Magnete und Spulen Anordnung für Generator

[Besserwessi]

Also das Stärkste Feld in den Spulen hat man bei Variante 3 und 4. Wobei die Variante 3 noch den Unterschied hat, das die Teilung für die Spulen und Magnete verschieden ist - entsprechend hat die Version weniger Rastmoment. Mit Eisenkernen und den relativ großen Toleranzen beim Eigenbau kann das wichtig werden. Die Andere Anzahl und entsprechend mehr Phasen als Ausgang kann man aber auch ohne Zwischenraum bei den Magneten bekommen.

Mein Favorit wäre die Variante 5, ggf. noch zusätzlich mit Eisen auf der Innenseite, mit den Magneten verbunden.

[Manf]

Das ist ja schön, dass es mit der Simulation funktioniert hat. Ganz optimal muss es ja für ein Trainingsgerät nicht werden.
Ein Bisschen Eisen in den Spulen und etwas Abstand zwischen den Magneten ist sicher hilfreich.

Zur Abnahme der induzierten Spannung kann man jeweils die Spule mit der größten Spannung an den Ausgang schalten, das geschieht üblicherweise mit einem Kommutator.
Ich nehme aber an dass der Aufwand dafür nicht vorgesehen ist.
Man kann die Spannungen der Spulen auch über Dioden zusammenführen. Bei den einzelnen Spulen ist aber die Spannung nicht sehr hoch und die Dioden haben damit einen relativ großen Spannungsabfall.

Dann sollte man eben doch alle Spulen (oder größere Gruppen von Spulen) synchron magnetisieren die Spannungen der Spulen addieren und dann erst gleichrichten. Dabei müsste man eben je nach Größe der Gruppen Rastmoment in Kauf nehmen.

Grundsätzlich kann man die Spulen oder Magnete auf der Rückseite verbinden, nicht nur paarweise sondern auch zu beiden Nachbarn. Es kommt in der Praxis darauf an, in welcher Form man das Eisen einbringt, vielleicht in Form von Blechen oder Drähten.

[dj_cyborg]

Ok, ich werde mich in den kommende Tagen mal dran versuchen. Kommutator wird es denke ich nicht werden, wohl eher ein Paar Schottky Dioden. Ggf ein kleiner Tiny, Shunt und Display um zu sehen was man geleistet hat... mal sehen.

Ich gebe dann mal ein Update was man mit so einem Aufbau an Leistung erhält.

Ich danke euch Beiden nochmal und ein großes Lob an roboternetz.de, ist vom Niveau her nicht zu toppen.

mfG
Mario

[dj_cyborg]

Hallo,
wie Versprochen hier mal ein kleiner Ergebnisbericht.

Ich habe den Generator 2mal bauen müssen.

1. Aus einer MDF-Platte – war zu instabil, die Magnete haben den Rahmen verzogen
2. Aus Fichtenholz / 54 Neodymmagnete / 54 Spulen zu 2 Kreisen zusammengeschlossen mit je 25 Wicklungen / ohne Eisenkerne

Folgende Ergebnisse habe ich bei ca. 120Umdrehungen/min. :

Was kommt an den Spulen raus?
-Je Spulenkreis ca. 2,5-3V~ also gesamt 5-6V~ bei stattlichen 3-4A (alles bei Kurzschluss gemessen)

Was kommt nach dem Spannungsdoppler raus?
-ca. 10-12V= bei ca. 1-1,5A

Was kommt nach dem Festspannungsregler raus?
-5V= bei ca. 1-1,5A also ca. 5Watt

Was kommt raus wenn man einen Trafo 6V~ / 230V~ mit dem Spulenstrom füttert?
-ca. 120V~ mit ca. 22mA, also ein erheblich Leistungsverlust, aber das Handyladegerät springt bei 100V~ an und beginnt mit ca. 50mA zu laden.

Soweit sind meine Erwartungen erfüllt, als nächstes werde ich versuchen Strom/Spannung über einen Shunt zu messen und auf einem Display auszugeben. Ich wollte die errechnete Leistung dann in kcal umrechnen, mir fehlt noch ein Faktor für den Wirkungsgrad des Systems. Ich bin noch am Überlegen wie ich den ermitteln kann.

mfG
Mario

[Manf]

Schöne Übung, und erst recht wenn es dann noch funktioniert.
Wenn es also um die 10 W sein können dann sollte es zur Not auch mit einem 10-20W DC Motor gehen wenn das Handy einmal schneller geladen werden soll. Aber ich glaube das ist dann schon wieder viel zu praktisch gedacht.

Für den Wirkungsgrad ist die Eingangsleistung Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit. Hierbei sollte das Drehmoment über die Motorkonstante des Generators und den Strom gemessen (geschätzt) werden können.

[Calis007]

Wie heftig ist eigentlich die gefuehlte Bremswirkung? Evtl. kannst Du auch daran den Wirkungsgrad festmachen - speziell, wenn Du vielleicht mit einem Ergometer mit Wattanzeige vergleichen kannst..

[dj_cyborg]

Hallo Manf, hallo Calis007

@Manf

So wollte ich das auch angehen, nur habe ich gerade irgendwo einen Denkfehler.
Es sollte doch auf der einen Seite die elektrische Leistung stehen und
auf der anderen die mechanische Leistung und sich dazwischen der Wirkungsgrad ergeben.

auf der einen Seite die elektrische Leistung
P=U*A=10V*1A=10VA=10Watt

auf der anderen Seite die mechanische Leistung

F=1N (Habe ich mit einen mit Messbecher auf der Pedale gemessen, habe ca. 0,1l Wasser daraufstellen müssen bis sich das System gedreht hat)
n= 120U/min= 2/s
d= 18cm= 0,18m Kurbeldurchmesser
s= pi*d= 0,565m Kurbeldurchmesserumfang


Variante 1
M= F*d/2 = 1N*0,18m/2 = 0,09Nm
w= 2*pi*n*1/60s = 2*pi*120U/min*1/60s = 12,566rad/s
P= M*w=0,09Nm*12,566rad/s = 1,1309Nm/s = 1,1309Watt

Variante 2 (zur Kontrolle)
P= F*s/t = 1N*0,565m/0,5s = 1,13Nm/s = 1,13Watt (0,5s da 2Umdrehungen pro sekunde)

Ergebnis:

Eingang 1,13Watt => Ausgang 10Watt => Juhu, ich habe das Perpetuum mobile erfunden Wirkungsgrad von 885%

Liegt es daran das ich die Kraft im unbelasteten Zustand gemessen habe? Oder was mach ich Falsch?



@Calis007

Ich kann die Bremswirkung schlecht Messen ich besitze auch kein Ergometer und auch kein Federkraftmesser.
Leider... Deswegen der Messbecher...

Danke für Eure hilfe

mfG

Mario

[Christian H]

Hallo,

gratuliere, tolle Konstruktion. Zur Rechnung: der Kurbeldurchmesser wird wohl nicht 0,018m sein sondern 0,18 m. Dann ist bei einer Drehgeschwindigkeit von 2/sec die Reibung höher als wenn sich das Gerät eben in Bewegung setz. Das paßt dann eher und es is wieder nix mit einem Perpetuum mobile.

Ich vermute ja, dass demnächst der Umbau vom Generator zum Motor kommt. Dann strampelst Du locker eine Stunde und Deine Frau gibt Dir wegen Deiner Superleistung eine Extraprotion zum Abendessen.

Viele Grüße

Christian

[Calis007]

Ich kann die Bremswirkung schlecht Messen ich besitze auch kein Ergometer und auch kein Federkraftmesser.
Leider... Deswegen der Messbecher...

Ich schrieb ja auch von gefuehlter Bremswirkung. Es sollte sich doch ein spuerbarer Unterschied beim Treten ergeben zwischen unbelastetem elektrischen Ausgang (Leerlauf) und kurzgeschlossenem (Vorsicht, wenn Du da gegen deutlichen Widerstand ordentlich reinhaust, koennen da schon mal dreistellige Wattzahlen zur Vernichtung anstehen).
Wenn da nichts - oder nicht viel - zu bemerken ist, dann nimmst Du wohl auch nur einen Bruchteil der moeglichen Kurbelleistung elektrisch ab..

Mein Ergometer meint, dass etwa 80W rueberkommen, wenn ich mal fuer 20 min minimal schwitzend locker trete, 550W wenn ich fuer 20 sec. alles gebe..

Ich sag mal, 10-15W Unterschied (also Deine 10W + grob geschaetzte Verluste) wuerde ich deutlich spueren beim lockeren Treten..

PS: Klar, das mit dem Becher taugt nichts, die Umdrehungsgeschwindigkeit fliesst da massiv (quadratisch? Kubisch? Haengt vermutlich von der genauen Zusammensetzung der Widerstaende ab, also Lagerreibung, Luftwiderstand, magnetische Bremswirkung) in die Leistung ein..

PPS: "Ich habe auch an so einen Drucksensor gedacht. Aber das lässt sich wohl konstruktiv schlecht machen."
Hmm.. aktuelle E-Bikes haben da Tretkraftsensoren und steuern darueber den Hilfsmotor, vllt. gibts da brauchbare Teile oder Anregungen.. ka, noch brauch ich keinen Motor