Drehstromgenerator bauen

Ein ineffektives, aber lehrreiches Experiment
Autor: Marco Bienek, Deutschland, [email protected]
Bei meinem Projekt handelt es sich um einen recht einfach gehaltenen Drehstromgenerator.
(Ein Drehstromgenerator ist im Grunde ein "normaler" Wechselstromgenerator, bei dem allerdings die Spulen in jeweils 120°-Winkeln angeordnet sind.)

Benötigtes Material:

  • 4 Scheibenmagnete des Typs S-20-10-N
  • 3 Relais (bzw. deren Spulen)
  • Baumaterial (Holz, Kabel, Achsen ...)
Die Grundidee ist, dass man die 3 Spulen der Relais in einem Winkel von 120° versetzt auf einer Holzplatte befestigt und mittig eine gelagerte Achse montiert, woran dann die Magnete mit Hilfe eines Verbindungsstücks befestigt werden.
Durch eine schnelle Drehbewegung bewegen sich die Magnete an den Spulen vorbei und induzieren Spannungen.

Herstellung:

Um das zu bewerkstelligen, muss man zunächst einmal die drei Relais auseinander nehmen (Bilder unten), sodass ganz am Ende nur noch 2 Kontakte und eine Spule an jedem Relais sind.
Vorderansicht
Vorderansicht
Diese Relais befestigt man dann an einem von 3 vorgebohrten Holzstücken, die jeweils gleich weit vom Mittelpunkt und in einem 120° Winkel voneinander entfernt stehen.
Rückansicht
Rückansicht
Die Verkabelung ist relativ simpel, denn man muss nur, wie im Bild zu sehen, die Kontakte richtig getrennt mit 2 unterschiedlichen Kabeln zusammenlöten oder anderweitig verbinden und anschliessend die roten und grünen Kabel getrennt voneinander zusammenführen.
Nun muss man eine Achse und einen Rotor , an dem die Magnete nachher befestigt werden, mittig platzieren. Als Rotor eignet sich so gut wie alles: Holz, Plastik etc. Am besten geht es aber mit einem Metallstück, denn dann richten sich die Magnete auf den gegenüberliegenden Seiten automatisch richtig aus und verstärken ihre Magnetkraft.
Schemazeichnung des Drehstromgenerators
Schemazeichnung des Generators
So sah mein Rohbau schliessslich aus
So sah mein Rohbau schliessslich aus
Abschliessend befestigt man die Scheibenmagnete. Je zwei Magnete werden an jeder Seite des Rotors angebracht. Man könnte auch eine Achse mit 4 Strängen bauen und dann jeweils einen Magneten an einer Seite befestigen. So müsste der Rotor nur noch halb so schnell drehen. Dazu fehlte mir zu diesem Zeitpunkt allerdings das passende Teil :-(.
Bei dem ganzen Bau muss man immer auf die Abstände achten und nachmessen, denn wenn die Abstände zwischen den Magneten und den Spulen nicht stimmen, kann das dazu führen, dass der Ausgangsstrom (Ausgangsspannung) unregelmässig wird oder dass nicht einmal eine Drehung zustande kommt.
Ausserdem sollte man den Abstand zwischen den Spulen und den Magneten natürlich möglichst klein halten, um eine grosse Spannung zu induzieren.
Jede Spule sorgt für eine eigene Spannung (eine Phase). Da es 3 Spulen gibt, die zu unterschiedlichen Zeiten eine Spannung induziert bekommen, überlagern sich diese Spannungen bzw. die Phasen, sodass am Ende eine mehr oder weniger konstante Spannung entsteht.
Je schneller man den Generator am Ende nun antreibt, desto weniger wird die Spannung pulsieren (das bedeutet: die Frequenz, mit denen sich die Phasen der Spulen abwechseln, steigt so stark an, dass man es mit blossem Auge nicht mehr erkennen kann), denn der Verbraucher (bei mir eine Glühbirne) hat dann nicht mehr genug Zeit, auszuglühen, bevor die Spannung wieder einsetzt.
Ab einer gewissen Geschwindigkeit merkt das menschliche Auge nur noch ein Pulsieren oder aber gar nichts mehr.
Das Video zeigt einen einfachen Probelauf, bei dem ich einen Getriebemotor als Antrieb benutzt habe.
Im Hintergrund ist das Netzteil, das den nötigen Strom liefert, im Vordergrund ist der Verbraucher (in Form einer Glühbirne). Nach einigen Sekunden beginnt die Glühbirne zu leuchten.
Vielleicht merken einige Betrachter, dass der ganze Tisch bei 10-11 Volt anfängt zu wackeln. Der Grund: bei der Spannung dreht sich der Generator genau in der Eigenfrequenz des Tisches.

Natürlich ist der Generator nicht sonderlich effektiv ;) Das sollte einem spätestens nach dem Video klar sein, denn die zugeführte Energie liegt bei ungefähr 23 Volt und 3 Ampere und der Strom, der am Ende "gewonnen" wird, reicht gerade mal für eine winzige Glühbirne (ich glaube, die läuft sogar schon bei knapp 1.5 Volt :D )
Mein Drehstromgenerator sollte einfach nur das Prinzip veranschaulichen.
Man kann den Generator einfach verbessern, indem man mehrere und stärkere Magnete sowie Spulen verwendet, wenn also alles im grossen Stil betrieben wird.

Anmerkungen vom Team supermagnete:
  • Um den Generator zu verbessern, sollte man seinen Durchmesser reduzieren: Der Rotor sollte etwas kürzer sein als gezeigt, ausserdem müssten die Magnete des Rotors noch näher an den Spulen vorbei geführt werden. Dann hätte die resultierende Spannung die Form einer regelmässigen Sinus-Kurve, anstatt zu pulsieren.
  • Eine vergleichbare Anwendung ist das Projekt Generator-Reparatur.

Der gesamte Inhalt dieser Seite ist urheberrechtlich geschützt.
Ohne ausdrückliche Genehmigung darf der Inhalt weder kopiert noch anderweitig verwendet werden.