eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

[Bernd]

Ich gehe davon aus das das Fluke Messgerät den Effektivwert der Wechselspannung anzeigt,
der dann genau dem Effektivwert der späteren Gleichspannung entspricht. (abzüglich Diodenverluste)

Allerdings habe ich nicht bedacht das der Spitze-Spitze Wert der Spannung sogar um Faktor 1,4 höher liegt.
Ich denke das ist es was du meinst Jürgen.
Das heisst der Ladebeginn wäre im Beispiel nicht erst bei 200U/min sondern um diesen Faktor tiefer,
also schon bei ca. 142 U/min, mit Diodenverlusten wären es dann ca. 160 U/min.

Alles in allem für die kleinen Magnete aus N33 gar nicht mal so schlechte Werte. Natürlich ist das
aber noch nicht das was wir brauchen, insbesondere muss der Innenwiderstand um ein vielfaches
nach unten gedrückt werden.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Mir fällt gerade auf das dieser Thread, um den Bau eines eher ungewöhnlichen eisenlosen Generators,
zum meist besuchten Thread des ganzen Forums geworden ist. Das Interesse scheint ja recht gross zu
sein. Überhaupt hat der Generatorbereich unseres Forums derzeit die meisten Beiträge.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Vermute mal das liegt daran, daß irgendwie alle Vertkalwindräder prinzipbedingt das gleiche benötigen, nämlich einen Generator ohne Haltemoment der schon bei sehr niedrigen Drehzahlen brauchbare Spannungen liefert.
Verfolge auch alle Neuentdeckungen und Rückschläge in diesem Thread und hoffe natürlich, daß früher oder später doch ein Modell dabei rauskommt das unsere Bedürfnisse abdeckt.

btw: Für welche (elektrische) Leistung soll der Generator eigentlich mal werden, an dem ihr entwickelt?

[Cyclone]

das wird wohl der Fall sein. Ob es uns wirklich gelinkt, wird man sehen.
Aber im jeden Fall ist das alles sehr spannend..

Gruss,
Cyclone

[Bernd]

Für welche (elektrische) Leistung soll der Generator eigentlich mal werden, an dem ihr entwickelt?

Nach oben hin sehe ich, je nach Baugrösse, kaum eine Grenze.
Nach unten kann man, so wie es derzeit scheint, nicht beliebig verkleinern und so denke ich das derzeit
die kleinste sinnvolle Konstruktion in der Grössenordnung von vielleicht 300 - 500 Watt liegen wird und
deutlich stärkere Magnete benötigt als mein Testgenerator.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Um zu weiteren praktischen Erkenntnissen zu gelangen habe ich mir Gedanken über das gemacht,
was an diesem Generator das schwierigste ist, der Bau der Spule.

Wie man sich unschwer vorstellen kann ist es nicht gerade einfach so eine Tunnelspule
anzufertigen, zumindest wenn man es mit den einfachen Spulen eines Scheibengenerators
vergleicht. Das Problem das sich stellt ist, das die Spule quasi um den Magnetring herum gelegt
werden muss. Das heisst man kann nicht einfach den "Kupfertunnel" wicklen und anschliessend
die Magnetscheibe rein stecken.
Bislang favorisiere ich folgende Lösung. Ich wickle einzelne Spulen und befestige diese dann
um den Magnetring. Bei meinem Testrotor werde ich sie dazu auf die Holzplatte aufkleben.
So kann man jede einzelne Spule sehr genau ausrichten so das sich ein gleichmässiger
Luftspalt zum Magneten ergibt.

Ich habe heute eine einzelne "Testspule" gewickelt. Dabei fiel mir auf das 45 Windungen bei
den kleinen Dimensionen der Spule ne ganze Menge sind, selbst wenn ich nur 0,7mm Kupferdraht
verwende. So habe ich für die erste Spule zunächst mal nur 30 Windungen 0,7mm genommen.

Die Spule habe ich auf einem Besenstiel mit 23mm Durchmesser gewickelt in den ich kleine Nägel als
Führung eingeschlagen hatte. Das ging eigentlich ganz einfach. Um die Drähte nach dem Entfernen
der "Schablone" irgendwie zusammen zu halten habe ich auf die Spule einige Tropfen Sekundenkleber
gegeben während sie noch auf dem Stiel war. Ich war erstaunt wie fest die Spule dadurch wurde. Die
weisse Schicht auf dem Draht stammt von den Dämpfen des Sekundenklebers.



Durch Zufall war der "Spalt" in meiner Kupferspule gerade so gross geworden das ich die Spule,
obwohl diese ja um den Magneten herum greift, ohne sie verbiegen zu müssen, seitlich auf den
Magneten schieben konnte. Das ist natürlich eine tolle Sache und wird für spätere Modelle
gleich übernommen. Manchmal müssen beim Tüfteln auch Zufälle zur Hilfe kommen.
Im rechten Bild sieht man das die Kupferspule an den Ende sehr dick geworden ist weil sich der
Draht dort auftürmte. Das werde ich versuchen beim nächsten mal besser zu lösen.

.

Das nächste Bild zeigt die Spule wie sie später zusammen mit den 15 anderen über dem Magnetring
sitzen würde. Was ich derzeit baue ist übrigens der Einfachheit halber kein Drehstrom- sondern
ein 1 Phasen Wechselstromgenerator. Beim späteren Nutzgenerator würde ich aber so bauen
das Drehstrom entsteht. Für diese "Grundlagenforschung" am Testgenerator ist es aber egal
ob 1 Phasen oder Drehstrom, es ergäben sich dadurch elektrisch keine neuen Erkenntnise.



Bei 300 U/min entsteht in der Spule 0,8 Volt. Das mal 16 genommen (16 Spulen auf dem Umfang)
ergibt 12,8 Volt effektiv bei 300U/min.
Ich werde mit weiteren Einzelspulen experimentieren und dann irgendwann 16 Stück anfertigen.
Der Widerstand dieser einzelnen Spule betrug ca. 0,3 Ohm.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Folgende Idee hab ich zum Generator bzw. zum Kupferwiderstand der Wicklung:
Je höher die Spannung, desto geringer die Auswirkungen.

Hier ein Extrembeispiel:
Eine Spule erzeugt 12V Leerlaufspannung mit 10 Ohm Spulenwiderstand. Bei 1A Laststrom kommen dann nur noch 2V raus.
Wickelt man doppelt so viele Windungen rauf, dann verdoppelt sich der Widerstand, allerdings auch die Spannung.
Hier erhält man dann 24V mit 20 Ohm, das ergibt bei 1A Strom dann 4V am Ausgang.

Gut, diese Widerstandwerte sind etwas hoch gewählt, aber rechnet man die von Bernd hoch, so bekommt man bei 12V ca. 4,5Ohm Spulenwiderstand.
Das würde bedeuten:
12V/4,5Ohm mit 1A => 7,5V*1A=7,5W
Doppelte Windungsanzahl:
24V/9Ohm mit 1A => 16V*1A=15W.
Geht man davon aus, daß man bei höherer Spannung weniger Strom braucht (für die selbe Leistung), dann kann man z.B. mal den Strom halbieren und erhält:
24V-9Ohm*0,5A=19,5V*0,5A=9,75W

elektrischer Wirkungsgrad:
7,5W/12W=62,5%
15W/24W=62,5%
9,75W/12W=81,25%, also eine Steigerung des Wirkungsgrades um ca. 20%

[Bernd]

Hallo Jürgen, deine Rechnung enthält einen kleinen Denkfehler.

Wickelt man doppelt so viele Windungen rauf, dann verdoppelt sich der Widerstand,
allerdings auch die Spannung.

Für doppelt soviele Windungen ist einfach kein Platz, das heisst deine Rechnung geht davon aus
das beliebig viel Raum für die Kupferwicklung zur Verfügung steht, das ist aber nicht der Fall
denn mit zunehmenden Abstand vom Magneten wird deutlich weniger Spannung induziert.
Derzeit würde ich sagen das eine Spulendicke bis ca. 1/4 Magnetdurchmesser noch Sinn macht, genau
weiss ich es noch nicht. Die Höhe der Induktion nimmt auf jeden Fall bei grösseren Abstand zum
Magneten stark ab.

Wenn du deine Rechnung ein zweites mal durchrechnest, diesmal aber jeweils den gleichen
Raum/Volumen für das Spulenwickeln als Grundlage nimmst, sieht das Ergebnis ganz anders aus.
Dann bleibt der Verlust nämlich immer der gleiche.

Grüsse

Bernd

[Cyclone]

Hallo,

ich hatte eine sehr interessante Diplomarbeit gefunden, mit dem Thema :


Entwurf, Bau und messtechnische Untersuchung eines Windenergiegenerators mit dualer Permanentmagnet-Erregung


Hier der Link :
http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2004/887/

Sehr interessant finde ich die Tabelle die die erzeugte "Energiedichte" pro Kg in beschreibt :

Generator_Masse_Leistung.jpg (80.39 KiB) 10097-mal betrachtet

Wenn ich die Tabelle richtig interpretiere bedeutet dass, wenn ich z.B. einen
Generator haben möchte der bei 67 U/min 10 Watt erzeugt wird er nach der
Berechnung 10Watt/12.9Watt/kg = 0.76 kg wiegen (Ich hatte das Gewicht vom Gehäuse nicht
mit eingezogen). Selbst bei 200 U/min und 1kW würde so ein Generator ca. 26 kg wiegen.

Ich halte das für ziemlich wenig, insbesondere deshalb weil ja die Magnete selbst schon sehr schwer sind. (
Neodymium hat die Ordnungszahl 60!! im Periodensystem, Blei 82).



Gruss,
Cyclone

[Bernd]

Hallo Cyclone. Es ist immer wieder schön solche Berichte zu lesen wie deinen verlinkten.
Primär scheint es dort um ein geringes Gewicht des Generators zugehen. Was das mit den oft
dort erwähnten Wort Windenergie zu tun hat erschliesst sich mir nicht vollends. Bestenfalls ein
geringes Generatorläuferrgewicht wäre ganz praktisch.
Das Endergebnis der dort vorgestellten Konstruktion finde ich aber sehr mässig. Der Wirkungsgrad
liegt bei 70%, das Leerlaufmoment bei 100U/min liegt bei 0,6Nm ! Grob geschätzt wäre das ein
Anlaufmoment von ca. 0,4Nm, das ist nichts tolles.
Alles in allen sehr unspektakuläre Werte.

Grüsse

Bernd