Generaattorin staattorimateriaali

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Terve taasen kaikille!

Tavoitteenani on rakentaa generaattori jonka kestomagneettiankkuri pyörii ~60-80t rpm

Ainakin 4-napaisen ankkurin pystyy vielä näille kierroksille rakentamaan, ehkä myös 2-napaisen (täytyy selvittää jollain FEM-ohjelmalla)

Staattorin taajuus olisi 2-napaiselle 1Khz jos pyörimisnopeus olisi 60t rpm

Mitä materiaalia pitäisi käyttää staattorissa?
Ainakin auton laturissa (12napainen, 6 000rpm taajuus on 1Khz)
rakenne on ihan tavallinen pinottu muuntajalevy.
Ehkä käytetty materiaali on korkeampaan taajuuteen soveltuvampi?

Tässä sovelluksessa voisi käyttää suoraan pienen autonlaturin (65A) staattorin runkoa käämimällä sen 12napaisen sijasta 2- tai 4napaiseksi.

En heti löytänyt auton laturissa käytetyn levyn tyyppiä. Jos tiedät tai löydät sen niin kerropa minullekin!

Sivut

Kommentit (41)

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Mielenkiintoinen projekti.

Muuntajia käytetään myös äänitaajuudella eivätkä pyörrevirtahäviöt ole kovin merkittäviä. Eli luultavasti tavallinen muuntaja-generaattorilevy on aivan sopiva.

On olemassa suurtaajuudelle (mutuna kymmeniä tai satoja kHz)tarkoitettuja toroideja rautapiirillä. Niissä käytetään niin ohutta muuntajalevyä tai oikeastaan jotain rautafilmiä, että ne soveltuvat ferriittien tilalle. Niitten etu on parempi vuontiheys.

En muista tarkemmin, mutta periaatteessa jos löytäisi tuollaista kelmunohutta sydänmateriaalia niin tulisi sopiva staattori melkoisille taajuuksille.

Eikös tuollaisesta generaattorista saa tehoa irti enämpi, kun taajuutta nostetaan? Magnetointia voi suurentaa ja vastaavasti staattorikäämiä paksuntaa ja lyhentää.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija

Kiitoksia vastauksesta!

Tällä hetkellä käyttämäni sähkökäyttö pystyy 3kHz taajuuteen,
tämä tarkoittaisi 180t rpm kaksinapaisena.
Nelinapaisena 90t rpm.

laakerointi kestää 80t rpm.

Mahtaako muuntajalevy syödä kaiken energian jos taajuus nousee 1>3kHz!

Tämä samantyyppinen sähkökäyttö pystyy myös tuuppaamaan saamansa energian suoraan sähköverkkoon ilman mitään lisälaitteita!!! Täytyy vain huolehtia siitä ettei sähkömittari lähde pyörimään väärinpäin (;

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Mittaa sen staattorin häviöt. Eli ajat sen verran virtaa käämeihin ettei rauta kyllästy ja taajuutta sen verran kuin tarvitset. Mutuna voisin todeta, ettei siinä prosenteista taideta edes puhua.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija

Enpä tullut ajateeksi!

Missä arvioisit auton laturissa käytetyn muuntajalevyn käyttökelpoisen taajuusalueen olevan? Entä optimaalisen? (jos taajuusalue voidaan kohtuullisella varmuudella olettaa riittävän ei kokeiluja tässä vaiheessa tarvitse tehdä)

Käytössäni on tällä hetkellä lähinnä taajuusmuuttajia ja servovahvistimia joilla voin kokeilun tehdä. Tamut eivät välttämättä sulata laturin käämitystä joka on lähes oikosulku (vain muutama kierros).

Voin tietysti käämiä staattorin mutta kierrosmäärä ja langanvahvuus olisi täysin hatusta vedetty. Tällöin tietenkin käämisin staattorin 2 -tai 4-napaiseksi jolloin myös ankkuri täytyisi tehdä uusi.

Lisäksi ilman ankkuria kuorma näyttää käytön kannalta lähinnä resistiiviseltä. Voin toki laittaa ankkurin mukaan ja se varmaan pyörisikin pelkillä pyörrevirroilla mutta kaipaisi varmaan magnetointivirtaa jotta saataisiin vähän todellisuutta vastaava mittaustulos?

Olen kääminyt moottoreita, aggrekaatteja sekä hitsi/aggrekaattiyhdistelmiä mutten välttämättä osaa arvioida oikeaa poikkipintaa johtimelle tähän sovellukseen.

Käytössäni ei tällä hetkellä ole muuta sopivaa testilaitetta.

Asia menee mielenkiintoiseksi! mitä ehdottaisit?

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Minulla on vain mutua takataskussa. Mutta pukkaa siihen vaikka vahvistimesta äänitaajuutta 3 kHz. Volumella virrat sopivaksi ja sitten vain mittaat staattoriin jäävän tehon. Käämiin jää suoraan käämin resistanssista tuleva teho, loppu on rautahäviötä. Onnistuu oskilloskoopilla ja shunttivastuksilla. Taajuuden voi virtittää vaikka 10 kHz kohdalle ja jos häviöt ovat edelleen vain prosentteja, niin niillä ei ole merkitystä. No ehkä magneettipiirin voisi koettaa sulkea jollain häviöttämällä jotta pääsisi hyvään vuontiheyteen, mutta millä? Pitäisi olla nahkeasti sopiva feriittilieriö siihen. Ja sellaistahan ei noin vain löydäkään. Ehkä isoja toroideja säkällä. Saa siinä olla vähän ilmaväliäkin.

Tieteellisempi tapa mitata magneettihäviötä on tutkia hystereesiä. Mitä isompi hystereesi sitä isompi hukkahävikki. Jaahas;muuten taitaa olla niin, että on kaksi häviöjuttua selvitettävänä. Pyörrevirta on omansa ja hystereesistä johtuva kentän laahaus omansa. Liian vaikeaa teoreettisesti jo.

Voihan häviötehon muuten mitata kalorimetrisestikin. Tunnettu virta ja taajuus systeemiin ja koko juttu öljyyn ja lämpömittarilla lämmön nousunopeus. Ja siten toinen mittaus tasasähköllä ja samalla virralla (pitää mitata tehollisarvo siitä vaihtosähköstä). Näin saadaan vähennettyä kuparihäviöitten osuus. Kakkosmittauksesta saa myös suoraan kertoimen teholle ja nousunopeudelle. Öljyastia hyvän lämmöneristeen sisälle, niin on varsin tarkkaa puuhaa jo.

Entä sitten mittaus aivan originaalissa kokoonpanossa? Generaattori oikosulkuun ja pyöritystä nimellisvirralla ja halutulla kentän taajuudella. Magnetointia sen verran, että tulee vain nimellisvirta. Ja koko paketti taas lämmöneristeen sisälle. Ei tarvita öljyä. Mitataan systeemin lämmön nousunopeus. Ja toinen mittaus niin että mitään ei pyöritetä. Magnetointiin sama virta ja staattoriin ulkoisesti nimellisvirta. Saadaan kuparihäviöitten aiheuttama lämmön nousunopeus ja virroista sekä jännitteistä syötetty teho. Suhteista saadaan rautahäviöitten suuruus.

Pyörittäminen onnistuu porakoneella ja välityksellä. Häviöihin ei tarvita montaa vattia. Ja voithan muuten mitata myös pyöritysmomentin ja kulmanopeuden tuossa porakonevirityksessä (teho on momentti kertaa kulmanopeus). Et tarvitse silloin kalorimetrista mittausta.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija

Noniin...

Nyt löytyi sopiva materiaali (Rotelloy3)!!

Näyttää CAT liikkuvan samossa puuhissa ja lähes samantyyppisillä ratkaisuilla... Ja vielä paljon aikaisemmin kuin mitä mina puuhaan rupesin...

Toisaalta asiassa on se hyvä puoli ettei rajoita ratkaisuja vain olemassaoleviin ratkaisuihin, tällöin saattaa jäädä jotain tärkeää keksimättä!

http://www.eere.energy.gov/vehiclesandf ... lgrain.pdf

Tiedustelin saako vermettä ostaa mutta ei kuulemma ole vielä myynnissä, tuotekehitys on vielä kesken.

En kyllä heti keksinyt kuinka ankkuri toimii. Tavanomaisessa oikosulkumoottorissa on ankkurin levypakan päälle valettu alumiinista "johtimet" jotka puuttuvat tästä. Kertokaapa mitenkä tämä ankkuri toimii?

Lisäksi ihmetytti vielä "4/6" -tyyppinen moottori/generaattori. Periaate Ei ole minulle suoraan tuttu enkä heti löytänyt toiminnan perusteellisesti selvittävää vastausta vepistä. Kertokaapa ettei tarvitse ruveta asiaa kirjoista tonkimaan. (on muutakin tekemistä (: )

Vastaavia laitteita on kehitteillä kyllä muuallakin..

Vierailija
Paul M
Minulla on vain mutua takataskussa. Mutta pukkaa siihen vaikka vahvistimesta äänitaajuutta 3 kHz. Volumella virrat sopivaksi ja sitten vain mittaat staattoriin jäävän tehon. Käämiin jää suoraan käämin resistanssista tuleva teho, loppu on rautahäviötä. Onnistuu oskilloskoopilla ja shunttivastuksilla. Taajuuden voi virtittää vaikka 10 kHz kohdalle ja jos häviöt ovat edelleen vain prosentteja, niin niillä ei ole merkitystä. No ehkä magneettipiirin voisi koettaa sulkea jollain häviöttämällä jotta pääsisi hyvään vuontiheyteen, mutta millä? Pitäisi olla nahkeasti sopiva feriittilieriö siihen. Ja sellaistahan ei noin vain löydäkään. Ehkä isoja toroideja säkällä. Saa siinä olla vähän ilmaväliäkin.

Hyvää tietoa...

Tieteellisempi tapa mitata magneettihäviötä on tutkia hystereesiä. Mitä isompi hystereesi sitä isompi hukkahävikki. Jaahas;muuten taitaa olla niin, että on kaksi häviöjuttua selvitettävänä. Pyörrevirta on omansa ja hystereesistä johtuva kentän laahaus omansa. Liian vaikeaa teoreettisesti jo.

Joo, pyörrevirrat ovat kaikki kaikessa kun "huristellaan" yli 60 000rpm...

Voihan häviötehon muuten mitata kalorimetrisestikin. Tunnettu virta ja taajuus systeemiin ja koko juttu öljyyn ja lämpömittarilla lämmön nousunopeus. Ja siten toinen mittaus tasasähköllä ja samalla virralla (pitää mitata tehollisarvo siitä vaihtosähköstä). Näin saadaan vähennettyä kuparihäviöitten osuus. Kakkosmittauksesta saa myös suoraan kertoimen teholle ja nousunopeudelle. Öljyastia hyvän lämmöneristeen sisälle, niin on varsin tarkkaa puuhaa jo.

Aika rasvainen teoria...

Entä sitten mittaus aivan originaalissa kokoonpanossa? Generaattori oikosulkuun ja pyöritystä nimellisvirralla ja halutulla kentän taajuudella. Magnetointia sen verran, että tulee vain nimellisvirta. Ja koko paketti taas lämmöneristeen sisälle. Ei tarvita öljyä. Mitataan systeemin lämmön nousunopeus. Ja toinen mittaus niin että mitään ei pyöritetä. Magnetointiin sama virta ja staattoriin ulkoisesti nimellisvirta. Saadaan kuparihäviöitten aiheuttama lämmön nousunopeus ja virroista sekä jännitteistä syötetty teho. Suhteista saadaan rautahäviöitten suuruus.

Teoriassa voisi toimia... aivan liian hankala tässä vaiheessa tehtäväksi.

Pyörittäminen onnistuu porakoneella ja välityksellä. Häviöihin ei tarvita montaa vattia. Ja voithan muuten mitata myös pyöritysmomentin ja kulmanopeuden tuossa porakonevirityksessä (teho on momentti kertaa kulmanopeus). Et tarvitse silloin kalorimetrista mittausta.

Tähän testiin minulla on säädettävä 1,5kw piirilevytyöstökoneen karakäyttö joka pyörii yli 65000rmp.

Kiitoksia kovasti vinkeistä!!!

Kyllä tämä tästä etenee kunhan töiltä ehtii...

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005
tomimk

En kyllä heti keksinyt kuinka ankkuri toimii. Tavanomaisessa oikosulkumoottorissa on ankkurin levypakan päälle valettu alumiinista "johtimet" jotka puuttuvat tästä. Kertokaapa mitenkä tämä ankkuri toimii?
..

Oikosulkumoottorin roottorin valetut alumiinisauvat saavat leikkaavasta magneettivuosta jännitteen. Sehän tulee siitä että staattorissa on pyörivä magneettikenttä. Kun sauvat ovat roottorin päissä yhdistetyt renkaalla toisiinsa, syntyy aina silmukka jossa roottorin raudan ympäri on isohko virtalenkki. Virtalenkkiin nähden poikittain syntyy roottoriin voimakas magneettikenttä. Tämä kenttä on periaatteessa 90 asteen erolla siinä olevaan staattorin kenttään nähden eli magneettisesti vääntö on koko ajan ideaalinen.

Tyhjäkäyvä oikosulkumoottori kierrätää ankkuria lähes tahtinopudella, mutta edelleen kenttä on tuossa 90 asteen vaihesiirrossa. Se mikä muuttuu on roottorin kentän voimakkuus. Roottorisauvojen saama jännite lähestyy nollaa, kun roottorin nopeus lähestyy tahtinopeutta eli roottorista häviää lopuksi 90 asteen vaihesiirrosa oleva magneettikenttä kokonaan.

Oikeasti pitää puhua summakentästä. Ainakin tahtinopeudella ankkurissa on vain staattorin kenttä 0-asteessa. Kuormitettaessa on olemassa roottorin ja staattorin yhteinen summakenttä joka summakenttä roottorissa on sitten jotain 0 asteesta poikkeavaa. En nyt tiedä voiko summakenttä olla edes yli 45 asteen.

Eli kuvittelen tuossa momentin syntymistä magneettienttien keskinäisenä vaikutuksena.

Voihan sen kuvitella niinkin, että roottorin sauvassa oleva virta on staattorin aiheuttamassa leikkaavassa magneettikentässä ja virralliseen johtimeen tulee voima magneettikentässä.

Nyt pitäisi löytää jostain kuvia magneettikentän muuttumisesta oikosulkumoottorin ankkurissa eri jättämillä. Yritetään.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija

Teren kaikille!

Kertokaapa nyt pikaisesti toimintaperiaate ennenkuin tilaan materiaalit.
Itse en ymmärtänyt mitenkä tämä voisi toimia. Muuten rakenne oli nerokas laakeripesien värinänvaimennusta myöten...

Jos tämä on täysin huuhaata niin USA:n rahat ovat menneet kiville ainakin CAT:n osalta...

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26848
Liittynyt16.3.2005
tomimk
Teren kaikille!

Kertokaapa nyt pikaisesti toimintaperiaate ennenkuin tilaan materiaalit.
Itse en ymmärtänyt mitenkä tämä voisi toimia. Muuten rakenne oli nerokas laakeripesien värinänvaimennusta myöten.




Taisi olla kestomagentoitu tahtikone, tai sitten jotain oleellista oli jätetty näyttämättä. Roottori on siis voimakas 4 napainen kestomagneetti, joka pyöriessään indusoi virran staattorin keloihin.

Vaikka näppärät ja sinnikkäät harrastajat saavatkin aikaan hienoja projekteja, inhorealistinen minäni nostaa niskavillat pystyyn, jos joku on rakentamassa suurnopeusgeneraattoria ilman tietoa generaattorin toimintaperiaatteesta. Suosittelen lämpimästi perehtymään kirjallisuuden perusteella sekä moottorityyppeihin että suurnopeustekniikkan eritysivaatimuksiin ennen kalliiden osien tilaamista. Roottorin magnetointikin voi olla helpommin sanottu kuin tehty, tuollaisiin tarkoituksiin kun ei riitä sivellä roottorilevyjä kestomagneetilla.


Jos tämä on täysin huuhaata niin USA:n rahat ovat menneet kiville ainakin CAT:n osalta...

Kyllä suurnopeusmoottorit ja -generaattorit ovat ihan arkipäiväisiä teollisuustuotteita. Niiden vaatimat kalliit ja harrastajalle järkevinä määrinä vaikeasti saatavat erikoismateriaalit ja tasapainon edellyttämä tarkkuustyöstö vain tekevät niistä erittäin haastavia harrastusprojekteja.

Vierailija

En uskoisi ankkurin olevan kestomagnetoitu koska rotelloy3 (tai mikään muukaan muuntajalevy) ei juurikaan magnetoidu pysyvästi. Jos ankkuri magnetoitaisiin pakettina niin se olisi mahdollista vain yksisuuntaisesti. Tämä muoto ei oiken tuntuisi soveltuvan siihen, kaksinapainen ankkuri olisi tähän soveltuva.

Magnetointi kyllä onnistuu Suomessa ostopalveluna (on tehty) mutta materiaalin täytyisi olla pysyvästi magnetoituva.

Tässä ankkurissa käytetty rotelloy3 on helposti leikattavissa laserilla muotoon. Levyä voi tilata ihan kuvanmukaisenakin. Muutkin valmistettavat osat syntyvät kyllä ihan nykyaikaisin konepajamenetelmin ja tasapainotus käy helposti turboja tasapainottavassa liikkeessä.

Jotain oleellista voi olla tosiaan jätetty näyttämättä. Tällöin kaikki esitetyt lämpö -ja rasituslaskennat olisivat hölynpölyä.

Uskoisin että ankkuri magnetoidaan tässä pyörinnän aikana

Vierailija

Noniin!

Nyt löytyi selitys aiheeseen:
http://www.electrodynamics.net/document ... en2002.pdf
sivulla 5 esitetään Switched Reluctance (SR) -tyyppisen generaattorin rakenne ja toimintaperiaate.

Tämä vaatii oman ohjauselektroniikkansa joten ei sovellu tarkoitukseeni.

Siirrynpä takaisin kestomangeettiankkurin kehittelyyn... Ankkurista vain tuppaa tulemaan vaikea valmistettava koska magneetteihin kohdistuu melkoisia keskipakovoimia. Tämänhetkinen protorakenne kestää ainakin 40000rpm (kokeiltu) mutta laskelmien mukaan ei juuri enempää.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26848
Liittynyt16.3.2005
tomimk

Tässä ankkurissa käytetty rotelloy3 on helposti leikattavissa laserilla muotoon. Levyä voi tilata ihan kuvanmukaisenakin. Muutkin valmistettavat osat syntyvät kyllä ihan nykyaikaisin konepajamenetelmin ja tasapainotus käy helposti turboja tasapainottavassa liikkeessä.



Ei tässä siis ilmeisesti olekaan kyseessä harrasteprojekti, tai jos on, niin HC-asenteella ollaan liikkeellä.

Kuinka paljon muuten tuollainen laserleikkuu kustantaa pienissä sarjoissa? Kiinostaisi tietää edes suuruusluokan tarkkuudella. Se ilmeisesti on piensarjoihinkin sopiva työstömenelmä, kun kerran jotkut ovat teettäneet 1:8 veturimallin osia laser- tai vesileikattuina paksusta teräspellistä.


Jotain oleellista voi olla tosiaan jätetty näyttämättä. Tällöin kaikki esitetyt lämpö -ja rasituslaskennat olisivat hölynpölyä.



Kyllä ne voivat pitää paikkansa. Ne tuntui olevan käyty läpi varsin perusteellisesti, kun taas sähköistä puolta ei juuri ole valotettu. Tosin onhan se selvää, että tuollainen mainos on hyvin ylimalkainen. Tarkat tulokset lienevät liikesalaisuuksia.

Uskoisin että ankkuri magnetoidaan tässä pyörinnän aikana



Juu, tuo näyttää tosiaan olevan switched reluctance -tyyppinen kone. En vain tiennyt, että suurnopeuskoneet voivat olla tuollaisia.

Siirrynpä takaisin kestomangeettiankkurin kehittelyyn... Ankkurista vain tuppaa tulemaan vaikea valmistettava koska magneetteihin kohdistuu melkoisia keskipakovoimia. Tämänhetkinen protorakenne kestää ainakin 40000rpm (kokeiltu) mutta laskelmien mukaan ei juuri enempää.

Olisikohan helpompi saada elektroniikka-apuja. Tai jos sen roottorin voisi jyrsiä "yhdestä puusta" ja magnetoida sitten. Taitavat vain olla ikäviä koneistettavia monet hyvät magneettimateriaalit. Kyllä se kestomagneettitahtikonekin elektroniikkaa vaatii, jos tuotetulle sähkölle on vähänkin vaatimuksia (esimerkiksi tarvitaan vakiojännitettä).

Vierailija

Yksittäinen, kämmenen kokoinen 10mm vahvuine, laserkappale voi olla luokkaa 20eur.

tämmösen ankkurin pellit syntyisivät alle 100eur. Yleensä hinta määräytyy leikattavan matkan mukaan.

Kestomagneetti -ja induktiogeneraattorin elektroniikaksi käy mainiosti vähän kehittyneempi taajuusmuuttaja/servovahvistin jolloin ei tarvitse rakennella mitään. Näillä pääsee 3kHz asti. Näihin saa myös ohjauslogiikkakortin ja skooppitoiminnnot sekä PC-Käyttöliittymä tulee mukana. Lisäksi systeemiin on saatavilla valmis koettu järjestelmä energian työntämiseksi sähköverkkoon (ihan tavaomainen verkkoonjarrutus).

"Yhdestä puusta" tehty ankkuri ei yksin riitä, koska kestomagneettimateriaalit ovat hauraita. Tarvitaan ainakin tukeva rengas ympärille.

Tämän voi toki kiertää axial gap -tyyppisellä rakenteella.

Tietysti myös induktiogeneraattori olisi tehtävissä eikä välttämättä edes kovin vaikea. Lisäksi sama sähkökäyttö toimisi siinäkin.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat