Berechnung Durchmesser und mehr

[bambuz]

Vielen Dank für eure Berechnungen und den Einsatz für mein Projekt. Viel beitragen kann ich nicht, ich warte dann mal ab bis ihr euch einig seid. Wenn es mit den Berechnungen zu den Ferritmagneten nix wird werde ich wohl in den sauren Apfel beißen und viel Geld für Neodym Magnete ausgeben. Das hätte ganz nebenbei den Vorteil dass ich mir keinen Bruch hebe wenn ich den Generator aufs Dach schleppe

Ich kanns kaum erwarten mit der CAD Konstruktion anzufangen.

[Ekofun]

Hallo Bambuz,

das was ich geschrieben habe hat mit deinem Geni nichts zu tun,das war eine Wissenschaftliche Frage zwischen uns,Bernd und mir.Also das hat mit deinem Geni nichts zu schaffen,ich wollte Bernd eingentlich P-Nachricht schicken,wegen solche Verwierungen,aber kam eben das ich die Frage hier gestellt habe.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Bambuz deinen Worten entnehme ich das du eigentlich lieber einen kleineren Generator bauen möchtest,
auch wenn die Magnete dafür viel mehr kosten. Wenn du ein Angebot für derartige Magneten gefunden hast
dann nenne einfach deren Abmessungen und dann werden wir neu rechnen. Er wird auf jeden Fall deutlich
kleiner und leichter werden.

Ekofun, eigentlich kamen mir die Werte für die berechneten Ferritgeneratoren schon fast zu gut vor und ich
musste echt staunen das sich aus "so schlappen" Ferritmagneten doch relativ einfach ein guter Generator zusammen
stellen lässt, wenn der Durchmesser nur gross genug gewählt wird.
Deine errechnete Windungsanzahl beträgt nichtmal die Hälfte dessen was das Scheibengeneratortool ermittelte.
Das heisst wenn du Recht hättest würden die berechneten Generatoren sogar noch viel besser ausfallen.
Ihr Innenwiderstand würde sich dann mehr als halbieren !
Um ehrlich zu sein scheint mir das rein vom logischen Denken her, ohne jetzt zu rechnen, sehr unwahrscheinlich zu sein.
Hättest du nicht die halbe sondern die doppelte Windungszahl errechnet würde ich schon eher zweifeln.
Da ich weiss das schon viele Generatoren erfolgreich mit diesem Tool berechnet wurden und die Fehlerquote immer in einem
akzeptablen Rahmen lag, erscheint mir die Version mit halb so vielen Windungen zum gleichen Ergebnis zu kommen
noch unwahrscheinlicher.

Der Grund der Windungsdifferenz könnte mehrere Ursachen haben, denn der Faktor liegt in der Nähe von Wurzel 3 bzw des
Zahlenwertes 2. Irgendwo wird da ein Denkfehler sein.
Was mir sofort auffällt ist das du für den Durchmesser die Aussenkante der Magnete angenommen hast und nicht deren Mitte.

Ich werde jetzt noch mal von Hand die induzierte Spannung pro Spule errechnen. Danach kann ich dann die Spannung in einem
Phasenstrang errechnen und dann die resultierende Spannung des Generators in Sternschaltung nach Gleichrichtung.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ekofun, hier meine Rechnung " zu Fuss ".
Ich verwende die Windungsanzahl die das Scheibengeneratortool ausgespuckt hat um auf 35 Volt nach Gleichrichtung bei 36,2 U/min zu kommen.
Ich berechne zunächst die Spannung die in eine einzelne Spule induziert wird. Die foglende Formel errechnet den Peakwert (!)
der induzierten Spulenspannung.

U induziert (in Volt) = magnetische Flussdichte (in Tesla) * Spulenschenkellänge (in Meter) * Windungsanzahl * 2 * Magnetumfangsgeschwindigkeit (in m/s)

Ui = 0,28T * 0,06m * 127(Windungen) * 2 * 0,83m
Ui = 3,54 Volt

Jeder Phasenstrang besitzt 6 Spulen die in Reihe geschaltet werden.
6 mal 3,54 Volt = 21,25 Volt
21,25 Volt ist die Peak(!!) Phasenstrangspannung.
Der Effektivwert der induzierten Strangspannung beträgt dann 21,25 Volt duch 1,41 = 15,07 Volt

Der Generator wird im Stern verschaltet.
Um die Effektivspannung nach Gleichrichtung zu erhalten muss man die Strangsspanung einer Phase bei Sternschaltung mit
dem Verkettungsfaktor (Wurzel 3) und mit dem Gleichrichtwert (Wurzel 2 ) multiplizieren.

15,07 Volt * 1,73 * 1,41 = 36,7 Volt
Von den errechneten 36,7 Volt müssen wir noch den Spannungsverlust durch den Gleichrichter abziehen, meist sind es 1,4 volt.

Das Endergbnis lautet dann: 36,7 Volt minus 1,4 Volt = 35,3 Volt nach dem Gleichrichter bei 36,2 U/min

Ich errechne "zu Fuss" eine Spannungsabweichung zum Wert des Generatortools von lediglich 0,3 Volt bzw. ca. 0,86 %.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ich rechne das ganze jetzt noch mal mit der von Dir verwendeten Formel nach.
ich verwende korrigierte Werte für den Radius und die wirksame Leiterlänge:

Ui = B * l * 2Pi * n * z * alfa * r

Ich berechne die Spannung für eine Spule :

B = magnetische Flussdichte in Tesla
L = Länge der wirksamen Leiterlänge im magnetischen Fluss in Metern
2Pi = 2 * 3,14
n = Drehzahl in U/sek
z = Windungsanzahl
alpha = Polbedeckungsfaktor
r = Radius bis mitte Spule/Magnet in Metern

Ui = 0,28T * 0,12m * 6,28 * 0,603 U/sek * 127 Windungen * 1 * 0,2177m

Ui = 3,52 Volt pro Spule

Auch hier kommen wir auf praktisch das gleiche Ergebnis mit weit weniger als 1% Abweichung zum Scheibengeneratortool.
Du hattest einen falschen Wert für die Polabdeckung eingesetzt, denn er betrtägt hier 100 % da das gesamte Spulenloch
vom Magneten ausgefüllt wird.

Für mein Verständnis hat aber der Wert "alpha" überhaupt nichts in dieser Formel verloren da wir hier ja sowieso schon die Länge der
wirksamen Leiter vorgeben. Alpha ist in dieser Formel nicht nur nicht nötig sondern würde sogar unweigerlich zu einem falschen Ergebnis führen.
Der Wert für die Polabdeckung hat nur etwas in einer Formel zu suchen in der man die Induktion über die Fläche des Spulenkerns ausrechnet.

Vor allen hattest du aber nicht bedacht das eine Spule zwei Spulenschenkel hat, daher muss man die 6cm wirksame Leiterlänge
eines Spulenschenkels mal 2 nehmen.

Wir könnten das ganze jetzt auch noch über die Fläche des Spulenkerns, also die typische "Spuleninduktionsformel" berechnen,
aber ich denke auch da werden wir zum gleichen Ergebnis kommen.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

was mir auch unter anderem aufgefahllen ist das in Tool keine Drehzahl sonder m/s genommen wird und denke ist das besser als Drehzahl.
Ja, Spule hat zwei Schenkel nur daran habe gar nicht gedacht weil nirgendwo in T-Buch so was erwänt wurde.
Nun, es ist besser das wir alle Zweifel erledigt haben und das beide Formel funkzionieren.Weiter hin werde ich nach diesen Art rechnen so kommen wir nicht mer in solche Situazionen.

Was diese alfa betrifft wo er ist muss man in gebrauchen wo keine ist wie in disem Fall dann ist das noch besser(Wirkung), bei meinem Geni ist er da.

Sehr schön gemacht, danke Bernd.

Es ist mir gelungen 3 mal 4 Streicholzmagnete zusammen kleben,4 aufeinander und solche 3 nebeneinander so habe 1 Magnet von 12 Einzelnen.

Ginge noch mer aber kann nicht Schraubstokbaken mehr auseinander bekommen,und bei anderem ,größeren wackeln Backen bei festzichen.Bei diese Arbeit sollen sie sich nicht bewegen sonst sind Mgneten verschoben.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

So kann man also aus den kleinen auf recht einfache Weise grössere Magnete herstellen, gute Sache.

Mir fällt heute auf das beide Formeln mit denen ich gestern rechnete im Grunde identisch sind.
Der Unterschied ist nur der das in der von Dir genannten (unnötigerweise) zusätzlich der Polbedeckungsfaktor drinn ist
und das bei Dir die Bahngeschwindigkeit noch als Formelanteil vorhanden ist.

Nachher werde ich das ganze noch mal mit der Induktionsformel durchrechnen die auf dem Flächeninhalt des
Spulenkerns basiert. Dort macht ein Polbedeckungsfaktor wieder Sinn.
Mal sehen welche Werte die dann ausspuckt aber es dürften die gleichen sein.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

es ist supper das beide Formel indentisch sind!Jezt erst sehe ich wie das mit Formel ist,da sind Faktoren drin und wenn man sie falsch interpretiert ist ganze Rechnung falsch.Das kommt aber auch vom diesen Lehrbücher,die knallen einfach Formel und damit hat es,keine oder sehr selten beschreibt wie mit einzelnen Faktoren umzugen soll.So kann Formul auch Falle werden und ganze Arbeit ist fehlerhaft.

Gut,das Du das herausgefunden,jetzt haben wir ein gutes und Einfache Werkzeug für Genisberechnung.

Habe jetzt Red Nose angerufen wegen Streicholzmagneten , sie haben keine mehr und glauben das sie solche Magnete nicht mehr bekommen weerden.Schade.

Habe gedacht für Bambuz werden die ideal,und wie man sieht kann machen auch größere,je nach bedarf.Leider es gibt sie nicht mehr.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Ja jetzt sind es nur noch zwei Formeln denn unsere beiden können wir zusammen fügen, bzw. sind sie ja identisch.
Die zweite Möglichkeit/Formel wäre dann die Induktion über den Flächeninhalt einer Spule zu berechnen.
Auch die Formel ist recht simpel.

Ich sehe das auch so wie du das die einzelnen Parameter in einer Formel immer ganz genau erläutert werden müssen
und wenn das ein Fachbuch nicht macht oder die Kenntnis der Bedeutung der Formelanteile voraussetzt, dann
kommt es zwangsläufig zu Problemen.

Grüsse

Bernd

[bambuz]

Sagt mal ihr beiden - ist das reines Interesse/Hobby oder habt ihr beruflich auch mit Elektronik bzw Generatorbau zu tun?

Bernd, es stimmt wohl, lieber würde ich einen kleineren Generator bauen. Das hat aber weniger mit den Kosten als mit der Statik zu tun. Das Windrad steht auf verhältnismäßig kleiner Fläche. Der Generator wird sich nur auf der Oberseite des Rahmens unterbringen lassen, damit wird das Rad kopflastig. Je mehr Gewicht ich jetzt oben drauf packe, umso größer die Hebelwirkung. Ich will mir garnicht vorstellen was passiert wenn das ganze Gewicht im Sturm umkippt und aufs Dach knallt. Also lieber Gewicht einsparen und kompakter bauen. Magnete werde ich mir besorgen - wenn ich das richtig verstanden habe so in der Größenordnung 30x30x5 bis 50x50x10 - Gemischte Größen (zB40*20*10) sind auch noch in Ordnung oder?