[EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

soso9

Voor school moeten wij dit jaar een eigen experimenteel onderzoek doen. Als onderwerp hebben we gekozen voor het effectieve vermogen vaan een fietsdynamo ten opzichte van het aantal omwentelingen per seconde.

Nu hebben we een opstelling gemaakt (zie plaatje) en de stroom en spanning via coach gemeten. Echter nu hebben we twee exact dezelfde grafieken gekregen voor de stroom en spanning. (zie andere afbeelding) Mijn vraag is of dit hoort, of dat we iets fout hebben gedaan.

Uiteindelijk willen we de Peff berkenen met deze formules:

Peff = Ueff × Ieff × cos φ

Ueff = ½ × √2 × Umax

De weerstand was trouwens 560 Ohm

Opstelling

: Na exo opstelling.png (11 KiB) 783 keer bekeken

Spanningsgrafiek en tabel

: Spanning.JPG (66.09 KiB) 784 keer bekeken

Stroomgrafiek en tabel

: Stroom.JPG (62.14 KiB) 783 keer bekeken

Alvast heel erg bedankt!

Michel Uphoff

R blijft onveranderd en I is dus alleen afhankelijk van U.

Dus is de overeenkomst tussen de grafieken normaal.

het aantal omwentelingen per seconde

Die zijn hiermee nog niet gemeten, en er van uit gaan dat het toerental door de vallende massa gelijkmatig is, zou ik niet op voorhand doen.

soso9

Klopt het dan dus ook dat de waardes van I en U bijna exact hetzelfde zijn?

Tijd V

s mV

0,00 12,69

0,05 -4,09

0,10 73,74

0,15 -9,82

0,20 -7,91

0,25 33,68

0,30 137,08

0,35 106,18

0,40 33,30

0,45 23,76

0,50 53,52

0,55 5,44

tijd I

s A

0,00 0,119

0,05 -0,049

0,10 0,741

0,15 -0,102

0,20 -0,091

0,25 0,318

0,30 1,344

0,35 1,016

0,40 0,310

0,45 0,222

0,50 0,531

0,55 0,051

(dit is een tabel van een andere meting, zelfde opstelling)

Michel Uphoff schreef: ↑wo 10 apr 2013, 23:27
Die zijn hiermee nog niet gemeten, en er van uit gaan dat het toerental door de vallende massa gelijkmatig is, zou ik niet op voorhand doen.

Kunnen we het aantal omwentelingen dan niet meten door te afgelegde afstand te berekenen (opp onder de grafiek) delen door de de omtrek van het dynamo wieltje? (2pi * r)?

Michel Uphoff

Op zich (U=I*R) zou I bij gelijke R louter afhankelijk zijn van U.

Maar van de gemeten waarden zelf klopt niets.

Ik neem even de 137,08 mV bij 0,3 seconden als voorbeeld. Bij een R van 560 ohm moet daar een I van 0,244 mA uitkomen, en hoe je dus aan 1,344 A komt is mij een raadsel. De plaatsing van de volt- en ampère meter in het schema is correct. Is hij in de testopstelling ook correct? Je gebruikt een goede en zeer snelle ampèremeter (zeer lage inwendige weerstand) en idem voltmeter (zeer hoge inwendige weerstand) ?

Normaal voor een dynamo is een klemspanning van ongeveer 6 volt ~ en een stroomsterkte van pakweg 0,5A. Dit zal bij grofweg 10 km/uur (2,7 m/s) bereikt worden en bij hogere snelheden nauwelijks toenemen. Als de rol 2 cm diameter (6,28 cm omtrek) heeft, moeten er dus grofweg 40 omwentelingen per seconde gehaald worden.

Kunnen we het aantal omwentelingen dan niet meten door te afgelegde afstand te berekenen

Ik zie alleen een meetduur gemeten worden, niet de afgelegde afstand. Zo'n dynamo heeft een krachtige magneet, dus zal bij een relatief gering gewicht het uitgeoefende koppel waarschijnlijk niet voldoende zijn om een gelijkmatige rotatie te verkrijgen. Het geheel zal mogelijk schoksgewijs roteren.

Als het mogelijk is, probeer dan per 1/100 seconde een meting te doen, en gebruik een zwaarder gewicht (een kilo of meer), en ga pas meten na een halve seconde of daaromtrent.

soso9

Michel Uphoff schreef: ↑do 11 apr 2013, 00:33
Je gebruikt een goede en zeer snelle ampèremeter (zeer lage inwendige weerstand) en idem voltmeter (zeer hoge inwendige weerstand) ?

Als volt meter en ampere meter gebruiken we coach die we aan hebben gesloten via een coachlab. I weet niet of je hier nog de inwendige weerstand kan aanpassen of iets dergelijks?

Zo heb ik t aangesloten

http://img94.imageshack.us/img94/5447/imagefax.jpg

soso9

Ik heb een nieuwe meeting uitgevoerd, de opstelling een keer opnieuw aangesloten en ik krijg nu deze gegevens.

Klopt dit wel?:

tijd V

s

mV

0,07 -1,14

0,13 -1,14

0,20 4,20

0,27 5,72

0,33 -25,18

0,40 -31,29

0,47 -49,60

0,53 -14,12

0,60 1,14

0,67 24,04

0,73 -2,67

0,80 -32,43

0,87 21,37

0,93 -0,38

1,00 -22,89

1,07 133,17

1,13 -6,49

1,20 17,93

1,27 17,93

1,33 -3,43

1,40 37,77

1,47 -0,38

1,53 89,67

1,60 103,40

1,67 -5,34

1,73 -23,66

1,80 4,58

1,87 2,29

1,93 11,45

tijd I

s

mA

0,07 -0,3

0,13 -23,6

0,20 25,3

0,27 -28,1

0,33 1,6

0,40 23,8

0,47 5,4

0,53 -3,7

0,60 7,0

0,67 15,0

0,73 -1,8

0,80 -3,3

0,87 -1,0

0,93 4,3

1,00 -3,7

1,07 -0,3

1,13 -1,4

1,20 7,7

1,27 15,7

1,33 3,2

1,40 11,9

1,47 38,6

1,53 -1,8

1,60 9,3

1,67 3,5

1,73 -4,9

1,80 -11,0

1,87 -0,3

1,93 -19,7

klazon

Dit kan niet kloppen, want je geeft de spanning in mV en de stroom in mA. Als je die getallen op elkaar deelt kom je nergens aan de 560 ohm die je er aan hebt hangen.

Waarom belast je met 560 ohm? Een gangbare fietsdynamo levert 6V bij 0,5A, dat komt overeen met 12 ohm. Dus het lijkt me realistischer om met een kleinere waarde te werken, in ieder geval niet meer dan 100 ohm.

De aandrijving zou ik ook wat minder primitief maken. Je kan een fiets opstellen met het achterwiel los van de vloer. Dan de dynamo en een fietscomputer op het achterwiel. Dan laat je iemand 'fietsen' die met behulp van de fietscomputer de snelheid zo constant mogelijk houdt.

Nog mooier is een regelbare elektromotor en een toerenteller.

Michel Uphoff

Ik ken dat Coachlab niet, maar als ik de afbeelding zo zie lijkt mij dat beide ingangen gelijk en hoogomig zijn. Beide zijn bruikbaar als voltmeter maar niet om stroomsterkte mee te meten. Dat verklaart de idiote uitkomsten, want je plaatst een enorme weerstand in serie.

Zoek een weerstand van 1 ohm op (liefst nog minder) in serie, en zet daarover de tweede analoge ingang. Verlaag zoals Klazon schrijft de belastingsweerstand tot pakweg 24 tot 48 ohm, en zorg voor een stabiele rotatie.

Aan de foto kan ik niet zien hoe je het precies hebt aangesloten. Maak een nieuw schemaatje met daarin die weerstand van 1 ohm of minder waarover je de spanningsval gaat meten, en waaruit je de stroomsterkte kunt berekenen.

soso9

Alvast heel erg bedankt voor jullie hulp!

Vandaag heb ik hulp gekregen. Hij zei dat ik niet die formules (Ueff = ½ × √2 × Umax) moet gaan gebruiken maar het vermogen per plek moet berekenen (via coach) met de formule P= U^2/R en daarvan een grafiek maken (zie hieronder). Ik heb de ampere meter dan ook uit de schakeling gehaald en heb nu alleen nog een weerstand parallel geschakeld met een volt meter staan.

Alleen vroeg ik mij nu af of het natuurkundig correct is om het gemiddelde vermogen te berekenen per grafiek en die te delen door de tijd tot het gewicht de grond raakt? Klopt het dat ik dan het gemiddelde vermogen van de dynamo per seconde krijg? (En dus antwoord op mijn onderzoeksvraag)

Dus als bijvoorbeeld het gemiddelde vermogen van een meting 80 watt is (miliWat hoort dit denk ik te zijn?) en in 5,2 seconde de grond heeft geraakt (dus een constante afstand aflegt) het gemiddelde vermogen daar 15,4 Watt per seconde. En als ik dan bij een andere meting 100 watt vind in 3,5 seconde dus het gemiddelde vermogen hier 28,6 Watt per seconde is. Heb ik hier dan mee bewezen dat als er minder omwentelingen zijn het vermogen hoger is of iets dergelijks?

Hieronder de grafiek van het vermogen van een meting met een tabel.

http://img19.imageshack.us/img19/9327/s ... 13041k.png

tijd V

V^2

Vermogen

s

mV mV

W

0,00 7,35 54,05

0,10

0,02 13,08 170,97

0,31

0,04 -119,71

14330,10

25,59

0,06 46,27 2141,05

3,82

0,08 -35,00 1225,10

2,19

0,10 85,57 7322,64

13,08

0,12 -182,28

33227,72

59,34

0,14 24,14 582,78

1,04

0,16 14,60 213,21

0,38

0,18 -204,03

41629,79

74,34

0,20 6,21 38,53

0,07

0,22 118,39 14015,44

25,03

0,24 267,20 71393,89

127,49

0,26 48,94 2395,36

4,28

0,28 -8,67 75,23

0,13

0,30 -64,76 4194,29

7,49

0,32 10,40 108,25

0,19

0,34 128,31 16462,81

29,40

0,36 115,33 13302,01

23,75

0,38 292,00 85262,81

152,26

0,40 -135,73

18423,73

32,90

0,42 4,68 21,91

0,04

0,44 109,23 11931,05

21,31

0,46 202,33 40937,70

73,10

0,48 -337,20

113703,33 203,04

0,50 136,32 18583,22

33,18

0,52 -172,36

29709,37

53,05

0,54 423,64 179468,41 320,48

0,56 -286,07

81835,94

146,14

0,58 24,90 620,21

1,11

0,60 312,22 97481,81

174,07

0,62 221,41 49021,86

87,54

0,64 17,27 298,35

0,53

0,66 -52,55 2761,85

4,93

Benm

Volgens mij is je sampling interval veel te lang. Je zou bij een fietsdynamo een sinus-achtige spanning moeten zien, waarvan de golflengte afneemt naarmate het toerental toeneemt. Als ik dat plaatje zo bekijk zie ik daar niets van terug.

Die dynamo zou ik gewoon aandrijven met een accuboor oid ipv een vallend gewichtje, dat is veel te onhandig. Het toerental kun je gewoon uitlezen uit een spanningsgrafiek, dus gewoon op een paar verschillende snelheden laten draaien en dan stroom en spanning meten in een gebruikelijke belasting (weerstand 12ohm/10watt klinkt als een plan).

klazon

Je bent nog steeds aan het knoeien met de dimensies.

Boven je tabel staat: S mV mV W

Meet je de spanning echt in mV? Het kwadraat kan natuurlijk niet in mV zijn, dan moet dan mV² zijn. En als je mV² deelt door ohms, dan kan daar geen W uit komen.

Heb je niet de mogelijkheid om de spanning op een scoop zichtbaar te maken? Dan heb je een beter idee van de golfvorm, en ook van het frequentieverloop.

soso9

Ja als ik het instel op V dan wordt het 0,01308 V bij t - 0,02. Oke dus mV^2 en dan moet ik om Watt te krijgen (mV^2 * 10^-3) / 560 Ohm?

Ik had eerst een oscilloscoop aangesloten een dan zagen we wel pieken, echter deze waren erg raar gevormd en we konden deze dan niet meten. Daarom besloten we om Coach te gebruiken.

klazon

soso9 schreef: ↑do 11 apr 2013, 15:41
Oke dus mV^2 en dan moet ik om Watt te krijgen (mV^2 * 10^-3) / 560 Ohm?

Nog niet goed. Probeer toch maar liever om alles in V en V^2 te schrijven, dat verkleint de kans op zulke vergissingen.

soso9

0,01308 V * 0,01308 V = 0,000171090 V

13,08 * 13,08 = 171,0864 mV

Oh dus dan (mV^2 * 10^-6 / 560 Ohm

Dus dan is hier het vermogen 0,31 microWatt

Is dit niet extreem weinig? Of ligt dat gewoon aan mijn proefje?

klazon

Het is inderdaad weinig. Maar je spanning is ook laag. De hoogste waarde die ik in je lijstje zie is ongeveer 0,4V, terwijl zo'n dynamo nominaal 6V kan leveren. En onbelast nog veel meer.

Reken eens uit hoeveel toeren je dynamo maakt tijdens de val van je gewicht, en bereken dan wat het gemiddelde toerental is. Vergelijk dat eens met het toerental als die dynamo op een fiets is gemonteerd die 15 km/u rijdt.

Nogmaals: zoek eens naar een andere aandrijving. De suggestie van Benm om een boormachine te gebruiken lijkt mij de gemakkelijkst haalbare van wat er al genoemd is.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

[EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen

Re: [EXO] Eff. Vermogen fietsdynamo tov aantal omwentelingen