vilken seriekoppling är bäst?

[Tompaiuppsala]

När en magnet med lämplig storlek rör sig förbi spolarna skapas en växelspänning.  I en pannkakasgenerator med spolar kopplade i serie finns det två sätt att göra det på.
Vilken ger det bästa resultatet

[Zigge]

För pannkakor är den ena modellen bäst (planlindad - är det så det heter?), för statorn blir inte så tjock då och man kan hålla ett mindre luftgap  (luftgapet ska ju hållas minimalt). Eller rättare sagt, man vinner inget på att låta spolarna överlappa varandra även om varje spole innehåller färre lindningsvarv. Det blir ändå samma mängd koppartråd som ska få plats, så det blir bara knöligare att lägga ut dubbelt så många spolar i en ring, delvis över varandra.

För en pannkaka låter man tre faser (=3 spolar) normalt löpa över 4 magneter. Låter man spolarna överlappa varandra får man plats med tre faser över två magneter och man får dubbla frekvensen, 40 istället för 20 Hz för en 12-polig generator vid 180 rpm. Frekvensområdet för ett 2-metersverk blir alltså ca: 40-120 Hz istället för 20 - 60 Hz, det är allt och för vår del har det ingen betydelse. I och för sig kan frekvensen stiga högre än så vid starkt vind, men på ett ungefär...

För vanliga elmotorer med massor av spår (36, eller så) funkar den andra modellen bra, för där finns redan ett förutbestämt luftgap och överlappande lindningshärvor gör inte statorn tjockare så att luftgapet måste ökas. Man kan också breda ut en spole över flera spår, av olika anledningar. När man bygger om elmotorer till permanentmagnetgeneratorer brukar man göra så för att minska kuggningen, samtidigt som man vinklar magneterna, men det här är överkurs och jag känner att jag är ute på djupt vatten nu.  

Den ena modellen är inte effektivare än den andra, det handlar bara om vad som passar olika generatortyper bäst med tanke på utrymme, så tror jag att det är. Bygger man vindkraftverk som ska anslutas till elnätet bör man väl ha koll på frekvensen, men vi som laddar batterier behöver inte tänka på sånt. I och för sig gillar inte transformatorer låg frekvens, men transformatorer är ju heller inget vi krånglar med.  

[Zigge]

Aha, du pratar om något helt annat.
Det enda intressanta där är ju att strömriktningen blir rätt i förhållande till magneterna och är det en enfasare blir ju båda bilderna rätt, B känns dock mer konsekvent eftersom man slutvarvet på den ena spolen ansluta till startvarvet på nästa o.s.v.

[Tompaiuppsala]

<tack för ditt långa utlägg Zigge...

Jag kan inte släppa taken på det här ändå, även om det är av ringa betydelse för funktionen hur man seriekopplar och lindar spolarna.

Blir sinuskurvorna olika tro, blir det en bättre topp på det ena sättet och en mer trubbig topp på det andra?
Magneten som passserar de både benen passerar i ena fallet tråd som ligger väldigt nära varann, i yttervarv, mer koncenterad gemenensam spole, medan i det andra fallet blir spolen teoteriskt mer utslätad?

Det är bara en känsla jag har,något reptilhjärnan säger mig, vet inte varför...

[Zigge]

Jag tror inte det har någon som helst betydelse för sinuskurvans utseende. Ska man bara ladda batterier har det heller ingen betydelse hur kurvan ser ut. Det är effektivvärdet som räknas och toppvärdet när laddningen påbörjas.

[Röst i CyberSpace]

Om Överlappning:

För vanliga elmotorer med massor av spår (36, eller så) funkar den andra modellen bra, för där finns redan ett förutbestämt luftgap och överlappande lindningshärvor gör inte statorn tjockare så att luftgapet måste ökas.

Överlappning i bilgenerator
Jag öppnade en gammal bilgenerator och där kunde man se överlappningen av lindningarna som du skrev om. Där var dom 3 lindnings faserna överlappade i varandra med en tredjedel.


Statorn är uppbyggd av 26 st lackerade runda och tunna plåtplattor staplade på varandra. Plattorna har ett stort hål i mitten( D=93 mm, där rotorn är och snurrar).
Det finns också 36 skåror i plattorna plats för statorlindningarna.



Fakta från bilgeneratorn:

Statorlindning
Tråd diameter………. 1.3 mm
Antal faser………….. 3 st
Spolar/fas…………... 12 st
Varv/fas……………. ca 14 st  (trådarna fastklibbade, svåra att räkna)
Spolens mått……….. höjd=27 mm:  bredd=24 mm
Kopparlängd/fas…… 102 cm*14 = ca 14 m
Resistans/fas……….. ca 0.19 ohm

Rotorlindning(magnetiserings lindning)
Tråddiameter………. . 0.7 mm
Spolens diameter…… ca 66 mm
Antal varv………. …  ca 320 st
Kopparlängd………    ca 64 m
Spolens resistans…… 3 ohm

Luftgap mellan stator och rotor…… ca 0.5 mm

[Zigge]

Tjusig bild och utförlig beskrivning av växelströmsgeneratorer i bilar.

[Röst i CyberSpace]

Serie Lindning
 
Serpentin lindning:
Efter att ha sett hur stator lindningen är gjord i bilgeneratorn börjar jag undra om det inte ska gå efterlikna denna serpentin lindning av spolarna i luftlindade konstruktioner också(se bild), för att förenkla arbetet alltså. Det här gäller främst-1 fas generatorer, för annars blir de överlappning som ökar luftgapet.

Själva tråddragningen:
Man låter alltså tråden runda utplacerade piggar på statorn i en serpentin färd runt skivan, varv efter varv tills spolarna är klara!
Vad jag har förstått motsvarar serpentinspolarna på ”bilden”, 4 stycken spolar(inte 8 st).

Skillnaden:
Skillnaden jämfört med vanligt lindade spolar är att om vi har exempelvis 12 st magneter runt om så istället för 12 spolar blir det bara 6 stycken på statorn. Om man då vill få samma spänning från generatorn som med 12 spolar måste man använda dubbelt så många varv. Men eftersom det här sättet att linda drar hälften så mycket tråd per varv blir åtgången densamma!
 
Funderingar:
Teoretiskt borde de funka, sen om de praktiskt går att platta ihop lindningen tillräckligt bra när man lindar så där vet jag förstås inte!

[Tompaiuppsala]

ha!

intressant, det här är precis vad jag sysslar med just nu i tron att jag har kommit på mågot nytt. Att linda en enda lång tråd precis som du berskriver. Jag försökte först mäta upp längden tråd per varv och därefter göra en tjokare "kabel" bestående av 50 trådar. Tyvärr blir den alldeles fär styv för att kunna linda i någon serpentinväg. Med tunnare tråd fungerar det nog. Annars får man vira varv för varv. Ett problem blir då istället det som min bild. men som gå att undvika

I ditt fina exempel vill jag ändå påstå det är att jämföra med 8 spolar och längden tråd blir i princip oförändrad.

 

[Röst i CyberSpace]

Serie lindning

Serpentin lindning II
Ja se där, tänk så synkroniserade man blir på det här Forumet. Men du var nog före mig i alla fall med denna ide, för de är först nu som denna tanke slagit mig.

Antalet spolar:
Att jag fick det till 4 spolar på ”bilden” beror på antalet trådbuntar(eller vad man ska kalla det) som en magnet passerar(se bild) på sitt varv runt skivan.
  Med 8 vanliga enskilda spolar på en stator skär en magnet 16 stycken trådbuntar(2*8 st), men på min serpentinbild skärs bara 8(1*8 st).
Visserligen är antalet kopparpasseringar magneten skär på ett varv samma i båda fallen men med enskilda spolar så består kopparövergången av 2 trådbuntar från 2 intilliggande spolar.

Lindningsförslag:
Undra om något sånt här kan funka. Har inte provat själv att linda spolar så jag vet inte hur knixigt de är egentligen, men saker brukar vara betydligt besvärligare än de först ser ut att vara!

[Tompaiuppsala]

Tänk..
Jag hade ingen förhoppning om att någon skulle förstå mitt dilemma med serpentinlindning. Du har dock förstått och dessutom gett ett förslag på lösning. Det är inte omöjligt det fungerar.. om man dessutom har grövre tråd blir det enklar att göra passande skåror i listen.

Vad gäller antalet spolar tänker jag så här. Om man teoretiskt flyttar varannan spoles övre och varanna spoles under del, som jag försökt visa i bilden, blir resultatet en serpentinlindning. Då inser man at mängden tråd bör vara densamma i båda fallen. Det är enklare att "uppleva" om man tänker fyrkantiga spolar tycker jag

[Zigge]

Tompa, du måste släppa enfasarna nu och gå över på minst 3-fas, som ger 73% högre effektivvärde.
3-fas är inte svårare än 1-fas.  

Den där typen av lindningar ni visar blir svåra att göra i praktiken. Det kommer att kvävas rena trolleriet för att trådarna inte ska korsa varandra.

[Röst i CyberSpace]

Serpentinlindning III

Om du menar att dina 4 enskilda spolar & serpentinlindningen du byggde är likvärdiga när det gäller trådåtgång samt spänningsproduktion,.. så håller jag med helt och fullt!
 För de viktiga, antalet trådar som magneten skär på sin väg har ju inte ändrats!




Fler varv:
Däremot så fick din serpentinlindning 6 varv nu efter din ombyggnation, medan de ursprungliga spolarna bara hade 3 varv. Båda alternativen ger alltså samma spänning ut men har olika antal lindningsvarv.

Zigges formel:
För att serpentinlindningen ska passa i Zigges formel(Generatorspännings formeln) så är jag inne på att se din serpentinlindning som 2 spolar med 6 varv(N=6). För då bli spänningen ut samma som 4 enskilda spolar med 3 varv(N=3).

Ja de blev lite grötigt nu, men huvudsaken man får rätt spänning ut från spolarna så spelar de mindre roll hur många de anses vara. Jag kom just på att jag skrev att bilgeneratorn som jag öppnade hade 12 spolar/fas, men med mitt egna sätt att räkna har den ju bara 6/fas(12 st halvspolar)!



Förresten, har du verkligen tänkt prova en serpentinlindning?
eller ska du spola kröken, så att säga.

[Zigge]

Serpentinlindningen borde funka utmärkt, så jag ser bara det praktiska problemet. Hur lindar man den utan att trådarna korsar varandra?