EMDR-Konverter. Aufbau + Versuch, Stand Klaus Mueller. ElektroMagnetische DoppelResonanz. Development / Innovation

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1 EMDR-Konverter ElektroMagnetische DoppelResonanz Aufbau + Versuch, Stand Klaus Mueller Development / Innovation 31 August 2011 / Blatt 1 EMDR - Konverter

2 Allgemeine Informationen: - Der Aufbau basiert auf der Veröffentlichung von C. W. Turtur vom April Der Konverter wurde konstruktiv so ausgelegt, dass er sowohl mittels Druckluftdüsen als auch mittels Keilrippenriemen und Motor auf die gewünschte Drehzahl beschleunigt werden kann. Die zul. Drehzahl ist durch die Zugfestigkeit des Stabmagneten (Fliehkraft) auf max U/min begrenzt. - Zur Vermeidung bzw. Minimierung von Wirbelströmen wurden Gehäuse und Rotor aus hochfestem Kunststoff gefertigt; des Weiteren wurden metallische Bauteile wo immer möglich vermieden oder aus nicht magnetisierbarem Material hergestellt. - Zum jetzigen Zeitpunkt existieren 3 Kupferspulen mit unterschiedlichen Windungszahlen und Querschnitten. Die Spule 3 (siehe Seite 5) wurde bisher noch nicht eingesetzt. - Die Kondensatorbank besteht aktuell aus 512 Folienkondensatoren mit jeweils 0,47µF. - Zur Messung von Spannung und Strom steht ein Digitaloszilloskop zur Verfügung (Werte werden nicht gespeichert). - Die Rotordrehzahl wird bei Druckluftbetrieb mittels einer Gabellichtschranke und entsprechender PC-Software gemessen und dokumentiert; bei motorischem Antrieb ist die Drehzahl parametrierbar, alle relevanten Motordaten können im.csv - Dateiformat gespeichert werden. 31 August 2011 / Blatt 2 EMDR - Konverter

3 EMDR - Komponenten: Gesamtübersicht Schutzgehäuse Oszilloskop Konverter Laptop mit Steuer- und Auswertesoftware Synchron-Servomotor mit Riemenantrieb Kondensatorbank Steuerelektronik für Motor 31 August 2011 / Blatt 3 EMDR - Konverter

4 EMDR - Komponenten: Konverter Gabellichtschranke zur Drehzahlmessung bei Druckluftbetrieb Synchron-Servomotor mit Riemenübersetzung: P ~2 kw n0 = U/min Übersetzung 3.5 : 1 Spule 1: Flachkupfer 1x2mm 144 Windungen (9x16) m ~ 1.32 kg R ~ 0.9 Ohm L = 5,28 mh (gemessen) Montageposition des Druckluftturbinenrads; Turbinenrad bei Motorbetrieb demontiert Rotorbaugruppe: m = kg Ip = kgmm² 31 August 2011 / Blatt 4 EMDR - Konverter

5 EMDR - Komponenten: Zusatzspulen Spule 2: Flachkupfer 2x4mm 75 Windungen(5x15) m ~ 3.36 kg R ~ 0.08 Ohm L = 1,40 mh (gemessen) Spule 3: Flachstab 3x20mm Isolation: Ölpapier 9 Windungen(1x9) m ~ 2.93 kg R < 0.01 Ohm L = 0,0198 mh (gemessen) 31 August 2011 / Blatt 5 EMDR - Konverter

6 EMDR - Komponenten: Kondensatorbank 8 Einzelbänke mit je 64 Kondensatoren 0.47µF / 400V. Die Kondensatoren der obersten Bank lassen sich einzeln mittels Jumperstecker zu- bzw. abschalten 31 August 2011 / Blatt 6 EMDR - Konverter

7 EMDR - Konverter: Versuchsreihen 1-3 Versuchsreihe 1: Konfiguration: -Druckluftantrieb; Spule 1 eingebaut; Motor, Riemen, Riemenscheibe demontiert; minimierte mechanische Verluste, da Druckluft abkoppelbar ist; je Rotorseite ein offenes (ohne Dichtscheibe) Hybridkugellager entfettet und geölt (min. Reibung) Versuchsablauf: - Beschleunigen des Rotors bei geöffnetem Schwingkreis auf ca U/min über der errechneten Resonanzdrehzahl. - Abschalten der Druckluft und Schließen des elektr. Schwingkreises; Aufzeichnen des Drehzahl / Zeit Diagramms (Auslaufverhalten des Rotors). - Abschalten eines Kondensators (0,47µF) und Wiederholen des Versuchsablaufs. Dies führt theoretisch zu 512 Versuchen; durchgeführt wurden 417 Versuche, da die Spannungsspitzen im Resonanzfall bei 45.12µF mit 400V die zul. Kondensatorspannung erreichte. Die zugehörigen Stromwerte lagen bei 38A (jeweils Spitzenwerte). Im Folgenden ist ein Ergebnis der Testreihe dargestellt. Das Auslaufverhalten war bei allen Testreihen prinzipiell gleich und ein Einkopplungseffekt von Raumenergie konnte bisher (leider) nicht beobachtet werden. 31 August 2011 / Blatt 7 EMDR - Konverter

8 EMDR - Konverter: Versuchsreihe 1; C=146.17µF (=311 aktive Kondensatoren) Geschlossener Stromkreis Offener Stromkreis Kurve aus messtechnischem Grund nicht glatt Rechn. Resonanz bei10870 U/min Rotordrehzahl (U/min) Kurve aus messtechnischem Grund nicht glatt Zeit (min:sec) (sec) Resonanzspitzenspannung: 125V Resonanzspitzenstrom: 22A Die induzierte Spannung bei offenem Stromkreis liegt bei Drehzahlen über 5000 U/min bei +-50V (Spitzenwerte). 31 August 2011 / Blatt 8 EMDR - Konverter

9 EMDR - Konverter: Versuchsreihen 1-3 Aufgrund der Ergebnisse der ersten Versuchsreihe und auf tel. Anregung von C. Turtur wurde sowohl der (ohmsche) Spulenwiderstand verringert ( Spule 2) als auch ein elektrischer, regelbarer Antrieb eingebaut, um den Resonanzbereich langsam durchfahren zu können und gleichzeitig die hierfür notwendige Leistung zu ermitteln. Mit Druckluft war dies nicht möglich. Der Antrieb incl. Steuerungselektronik + Software wurde uns leihweise von Klaus Rauber zur Verfügung gestellt und auch konfiguriert; an dieser Stelle einen herzlichen Dank dafür. Versuchsreihe 2: Konfiguration: - Motorischer Antrieb; Spule 2 eingebaut; Versuchsablauf: - Beschleunigen des Rotors auf vordefinierter Drehzahlkurve bei geschlossenem Schwingkreis bis auf ca U/min über der errechneten Resonanzdrehzahl; anschließend Abbremsen in umgekehrter Reihenfolge. Da nur der Resonanzbereich interessierte, wurde zu Beginn eine Drehzahl unterhalb der Resonanz schnell angefahren und anschließen die Resonanz mit deutlich geringerem Drehzahlanstieg durchfahren. - Ursprünglich war geplant, auch hier die komplette Versuchsreihe in 0.47µF Schritten durchzuführen, die ersten Ergebnisse haben uns aber dieses Vorhaben aufgeben lassen. Die Spulenströme sind bei vergleichbarer Konfiguration zur ersten Versuchsreihe (gleiche Resonanzfrequenz) stark angestiegen und waren teilweise mir unseren Mitteln nicht mehr messbar (>100A). Infolge dessen hat sich auch die neue Spule stark erwärmt und auch die notwendige Resonanzantriebsleistung konnte vom Riemen nicht mehr übertragen werden, was sich in einem Durchrutschen des Riemens äußerte. Daraufhin wurde diese Versuchsreihe abgebrochen. Ein Ergebnisdiagramm ist im Folgenden dargestellt: 31 August 2011 / Blatt 9 EMDR - Konverter

10 EMDR - Konverter: Versuchsreihe 2; C=160.27µF (=341 aktive Kondensatoren) = U/min = U/min Solldrehzahl = 1300 W Zwischenkreisspannung (Steuerung) = 530 W Motorleistung Geräteauslastung (Steuerung) So hätten wir uns das Verhalten beim Einkoppeln von Raumenergie vorgestellt... Leider aber haben weitere Versuche gezeigt, dass hier nur der Antriebsriemen durchgerutscht ist; ein Nachspannen brachte keine Verbesserung, der Riemen hat schlichtweg seine Leistungsgrenze erreicht. 31 August 2011 / Blatt 10 EMDR - Konverter

11 EMDR - Konverter: Versuchsreihen 1-3 Aufgrund der Ergebnisse der zweiten Versuchsreihe haben wir uns entschlossen, die Spule 1 wieder einzubauen mit dem Ziel, die notwendige Antriebsleistung für den Rotor in einem für den Riemen machbaren Bereich zu halten. Einzelne Versuche zur Verifizierung der Antriebsleistung wurden durchgeführt, die komplette Versuchsreihe steht aber noch an. Versuchsreihe 3: Konfiguration: - Motorischer Antrieb; Spule 1 eingebaut; Versuchsablauf: - Beschleunigen des Rotors auf vordefinierter Drehzahlkurve bei geschlossenem Schwingkreis bis auf ca U/min über der errechneten Resonanzdrehzahl; anschließend Abbremsen in umgekehrter Reihenfolge. Da nur der Resonanzbereich interessierte, wurde zu Beginn eine Drehzahl unterhalb der Resonanz schnell angefahren und anschließen die Resonanz mit deutlich geringerem Drehzahlanstieg durchfahren. - Um eine Vergleich zum Druckluftantrieb und auch zu dessen Ergebnis zu haben, ist im Folgenden die Konfiguration von Blatt 8 dargestellt. Weitere Versuche wurden aktuell noch nicht gefahren. 31 August 2011 / Blatt 11 EMDR - Konverter

12 EMDR - Konverter: Versuchsreihe 3; C=146.17µF (=311 aktive Kondensatoren) Gegenüberstellung Druckluftantrieb motorischer Antrieb = 250 W = 305 W (Resonanz) Rechn. Resonanz bei10870 U/min = U/min = 9450 U/min Auslaufverhalten des Rotors bei Druckluftantrieb (Diagramm von Blatt 8 übernommen) Leistungsdiagramm bei motorischem Antrieb 31 August 2011 / Blatt 12 EMDR - Konverter

13 EMDR - Konverter: Versuchsreihe 3; C=146.17µF (=311 aktive Kondensatoren) Gegenüberstellung offener geschlossener Stromkreis ~ 90 W ~ 80 W = 250 W = 305 W = U/min = 9450 U/min Offener Stromkreis Geschlossener Stromkreis 31 August 2011 / Blatt 13 EMDR - Konverter

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