Scheibengenerator- Planung, Bemaßung, Aufbau

15mm oder 1,5mm Luftspalt zwischen Stator und den Magneten?

und wie hoch ist der Abstand zwischen den Magneten und den Spulen?

Ich halte es nicht für unmöglich, dass du Streufelder bekommst. die z.B. in den Schrauben des Stators Ströme induzieren. Das kann vorher auch schon der Fall gewesen sein, aber jetzt, wo das Feld verstärkt ist, wirken die sich intensiver aus. Richtig gut kenne ich mich da aber nicht aus.

Klar, dafür kann man z.B. den Sensor von nem Außenthermometer verwenden.

Haben wir schon gemessen, jede Phase hat den gleichen Widerstand und mit einem Kompass kann man unter last sehen dass die Nadel immer die gleiche Richtung zeigt- es stimmt also alles. Wäre da was falsch gemacht worden, hätten wir wohl kaum Spitzenleistungen um die 300 Watt erhalten...denke ich...
Komisch ist eben dass der effekt nur dann auftritt wenn man die magnte etwas näher an die Rückschlussplatte schiebt...
Wir werden das DInga aberohnehin ochmla vom Mast holen und mit GPS und Auto messungen durchführen. dann werden auch nochmals die Flügel abmontiert und der Gnerator von Hand gedreht. Dann werden wir schon merken ob es irgendwo noch einen Kurzschluss gibt...ich denke aber nicht. Nächste Woche dann mehr dazu.
SO läuft der Generator ja aber nun sehr schön und liefert auch gute Ladeströme wenn die ANströmung in Ordnung ist

Gruß
Max

Hallo Bob!

Auch wir haben schon daran gedacht dass es die Wirbelströme sein könnten die im Kupfer entstehen. Aber sollten diese wirklich soooo groß werden wenn man den Luftspalt um nur 3 bis 4 mm verkleinert?
Immerhin kam das WIndrad auch bei richtig viel WInd ( in Böen bestimmt an die 8 m/s ) nicht mehr auf touren und taumelte da irgendwo bei 40 UPM herum. Ich habe auch keine bessere Erklärung, kann mir aber nur shwer vorstellen dass die Wirbelströme durch einen solch kleine Reduzierung auf einmla so groß sind dass sie eine solch starke Bremsung verursachen, ausschließen will ich es jedoch auch nicht. WIr werden den versuch wiederholen wernn die Flügel ab sind und man den Generator dann per hand etwas besser andrehen kann. Vielleicht liegt der Fehler ja auch anderswo und man kanns nun nur nicht erkennen...

Gruß
Max

Hallo Jürgen und besten Dank für deinen Kommentar!

Das ist ja sehr interssant was du da schreibst und erscheint mir irgendwie logisch. Das würde dann ja bedezten dass bei Dreieck Verluste entstehen die man bei Stern in diesem Maße nicht hat...

Gestern haben wir jedoch einige neue Erkenntnisse erworben die wohl auch stark ausschlaggebend für den beobachteten Effekt waren.
Zusammenfassend kann man sagen dass der Standort einen großen EInflussfaktor hat. Der WInd kam direkt aus dem Birkenwall 5 Meter hinter dem WIndrad, eine "Mauer" die quasi nur gesiebte Luft durchlässt und die WIndgeschwindigkeit auch stark reduziert.
WIr haben mit verschiedenen Magnetabständen probiert und dabei auch festgestellt dass unser Fahhradtache-Drehzahlmesser falsche Werte angezeigt hatte. Irgendwie hat er sich auf Werkseinstellung resettet und zeigte dann natürlich eine deutlich geringere Drehzahl an...darauf muss man erstmal kommen!

Nachdem der Fehler behoben war, ist nun auch die Ladebeginndrehzahl eine viel höhere. Wir rechneten uns bei bekannter SLZ der FD-Rotors von etwa 5 aus dass wir bei rund 120 bis 130 UPM Ladebeginn haben wollten und stellten den Magnetabstand entsprechend ein. dabei ist nun noch etwas Platz die Magnete weiter zusammenzubringen. Ich schätze wenn man das optimiert kommt man ziemlich genau auf den berechneten Wert von 110 UPM, was sehr erfreulich ist.

Böen kann der Generator so gut wie gar nicht verarbeiten. Die Rotorblätter und die 3 EIsenscheiben mache ihn sehr schwer und er kommt nur sehr langsam in Fahrt. ANlauf ist nun bei etwa 1,7 bis 2 m/s. Dann fängt er langsam an sich zu drehen. Um jedoch richtig auf Touren zu kommen braucht es schon 15 bis 20 Sekunden mit 3 bis 3,5 m/s. Dann dreht er langsam hoch und entwickelt Auftrieb und damit Kraft. Wenn er dann erstmal mit 120 bis 130 UPM läuft, ist er auch kaum noch zu bremsen. Selbst wenn der Wind dann runter geht auf 1,5 m/s dreht er recht stabil weiter. Da der verwirbelte WInd am Standort seine geschwindigkeit im Sekundentakt ändert, werden die Rotorblätter nicht ordentlich angeströmt und eine kurze Böe kann somit nicht bzw. kaum verwertet werden. Das ist es auch was wir damals noch unwissend beobachteten und maßgeblich auf den Magnetabstand zurückführten und uns wunderten. Befindet sich der Repeller in der Anlaufphase, kann auch gut eine 5 Sekundenbö von 8 m/s kommen und der Rotor würde dennoch nur wenig scgneller drehen- er braucht mit seinem Gewicht konstante WInde aber der von Jürgen erklärte Effekt mag auch noch dazu beitragen.

Nachdem alles entsprechend eingestellt wurde, haben wir einige Messungen durchgeführt. Ist der Rotor hochgefahren und der WInd einigermaßen konstant in seiner Geschwindigkeit und Richtung ergeben sich in etwa folgende Werte:

2,5 m/s......3-8 Watt
3..............13-17 Watt
3,5............25 Watt
4,5............50 Watt
5.............. 65 Watt
6...............100 bis 110 Watt

Alles andere konnte nur unzureichend genau gemessen werden. Für den schlechten STandort sind das meiner Meinung nach richtig gute Werte. Da WIndrad hat gestern auhc den ganzen Tag lang recht stabil gedreht, war schön anzuschauen
Deshalb habe ich ein kleines Video gedreht damit auch andere was davon haben.

Danach haben wir noch einige baliche Veränderungen vorgenommen indem wir einen WIndmesser fest am WIndrad installiert haben. Es handelt sich um ein Schalenkreuzanemomenter welches Uwe mir geschickt hat. Es stammt aus einer Überwacheung für Rolläden die bei starkem WInd automatisch eingefahren werden. Sind auch noch allerhand Lichtsensoren dabei aber die brauchten wir nicht.


WIr haben dann mit meinem Handanemometer dieses Ding eingemessen. Damit man auf m/s kommt muss man als radumfang 0,1111 eingeben, dann stimmts ziemlich genau.

Letztlich haben wir an diesem Tag bei WInden zwischen 3 und 6 m/s in etwa 10 Stunden etwas weniger als 400 Wh erzeugt. Ohne die blöden Birken auf die ich immer so schimpfe wäre es wohl mindestens mehr als das doppelte gewesen- aber man kann ja nicht alles haben

Gruß
Max

PS. Das mit dem Video wird irgendwie nichts, habe es daher bei myvideo eingestellt:

video

Hallo!

Ich werde Uwe bitten in der Ertragsübersicht auf der Hauptseite eine Spalte für diese ANlage einzufügen. Dort wird man sehen können welche Erträge die Anlage im Laufe der zeit bringt.

Gruß
Max

Hallo Mark!



Ja, du irrst

Das Tool geht vo gar nichts aus. Es nimmt als Grundlage für die Berechnungen die magnetische Flussdichte im Luftspalt die man ganz unten links eintragen muss. Diese ist nun aber natürlich abhängig von verschiedenen Faktoren. Wird der luftspalt größer, so sinkt die Flussdichte und natürlich ist sie bei gleichem Luzftspalt bedeutend höher wenn auf beiden Rotorscheiben sich Magnete gegenüberstehen.

Das Problem ist nun die richtige Flussdichter herauszubekommen und das habe ich mit einem Simulationsprogramm gemacht, kannst du auf der ersten Seite hier im Threat nachlesen. SOmit wusste ich dann was ich dort für Angaben machen muss. Das kann sich von Generator zu Generator aber wieder unterscheiden, je nachdem was du für ein Magnetformat verwendetst, wie hoch der Magnetisierungsgrad der Magnete ist und wie groß du den Luftspalt wählst. Letzteres bestimmt dann wieviele Windungen einer bestimmten Drahtstärke du verwenden kannst, wobei diese wiederum über den Innenwiderstand des Generators und damit den Wirkungsgrad bei verschiedenen Leistungen bestimmt. Wird der Platz zu eng, kann es sinnvoll sein mehr Magnetpole zu verwenden oder auch beide Rotorscheiben mit Magneten zu bestücken. Damit muss man eben etwas herumspielen denn letztlich ist es auch ein kostenfrage. Wenn ich einen Binenstandort habe und normalerweise nur WInde bis 5 m/s erwarte, kann ich den innenwiderstand höher gestalten und damit Kupfer und Magnete sparen. Erwarte ich hingegen oft hohe Leistungen muss der Innenwiderstand deutlich kleier sein da sonst der generator durch Überhitzung schaden nehmen kann und auch der Wirkungsgrad deutlich schlechter wird.



So einfach ist das nicht. Es würde sich auf jeden Fall die Flussdichte vergößern. Dadurch würde in den Spulen eine höhere Spannung induziert werden und siherlich würde bei gleicher Drehzahl dadurch auch die Leistung steigen ABER der Repeller könnte diese nicht erbringen und würde abgewürgt. Sinn würde das ganze wiederum machen, wenn ich dann bei Verwendung von 2 Magnetscheiben auch den Luftspalt entsprechend vergrößere und dafür meine Spulen mit dickerem Draht wickle um den Innenwiderstand zu senken und damit der Wirkungsgrad zu steigern.



Ich hatte den generator damals auf 2.5 m/s Ladebeginn ausgelegt, was auch so funktioniert hat. Der Wirkungsgrad fällt bei hohen Leistungen stark ab, vor allem bei 12 V Systemen, da durch die von der Batterie vorgegebene SPannung zur Erhöhung der Leistung nur der STrom ansteigen kann. Hier haut dann der innenwiderstand rein. Man kann sich schon etwa ausrechnen welche Verluste man bei welchen leistungen zu erwarten hat. Nehmen wir mal als Beispiel 300 Watt Abgabeleistung in die batterie. Dann werden im Generator zeitgleich rund 130 Watt verbrutzelt, der Repeller muss also eine Leistung von knapp 430 Watt aufbringen können. Das ist theoretisch bei 8,7 m/s der Fall, was bedeutet dass der generator hier nur noch einen Wirkungsgrad von knapp 68 % hat, mal einen Rotorwirkungsgrad von 35 % vorausgesetzt. Das sind keine exakten Werte aber als ANhalt ganz gut.

Nun schauen wir mal was passiert wenn der Generator 600 Watt abgeben soll.
600 Watt/12V=50A
50A hoch 2 =2500
2500*0,2 Ohm= 500 Watt.

Wenn der Generator also 600 Watt in die Batterie drückt, so verbrutzeln gleichzeitig rund 500 Watt im Stator. Das ist schon ziemlich grenzwertig und ich würde meine ANlage so einstellen dass sie schon vorher aus dem WInd dreht.

Insgesamt muss der Rotor nun 1100 Watt abgeben können. Das tut er bei etwa 12 m/s. Der generator hat nun noch einen Wirkungsgrad von nur noch rund 50%. Hinzu kommen noch Leitungsverluste, Verluste die dadurch entstehen dass Batterie und Generator unterschiedliche Innenwiderstände haben, Reibungsverluste der Lager und schwankende WIndbedingungen am Standort.

Nun nehmen wir mal an dass ich durch die verwendung von 2 Magnetscheiben und größerem Luftspalt den Innenwiderstand des Generators auf 0,1 Ohm drücken kann (was durchausrealistisch ist). so habe ich eine Verlustleistung im Stator von nur noch 250 Watt. Das macht bei größeren Windgeschwindigkeiten also einiges aus. Bei kleinen Leistungen jedoch (und meist hat man ja diese) macht es kaum einen Unterschied wie folgendes Beispiel zeigt:

0,2 Ohm und 50 Watt Abgabeleistung:

50/12=4,16
4,16hoch2*0,2= 3,5 Watt Verlust im Stator

0,1 Ohm und 50 Watt Abgabeleistung:

50/12=4,16
4,16hoch2*0,1= 1,7 Watt verlust.

Und das sind nunmal die Windgeschwindigkeiten von um die 4,5 m/s die man im Mittel am häufigsten erwartet und nun muss jeder selbst wissen ob diese rund 1,5 Watt Mehrleistung einen erhöhten Materialaufwand von über 100 Euro (80 euro für Magnete und nochmal etwa 30 bis 40 für den Draht) rechtfertigen.

etwas anders sieht es aus, wenn man 24 oder 48 V Systeme baut. Damit lassen sich dann auch höhere Leistungen verlustarmer gestalten...und
ganz anders sieht es bei Netzeinspeisung aus, da hier die Eingangsspannung variabel ist und somit ansteigen kann, was den Strom verringert und damit die Verluste wesentlich verkleinert. Ab einer bestimmten Baugröße ist Batterieladung also einfach Quatsch...


Um aber deine Frage nach meinen Erwatungen zu beantworten :

Ich erwarte eine Nennleistung von um die 400 bis maximal Watt die aber wohl nur äußerste selten zu erreichen sein wird. Danach dreht der Rotor aus dem Wind um den Stator zu schützen...aber diese menge muss bei unserem Standort am WIndrad auch erstmal ankommen...Knapp 300 Watt haben wir schon gehabt und selbst das ist schon ganz ordentlich wie ich meine.

ich hoffe ich konnte deine Fragen ausreichend beantworten.

Gruß
Max

Ich vermute, du meinst Kupferlackdraht. Der Lack sollte eigentlich auch unter nem Lötkolben nicht schmelzen und ist nur zu löten, wenn man den Lack wirklich gründlich entfernt.