Date: January 22, 2006 at 08:08:29
From: Bernd Schlüter, [p5084b4b2.dip0.t-ipconnect.de]
Subject: nä,nä,nä, Feldverdrängung

Die Kiste würde doch viel zu heiß, wenn das Feld sich bei hoher Drehzahl frei ausbreiten dürfte. sagen wir mal 100 Umdrehungen pro Sekunde und 8 Doppelpole, das wären volle 800 Hertz. Nehmen wir an, die würden die teuerste Blechung der Welt nehmen mit 0,5 Watt/kg bei 50 Hz, was die niemals täten, dann wären das immer noch 128 Watt Verlustleistung alleine im Blech. Da das Blech aber eher 3 W/kg aufweisen wird, entsprechend mehr. Macht doch mal den Versuch und lasst Eure Lichtmaschine längere Zeit ohne Last bei Vollgas laufen und schlagt anschließend ein Ei darüber! Die ist, bis auf die Permanentmagnete, genauso aufgebaut. Nein, nein, die Regelung geht ganz anders, nämlich wie beim Fahrad: Ein guter Fahraddynamo erzeugt auch gerne über 30 Volt, wenn er unbelastet ist. Brennt die Frontbirne durch, habt Ihr nicht mehr lange Spaß am Rücklicht. Die Frontbirne regelt: Wird der Strom zu hoch, wird einfach das Feld zurückgedrängt, indem es gezwungen wird, die hier engen, großflächigen Nuten zu überspringen. Die Nuten bei Motoren sind ganz anders, erst einmal pro Pol ganz viele und in der Summe möglichst breit. Dafür auch weniger Pole. ------------------------------------------ Man kann es auch anders ausdrücken: Der äußere Stator hat eine bestimmte, hier relativ hohe Induktivität. Diese begrenzt den Strom bei einer bestimmten Frequenz. Steigt die Drehzahl, und damit die Frequenz, steigt die Induktionsspannung zunächst proportional. Im Leerlauf, bei 500/min 17 Volt, bei Vollgas, bei 5000/min 170 Volt, weil das Feld ja nicht regelbar ist, aua. Wenn jetzt der gleiche Strom fließt, wie vorher im Leerlauf, bleibt die Spannung gleich, weil der induktive Widerstand der Spule ja mit der Frequenz ebenfalls proportional angestiegen ist. Dies nur für die, die es theoretischer mögen. ----------------------------------------- Also, die einzige Möglichkeit, hier relativ verlustarm zu regeln, ist, immer den Strom fließen zu lassen, der gerade ausreicht, um das Feld genügend über die Nuten abzudrängen (Streufeld). Das macht man aber am besten über einen zeitweisen Kurzschluss, also sozusagen eine umgekehrte normale PWM, Pulsweitenmodulation. Ein Nachteil ist, dass immer der volle Strom durch die Wicklung fließt. Vorteil ist, dass das Eisen fast feldfrei ist und damit fast verlustfrei. Die Wicklung wird deshalb besonders kräftig ausgeführt. Macht mal den Test beim Fahraddynamo: Habt Ihr die Beleuchtung an, so lässt er sich relativ schwer drehen. Schließt Ihr ihn kurz, dreht er sich zunächst schwerer, ist der Feldverdrängungsstrom erreicht, dreht er sich ab dieser Drehzahl immer leichter. Ein Nachteil eines solchen Permanentmagnetdynamos ist also, dass er vor allem im Leerlauf viel Leistung verbrät. Den Regelkurzschluss macht man mit einem geschalteten Mosfet. Um diesen Verlust zu umgehen, regelt man häufig diese Lichtmaschine durch eine zusätzliche normale PWM, wie Ihr sie beschreibt, die den Stromfluss unterbricht, solange die Drehzahl und damit der Eisenverlust nicht zu hoch sind. Lässt ihr das Eisen weg (Scheibenläufer ohne Eisenverlust), könnt Ihr mit herkömmlichen downschaltreglern regeln. Der Generator wird dann aber größer als der Pöler. Feldverdrängung kennt Ihr auch vom Induktionsmotor (=Kurzschlussläufer) . Der packt erst richtig, wenn das Feld eingedrungen ist. Hält man ihn fest, fließt zwar hoher, aber im Wesentlichen nur Blindstrom, ohne Kraft und Energieverbrauch. Bernd