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Thema: Generator / Elektromagnet

  1. #1
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    Generator / Elektromagnet

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    hallo erstmal


    habe ein paar fragen zum thema elektromagnetismus und verstehe da noch einige dinge nicht. hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.



    wie kann man die stärke eines elektromotors berechnen? ist das bei allen gleich oder spielt die bauweise (größe der spulen / größe der magenete + abstand) eine rolle? wann erhöht sich die kraft des elektromotors? liegt das an den ampere oder an den volt? ist ein generator mit mehr volt oder mehr ampere kräftiger (bei gleicher wattzahl und gleichem motor)? und sind umdrehungen = kraft?


    und wie sieht das ganze bei spulen bzw. elektromagneten aus? ist ein elektromagnet mit 4,2 ampere und 24 volt genauso stark wie ein elektromagnet mit nur 12 volt bei 4,2 ampere?
    und wenn ich schonmal dabei bin, wie viel % der kraft, geht bei der induktion in einem generator verloren (von der drehbewegung)? bzw. wie berechnet sich die induktion?



    vielen dank schonmal im voraus und sry für die vielen fragen, hoffe trotzdem ihr könnt mir weiterhelfen thx Phoinix

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Es gibt ganze Bücher die sich mit dem Thema Magnetismus befassen, es ist also schwierig das ganze jetzt kurz zusammenzufassen.

    Ein Draht wird, wenn von Strom durchfloßen, von einem Magnetfeld umgeben. Wenn man den Draht nun passend aufwickelt erhält man einen Magneten, der genau gleich wie ein Dauermagnet wirkt. Der Stärke der magnetischen Größen hängt einerseits davon ab, wie die Spule gewickelt ist, und andererseits davon, wieviel Strom durch die Spule fließt. Grob vereinfacht kann man also sagen: Je mehr Strom, desto mehr Kraft, und je mehr Windungen, desto mehr Kraft.
    1A durch 100Windungen haben die gleiche Wirkung wie 100mA durch 1000Windungen.
    Du musst Spannung und Strom auseinanderhalten. Die Spannung ist nur die treibende Kraft, die die Elektronen durch den Leiter drückt, der Magnetismus hängt allerdings nur vom Strom ansich ab.

    Man kann Magnetismus ähnlich wie elektr. Strom betrachten: Der magnetische Fluß wird von einer Quelle erzeugt(Magnet), und wird dann über einen Magnetkreis geführt. Man kann sich das wie eine Spannungsquelle vorstellen, die den Strom durch Widerstände durchdrückt. Luft stellt einen großen Widerstand dar, Metalle einen kleinen. Das ist in einem Motor nicht anders, da wird durch die Magneten der magnetische Fluß durch den Rotor geführt und dieser schließt asich dann wieder über die metallische Außenhülle des Motors. Somit sollte auch klar sein dass zum Beispiel die Luftspalte im Motor möglichst klein gehalten werden müssen.
    Größere Magnete bringen nix, dickere allerdings schon.
    Die Frage "was bringt mehr Kraft, Strom oder Spannung" sollte inzwischen auch geklärt sein, ausschlaggebend ist der Strom, allerdings wird eben dieser Strom über die Spannung gesteuert.

    Gute Generatoren bringen Wirkungsgrade von 99% zusammen. Kleine Motoren /Generatoren sind natürlich weitaus schlechter.
    Induktion bedeutet dass Spannung in einen Leiter induziert wird, und somit dann Strom fließen kann.
    Damit es zu Induktion kommt muss sich der magnetische Fluß ändern. Ein veränderbares Magnetfeld erreicht man z.B. indem man einen Draht zwischen 2 Dauermagneten hin und herbewegt. Wenn du einen Motor antreibst kannst du an den Klemmen ein Spannung messen.

    Um das wirklich zu verstehen musst du dich mit der Theorie wohl etwas vertraut machen, aber ich hoffe mal dass ich das wichstigeste rüberbringen konnte.
    Grüße,
    Harri

  3. #3
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Das Thema Motorkonstante gehört sicher auch dazu. http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=2463

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Noch mein Senf dazu:
    Elektromotore haben Nennwerte, darunter fällt auch der Nennstrom und Nennspannung, bei dem ein Nennmoment und eine Nenndrehzahl abgegeben werden können (mein Prof. würde mich schlagen, es heißt Bemessungs-, nicht Nenn-). Die Spannung hat eigentlich nur Auswirkung auf die Drehzahl des Motors, somit kann man per Spannungsänderung die Drehzahl verstellen (z.B. PWM). Der Strom allerdings, ist unabhängig von der Spannung und nur abhängig vom Belastungsmoment (und einigen Konstanten). Würdest du einen Motor mit 1Nm belasten, so würde er bei 100V genauso viel Strom ziehen, wie bei 50V, jedoch würde die Drehzahl absinken. Die Moment über Drehzahl Kennlinie von gewöhnlichen Gleichstrommotoren ist eine Gerade, mit Änderung der Spannung bei gleichem Moment, verschiebt sich die Kurve parallel zur X-Achse.
    Die Leistung ergibt sich aus Drehmoment*2*pi*Drehzahl (Mechanisch. Elektrisch wirds nochmal durch den Wirkungsgrad geteilt). Der Wirkungsgrad ist meist abhängig von der Last oder Drehzahl, da gibts beim Hersteller Kurven für, aus denen man den ablesen kann.

    Genauer stehts bei http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichstrommaschine
    unter Mathematische Grundlagen
    Wichtig ist: M=k*phi*I, wobei bei nem normalen Gleichstrommotor es sich hier wohl um eine permanenterregte Gleichstrommaschine handelt, und damit k*phi=Konst ist. Drehzahlverstellung geht dann mit der Gleichung 1a

  5. #5
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Wie sieht das ganze eigentlich bei Magneten aus? Kann ich Elektromagnete so pollen das sie sich anziehen oder abstoßen?

    Wenn ich Permagente dauerhaft, jeweils auf den gleichen Seiten belaste, d.h. wenn Nord/Nord oder Süd/Süd sich dauerhaft abstoßen würden, würde der Magnet sich dann entladen?

    Wie lange halten Permanentmagnete eigentlich (ich weiß das, das Thema sehr kompliziert ist und ich weiß selbst das so etwas von der Magnetischen-Flussdichte abhängt usw., aber kann mir jemand ungefähr sagen, wie lange so ein Neodymmagnet ungefair hält und wpran das liegt?)?

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Also: Prinzipiell kannst du Elektromagneten umpolen. Die Richtung des Stromflusses wird sich ändern und demnach auch die Richtung des Magnetfelds um den Leiter.
    Der Magnet würde sich dann "entladen", wenn du die Remanzenfeldstärke erreichst. Du magnetisierst einen Gegenstand mit einem Feld mit X Tesla. Wenn sich das Material ausgerichtet hat, und das Magnetfeld abgeschaltet wird, bleibt ein Feld, kleiner als die X Tesla im Material zurück. Das kannst du auch wiederholen, z.B. in der Gegenrichtung. Magnete haben dabei eine Hysteresekurve, die Remanenzfeldstärke gibt dann an, ab wann der Magnet entmagnetisiert wäre.
    Die Lebensdauer von Permanentmagneten hängt am meisten von den Betriebstemperaturen ab, ab einer bestimmten Temperatur organisieren sich die Atome im Matieral wieder chaotisch, je heißer umso schneller. Neodym liegen bei 70-90°C afaik.
    Allerdings können auch starke Vibrationen entmagnetisieren, hab ich irgendwo gelesen, dh n magnetisiertes Stück Eisen kräftig gegen etwas Schlagen und es wird etwas von seiner Feldstärke verlieren.
    Und natürlich entgegengesetzte, starke Magnetfelder.
    Falls da jemand nen Fehler findet, bitte ich um Aufklärung

  7. #7
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    Im Elektromotor sind Elektromagnete die sich abwechselnd abstoßen und anziehen, das geht also.

    Wie lange Permanentmagnete ihre magnetisierung halten hängt vom Material, der Temperatur und dem Feld ab, das auf den Magneten wirkt.
    Wie so vieles geht auch der Verlust der Magnetisierung schneller bei höheren temperaturen. Spätestens bei der Curietemperatur ist Schluß. Bei den Materialien gibt es auch deutliche Unterschiede: die hartferrite und Seltenerdmagenten sind aber unter normalen Bedingungen sehr langlebig.
    Das Feld das das Magnetmaterial sieht hängt unter anderem von der Form des Magenten ab, und wie viel Externes Feld erzeugt werden muss. Günstig ist zum Beispiel der Hufeisenmagnet, besonders wenn er auch noch eine Eisenplattchen drauf hat. Wenn man dagegen 2 dauermagnete so zusammenhält, das sie sich abstoßen, hat man ein ungünstiges Feld für den Magneten.
    Wie viel Feld ein Magnetmaterial abkann hängt wieder vom Material ab. Entsprechend sind auch die Magenten schon geformt: Die klassischen magentmaterialen AlNiCo und Hartferrite sind da zum Beispiel recht unterschiedlich. AlNiCo-Magneten sind relativ lang zwischen Nord und Südpol (Stab oder Hufeisen). Magneten aus Hartferrite sind dagegen oft in der kurzen Richtung magentisiert (z.B. Magenten in DC Motoren).

    Normalerweise halten die Neodymmagenten sehr lange, wenn man sie nicht gerade heiß macht oder einem Staken Gegenfeld aussetzt. Wie viel Gegenfeld man dem Magenten zumuten kann sollte man in Datenblättern der Magenten finden. Die genaue Berechnung des Felds ist aber alles andere als trivial.
    Zum Teil ist auch die Korrosion eine Problem.

    Ein Beispiel für die Lange Haltbarkeit von Magnetisierungen sind Einschlüsse in Lava, die seit Millionen von Jahren die Magnetisierung aus der Zeit der Abkühlung halten.

  8. #8
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hi, Leute .... ^^


    Nehmen wir mal an eine Spule wäre einem magnetischen Feld ausgesetz, welches sich in Bewegung befindet. Durch dieses Magnetfeld würde ein Teil des Feldes durch Induktion auf die Spule übertreten, da dieses Feld ja eine Spannung in der Spule selbst erzeugt.

    Die Spule ist dabei stationär angebracht. Um die Spule herum stehen Permanentmagnete, mit hohem magnetischen Feld, die wiederum stationär um die Spule angebracht sind. Würde das Magnetfeld der Permanentmagnete auch in die Spule übertreten bzw. die Induktion verstärken?

    Meine Frage bezieht sich in erster Linie darauf, wie Magnetfelder sich gegenseitig beeinflussen. Wie beeinflusst ein sich stätig wechselndes Magnetfeld ein stationäres Magnetfeld?



    Vielen Dank nochmal im Voraus.

    MFG Phoinix

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