Leeläufer Windrad

Hallo Windrad-Freunde

hat vielleicht schon Jemand Erfahrungen mit einem Windrad als Leeläufer
gemacht ?
ich bin gerade dabei eines zu entwickeln, Es soll eine Heizwindmühle werden, dabei möchte ich allerdings eine ganz andere Bauweise als die meist Übliche anwenden.

Ein Dreiblattrepeller sitzt auf einem Kegelrad-Winkelgetriebe und leitet die Drehbewegung über eine Welle bis zur Erde auf den Generator, der in einem Häuschen untergebracht wird.
Dort soll auch die Regelung, die Steuerung und die Bremse unterkommen.
meiner Ansicht nach entstehen dadurch mehrere Vorteile, wie die Windnachführung entfällt, kein großes Gewicht auf dem Mast, kein Kabelsalat am Mast alles ist jederzeit zugänglich und es ist einfach zu überwachen und vom Wetter geschützt
meine Frage an Euch, gibt es bei einem Leeläufer-Rotor andere Blätter als die für einen Luvläufer ? oder ist sonst noch was Spezielles zu beachten :?:

Gruß aus der Eifel

Hallo zusammen,
Hallo EMOTEC

Die Anordnung als Leeläufer klappt natürlich ohne Windfahne.
Du kannst dann nur kein seitliches aus dem Wind drehen (Furling)
installieren, aber Du willst ja glaube ich eine Bremse im Bodenbereich
anordnen.
Antrieb über Winkel-Kegel-Getriebe, soetwas hatten die alten Western-
Windmills zum Wasserpumpen. Nachteil sind die mechanischen
Reibungsverluste vor allem beim Anlaufen. Im Bodenbereich mußt Du
dann ja nochmal von der vertikalen Achse auf die Generatorachse gehen,
also nochmal Übersetzung. (Oder Du installierst einen Scheibengenerator
direkt auf die senkrechte Achse)

Wenn Du die Mühle als Heizmühle betreiben willst brauchst Du
wahrscheinlich schon etwas Größeres.
Nachteil bei dieser Anordnung ist der Teilbereich auf den Blättern der
durch den Windschatten des Mastes entsteht, hier sollen Vibrationen
möglich sein. (Kenn ich aber nur vom Hörensagen).

Die Gewichtverteilung fällt durch fehlendes Gegengewicht der Windfahne
ungünstiger aus (Du brauchst unbedingt Drehlager im YAW Rohr)
Ich würde für diese Konfiguration eventuell einen mehrflügligen Langsam-
Läufer mit entsprechend hohem Anlauf-Drehmoment und niedriger
Drehzahl, dafür aber mit hochpoligem Generator vorziehen.

Aber dies ist nur meine Meinung..........

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo

Die Überlegung mit den Kegelräder ist nicht schlecht und es würde das verdrehen der Kabel verhindern bzw. die Störungen an den Schleifkontakten.
Die Bremse würde ich aber auf die Rotorwelle setzen um zu verhindern das bei einer Beschädigung der Kegelräder der Rotor frei dreht.

http://www.wind-energie.de/de/…eelaeufer/

http://www.aerocatcher.de/prod…d508c1d6ef

Und das ist hier keine Werbung sondern ist als Ansatz gedacht.

Hallo

erst mal Danke für die rege Beteiligung, ich denke bei einer großen WKA wäre der Windschatten hinter dem Turm ein viel größeres Problem, denn der Durchmesser vom Mast ist meist größer als die Breite der Blätter, bei meiner Anlage wird aber das Rotorblatt dreimal so breit wie der obere Mastdurchmesser sein, daher sind immer 2/3 vom Blatt im Wind.

Zusätzlich werde ich noch am Boden wo die Antriebswelle endet eine ordentliches Schwungrad einbauen dadurch wird die Drehzahl konstanter, und gleicht kleine Böen aus. Auf dieses Rad wird dann auch die Not und Feststellbremse einwirken.

Hier noch einige Details zu den weiteren Komponenten der Anlage
das Winkelgetriebe stammt von einem Kreisel-Heuwender und ist Superstabil, hat 25 Jahre lang 30 KW ausgehalten und ist innen wie neu, läuft ganz leicht mit einer Übersetzung von 1 / 3,7
der Rotor wird aus Wasserfestem Multiplex gebaut, und wird 5 Meter Durchmesser haben.
Als Generator habe ich einen 6 Poligen 4 KW / 400 Volt Asynchronmotor welcher mit Kondensatoren bei der richtigen Drehzahl erregt wird.

Geregelt wird das Ganze über einen altbewährten Fliehkraftregler, der schaltet bei zunehmenden Drehzahlen immer mehr Heizstäbe hinzu.

Um bei Sturm oder bei einem Defekt ein überschreiten der max. Drehzahl zu verhindern steuert der Regler dann eine Hydraulische Bremse an.
Sollte auch die Bremse mal versagen, dann löst der Fliehkraftregler in seiner Endposition die Notbremse auf dem Schwungrad aus, die kann nur noch von Hand wieder gelöst werden.

Als Mast habe ich einen Gittermast 80 x 80 cm der ein 5 Tonnen Betonfundament hat und am Boden ein Gelenk zum aufsetzen und umlegen, die Nabenhöhe wird 11 Meter sein.


Gruß aus der Eifel

Hallo EMOTEC,
wie ich schon vermutet habe, planst Du da Großes.
Mich interressieren da nähere Einzelheiten Deiner Planung.
Ich pick mir mal den Asynchronmotor raus.

Als Generator habe ich einen 6 Poligen 4 KW / 400 Volt
Asynchronmotor welcher mit Kondensatoren bei der richtigen Drehzahl
erregt wird.

Der Asynchronmotor hat ja einen Käfigläufer der auf dem Prinzip
beruht, durch die Statorspulen magnetisiert zu werden und entsprechend
dem Drehfeld mit zu routieren wenn er als Motor eingesetzt wird.

Als Generator bräuchte er im Rotor also eine Magnetisierung um in
den Statorspulen Spannung zu erzeugen. Soweit ich das verstehe, wird
bei Deiner Planung als Generator eingesetzt, der Restmagnetismus im
Rotoranker dazu benutzt um etwas Spannung in den Statorspulen zu
erzeugen. Diese erzeugte Spannung soll dann im Käfigläufer wieder ein
stärkeres Magnetfeld erzeugen, dieser Effekt soll verstärkt werden durch
den Einsatz von Kondensatoren, die die Spannung der Statorspulen
zwischenspeichern und somit für eine schnellere Aufschaukelung sorgen.


Nun zu meinen Fragen:
Nach welchen Kriterien beurteilst Du das Erreichen der richtigen Drehzahl?
Der Motor dürfte meiner Schätzung so zwischen 950-980U/min seine
Nenndrehzahl erreichen. Hierbei würden theoretisch dann 4KW erzeugt
(wahrscheinlich weniger), bei entsprechend hoher Spannung (350V-380V?)
Wie nimmst Du Einfluß auf das zeitig richtige Einsetzen der Erregung?

Wenn wir optimistisch einen Wirkungsgrad für den Motor Generator von
50% ansetzen würden müßtest Du eine Leistung von 8KW an die
Motorachse bringen.
Deine Flügel und das folgende Umlenkgetriebe werden nochmal ca 40%
von der eigentlichen Windleistung verbrauchen.
Bei der von Dir angegebenen Übersetzung für das Kegelrad-Getriebe
von 1-3,7 bräuchtest Du also einen Dreiflügler der Dir bei ca. 265U/min
ca. 13,5KW Windleistung ernten könnte.

Bei 6m/s würden aber nur ca. 2500W an die Flügel gebracht.
Bei 8m/s würden nur 6020W an die Flügel gebracht.
Bei 9m/s würden nur 8573W an die Flügel gebracht
Bei 10m/s würden 11760W an die Flügel gebracht
Bei 11m/s würden 15650W an die Flügel gebracht

Ist Deine Planung auch so ungefähr hier angesiedelt?
Vielleicht kannst Du uns ja mal Deine Planung schildern?

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo Menelaos,
wenn sich die Angabe auf die Aufnahmeleistung bezieht hast Du recht,
ich bin hier ganz lapidar fälschlicherweise davon ausgangen, daß es sich
um die Leistungsabgabe bei Nenndrehzahl handelt.

Halt, ich hab grad nochmal in meinen Fachbüchern nachgeschlagen.
da steht wörtlich:
LEISTUNGSSCHILDANGABEN gelten für den Nennbetrieb.
Das ist der Betriebszustand, für den der Motor vom Lieferer bemessen
ist. Motornennleistung ist stets abgegebene Leistung!

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo Günter


Der Motor hat eine Nenndrehzahl von 960 U/min. unter Vollast und leistet 4 KW , die Wicklungen sind in Stern geschaltet, wenn ich drei MP Kondensatoren von 25 mF ebenfalls in Stern schalte und anschließe, dann beginnt die Selbsterregung des Motors bei ungefähr 300 U/min. um einen höheren Wirkungsgrad zu erreichen soll die Drehzahl mehr als 1/3 der Nenndrehzahl betragen, ehe man Verbraucher zuschaltet. Das wäre dann bei einer Rotordrehzahl von zirka 86 U/min.

Da ich nur Ohmsche Verbraucher (Heizstäbe in einem Pufferspeicher) anschließen will, spielt die Spannung und die Frequenz keine Rolle außer die Obergrenze von 400 Volt.

Ich werde aber noch weitere Tests machen und messen bei wie viel Drehzahl wie viel Leistung rauskommt.

Mein Vorhaben ist es, den Generator immer nur soviel zu belasten, dass Dieser den Rotor nicht überfordert, andersrum soll auch immer stärker werdender Wind den Rotor nicht überdrehen, sonder in Strom umgewandelt werden, denn mein Ziel ist es auch Starkwind zu nutzen.

Um Dieses zu regeln soll der Fliehkraftregler je nach Drehzahl dann die Verbraucher zu oder ab schalten.
Um aber nach oben hin auch eine Reserve zu haben, denke ich ist das mit
den 4 KW nicht übertrieben


Gruß aus der Eifel

Hallo Günter


wenn die Magnetisierung eingesetzt hat, sind noch keine Verbraucher zugeschaltet, deshalb fordert der Motor noch nicht so viel Kraft vom Rotor, dann werden nach und nach die Verbraucher zugeschaltet, Diese würde ich dann in Stern schalten, so sind dann zwischen den Phasen immer 2 in Reihe geschaltet.

Die Regelung soll 1 Regler übernehmen, der setzt Drehbewegung in eine lineare Bewegung um, über ein Gestänge können so beliebig viele Reedkontakte, optische Sensoren oder Nockenschalter betätigt werden, es gibt da noch viele Möglichkeiten, man könnte auch mehrere gleichzeitig anwenden, ich weiß aber noch nicht welches System ich anwende.

Sollte sich bei meinen Tests jedoch herausstellen, dass der Motor als Generator einen zu schlechten Wirkungsgrad hat, werde ich eventuell auch einen Scheibengenerator bauen.



Gruß aus der Eifel

Hallo zusammen

erstmal vielen Dank für eure Beiträge und Tipps, ich werde mein Vorhaben
, den Asynchronmotor als Generator zu nutzen wohl aufgeben, da meine Tests auch bestätigen, dass er nicht Optimal dafür geignet ist
hatte das Teil hier rumliegen und dachte es so zu Verwerten.

Jetzt werde ich dazu übergehen mir einen Scheibengenerator zu bauen, mitdem ich dann auch vielmehr Möglichkeiten habe.


Gruß aus der Eifel