Magneten durch die erste Klaue dann durch den Kern der Spule zurück durch die zweite Klaue zum nächsten Magneten. Die Rückschlüsse sind bei beiden etwa gleich, die lasse ich weg.
Und immer geht magn. Wechselfeld durch diese Klauen und Kern. Aber da sieht man doch einen Unterschied.

mfG Peter Sombrero

[Bernd]

Ich glaube wir reden aneinander vorbei.
Der magnetische Widerstand eines Körpers beschreibt wie gut oder schlecht er magnetischen Fluss leiten kann.
Bei der Definition dieses Widerstandes spielt die Frequenz zunächst mal keine Rolle.

Was du meinst sind Wirbelstromverluste. Ich denke nicht das Wirbelstromverluste der ausschlaggebende, begrenzende
Faktor bei einem Nabendynamo sind. Sicher sind sie vorhanden, aber durch Blechung werden sie minimiert.

Einen langen Eisenweg kann man durch mehr Querschnitt ausgleichen, die Lichtmaschine zeigt
das deutlich. Und nochmal, Trafos, gerade dicke fette Dinger, haben teils viel(!) längere Eisenwege
als du es beim Nabendynamo immer wieder betonst und da wirkt überall ein Wechselfeld.
Lange Eisenwege können also nicht per se der Grund für einen abruppten Knick in der Leistungskurve sein.
Dicke Trafos haben aber deutlich mehr Querschnitt als der Nabendynamo !! So wollen wir das ja auch machen.
Der maximal mögliche Querschnitt ist beim Klauenpolgenerator dabei nicht so gering wie du glaubst, es kommt halt
auf die Baugrösse an.

Diese Wirbelstrom u. Hysterese Verluste sind sehr groß, so groß das man E-Schmelzöfen nach dem Prinzip baut.

Der Vergleich ist nicht wirklich zutreffend weil diese Öfen erstens mit hoher Frequenz beschickt werden und zweitens
natürlich extra so aufgebaut sind das sich Wirbelströme dort austoben können.
Da gibt s kein Ferrit oder Blechung. Ein Schmelzofen hat mit einem E-Motor/Generator wenig gemeinsam.

Peter kannst du mir ein Dokument nennen aus dem ich ersehen kann das die magnetische Leitfähigkeit von Eisen
mit der Frequenz nachgibt, also im Gleichfeld höher ist als im Wechselfeld ? Das hätte doch zur Folge das höhere
Frequenzen zu einer starken Leistungsminderung bei Trafos und Übertragern führen müssten. Nach meinem bisherigen
Wissen ist es so das die übertragbare Leistung die ich durch ferromagnetisches Material hindurch geht sogar mit
der Frequenz deutlich ansteigt. Ist das nicht so ? Ich dachte immer das Schaltnetzteile aus genau diesem Grund mit
einer hohen Frequenz betrieben würden.

"Lange" Eisenwege, unter dem Aspekt des höheren magnetischen Widerstandes, als auch Wirbelstromverluste innerhalb
des geblechten Eisens, können nach meinem Verständnis nicht der Auslöser der Begrenzung sein. Der Querschnitt schon
eher, ebenso wie vielleicht auch der "Streuweg-" (ich sage lieber Bypass-) Effekt.

Grüsse

Bernd

[sombrero]

Hallo Bernd,

[quote="Bernd"]
Was du meinst sind Wirbelstromverluste. Ich denke nicht das Wirbelstromverluste der ausschlaggebende, begrenzende
Faktor bei einem Nabendynamo sind. Sicher sind sie vorhanden, aber durch Blechung werden sie minimiert.

Richtig, aber in Verbindung mit langen magn. Eisenweg und knappen magn. Eisenquerschnitt werden Wirbelstromverluste wieder größer, Streufeldverluste werden größer und durch Blechung
werden die wieder etwas kleiner.
Die Bypassverluste, Streuverluste beim Klauenpol Gen. werden auch beachtlich sein. Die langen nebeneinander liegenden Klauen werden die Übeltäter sein.
Wie Du es sagst ist der magn.Widerstand nur von Eisenweg, Eisenquerschnitt, Permeabiltät abhängig, aber unabhängig von der Frequenz. Das sehe ich auch so.
Aber dann kommt die Frequenz u. macht erst so richtig Wirbelstromververluste wenn beide obige Werte schon von vorneherein mal schlecht sind.

Einen langen Eisenweg kann man durch mehr Querschnitt ausgleichen, die Lichtmaschine zeigt
das deutlich.

Nein, den kann man eben nicht ausgleichen wenn nur ein bestimmtes Bauvolumen zur Verfügung steht. Entweder kurzer Eisenweg oder großer Eisenquerschnitt. Sonst hätte man einen
anderen Generator. Einen Größeren. Wir müssen aber von einer spezifischen Größe ausgehen.

Der Vergleich ist nicht wirklich zutreffend weil diese Öfen erstens mit hoher Frequenz beschickt werden und zweitens
natürlich extra so aufgebaut sind das sich Wirbelströme dort austoben können.
Da gibt s kein Ferrit oder Blechung. Ein Schmelzofen hat mit einem E-Motor/Generator wenig gemeinsam.

Das weiß ich. Ich wollte nur einen Vergleich machen.

Kannst du mir ein Dokument nennen aus dem ich ersehen kann das die magnetische Leitfähigkeit von Eisen
mit der Frequenz nachgibt, also im Gleichfeld höher ist als im Wechselfeld ?

Nein, die magn. Leitfähigkeit ist nicht von der Frequenz abhängig. Hab ich oben schon geschrieben. Aber die Eisenverluste sind es. Folglich Ferrit, Blechung usw.

Frequenzen zu einer starken Leistungsminderung bei Trafos und Übertragern führen müssten. Nach meinem bisherigen
Wissen ist es so das die übertragbare Leistung die ich durch ferromagnetisches Material hindurch geht sogar mit
der Frequenz deutlich ansteigt. Ist das nicht so ? Ich dachte immer das Schaltnetzteile aus genau diesem Grund mit
einer hohen Frequenz betrieben würden.

Das ist so, aber der Grund ist ein anderer. Hochfrequenzleistung kann man mit nur wenig Eisen oder ohne Eisen übertragen. Aber nicht wegen der besseren magn. Leitfähigkeit bei hohen Frequenzen. Es gibt keine bessere Leitfähigkeit von Eisen bei hohen Frequenzen, da sind wir wieder einig. Siehe oben.
Aber um nicht massive Eisenkerne benutzen zu müssen, geht man mit der Frequenz hoch u. kommt so mit nur wenig Ferritmaterial aus. Sonst hätte ein Schaltnetzteil ganz andere Ausmaße.

......Xl = 2Pi * fgrenz * L....Um die niedrigste Frequenz noch übertragen zu können muß der Ind. Wid. Xl eine Mindestgröße haben. Beim Trafo, Schaltnetzteil. Folglich höhere Frequenz.
fgrenz = Xl / 2 Pi * L.........Um Xl groß genug zu bekommen muß die f hoch.

mfG Peter Sombrero

[Bernd]

Streuweg oder Eisenquerschnitt, im Augenblick scheinen nur diese beiden Faktoren übrig zu bleiben.
Die "Durchlässigkeit" des Streuweges ergibt sich aus der Parallelschaltung der vielen Luftspalte zwischen
den Klauen. Je kleiner der Luftspalt ist, desto "durchlässiger" ist dieser Bypass für den magnetischen Fluss.
Beim Nabendynamo sind die Luftspalte zischen den Klauen wirklich ziemlich eng. Die könnte man bei
einem grösseren Generator deutlich erweitern, was den Bypasseffekt stark abschwächen sollte, denn
nach meinem Verständnis reduziert sich die Durchlässigkeit des Luftspaltes nicht linear mit dem Abstand
sondern dürfte mit zunehmenden Abstand überproportional abnehmen.
Der Eisenquerschnitt steigt mit zunehmender Baugrösse stark an.

Das grösste Hindernis sehe ich darin ein Material zu finden das eine gute magnetische Leitfähigkeit besitzt
und das sich gleichzeitig einfach und schnell verarbeiten lässt. Aus meiner Sicht kommt da nur etwas in Frage
das sich plastisch verformen lässt, auch damit es in einer genauen Form verarbeitet werden kann und nach
Aushärtung deren genauen Maße übernimmt.
Lässt sich das nicht in den Griff bekommen sieht es schlecht mit dem Bau einer grösseren Version aus.

Ich habe Manfred meinen Shimano Dynamo zugesandt. Er ist baugleich mit dem Dynamo den er für seinen
Umbau verwendet hat. Mal sehen was der zugesandte Dynamo unter den gleichen Bedingungen für Werte liefert.
Ich bin sehr gespannt ob der unter der starken Belastung auch auf 1,15 A kommt.

Grüsse

Bernd

[Manfred]

Hallo,

Ich habe Manfred meinen Shimano Dynamo zugesandt.

ist angekommen und hier die Messdaten:

bei 150 U/min wie gehabt

12,2V Leerlaufspannung
11,0V unter Last eine Birne 12V 5W
0,2A unter Last eine Birne 12V 5W

0,52A Birne 12V 20W kein "Glühwürmchen" Birne bleibt dunkel und der Generator knurrt.

Grüsse
Manfred

[Bernd]

Danke für deine Messdaten Manfred.
Hattest du auch mal die Lampe angeschlossen bei der dein Eigenbau Generator doe 1,15 A lieferte ?
Ich meine das war eine 35 Watt Lampe.
Am Strom änderte sich auch bei höheren Drehzahlen nichts ?

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Hmm habe nochmal zurück geblättert und bin nun etwas verwirrt was die Messwerte angeht.
Vielleicht bist du so nett Manfred und kannst noch mal deine Messwerte zusammen fassen.
Was interessant wäre ist jeweils Drehzahl, gemessene Leerlaufspannung, Lastspannung und Lastrom
sowie die Angabe der Last (xy Volt Lampe mit xy Watt).

Im Augenblick scheint es mir als ob die Streicholzmagnete den Generator doch zu einem höheren Strom
beflügelt haben. Wichtig wäre aber zu wissen ob der original Dynamo nicht doch einen höheren Strom als
die bisher gemessenen 0,52 A liefern kann wenn man ihn schneller als 150 U/min rotieren lässt.

Es wäre echt nett wenn du die Daten in einer Art Tabelle oder Gegenüberstellung (original - modifiziert)
zeigen könntest.

Danke

Bernd