Jarin's napsal(a):Něco jsem k tomu toroidu našel, strana 5. Bohužel němčina je pro mě úplně mimo. Takže vycházím jen z obrázků.
http://www.borderlands.de/net_pdf/NET0308S4-10
Já si myslím, že ta němčina tolik nevadí, protože na tom Tvém modelu skutečně není žádná záhada nebo nejasnost.
1. Tento toroidní generátor bude mít nelidsky vysoké vířivé proudy = ztráty = zahřívání
2. V cívkách se Ti střídá magnetický tok po každém míjení magnetu, což indukuje napětí v pulzech, na jedné cívce jednou záporný, jednou kladný, a to zhruba tak, jak jsem to načrtl, byť jsem to načrtl podle B. Velký rozdíl v tom nebude.
3. Jakmile začneš z cívek indukované napětí odebírat, objeví se Lenz, který bude magnety přibržďovat. Není žádný důvod k tomu, aby se tam Lenz "neobjevil", nebo aby se třeba s něčím "vyrušil".
Adam napsal(a):......
1. Tento toroidní generátor bude mít nelidsky vysoké vířivé proudy = ztráty = zahřívání
.....
Včera dorazily 2 toroidní jádra na pokusy Ø140/70/40mm.
Jen dotaz, pokud se výrobce chlubí, že dodané vinuté jádro plechem 0,24mm, má mnohem nižší ztráty vířivé proudy a hysterezi, než jádra skládané z plechů u klasických traf, tak z čeho pramení, že bude mít nelidské ztráty při předepsaných 50Hz a výkonu v rámci průřezu od výrobce předepsaných max. 500W?.
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
1
Adam 20.01.2018 19:38 Bydliště: Praha
5793
563
5842
Jarin's napsal(a):... pokud se výrobce chlubí, že dodané vinuté jádro plechem 0,24mm, má mnohem nižší ztráty vířivé proudy a hysterezi, než jádra skládané z plechů u klasických traf, tak z čeho pramení, že bude mít nelidské ztráty ...
Pramení to ze způsobu užití jádra - Tvojí koncepcí. Pokud bys na to pouze navinul dvě cívky a užíval to jako trafo, tak to asi moc zlé nebude. Toroidní transformátory jsou naopak z hlediska tvaru nejdokonalejší (a nejméně ztrátové) transformátory. Pokud však nepůjde o trafo a podél vnitřního obvodu bude lítat magnet, tudíž postupně po obvodu vyvolává silné lokální změny v magnetizaci jádra, tam čekám silné vířivé proudy a výrazné ztráty.
Třeba jsi sehnal nějaké "speciálně skládané" jádro, které je vyráběné tak, aby byly vířivé proudy hodně eliminovány. O tom ale nebyla žádná řeč. Poslal jsi obrázek (animaci) magnetů s jádrem bez zmínek o specialitách jádra.
Tipuji, že se výrobce snaží zaujmout zmínkou o "zvláštním skládání jádra", ale přitom dělá 90% efektivity už jen ten tvar toroidu.
Adam napsal(a):...obvodu bude lítat magnet, tudíž postupně po obvodu vyvolává silné lokální změny v magnetizaci jádra, tam čekám silné vířivé proudy a výrazné ztráty. ...
Ne je to normální toroidní jádro pro transformátory, chlubení výrobce bude pramenit právě z podstaty toroidu a způsobu vinutí plechů a poměru železa k izolaci.
Otáčky budou voleny na výsledných 50Hz, takže změny v magnetizaci by měly být přesně stejné, jako u normálního trafa, tedy 50 změn magnetizace za sekundu a na to právě by mělo být to jádro optimalizováno. Domnívám se tedy, že ztráty budou při dodržení parametrů daných výrobcem stejné, jako by byly u běžného trafa.
V mezičase jsem trochu změnil koncepci návrhu, připravuju i další testy a simulace. Jedna zvláště zajímavá se týká stavu BEMF, jejíž výsledek mě právě vedl k nákupu jader a pokračování v pokusu. V podstatě se potvrdilo, co zde psal již Slávek, že BEMF tam je v plné míře 100%, ale podle všeho opravdu nevyleze z jádra. Skutečnost rozsekne až model.
3D Tiskárna právě tlačí díly, ale jen rotor se tiskne 20hodin(170g plastu=cca85Kč), tak doufám, že mi při tom něco nezfajluje nebo nevypnou proud. Stator(držák jádra) je ještě větší, tak zatím nevím tu dobu tisku, ale snad to vyjde. Nejhorší bude namotat ručně ty cívky, při 150z je délka drátu značná a musím s ním 150x skrz celou délku. No asi opruz.
Výsledky budu dávat průběžně.
0
2
Poota 21.01.2018 13:43 Bydliště: Praha
9068
603
7583
Jarin's napsal(a):Nejhorší bude namotat ručně ty cívky ...
Začne Ti být jasné, proč se ta toroidní jádra používají jen výjimečně
0
0
E_man 21.01.2018 15:11 Bydliště: Kde lišky dávají dobrou noc
2217
84
1820
Poota napsal(a):Začne Ti být jasné, proč se ta toroidní jádra používají jen výjimečně
Právě proto pracuju s feritovými jádry, abych se mohl pohybovat maximálně do 100 závitů na frekvencích od 5kHz výše!
Trochu jsem od původního nápadu změnil koncepci. Přidal jsem další 2 póly, tzn. stroj bude 4P a to proto abych nemusel točit 3000 ale jen 1500ot/min na 50Hz.
obr. "NoLenzeToroid4P" varianta 01
Průběh toku Φ a k němu napětí ukazují obr. 01 "NoLenzeToroid_01"
napětí jsem tentokrát nechal spočítat Excel ze vztahu Ui = -ΔΦ/Δt,
kde ΔΦ je počítáno z tabulky 180 hodnot Φ tak, že od následné hodnoty je odečtena předchozí a Δt je počítáno pro 1500ot/min dělené 180 useky pro každou hodnotu v tabulce, ale vzhledem k faktu, že mě v této fázi nezajímá absolutní hodnota Ui, ale jen průběh a Δt je při konstantních otáčkách stejná pro každou z hodnot, lze ji vypustit.
Průběh vyšel stejně, jako Adamovi a jeho tvar mě nijak nenadchnul.
Proto jsem se pokusil změnit geometrii a rozšířil jsem póly rotoru.
Závislost průběhu Φ a Ui na geometrii vyjadřují další varianty "02", "03", "04"
Na průběhu napětí vidíme, že se sice zlepšuje tvar, ale vrchol se blíží limitně k trojúhelníku, tady jsem začal hledak, kde je chyba, znalý ukázkových průběhů z literatury.
Tím jsem se dostal k množství diplomových prací, které se zabývají použitím programu FEMM pro návrh indukčních motorů nebo generátorů. Poznatek z asi 6, které jsem měl možnost vidět je ten, že všechny se shodují v závěru, že FEMM počítá a simuluje naprosto přesně v rámci zadání a dosahuje v průměru chyby +/- 15 - 20% oproti měření na reálném stroji. To je ale dáno nemožností zadat správně vstupní podmínky, neboť FEMM nedokáže simulovat např. přesahy vinutí na čelech, mechanické ztráty, materiál čel stroje apd.
Toroidní generátor koncepce Průběhy momentu rotoru
Předpoklad - magnety jsou zcela identické, stator je ideálně rovný a materiál homogenní.
Pro všechny výše uvedené případy jsem nechal spočítat průběh momentu rotoru při 0 proudu cívkami.
Výsledek nepřekvapil a ve všech 4 případech se limitně blížil 0 v celém rozsahu 1 otáčky. Grafy netřeba dodávat.
Silové působení magnetů je v této koncepci zcela symetrické = veškeré síly (přitahování ke statoru) se vzájemně vyruší a potřebná síla k točení rotorem je tak rovna pouze odporům v ložiscích a případných převodech = za stálé teploty je to konstanta.
Průběh BEMF:
1.
na obr. "NoLenzeToroidBEMFSJ" je vidět stav při BEMF pokud jsou cívky vinuty stejným směrem (použit průběh 01). Každá cívka generuje opačné pole a to značně leze ven z jádra, což je zcela logické. Jsou to magnety k sobě souhlasnými póly, tedy se odpuzují.
na obr. "NoLenzeToroid_01_BEMFSJ_I_N" je potom momentová křivka rotoru za této situace.(pozor rotor se točí a obsahuje magnety, které reagují na mag. pole lezoucí ze statoru to znamená, že moment nekopíruje průběh proudu, protože v poloze kdy je proud max. je rotor v poloze mezi cívkami a není nikam přitahován. Na to musí být posunut mimo na jednu či druhou stranu)
Z toho je vidět, že BEMF za této situace brzdí rotor v jedné části ho nechce pustit z přítahu a v druhé ho nechce pustit do odpuzu.
2.
na obr. "NoLenzeToroidBEMFSS" je vidět stav při BEMF pokud jsou cívky vinuty střídavě směrem. Každá cívka generuje stejné pole a to zůstává v jádru, což je zcela logické, protože cívky jsou složeny opačnými póly, tedy se přitahují.
na obr. "NoLenzeToroid_01_BEMFSS_I_N" je vidět průběh momentu rotoru v tomto případě. Ať teče cívkami jakýkoliv proud na moment rotoru to nemá vliv, protože pole z cívek zůstává uvnitř jádra a to se tedy stále chová jen jako kus železa, pro rotor tedy stejně, jako u varianty bez proudu.
Na závěr potom animace průběhu toku Φ BEMF v jádru pokud jsou cívky střídavě. Je z toho vidět, že tok v jádru neovlivňuje tok v mezeře mezi rotorem a statorem, problik je vidět jen ve stavech, kdy je tok Φ=0.
Tohle mi zanalyzoval FEMM a ten model prostě stavím jen proto, abych tyto data potvrdil nebo vyvrátil. Bohužel první verze tisku zhavarovala, zítra pouštím znovu s nějakýma vylepšeníma, tak uvidíme.
Toroidní generátor koncepce
Průběhy momentu rotoru
pro úplnost ještě animace průběhu toku Φ BEMF v jádru pokud jsou cívky souhlasně. Je z toho vidět, že tok v jádru ovlivňuje tok v mezeře mezi rotorem a statorem viz změna barvy. a ten je pravidelně bržděn.
Takto dopadl tisk první části rotoru(držáku magnetů). Každý blok ¼ se bude skládat z 34 magnetů Ø8x30mm. Snad se mi zítra bude dařit lépe. Takto velké objekty jsem zatím ještě netiskl , tak musím pilovat techniku.
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
2
Adam 23.01.2018 08:27 Bydliště: Praha
5793
563
5842
Adam napsal(a):...obvodu bude lítat magnet, tudíž postupně po obvodu vyvolává silné lokální změny v magnetizaci jádra, tam čekám silné vířivé proudy a výrazné ztráty. ...
Jarin's napsal(a):... Otáčky budou voleny na výsledných 50Hz, takže změny v magnetizaci by měly být přesně stejné, jako u normálního trafa, tedy 50 změn magnetizace za sekundu a na to právě by mělo být to jádro optimalizováno. ...
Jak by mohly být ty změny v magnetizaci přesně stejné?? V žádném případě. Máš tu dvě úplně jiné situace. Toroid v roli trafa podléhá celkové změně magnetizace sinusovým průběhem a současně v celém objemu. To je totálně něco jiného, než se odehrává (nebo bude odehrávat) ve Tvém toroidním zařízení s točivými magnety. Zobecňuješ a propojuješ věci, které zobecňovat a propojovat nelze. Jak jsem psal, točící se magnety vyvolávají pouze lokální (ale o to prudší) změny v magnetizaci toho kousku toroidu, který magnet zrovna míjí. Magnetický tok jádrem je přece také úplně jiný než v použití toroidu jako transformátoru. Vždyť si necháváš vygenerovat i spoustu simulací a obrázků... Nevidíš to tam?
0
0
Adam 23.01.2018 08:43 Bydliště: Praha
5793
563
5842
Jarin's napsal(a):... Silové působení magnetů je v této koncepci zcela symetrické = veškeré síly (přitahování ke statoru) se vzájemně vyruší a potřebná síla k točení rotorem je tak rovna pouze odporům v ložiscích ...
Ve statickém modelu ano, ale pro jistotu jen doplním, že v reálu a při pohybu tam vzniknou dost výrazné odporové síly dané těmi vířivými proudy. Jen aby se na to nezapomnělo.
Mnohému Tvému popisu úplně dobře nerozumím, mnohdy mi ani nějak moc nedává smysl, ale na všechno reagovat a ve všem se Ti nípat nemá cenu. Oceňuji Tvé úsilí a držím palce, ať Tě to co nejvíce obohatí.
Adam napsal(a):1 ..Magnetický tok jádrem je přece také úplně jiný než v použití toroidu jako transformátoru..
2 ...točící se magnety vyvolávají pouze lokální (ale o to prudší) změny ...
ad 1.
Ve verzi 3 a 4 se průběh téměř blíží sinusovce , takže bude velmi podobný tomu trafu.( i trafa fungují na nesinusové průběhy)
Síla magnetů navíc téměř saturuje jádro, takže změny proběhnou v celém objemu a ne jen na kraji.
ad 2. Točící se magnety jsou totéž jako stojící cívky ve statoru nebo rotoru(s komutátorem) motoru a jeho běžící pole.
Elektromagnetismus, jako obor, neumí nijak vztahově rozpoznat, jestli je točivé magnetické pole utvořeno běžícím polem z postupně spínaných(nebo krmených střídavým průběhem) statických nebo rotujících cívek , nebo přímo běžícími magnety.
O tom jsem přesvědčen já.
Ale model rozhodne.....
Dnes dotisknut rotor. Zbývá osadit magnety, sešroubovat a alespoň tróóóšiliničku se pokusit ho vyvážit. Zjistil jsem, že výrobní tolerance magnetů z jedné várky jsou hmotnostně dost šílené.
Toroidní generátor koncepce aneb, jak jsem stvořil monstrum
Celý natěšený jsem se pustil do sestavování rotoru. Jsa dbalý zásad práce s magnety, dal jsem si hezky polovinu rotoru na kovovou podložku, protože jednotlivé magnety jdou k sobě stejnými póly a zprvu mi občas některý(jak očekávané ) vyskočil ze své jamky a vydal se do prostoru. Nuže na kovové podložce to hezky šlo a odsýpalo jeden po druhém. Všech 136 kousků zapadlo přiklopil jsem vršek a chtěl to sešroubovat. No hned jsem začal přemýšlet, jestli jsem dostatečně povečeřel, protože mě opustily veškeré síly. Pak jsem mrkl na parametry výrobcem dané a hned jsem byl doma. Jeden každý má mít sílu k železu 2.7kg. Při paralelním spojení se předpokládám ta síla opravdu sčítá, takže jsem měl na stole OBLUDU se silou 367Kg k železu. To asi fakt nešlo utrhnout. Ani sesmeknout do boku. Tak jsem zase postupně odebíral, až jsem se dopracoval k manipulaci schopné konfiguraci 4x7 magnetů = 75kg, to už šlo sesmeknout do boku.
Tade jsem tady narazil na první technologickou potíž. Jen rukama to rozhodně nepůjde, ale v hlavě už je případný přípravek na sesazení, pokud se ukáže, že by to mohlo být potřeba.
Ale řekněte....kdo z vás měl doma na stole takový magnet? Není to prča?
Tisk statoru bude ještě komplikovanější, protože je tak velký, že jsem ho musel upravit tak, aby šel tisknout na dvě půlky zvlášť a potom se sešroubuje.
Na pár dní umlkám, povinnosti jiné a jinde mě volají a nedají mi prostor k práci na toroidu
) vyskočil ze své jamky a vydal se do prostoru. Nuže na kovové podložce to hezky šlo a odsýpalo jeden po druhém. Všech 136 kousků zapadlo přiklopil jsem vršek a chtěl to sešroubovat. No hned jsem začal přemýšlet, jestli jsem dostatečně povečeřel, protože mě opustily veškeré síly. Pak jsem mrkl na parametry výrobcem dané a hned jsem byl doma. Jeden každý má mít sílu k železu 2.7kg. Při paralelním spojení se předpokládám ta síla opravdu sčítá, takže jsem měl na stole OBLUDU se silou 367Kg k železu. To asi fakt nešlo utrhnout. Ani sesmeknout do boku. Tak jsem zase postupně odebíral, až jsem se dopracoval k manipulaci schopné konfiguraci 4x7 magnetů = 75kg, to už šlo sesmeknout do boku. 
Podpořte chod fóra 