Dynamo

peter stelde deze vraag op 05 mei 2011 om 10:59.

 

In de Examenbijles Fietsdynamo (Examen 2007-2, VWO12, opg 2) , link 

 http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=938163

, staat een dynamo getekend die ik maar niet begrijp uitgaande van het vereenvoudigde model van een draadframe dat in een magnetisch veld draait als geillustreerd in 

 

http://www.walter-fendt.de/ph14nl/generator_nl.htm

 en 

 http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/faraday2/

 Zo wordt in de opgave uitwerking gesproken over 4 spanningsovergangen die voor mij niet zijn te herkennen  (uit demlucht komen vallen) maar fundamenteel begrijp ik niet dat er iets in de spoel gebeurt, uitgaande van het voorbeeld in 

 http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/faraday2/

 waarbij de magneet toch heelanders geplaatst is tov de spoel....? Verder mijn complimenten aan de auteur Peter Over over de aanwijzingen. Het blijft echter irritant dat ik na 47 jaar op deze aarbol dit niet uit kan leggen aan mijn dochter omdat ik hetzelf niet meer snap. Gaarne een uitleg hoe men deze dynamo heeft opgebouwd.

 

Reacties

Jan op 05 mei 2011 om 18:44

Dag peter,

In de eerste afbeelding heb ik een poging gedaan om een magnetische veldlijn te tekenen in een stand waarin deze dynamo (lees: de 8 segmentige magneet) nu staat.

Een magnetisch veld heeft een sterke voorkeur voor (week)ijzer boven lucht (de magnetische permeabiliteit van ijzer is véél groter dan die van lucht)

Vertrekkend vanuit het noordsegment gaat zo'n veldlijn dan door de verticale strip weekijzer, verder door de met een spoel omwikkelde weekijzeren kern en langs de volgende verticale strip weekijzer weer terug naar een zuidsegment van deze cilindervormige magneet. Er loopt dus een magnetisch veld van boven naar onder door het blok dat door de spoel wordt omsloten.

Draai nu de magneet 45° tegen de klok in :



 : een strip die eerst een noordsegment tegenover zich had heeft nu en zuidsegment tegenover zich en v.v.

Gevolg: de veldlijnen lopen nu van onder naar boven door het blok dat door de spoel wordt omsloten.

Per volledige draaiing van de magneet verandert het magneetveld in de spoel dus 8 x van richting, ofwel, de frequentie van de wisselstroom uit deze magneet zal 4 x zo hoog zijn als het aantal toeren per seconde dat de dynamo maakt.

Al duidelijker zo?

Groet, Jan

peter op 07 mei 2011 om 10:08

Jan, dank voor jouw antwoord en het is inderdaad nu veel duidelijker. (ik had het al gelezen maar met de Ipad editen op mijn remote pc in dit tekstveld gaat niet lekker zoals je kunt zien in mijn vraag). Ik zou adviseren dit ook zo bij de uitwerking plaatsen. Als ik het goed begrijp wordt het weekijzer dus gebruikt om het magnetisch veld te verlengen zodat het door de spoel loopt.

Maar het roept bij weer een vraag op die ik al eerder had. Hoeveel van die weekijzer strips kun je plaatsen om het spanningsniveau steeds hoger te krijgen of minder exact dit teruggebracht van een simpel model met 2 weekijzeren strips W1 en W2 tegenover elkaar en een simpele magneet met een N en Z pool levert steeds meer spanning en stroom hoe harder je draait, toch? Intusen heb ik gelezen dat er daar een limiet (verzadiging of zo?) in zit en anders zou je fietslamp ook doorbranden. Door het hier geplaatste dynamomodel denk ik dat ipv 4 toeren je met 1 toer hetzelfde bereikt. Klopt dat? Zou  je dus in theorie nog veel meer weekijzeren strips plaatsen en de magneet (hoe maken ze eigenlijk zo 'n ding)  aanpassen dan zou je met 1 omwenteling gelijk aan de maximale spanning kunnen komen?

Nogmaals bedankt voor jouw antwoord.

Peter

Jan op 07 mei 2011 om 13:04

peter, 7 mei 2011

Als ik het goed begrijp wordt het weekijzer dus gebruikt om het magnetisch veld te verlengen zodat het door de spoel loopt.

 

Ja, al zou ik liever "verleggen" dan "verlengen" gebruiken.

 

Maar het roept bij weer een vraag op die ik al eerder had. Hoeveel van die weekijzer strips kun je plaatsen om het spanningsniveau steeds hoger te krijgen

Daarop geef je zelf daaronder al het antwoord. Spanning en strromsterkte hebben alles te maken met de snelheid waarmee het magnetisch veld van "sterkte" verandert. En daarmee wordt het op den duur gewoon een constructieprobleem. Je zou wel honderd segmentjes in zo'n kern kunnen steken (in theorie althans) en daarmee win je veranderingssnelheid, maar verlies je ook weer aan sterkte per afzonderlijke magneet, gewoon omdat de segmentjes kleiner worden. Je kunt er ook nog voor kiezen om gewoon met één magneet te werken en die sneller rond te laten draaien. Dat wordt dan weer een kwestie van een of ander overbrengingsmechanisme.  

(hoe maken ze eigenlijk zo 'n ding)  

Eerlijk gezegd geen idee. Op basis van wat rondgooglen vermoed ik dat de segmentjes apart gemaakt en gemagnetiseerd worden uit gepoederd materiaal dat dan in een gewenste richting gemagnetiseerd en gesinterd wordt, waarna de segmentjes tot één geheel worden samengesinterd, of zoiets. (zie afbeelding in bijlage van een quadrupool, afkomstig van http://www.askmar.com/Magnets/Permanent%20Multipole%20Magnets%20Design.pdf )



Van één blokje in één keer een redelijk ingewikkelde multipool maken lijkt me wat ingewikkeld. Hoe creëer je een uitwendig veld om zo'n blokje in te magnetiseren???)   Maar nogmaals, dat is op zijn best een "educated guess".

 Groet, Jan

 

 

C.J. Goedhart op 24 oktober 2020 om 21:58
Hoe moet in deze figuren dan de Wet van Lenz worden toegepast?
Jan van de Velde op 24 oktober 2020 om 22:09
dag CJ Goedhart,

kort antwoord: gewoon zoals altijd, de verandering van flux in de tijd. Is het de bedoeling dat je aan zo'n multipool gaat rekenen? Dat is geen lolletje.

Groet, Jan
C.J. Goedhart op 24 oktober 2020 om 22:27
Ik bedoel dat b.v. een  Noordpool (van de magneet) een strip nadert er in de spoel een Noordpool wordt gecreerd en dat deze zelfde Noordpool (van de magneet) bij van het verlaten van de strip er in de spoel een Zuidpool wordt gecreerd.
( dus: tegenflux en meeflux).

Bijvoorbaat dank voor uw reactie.
Theo de Klerk op 24 oktober 2020 om 22:49
Zoals Jan al zegt: de wet van Lenz gaat op - zoals je omschrijft. Afstotende inductiepool bij nadering, aantrekkende pool bij verwijdering.
C.J. Goedhart op 24 oktober 2020 om 23:01
Beste Theo,

Mag ik dan concluderen dat de frequentie bij 1 komplete omwenteling van de magneet de frequentie van de wisselstroom 8 is? (of mis ik iets). Immers zijn er bij 1 komplete omwenteling van de magneet 8 afstotende en 8 aantrekkende krachten.
(meefluxen en tegenfluxen).
Theo de Klerk op 24 oktober 2020 om 23:18
Als ik de figuur 6 eenmaal laat ronddraaien terwijl ik bij X kijk, dan wisselt de richting 4x in 1 omwenteling. Dat betekent 2x N en 2x Z inductiepool.
Jan van de Velde op 25 oktober 2020 om 09:14

C.J. Goedhart plaatste:

Mag ik dan concluderen dat de frequentie bij 1 komplete omwenteling van de magneet de frequentie van de wisselstroom 8 is? (of mis ik iets). Immers zijn er bij 1 komplete omwenteling van de magneet 8 afstotende en 8 aantrekkende krachten.
(meefluxen en tegenfluxen).
als je deze afbeelding bedoelt:
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=938163



Aangezien een naderende noordpool dezelfde inductierichting veroorzaakt als een weggaande zuidpool zal de frequentie gelijk zijn aan het aantal N-Z combinaties x de frequentie van de rotor.

Dus als bovenstaande dynamo een toerental van 100 toeren per seconde heeft, dan zal de frequentie van de opgewekte wisselstroom 400 Hz zijn.

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft zes appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)