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Fremderregter Gleichstrommotor |
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BID = 877980
simonhess
Gerade angekommen
Beiträge: 8
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Hallo zusammen
Ich brauche dringend Hilfe, was den Kauf eines Elektromotors angeht. Dieser sollte ein Schwungrad mit den Massen: Durchmesser = 220 mm und Länge = 115 mm antreiben. Das Rad ist aus Stahl und wiegt ca. 45 kg. Da das Rad als kleiner Energiespeicher fungieren soll (für ein Experiment, als funktionsfähiges Modell mit nicht allzu schlechtem Wirkungsgrad), muss es möglichst reibungsfrei laufen. Meine Idee war es, einen fremderregten Motor zu nehmen, damit keine Dauermagneten Reibung verursachen. Im Internet finde ich allerdings nichts Passendes. Mir wurde auch schon geraten, eine Kupplung (z.B. eine Magnetkupplung) zu nehmen, damit das Rad im Leerlauf ohne grössere Reibung drehen kann. Auch kam der Vorschlag, eine Nebenstrommaschine umzubauen (die Brücken zwischen Feld und Ankerwicklung entfernen). Jedoch sagt mir der Begriff "Nebenstrommaschine" nicht sehr viel und auch Google konnte mir nicht weiterhelfen. Jetzt hoffe ich, dass mir hier geholfen werden kann. Wie würdet ihr das Problem lösen? Vielen Dank schon im Voraus. Im Anhang habe ich ein kleines Dokument mit wichtigen Angaben zum Schwungrad hochgeladen.
Mfg
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BID = 877984
Offroad GTI
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Zitat :
| | einen fremderregten Motor zu nehmen, damit keine Dauermagneten Reibung verursachen. |
Wenn die Magneten Reibung verursachen, ist der Motor Schrott 
Du denkst jetzt bestimmt an eine Bremswirkung aufgrund von Induktion. Die tritt aber nur ein, wenn die Motorklemmen galvanisch verbunden sind. Sind sie jedoch offen, läuft der Motor frei, so dass wirklich nur noch die mechanische Reibung der Lager und evtl. Lüfter wirkt. Eine mechanische Entkopplung wäre daher am besten.
Zitat :
| | Im Internet finde ich allerdings nichts Passendes. |
Jeder Einphasenwechselstrommotor (Kondensatormotor) ist sozusagen fremderregt. Und natürlich auch Dreiphasenwechselstrommotoren (Drehstrommotoren). Wieso muss es unbeding Gleichstrom sein? Soll die Drehzahl geregelt werden?
Zitat :
| | mit den Massen: Durchmesser = 220 mm und Länge = 115 mm antreiben. Das Rad ist aus Stahl und wiegt ca. 45 kg. |
Bei den Maßen (ohne ss) komme ich auf 34kg 
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 5 Mär 2013 23:38 ] |
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BID = 877995
GeorgS
Inventar
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Zitat :
| | Meine Idee war es, einen fremderregten Motor zu nehmen, damit keine Dauermagneten Reibung verursachen. |
Das ist eine Kateridee, genauer gesagt Unfug.
Und keine gute Voraussetzng für so ein Projekt.
Was ist das? Aufgabe? Spielerei?
Wo soll die Energie aus dem Schwungrad am Ende hin?
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Dimmen ist für die Dummen
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BID = 878001
perl
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Zitat :
| Wenn die Magneten Reibung verursachen, ist der Motor Schrott
Du denkst jetzt bestimmt an eine Bremswirkung aufgrund von Induktion. Die tritt aber nur ein, wenn die Motorklemmen galvanisch verbunden sind. |
...Bis auf die i.d.R. deutlichen Hystereseverluste und Reibung am Kollektor.
In sofern ist die Überlegung einen fremderrregten Motor zu verwenden schon nicht falsch.
Ich würde aber einen Drehstromasynchronmotor bevorzugen und den über einen FU auf die erforderliche Drehzahl bringen.
Nach dem Abschalten der Versorgung existiert da wirklich nur noch die Lagerreibung und die Luftreibung an dem glatten Anker. Evtl. vorhandene Ventilatorflügel kann man ja entfernen.
Aber stets an die Gefahr denken, die von einem solchen Spielzeug ausgeht.
Wenn bei 30.000/min die Schwungscheibe zerreisst, oder der Motor demontiert, wird es lebensgefährlich.
So etwas macht man am Besten mit senkrecht stehender Welle in einer Erdgrube, damit die Brocken aufgefangen werden, falls etwas passiert.
P.S.:
Ich war so frei deine Angaben in ein etwas gebräuchlicheres Format zu bringen.
Wie ich das sehe, brauchst du gar nichts großartiges zu basteln, denn die Anker von größeren Drehstrommotoren haben ganz ähnlich Abmessungen und bestehen zum größten Teil aus Eisen.
6000/min halten die auch locker aus.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 6 Mär 2013 2:03 ]
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 6 Mär 2013 2:03 ]
Der Upload im Edit klappt nicht mehr. Das pdf also im nächsten Beitrag!
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 6 Mär 2013 2:05 ]
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BID = 878002
perl
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BID = 878008
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BID = 878010
Offroad GTI
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Zitat :
| | und Reibung am Kollektor. |
Na klar, habe ich doch glatt die Kohlebürsten unterschagen 
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
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BID = 878122
simonhess
Gerade angekommen
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Vielen Dank für eure Antworten.
Zitat :
| | Bei den Maßen (ohne ss) komme ich auf 34kg |
Ja ich habe da ein flasches Mass angegeben. Es wären 150 mm und nicht 115 mm tut mir leid. Dann kommt man nämlich auf 44 kg.
Zitat :
| | Und natürlich auch Dreiphasenwechselstrommotoren (Drehstrommotoren). Wieso muss es unbeding Gleichstrom sein? |
Du würdest mir also eine Drehstrommotor empfehlen? Der Grund dafür, dass ich eigentlich einen Gleichstrommotor nehmen wollte war ursprünglich dieser: Wenn ich das Rad anschliessend entlade, will ich einen Handyakku (5V und 1A) mit der Energie aufladen. Da USB Gleichspannung ist, wäre es also ein Vorteil, wenn man einen Gleichstrommotor hätte. Da mein Wissen nicht sehr weit über Gleichtrommotoren hinausgeht, kann ich den Einsatz eines Drehstrommotors nicht so gut beurteilen. Hätte mir da jemand noch ein par Ideen, was z.B. die Umwandlung von Dreh- in Gleichstrom angeht?
Zitat :
| | Wird auch bezeichnet als Nebenschlussmaschine. |
Wüsstest du auch gerade eine Firma, welche solche Motoren verkauft?
mfg
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BID = 878123
perl
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Zitat :
| | Wenn ich das Rad anschliessend entlade, will ich einen Handyakku (5V und 1A) mit der Energie aufladen |
Bitte nicht schon wieder ein Perpetuum Mobile! 
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BID = 878133
winnman
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Von Perpetum ähnlichem ist bisher ja nichts zu erkennen. 
Prinzipell wäre hier eine Gleichstrommaschine mal nicht ganz verkehrt.
Lese dich mal bei den Gleichstrommaschinen ein. 
Welche Stromquellen stehen dir zur Verfügung?
Welche GS Maschine steht dir zur Verfügung? (hier wäre eine antike GS Lichtmaschine zb.: aus VW Käfer mal ein guter Ansatz)
Minimum Voraussetzungen (bei obiger LIMA oder ähnlichem zur Beschleunigung geigneten Maschinen):
12V mit mind 40A
Regelbare Spannungsquelle mit 0-15V mind 3-5A
Die enthaltene Energie bei 1000 min-1 wird aber dein Handy hoffnungslos überladen. 
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BID = 878145
perl
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Zitat :
| | Von Perpetum ähnlichem ist bisher ja nichts zu erkennen. |
Doch, leider:
Zitat :
| | brauche dringend Hilfe, was den Kauf eines Elektromotors angeht. Dieser sollte ein Schwungrad mit den Massen: Durchmesser = 220 mm und Länge = 115 mm antreiben |
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BID = 878147
Offroad GTI
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Offtopic :
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Zitat :
| | Ja ich habe da ein flasches Mass angegeben. |
Schon wieder ss 
Masse vs. Maß ...das kann doch nicht so schwer sein... |
Zitat :
| | Es wären 150 mm und nicht 115 mm tut mir leid. Dann kommt man nämlich auf 44 kg. |
150mm ist ja noch weniger. Wenn ich jetzt mal unterstelle, dass wieder der Durchmesser gemeint ist: ^2\cdot 150mm\cdot 7,8gcm^-3=15,8kg&zusatz=120 "LaTeX: m=V\rho=\frac{\pi}{4}(150mm)^2\cdot 150mm\cdot 7,8gcm^-3=15,8kg")
Rechnen wir mal (sehr theoretisch und idealisiert) weiter...
Trägheitsmoment: ^2=0,044kgm^2&zusatz=120 "LaTeX: J=\frac{1}{2}mr^2=\frac{1}{2}15,8kg\cdot(75mm)^2=0,044kgm^2")
Rotationsenergie (ich gehe jetzt mal von einem GSM aus, welche eine Nenndrehzahl von 3000min -1 besitzt*): ^2=55,7J&zusatz=120 "LaTeX: E_{rot}=\frac{1}{2}J\omega^2=\frac{1}{2}0,044kgm^2\cdot(3000min^{-1})^2=55,7J")
Umrechnung in die äquivalente Lademenge bei 5V: 
Das ist bei einem Akku mit bspw. 1000mAh offensichtlich gar nichts.
*würde man die Drehzahl soweit runtersetzten, dass der Motor gleich 5V ausgibt (bei einem 12V Motor also etwa auf 1250min -1, hätte man eine wesentlich geringere Rotationenergie (da die Drehzahl quadratisch eingeht) von knapp 10J.
ABER: Wie eingangs schon erwähnt, ist das alles nur Theorie. Denn der Motor wird durch die Belastung natürlich abgebremst und verliert damit seine Rotationenergie.
Außerdem ist ein Vollzylinder nicht gerade eine ideale Schwungmasse. Denn jede Masse, die nah an der Rotationsachse sitzt, trägt quasi nicht zur Rotationenergie bei. Je weiter weg die Masse von der Drehachse ist, desto größer die Rotationenergie.
Bsp: 28" Fahrradfelge
Wenn du da anstatt des Reifens eine 30mm Rundstange rumlegst (etwa 25kg) erhältst du ein Trägheitsmoment von etwa 13kgm 2 (also etwa das 300fache)
Nur mal ein kleiner Hinweis am Rande: Auch Nebenschlussmaschinen haben Kollektoren (und damit natürlich auch Kohlebürsten). Sie sind also genausowenig reibungsfrei wie permanenterregte GSM.
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 6 Mär 2013 23:23 ]
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 6 Mär 2013 23:25 ]
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BID = 878164
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Zitat :
| | Wüsstest du auch gerade eine Firma, welche solche Motoren verkauft? |
z. B. die Fa. Bretzel in Eschborn, Telefon 0 61 96 / 4 03 19 - 0. Wenn auch ein gebrauchter Mot in Frage kommt dann frag nach einem Hr. Scharla.
Ich würde zu einem fremderregten Mot raten. Durch übererregung kann man im Generatorbetrieb eine höhere Spannung als die Nennspannung herausbekommen. Der Wirkungsgrad ist beim Fremderregten natürlich schlechter als bei einer Maschine mit Dauermagneten, denn die Energie für die Feldwicklung muß ja auch aufgebracht werden.
Natürlich haben fremderregt und Nebenschluss und Gleichstromlima Kohlebürsten mit ihrer Reibung und Übergangsverlusten.
Soll es eine gebrauchte 12V Gleichstromlima werden kannst Du Dich an mich wenden, ich halte die aber für zu groß für das kleine Schwungrad und den kleinen Strom den Du benötigst.
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BID = 878166
Offroad GTI
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Da hat sich doch glatt ein Rechenfehler eingeschlichen, wenn man ω schreibt, sollte man auch mit ω rechnen
^2=2,17kJ&zusatz=120 "LaTeX: E_{rot}=\frac{1}{2}J\omega^2=\frac{1}{2}0,044kgm^2\cdot(2\pi\cdot 3000min^{-1})^2=2,17kJ")
Und auf die Ladung umgerechnet: 
Das sieht jetzt schon besser aus, reicht aber immer noch hinten und vorne nicht.
Anders sieht es beim Beispiel mit der Fahrradfelge aus:
E rot=628kJ
Q=125kC=( sagenhafte) 34900mAh
Wenn du Spaß am Basteln hast, und gerne Energie im Kreis schickst (und dabei auch noch nicht allzu wenig davon vernichtest) kannst du das gerne machen 
Anders sieht es natürlich aus, wenn du das Teil Beschleunigst 
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
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BID = 880469
simonhess
Gerade angekommen
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Hallo zusammen
So ich habe mir das ganze nochmals überlegt und bin zu folgendem Schluss gekommen:
Ich benötige ja schlussendlich 5 Volt und 1 Ampere (Daten des Adapters), um den Akku zu laden. Mit P = U*I gibt das 5 Watt. Wenn ich den Akku z.B. 10 Sekunden lang laden will (zur Demonstration), macht das mit P = W/t 50 Joule. Also müssen auf dem Rad 50 Joule gespeichert sein. Jetzt sollte ich noch einen Motor/Generator haben, welcher bei einer angemessenen Umdrehungszahl 5 V und 1 A abgibt. Jedoch wird sich das Rad während dem Entladen abbremsen und somit habe ich keine konstante Drehzahl und dadurch wird auch die abgegebene Spannung nicht konstant sein. Wenn man noch die Reibung und den Luftwiederstand berücksichtigt, sollte der Motor also etwas mehr als die 5 V und 1 A bei maximaler Drehzahl abgeben, oder? Und wie kann ich die Gleichspannung stabilisieren?
Mit freundlichen Grüssen
simonhess
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