Безжелезный генератор - каким он должен быть???

[Сашун]

Сообщение от Remel220

как вы с точки зрнеия "магнитного потока через площадь контура" можете объяснить вот такие осциллограммы, в виде бутылки?

Она, осциллограмма, при движении под катушкой пары широких магнитов с малым зазором между ними имено такая, чисто по Фарадею, и должна быть. Щас я ее скопирую, возьму в Word, уширю, что было место для писания, разобью на участки и напишу какой участок какому положению магнитов при их движении поперек катушки соответствует.
-------------
Приложены.
Ваша исходная осциллограмма и она же, но "механически" раздвинутая для удобства пояснений. Щас много пар магнитов рисовать буду и размещать их под 2-й картинкой.

[Valeriy]

Наверно резало от быстрой скорости движения. Магниты вместе, ширина катушки как и магнит. 2 файла (один растянут) магниты раздвинуты на ширину магнита. Всунул резистор 20 Ом, чтобы шумы убрать.

[Сашун]

Сообщение от Сашун

Она, осциллограмма, при движении под катушкой пары широких магнитов с малым зазором между ними имено такая, чисто по Фарадею, и должна быть.

См. картинку

[Remel220]

Сашун, укажите , пож-ста, источник, откуда вы взяли графики поста 310. http://windpower-russia.ru/showpost....&postcount=310
Они только подтверждают мои мысли...

Добавлено через 6 минут

Сообщение от Сашун

См. картинку

Сашун, рисовать не надо по готовой картинке ( тем более имея мои осциллограммы и фотки) - вы словами и формулами покажите самодельщику откуда ИМЕННО ТАК, а не подругому получается в данном конкретном случае. Именно такая будет амплитуда и форма сигнала - разъясните! Почему это плохо или хорошо, и что надо сделать чтобы было лучше. Или не надо лучше, это самое лучшее, как правильно, Сашун???

[Сашун]

Сообщение от Remel220

Вы словами и формулами покажите самодельщику откуда ИМЕННО ТАК, а не подругому получается в данном конкретном случае

Чтоб я понял, что Вы хотите - так нет .

Как получить график тока от двух рядом с зазором магнитов? Оно же индукция подчиняется принципу суперпозиции. Берете график от одного магнита, который северным полюсом кверху. Берете второй график для второго магнита, который кверху южным полюсом - он такой же, только перевернутый.
Сдвигаете один график относительно другого на зазор между магнитами и складываете графики, как в школе учат - для каждой точки на оси абсцисс по оси ординат откладываете сумму ординат от обоих графиков.
Получаете график индукции от обоих магнитов.
Что есть рамка с осциллографом возле ваших магнитов. закрепленных на вращающемся роторе? Это просто датчик для измерения магнитной индукции по окружности магнитов. Оно же все электро- и магнитоизмерительные приборы на этом принципе устроены - чтоб измерить электрический ток - берут рамку с этим током, цепляют пружинку, надевают на магнит и смотрят - насколько рамку с током отклонит магнит - см. устройство амперметра.
А, чтоб измерить изменение магнитного потока - наоборот, берут малую рамку (феррозонд) и по величине тока в ней, определяют как магнитный поток меняется. Ну еще на датчиках Холла есть магнитометры.

Поэтому - цель непонятна смотрения на все эти осциллограммы с всплесками на краевых эффектах- на этих эффектах, вследствие из малости ведь генератор не построишь !

Добавлено через 29 минут

Сообщение от Remel220

откуда вы взяли графики поста 310

Искал - не нашел.
Что показать самодельщику формулами? Закон Фарадея? Формулу Лоренца? Так этому в школе учат. Забывчивые могут перечитать учебник физики
А зачем "форма сигнала"? Чтоб отвлечь самодельщика от генератороделания на изучение краевых эффектов? Так на них отвлекаться не надо - они маленькие, на них генератор не построишь. Оно, наоборот, нужно такую конструкцию стремиться создавать, чтоб эти краевые эффекты свести к минимуму - они только почем зря обмотки греют.
А насчет "лучше" - я не понял. Что именно хочется лучше?
У ветра со средней Одесской скоростью 4 м/с на 1 кв. м. ометаемой ветряком площади мощность 36 ватт. КПД преобразования около 0,3. Т.е. с ветряка площадью 1 кв. метр реально можно получить электричества на 10 ватт. Вот народ и изощряется ...

[Remel220]

Сообщение от Сашун

Чтоб я понял, что Вы хотите - так нет

Хорошо, попробую по другому...
Уважаемые знатоки и приверженцы "магнитного потока через контур"! Сформулируйте, пожалуйста, требования-рекомендации-правила и т.п. при изготовлении бессердечниковых генераторов для самодельщиков для получения максимальных мощностных характеристик генераторов, опираясь на закон Фарадея Е=дельта фи/дельта t.
Ну и как это расчитать, естественно. Т.е. - надо делать только так и почему. И почему по другому делать не надо. КАКИМ ДОЛЖЕН БЫТЬ БЕССЕРДЕЧНИКОВЫЙ ГЕНЕРАТОР??? ДАЙТЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.
Ну вот например, Гром рекомендует делать катушки по ширине магнита, про зазоры между магнитами ничего не говорит. Другие рекомендуют зазор делать половину ширины магнита. Вот почему именно так и не иначе??? Обоснуйте свою точку зрения.
А я сформулирую потом свои практические рекомендации самодельщикам.

Добавлено через 23 минуты

Сообщение от Valeriy

Наверно резало от быстрой скорости движения. Магниты вместе, ширина катушки как и магнит. 2 файла (один растянут) магниты раздвинуты на ширину магнита. Всунул резистор 20 Ом, чтобы шумы убрать

Валерий, я не понял показания осцилла: по клеткам амплитуда среднего импульса на первой картинке и на третьей почти одинакова, а по показаниям нет - 47,6В и 23,8В, тут почти в два раза отличие. Чему верить?

Добавлено через 47 минут

Сообщение от Сашун

Поэтому - цель непонятна смотрения на все эти осциллограммы с всплесками на краевых эффектах- на этих эффектах, вследствие из малости ведь генератор не построишь !

Вот потому вы и не понимаете самодельщиков...и речь не про краевые эффекты! Вы так различие осциллограмм, похоже и не поняли...
Сашун, обведите жирным или ещё как выделите эти "краевые эффекты" на моих осциллограммах и на осциллограммах Валерия. Я хочу понять, что вы под ними подразумеваете. Иначе мы друг друга не поймём.

[DJ_Grom]

Сообщение от Remel220

Ну вот например, Гром рекомендует делать катушки по ширине магнита, про зазоры между магнитами ничего не говорит.

А смысл? Вам всё равно, что бы вам не говорили.
Это личное дело каждого, исходя из того, что он собирается сделать, крутилку которая радует глаз или генератор, который даст неплохое подспорье отоплению.
Если имеешь магниты , то имеешь мысль, дальше простые расчёты, из разряда "чтоб влезло" методом подбора.
Кому нужно, тот разберётся в основе работы генератора и увидев, что помимо "проводников", т.е. катушек, есть контур, есть такое понятие как площадь и сила магнитного потока, и самое главное - частота, тот никогда больше не ошибётся в создании своего гены и уж точно не станет слушать тех, кто за малым не в каждом предложении талдычит про "катушка не работает дыркой". Катушка работает площадью, через которую проходит магнитный поток и изменение его напряжённости даёт нам наши любимые вольты и тем больше их, чем быстрее и больше эти изменения (и хоть убейся об стену, но против физики не попрёшь, кстати третий закон Ньютона, сила действия равна силе противодействия)

Если уж вернуться к вашим измерениям меандра и трапециидальной осцилограмме на секторных магнитах, то подскажу, как добиться почти идеального прямоугольника.
1. Т.к. катушка вашего меандра состоит из большого количества витков, катушка "расплывается" во времени. Имею ввиду, что не все витки разом имеют прохождение через границу полюсов. Выход: сделайте катушку из одного провода.
2 Т.к. все знают, что магнитное поле соседних магнитов на краях замыкается по кратчайшему пути, катушку максимально приблизить к магнитам, чтоб замыкание всё равно проходило через контур катушки, который должен повторять периметр магнитов.

Вот, как-то так....

Добавлено через 9 минут
Я давно разобрался в этой системе и могу спокойно моделировать все процессы в уме.
Да, я не вычисляю, сколько даст виток и гена вцелом, не пользуюсь заумными формулами и спец.техникой типа тесламетра, что получим, всё наше, но просчитать, чтоб не было каламбуров с подключениями и расстановку витков, намотать тестовую катушку и сделать на базе этих данных генератор, я могу.
Всё в этой жизни просто, если знаешь, как оно устроено.

Добавлено через 4 минуты

Сообщение от Remel220

А я сформулирую потом свои практические рекомендации самодельщикам.

Типа последнее слово останется за вами?
Анекдот про говорливую тёщу и горное эхо все знают? Она сошла с ума... =))))

[Valeriy]

Сообщение от Remel220

я не понял показания осцилла

я только сейчас обратил внимание, я какой-то новый режим включил (нормальный вместо одиночного). Еще не со всеми настройками разобрался. Надо смотреть в левый нижний угол, где заданы параметры на деление и по ним ориентироваться. А справа в этом режиме не совпадает, как в одиночном.

Сообщение от Remel220

Сформулируйте, пожалуйста, требования-рекомендации-правила и т.п. при изготовлении бессердечниковых генераторов

Remel220, все тоже самое,что и для генераторов с железом и те-же формулы. Вот только с магнитами не так, как с железом (в железном маленький зазор и можно по всякому изощряться). Во первых, магнит чем шире, тем более энергитчески лучше узкого. Сумма толщин противоположенных магнитов больше зазора. Самая важная величина, это расстояние между магнитами. Расстояние должно быть не менее 1.5, но лучше 2 зазора. Ставить шире можно, но это деньги на ветер, индукция в зазоре от этого не вырастит. Катушка внутри по магниту.

Сообщение от DJ_Grom

Да, я не вычисляю, сколько даст виток и гена вцелом,

Зря. Я всегда считал и все совпадало. Даже по простой формуле E=LBV.

Сообщение от DJ_Grom

и самое главное - частота

Я бы сказал, что частота не причем, нужна линейная скорость. Магнитный поток от дробления не прибавится.

[Сашун]

Сообщение от Remel220

требования-рекомендации-правила и т.п. при изготовлении бессердечниковых генераторов для самодельщиков для получения максимальных мощностных характеристик генераторов, опираясь на закон Фарадея Е=дельта фи/дельта t. Ну и как это расчитать, естественно. Т.е. - надо делать только так и почему. И почему по другому делать не надо. КАКИМ ДОЛЖЕН БЫТЬ БЕССЕРДЕЧНИКОВЫЙ ГЕНЕРАТОР??? ДАЙТЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

У Вас, простите, в самой постановке вопроса уже есть "внутреннее противоречие". Что такое "максимальная мощностная характеристика"? На какую мощность нужно спроектировать генератор - на 1 кВт или на 20?
При конструировании генератора нужно исходить кроме законов электромагнетизма из собственных возможностей. Что толку от мощного генератора могущего дать 10 кВт, если возможности самодельщика ограничены скоростью ветра 5 м/с ?

Сперва нужно определить возможности самодельщика по изготовлению ветродвигателя (ветряка) - привода будущего генератора, а конкретно, мощности и диапазона рабочих оборотов ветродвигателя.

Затем нужно определиться с характером нагрузки будущей ветроустановки с генератором, ибо, скажем, для подогрева воды в бассейне, отопления коттеджа и для подзарядки раз в месяц 6-вольтового аккумулятора мопеда или планшета нужны существенно разные ветроустановки.
А иначе может получиться случай. когда на Запорожец установлены колеса от Камаза или на Камаз мотор от Запорожца.
======================

А насчет применения Закона Фарадея - тут, как раз все очень просто.
Если Вы сконструировали генератор без ненужных потерь в обмотках, так его КПД будет максимальным вне всякой зависимости от внутреннего устройства - он всю механическую энергию от ветряка будет преобразовывать в электрическую. Вне какой бы то ни было зависимости от расположения катушек и магнитов.
Основа конструирования любого генератора - его энергетический баланс:
Полученная от ветряка механическая энергия расходуется на:
- преобразование в электроэнергию;
- нагрев обмотки;
- потери на трение (в подшипниках и ротора об воздух).

Поэтому, эффективный генератор вовсе не тот, где много сильнейших "правильно расположенных" магнитов и самые толстые провода в обмотке, а тот, у которого при требуемой мощности меньше бесполезные потери энергии.

Пример дам для пояснения последнего тезиса. Упаси Боже - вовсе не для того, чтобы хаять, а просто указать на недостатки не полностью рациональной конструкции. Возьмем генератор Владимира74. Где у него бесполезно теряется энергия и сколько? Генератор уже "прокручен" проведены начальные тесты. Есть некоторые характеристики.
Вот, допустим, будет работать этот генератор на 24-вольтовую систему в выходными параметрами 28 вольт и 60 ампер, т.е. на мощности 1680 ватт.
Ток каждой из 4-х фаз при этом - около 15 ампер. Сопротивление фазы по замерам и расчетное - примерно 0,32 ампера.
А как устроено индуцирование тока в фазе? А - по "усеченной синусоиде" - ток генерируется только половину времени периода. Значит, при среднем токе 15 ампер, в активной части периода среднее действующее значение тока 30 ампер и в активную часть периода фаза греется мощностью 30*30*0,32=288 ватт. Зато другую часть периода фаза не греется вообще - в ней тока нету. Т.е. средняя потеря мощности в одной фазе на рабочем режиме 144 ватта. А у 4-х фаз - 576 ватт.
При выходной мощности, напомню, 1680 ватт.
А еще есть потери на трение. Допустим, ватт 25.
Т.е. КПД составляет около 1680/(1680+576+25)=74%
А, было бы фаз не 4, а, к примеру, 6? Оно же нам все равно, сколько фаз намотать.
Катушки бы поуже, имели витков чуток меньше и, соответсвенно, меньшее сопротивление - около 0,25 ома. И ток в фазах был бы меньше в полтора раза - всего 10 ампер. И, если катушки и магниты правильно расположить, генерировался бы ток полный период, а не половину.
Были бы потери в фазе не 144 ватта, а только 25 ватт, а в 6 фазах - 150 ватт. Вместо 576 ватт - на 420 ватт меньше.
А КПД генератора был бы 1680/(1680+150+25)=90%.

Не зря, оказывается, автомобильные генераторы с мощностью выше 1 кВт делают 5-, 6-, 7- и 9-фазными - беспокоятся, чтоб были эффективнее - чтоб потери были меньше. А массогабаритные характеристики для самодельного генератора - типа вогнать мощность побольше в малый габарит - вопрос даже не второй, а почти последний - делать то всего одну штуку - можно на материалах не особо экономить.

Извините за длинность.

Добавлено через 33 минуты
Дополнение.

Почему катушки фазы в торцевом генераторе не должны быть ни широкими ни узкими.

А потому, что, когда магнит "едет" по просвету катушки - в ней, в катушке, магнитный поток не изменяется = ток не генерируется. Т.е. на графике тока. ежели подключить осциллограф в это время периода "пустой участок".
Ежели теперь подумать про получаемую от генератора мощность - в это время мощности-то никакой от катушки нету!
Т.е. эта широкая катушка вырабатывает электричество неравномерно - то густо, то пусто. А это - плохо. Почему плохо - написано в предыдущем сообщении - там, где "густо" - возникают повышенные потери на нагрев катушки. Повторю пример.
Если ток в катушке вырабатывается непрерывно, катушка греется мощностью I*I*R.
А, если катушка широкая (2 ширины магнита), ток для той же мощности (при таком же среднем напряжении ) вырабатывается в 2 раза больший - катушка, в среднем, греется больше в 2 раза!

Вывод. Узкие катушки в фазах - эффективнее широких.

Не следует, однако, чересчур зауживать катушки !
Оно же, электрический ток вырабатывается изменением магнитного потока в катушке. Если катушка уже магнита наполовину, то в просвет катушки влезет от магнита только половина магнитного потока от магнитов - будет меняться поток не от 0 до Ф (Ф - весь поток, который магниты дают) и обратно, а только от 0 до 1/2 Ф - уменьшится вырабатывемый ток.
Это еще не все!
Когда катушка уже магнита и весь магнит уже накрыл катушку и движется дальше - магнитный поток в катушке тоже не меняется - он определяется ведь площадью дырки катушки (Ф=B*S), т.е., снова, ток в катушке в это время равен нулю!
А это снова вызывает такие же потери в узких катушках, как и в широких !

Отсюда правило. (Рэмель220 хотел)
Окружная ширина катушек (или волн меандра - волновой обмотки) должна быть сопоставима с окружной шириной магнита

Добавлено через 1 час 14 минут
Дополнение номер следующее.

Насчет таки окружной ширины катушек.

Многие, прочитав предыдущее дополнение, могут подумать, что нужно катушки делать точно по окружной ширине магнита. Так оно - вовсе не так!
Откуда берется в катушке ток? Ясно откуда - от изменения магнитного потока в контуре катушки.
А магнитный поток откуда берется? Тоже ясно - от постоянного магнита. А что такое магнитный поток? Тут вспоминают школу, где учат, что магнитный поток однородного магнитного поля через перпендикулярный индукции контур контур равен произведению индукции магнитного поля на площадь этого контура.
И совершают ошибку. Полагая, что в определении магнитного потока упоминается контур катушки.
Ничего подобного. Упомянутое определение магнитного потока - оно для "теоретического" однородного магнитного поля. Которого в природе вообще не бывает, поскольку полюсы постоянного магнита не имеют бесконечной ни длины ни ширины.
Магнитное поле постояного магнита - неоднородное! Это означает, что величина как магнитной индукции так и магнитного потока разная в разных местах как полюса магнита, так и в статоре генератора и, естественно, в катушках фаз генератора.
Если углубиться чуток в этот вопрос и раскинуть имеющимся мозгом, так станет понятно, что исходящий из магнита магнитный поток перпендикулярен поверхности полюса магнита только в одном месте - в центре полюса магнита - помните, Вам в школе рассказывали за силовые линии магнита? Так эти силовые линии направлены возле магнита в точности вдоль векторов индукции того магнитного потока, изменением которого и создается ток в катушках фазы генератора.
Ну и что?
А то, что сами катушки расположены в генераторе в статоре параллельно полюсам магнитов. Т.е. их, катушек, площади контуров перпендикулярны индукции магнитов только тогда, когда центр полюса магнита совпадает с осью катушки. А в остальное время периода что?
Да и сама индукция в разных местах полюса магнита разная. и по направлению и по величине.
Оказывается, в том школьном определении магнитного потока есть еще синус угла между направлением индукции и площадью контура. Опуская подробности, перейдем к экспериментальному факту.
Пойду от него картинку рисовать...
-----------

Рисовал- рисовал, красиво не получилось. Поэтому словами буду. Короче, эта индукция, а конкретнее ее, перпендикулярный полюсу и статору (плоскости катушек) вектор, который и должен учитываться при определении магнитного потока (и его изменения) через контур катушки, распределен по окружной ширине полюса в виде трапеции. За это можно на предудущей странице форума почитать. Эта трапеция (со скругленными углами и чуток выпуклой верхней, почти горизонтальной стороной) - она для широких магнитов. Шире миллиметров примерно 15-20. А для узких магнитов - она, трапеция, вырождается в треугольник со скругленной вершиной. Похожий даже очень на полуволну синусоиды. Но - никакого к ней отношения не имеющий.
А на самом краю магнита вектор индукции, перпендикулярный полюсу просто равен нулю. По простой причине - на расстоянии 0,1 мм "внутрь полюса" - он положительный, а на расстоянии 0.1 мм "наружу полюса" - отрицательный. Т.е. на самом краю полюса равный нулю.
А там, где находится плоскость катушки статора - на расстоянии 5-8 мм от полюса магнита область с положительной индукцией уже полюса магнита примерно на 4-8-10 мм.
Соответсвенно и катушка должна быть своей окружной шириной чуток уже окружной ширины магнита.
Если теперь вспомнить, что катушка состоит из многих витков обмоточного провода, образующих пучок проводов с окружной шириной в несколько миллиметров, то окончательную рекомендацию по выбору ширины катушки можно сформулировать так:
Окружная габаоттная ширина катушки должна быть равна окружной ширине магнитов ротора.

[DJ_Grom]

Сообщение от Valeriy

Я бы сказал, что частота не причем, нужна линейная скорость. Магнитный поток от дробления не прибавится.

Линейная скорость, это вопрос к оборотам.
Дробление на 2 даёт повышение частоты на 2 при той же линейной скорости и увеличение мощности в 2 раза!!!
Не верите мне? Возьмите любой генератор из асинхронника (перемотаный естессно) и прокрутите его на рабочих оборотах донора. Например, был 2х полюсник 1квт на 3000об/мин, сделали 24 полюса 1квт на 250об/мин, крутнув его на 3000об/мин, получим 12квт, теоретически естессно, т.к. на таких частотах железо будет греться и много других неприятных недостатков от работы "сетевого трансформатора" (а по-большому что гена, что транс, одно и то же) на частоте 600гц, вместо 50.
Вы же не делаете генератор на 2 полюса и на 3к об/мин...
Если имеется конкретный донор (имею ввиду асинхронник), то максимальную мощность с него получишь только при намотке на каждый зуб и сотношением 2м/3к. Можно конечно поиграться с количеством полюсов, но я не замечал, чтоб кто-то переклеивал и сравнивал характеристики, ибо это дело трудоёмкое и затратное.
Это что касается электрической части.
Дальнейшее повышение мощности зависит только от 2х причин. Сила магнитного поля в зазоре и обороты.
Причём если на первую мы можем повлиять, купив магниты самые мощные, либо не очень, заполнение ротора сделать максимальным, зазор минимальный.
То вторая упирается в обратную зависимость от винта. Выше мощность нужна -> нужен больше винт -> у которого меньше обороты.

Сообщение от Valeriy

Во первых, магнит чем шире, тем более энергитчески лучше узкого.

И чем толще тоже.


Сейчас попробую эксельку нарисовать для расчётов.