3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

 
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3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 10.06.2019 - 12:11 Uhr  ·  #1
Guten Tag,

nachdem ich in der Vorbereitung auf mein im Titel genanntes Projekt unzählige Stunden in diesem Forum mit lesen verbracht habe, wird es nun Zeit mein kleines Projekt vor zu stellen und gleich mal noch ein paar Fragen zu stellen :-)

Aber zuerst zum Projekt selbst: Geplant ist eine 120cm hohe VAWT (Savonius mit zusätzlichen flügeln) mit 20 cm Durchmesser (mehr geht erstmal via 3D-Druck nicht -> ist aber schon in Planung) zur Montage an einer Betonsäule meines Balkons (Leider steht mir kein Garten und auch das Hausdach nicht zur Verfügung ;-)).

Hier mal der "Grundriss"
 


Über das Windrad soll eine kleine 12V Batterie geladen werden. Über die Batterie wird vorerst nur ein Raspberry Pi betrieben der mir per Weboberfläche die Möglichkeit bietet Windgeschwindigkeit (über Anemometer), Rotationsgeschwindigkeit der Turbine (über Reedkontakt) und erzeugten Strom zu überwachen. Ich muss dafür ca. 30 Wh / Tag produzieren... mehr dürfte mit einer so kleinen Turbine vermutlich auch nicht möglich sein.

Der aktuelle Stand: Rotor und Wandhalterung sind bereits fast fertig gebaut.

Es fehlt noch ein Rotorteil, die Edelstahlrohre der Wandhalterung müssen noch auf Ankerplatten geschweißt werden und natürlich wird jedes PLA Teil noch Lackiert (Grundierung, Weiß und Klarlack).

Jedes Teil ist um 15° auf der Z Achse verschoben (15 cm Bauteil Höhe). Über die gesamte Länge von 120cm bekomme so eine Verschiebung von 120° und somit eine leichte Helixform.

 

 


 


Die einzelnen Rotorteile sind mit mit UHU endfest 300 verklebt und zum Lackieren bereits angeschliffen.

Als Achse wird ein 20mm Edelstahlrohr verwendet. Jedes Rotorteil wird mit einer M3 Schraube durch die Achse verschraubt. Oben und unten Setze ich Gedruckte M10 Gewinde als Abschluss der Achse ein. Die Gewinde werden von den M3 Schrauben des obersten und des untersten Rotorteils gequetscht, wodurch ein Lösen verhindert wird. Oben und unten wird die Achse durch Flanschlager mit M10 Schrauben befestigt.

wie auf dem Bild zu sehen, ist auf der oberen Wandhalterung bereits das Anemometer aufgesetzt. Unten soll dann der Generator befestigt werden.

Bis dahin läuft eigentlich alles ganz gut.

Jetzt aber zum fraglichen Teil des Projektes:

1. Der Generator.
Selbst verständlich will ich den auch selber bauen und habe schon mal ein klein wenig geplant... Leider habe ich von der Thematik gar keine Ahnung und auch nach Stunden langem Lesen hier im Forum sind immer noch offene Fragen.

Der Plan:
Der Generator wird selbst nur einen Durchmesser von ca. 18 cm haben (Scheibengeni). Ich will mit 9 Spulen, 12 Magneten arbeiten. Ich möchte N52 Magnete mit den Maßen 30x10x5 verwenden. Der Luftspalt wird 8 mm betragen. Die Kupferspulen werden mit 0,6mm Draht gewickelt (76 Windungen). Der Stator wird aus Epoxid gefertigt... 3D-Druck bietet sich hier nicht an.

Hier mal eine Spule:
 


Hier kommt allerdings schon die erste Frage auf. Das Spulenloch habe ich jetzt so geplant, dass der Magnet locker rein passt. Ist das richtig so? Oder muss der Magnet überstehen?

2te Frage: Der Spulenabstand... welchen Einfluss hat der Spulenabstand? Nur auf die Baugröße oder gibt es da Vor- bzw. Nachteile beim Wirkungsgrad?

3te Frage: Die Scheibe mit den Magneten wollte ich ursprünglich auch Drucken:
 

Allerdings kann ich nicht abschätzen wie hoch die Belastung der Scheibe sein wird. Sowohl mechanisch als auch thermisch.
Also war meine Idee noch ein 3mm Stahlblech auf die Rückseite zu kleben (mit UHU endfest 300). Das würde zumindest die mechanische Belastung erhöhen. Sollte ich hierbei lieber auf 3D Druck verzichten und vll. lieber gleich eine Stahlronde verwenden?

Nächste Frage wäre dann auch: Müssen sich die gegenüberliegenden Magneten anziehen? Oder Abstoßen? Den Punkt habe ich noch nicht ganz verstanden. Wozu genau benötige ich die 2te Magnetscheibe? Gibt es da auch Alternativen?

Ich denke mal das sollte vorerst zum Geni reichen.

Aber keine angst, es geht gleich weiter mit Fragen. :-)

Jetzt zum Thema Batterie laden. Ich will einen Laderegler zum Laden der 12V Batterie verwenden. Allerdings habe ich recht schnell bemerkt, dass die Laderegler für Windkraft sau teuer (für ein Projekt wie meines) sind. Was steckt da für Magie drin, dass man so viel Geld dafür bezahlen soll? Und was macht der 500€ Laderegler besser als der noname 40€ Laderegler auf Ebay? -> natürlich im Bezug auf mein mini Windrad. Wenn der eine 40 A ab kann und der andere nur 10 A ist zumindest einer der Unterschiede klar. Aber in solche Größenordnungen komme ich ja gar nicht. Bestimmt gibt es aber noch wesentliche Qualitätsunterschiede oder?




So, fürs erste fällt mir nichts mehr ein... jetzt muss ich auch erstmal wieder durchatmen :-)

Grüße
Hannes
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 12.06.2019 - 08:38 Uhr  ·  #2
Ich konnte mir jetzt einiges an Fragen doch noch selbst beantworten, hab noch ein paar interessante Beiträge im Forum gefunden, die mir weiter geholfen haben.

Ich werde also eine 4-5 mm Stahlplatte verwenden für die Magnetscheiben und werde mir eine "Schablone" für die Magnete Drucken, die ich dann auf die Scheibe Kleben kann.

Die Spulenschenkel werde ich auf ca. 8-9 mm Verbreitern, die Spulen dafür auf 4mm Höhe reduzieren.... sollte klappen.

Die N52 Magnete finde ich jetzt nichtmehr in den Shops aber N45-48 tun es auch. Ich hab noch mal alles in das Excel Tool eingegeben und komme jetzt auf 80 Wicklungen. Bei einer Schnellaufzahl von 0,6 und einem Ladebeginn ab 4m/s komme ich auf eine Ladeleistung von 2,4 Watt bei 8m/s. Ich denke mal damit sollte ich im Bereich des realistischen liegen?

Wenn ich von einer Schnellaufzahl von 0,5 ausgehe, komme ich auf 96 Wicklungen. Hätte es negative Auswirkungen einfach gleich auf 96 Wicklungen zu gehen? (vorausgesetzt ich bring 96 Wicklungen Platztechnisch unter).
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 13.06.2019 - 08:55 Uhr  ·  #3
Wieder einen Schritt weiter gekommen...

Nachdem ich immer nur mit dem Excel Tool für die Stator Berechnung rumprobiert habe, hatte ich beschlossen das ganze mal als Bild darzustellen.
Das sah dann so aus:
 


(ja, alle Magnete haben hier die Farbe rot, habe nur vergessen jeden zweiten blau zu färben)

Aber was ich dadurch erkannt habe: Die Magnete decken die Spulenschenkel nicht genug ab. Selbst wenn ich den Stator im Durchmesser kleiner mache, deckt der Magnet nur etwa die Hälfte der Spulenschenkel ab. Wenn ich jetzt aber die Spulenschenkel verkleinern möchte, bekomme ich die nötige Anzahl an Windungen nicht mehr hin. (aktuell 96 Windungen bei einem Spulenschenkel von 8 mm Breite und einer Höhe von 5mm). Ich müsste also auf 5x5 mm reduzieren. Dabei würde ich nur ca. 64 Windungen unter bringen.

Also musste ich auf breitere (und leider auch doppelt so teure) Magnete (30x20x5 N52) umschwenken.

Jetzt sieht das ganze so aus:

 


Die Spulenschenkel werden jetzt fast perfekt abgedeckt und ich habe genug Platz für viele viele Windungen. Nachdem ich die neuen Eckdaten in das Excel-Tool eingegeben hatte, war ich jetzt bei 40 Windungen angelangt... das ist jetzt nur etwas arg wenig... zumindest scheint es mir so.

Jetzt ist die Frage was ich tun soll. Den Stator dann einfach dünner machen? 4-5mm wären so möglich. Dann hätte ich einen Luftspalt von 6-7 mm.

Oder doch 30€ weniger für Magnete ausgeben und versuchen die Spulenschenkel kleiner zu halten?

Können die 40 Windungen überhaupt stimmen? Von 96 auf 40 runter, nur wegen breiteren Magneten scheint mir extrem zu sein.



Help Help Help :-)
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 13.06.2019 - 12:48 Uhr  ·  #4
Hallo Hannes
willkommen im Forum und zuerst mal, Hut ab, vor dem schön gestalteten Rotor in 3D Drucktechnik. In wie fern sich ein gedruckter Rotor bewährt kann ich so nicht beurteilen, aber in Anbetracht auf die diversen Umwelteinflüsse wie Sonne, hohe Temperarturen, Kälte und UV Schutz würde man bestimmt auf ein ganz besonderes Filament zugreifen müssen. Nehme mal an, dass ist im vorliegenden Projekt der Fall, hast ja eine Menge an Arbeit ( CNC Programmierung ) da reingesteckt bis es zu diesen, uns hier vorgestellten Rotor kam.

Generatormässig findest Du im Geni Thread auf praktisch all Deine Fragen eine entsprechende Antwort, ich kann Dir hier nicht weiterhelfen, da ich nicht der Generator Spezialist bin, hoffe aber, dass sich der eine oder andere hier aus dem Forum doch noch der Fragenstellungen annimmt.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 13.06.2019 - 15:26 Uhr  ·  #5
Hallo soderica,

es gibt zwar spezielles UV-Beständigeres Druckmaterial als PLA, allerdings würde ich selbst die nicht ohne Lackierung im Außenbereich für eine längere Verwendungsdauer einsetzen. Stink normales PLA mit 3fach Lackierung reicht aus.... man sollte nur nicht mit Lack sparen. ;-)

Ja Arbeit war's ne Menge aber den Hauptteil der Zeit habe ich damit verbracht Informationen über den Generator zu sammeln (davon locker 90% hier im Forum). Ich stoße immer wieder auf Informationen, die mich weiter bringen aber leider ist das nötige Wissen über viele viele Themen verteilt und die Fragen, die man sich stellt, sind meist zu komplex für die Suchfunktion :-(

Genial wäre da ein "Sticky"-Beitrag eines Spezialisten, um alle grundlegenden Informationen kompakt rüber zu bringen. Selbst in der über Google auffindbaren "Bauanleitung – Bausatz Scheibengenerator 02 - Kleinwindanlagen" wird bereits viel Wissen über den Scheibengeni vorausgesetzt. Das Ding zu bauen ist eh das kleinere Problem, die Planung machts.

Leider scheint es jedoch so, dass viele der echt fleißigen Leute, von denen ich viel gelesen und gelernt habe, jetzt nicht mehr so / oder gar nicht mehr aktiv sind. :-(
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 13.06.2019 - 16:27 Uhr  ·  #6
Es ist tatsächlich so, dass sich zur Zeit nur noch ein paar wenige User hier im Forum aufhalten, dass Thema Kleinwindanlagen und der Selbstbau von Windmühlen immer mehr ins Hintertreffen geraten. Schade, vor allem in Zeiten wo angeblich doch jeder behauptet, aktiv Umweltschutz zu betreiben, sagen kann man ja viel, aber so lange uns niemand auf die Finger klopft, wird freiwillig keiner selbst etwas daran ändern wollen. Sicherlich sind Solar Anlagen nach wie vor beliebter, sind günstig in der Anschaffung und benötigen praktisch keine Wartung. WKA sind teuer in der Anschaffung, sind nicht so Effizient, machen Krach und gelten als Vogel-Insekten Vernichtungsmaschinen. Dies ist vielleicht mit ein Grund, weshalb es immer weniger Windradbastler gibt. Bin aber sicher, dass Deine Fragen noch behandelt werden.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 13.06.2019 - 19:28 Uhr  ·  #7
Hallo Hannes

Bei Deinem Generator mit 18 cm Durchmesser und 3 cm langen Magneten könnte man die Spulen-und Magnetzahl erhöhen.
Das Verhältniß von 12 Spulen zu 16 Mags past da sicher auch rein.
Die Magnetdicke mit zwei mal 5 mm passt auch zum angestrebten Luftspallt.
So geht das Feld von der einen Scheibe gut zur gegenüberliegenden.
Wenn sie zu dicht nebeneinander wären ging ES auch vermehrt zum Nachbarmagnet.
Die Form der Spulen ist so nicht nötig und kann ruhig rechteckig sein, mus nur "um" den Magnet passen.
Der äussere Spulenschenkel ist dann kürzer, was den CU Wiederstand reduziert.
Der Magnet darf so breit wie 2 Spulenschenkel sein, der Seitenabstand zum Nachbarmagnet "im Mittel" auch.
Also innen etwas weniger und aussen etwas mehr.
Wenn die Spulen schmaler sind (auch durch weniger Schenkelbreite) passen die dann auch hoffe ich.
Mit 16 Magneten sind ja auch schon 50 % mehr Magnete drinn, und der Winkel ist auch kleiner.
Mit 4 Spulen pro Phase braucht man weniger Windungen je Spule, gut für die Schenkelbreite .

Ich hatte mich erst über den großen Durchmesser im Verhältniß zum Windrad gewundert, aber es ist sicher richtig bei kleinen Drehzahlen einen grossen D zu wählen.

Gruß Aloys.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 14.06.2019 - 07:59 Uhr  ·  #8
Hallo Aloys,

stimmt, an 16 Magnete mit 12 Spulen habe ich noch garnicht gedacht. Wenn ich wieder umschwenke auf die 30x10x5 N45 Magnete Passen die auch locker rein.
Ich hab das ganze dann mal in das Excel-Tool eingegeben und komme dann aber immer noch auf 75 Wicklungen bei 3m/s Ladebeginn und 57 bei 4m/s Ladebeginn.
4m/s ist vermutlich eh realistischer.

Ich denke jedoch, dass ich mit den 30x20x5 N52 Magneten auf der sichereren (doofes Wort) Seite wäre... auch wenn sie (24 Stück) immer noch ca. 20€ teurer sind als die 32 kleinen Magnete für einen 16 Pol Geni.

Dabei ist mir jetzt noch etwas andere aufgefallen: Kann es sein, dass das Excel Tool ausschließlich auf Horizontalläufer ausgelegt ist? Ich gebe zwar oben den Rotor Durchmesser an aber für eine VAWT ist ja auch die Höhe zur Leistungsberechnung erforderlich. Gebe ich unten beim Excel Tool die Luftdichte von 1,22 kg/m³ bei einem Wirkungsgrad von 25% und einer Windgeschwindigkeit von 3m/s ein, sagt mir das Tool, dass der Rotor gerade mal 0,1 Watt liefert. Gebe ich meine Daten aber zum Beispiel beim Windrechner von elvis ein, bekomme ich eine Leistung von 1 Watt bei 3m/s.... was auch irgendwie realistischer kling für eine 120cm hohe und 20 cm Breite VAWT.

Auch im oberen Teil des Tools machen mich die Ergebnise stutzig. Bei einer TSR von 0,5 dem Durchmesser von 0,2 m und einer Windgeschwindigkeit von 4 m/s sollen bereits 3,18 U/s raus kommen. Das scheint mir etwas schnell für einen Savonius. Ich habe schon extra nur 0,5 TSR angegeben obwohl im Leerlauf ein Savonius deutlich mehr haben dürfte.

Das Problem dabei ist, dass die Umdrehungen pro Sekunde Auswirkungen auf die Anzahl der Wicklungen hat. :-(

Wenn ich jetzt von 3 U/s ausgehe, der Rotor aber nur 2 U/s bei 4m/s Wind hat, würde ich da den Rotor abwürgen? Oder Würde sich der Ladebeginn einfach nur nach hinten verschieben, da die erforderliche Spannung nicht erreicht wird?

Wenn ich dann aber plötzlich 6 m/s Wind brauche (statt 4m/s) um 12V zu erzeugen, wäre das natürlich auch enttäuschend.

Das verunsichert mich gerade etwas. Ich bin mir noch nicht so ganz im Klaren, von welchen Faktoren die Spannung, die ein Scheibengeni liefert abhängig ist. Vom derzeitigen Wissensstand gehe ich davon aus, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit bei gegebenem Geni-Durchmesser die Hauptrolle spielt, dicht gefolgt von der Menge an Kupfer, die dem Magnetfeld-Wechsel ausgesetzt wird, weshalb sich auch die erforderliche Anzahl an Wicklungen mit der Umdrehungsgeschwindigkeit ändert.

Apropos...: Wie verläuft eigentlich die Spannung weiter bei höheren Drehzahlen? Vor allem wenn ich auf einen Laderegler gehe, der für 12V Eingangsspannung ausgelegt ist?


@Soderica:
Naja, Kleinwindanlagen sind halt nicht gerade Lohnenswert. Trotzdem ist das Thema einfach interessant... und ne Solarzelle kann ich mir auch nicht so wirklich selber bauen ;-)

Mein Projekt zum Beispiel lohnt sich überhaupt nicht. Ich mach es einfach nur weil ich mich gerne damit beschäftigen möchte.... ok, vll. kann ich in Zukunft dann die Balkonbeleuchtung über Windkraft versorgen aber wirklich rentabel im Verhältnis zum Aufwand ist es auf keinen Fall.
ora
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 15.06.2019 - 08:20 Uhr  ·  #9
Sehr schöne CAD-Arbeit! Bist ein echter Künstler.
Du weißt aber schon, dass Endfest300 auf Dauer nicht wasserfest ist?!

ora
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 15.06.2019 - 13:11 Uhr  ·  #10
Hallo ora,

ich hoffe mal, dass du dich da irrst.
Der Kleber ist ein Epoxidkleber, weshalb ich davon ausging, dass Wasser kein Problem werden dürfte. Uhu gibt sogar an: "Die Klebeverbindung ist schlagfest, alterungs- und feuchtigkeitsbeständig."
Aber dass ein Hersteller bei den Merkmalen seines Produktes gerne mal etwas übertreibt, ist auch nichts ungewöhnliches.
Hast du da schon schlechte Erfahrungen gemacht?

Der komplette Rotor wird allerdings noch lackert - ich hoffe mal, dass das dann ausreichend Schutz vor Feuchtigkeit bietet.
ora
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 15.06.2019 - 16:36 Uhr  ·  #11
Ich weiß, dass das ein Epoxi ist.
Den Endfest300 habe ich schon vor >30 Jahren benutzt.

EIn "richtiger" Epoxi muss ganz präzise gemischt werden.
Probier's am besten aus. Aushärten lassen und 3 Tage ins Wasser legen.

In jedem Fall gibt's Epoxis, die nicht bzw. nur pseudo-wasserfest sind:
Das Problem hatte mal ein Freund mit einem sch...ss-teuren Carbonrahmen, als wir einen ganzen Tag bei Regen fuhren und das Ding nachts im Regen stand.
Am nächsten Tag drehte er an der vorderen Schaltung und schwupps - war der Kabelhalter weg und der Kleber glich eher einem Kaugummi. Auf der Messe in Friedrichshafen - betretenes Schweigen :-)
(Und die Schiffsmodellbauer wissen das, dass man in keinem fall 5-Min-Epoxi nehmen darf. Das ist ganz sicher).

ora

CAD kannst Du - da kannst Du richtig stolz drauf sein.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 15.06.2019 - 19:17 Uhr  ·  #12
Wer nen 3D-Drucker zu Hause hat, fängt in der Regel recht schnell mit CAD an. Immer nur die Ideen anderer zu drucken ist am Anfang nett aber auf Dauer nicht befriedigend. Ausbildung habe ich in dem Bereich keine genossen. Die YouTube Tutorials zu FreeCAD sind eher einschläfernd... also bleibt nur Learning by doing :-)

Bei jedem Projekt lernt man wieder was neues.

Genau wegen der nicht soooo erforderlichen Misch-Präzision beim Endfest300 dachte ich mir der wäre ganz gut um Fehler zu Vermeiden (leichter als 1:1 kann man nicht mischen müssen ^^). Ich werde es auf jeden Fall mal Testen.

Habe heute mit lackieren angefangen und dabei beschlossen mehr Lack zu bestellen und dann Grundierung, 3x Weiß, und anschließend ne dicke Schicht Klarlack drauf zu machen. Dann sollte es keine Feuchtigkeitsprobleme mehr geben. Aber für die Zukunft werde ich dann wohl für Außenprojekte nicht mehr auf den Endfest 300 zurückgreifen.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 15.06.2019 - 19:43 Uhr  ·  #13
Noch was zu meinem Oben geschilderten Problem mit dem Excel-Tool.

Ich habe jetzt einfach aus der Fläche meines Rotors den möglichen Durchmesser eines Kreises berechnet (0,55 m) und nutze jetzt diesen im Tool. Dann komm ich bei 25% Effizienz und einer Windgeschwindigkeit von 4m/s auf eine Rotorleistung von 2,3 Watt... das wäre dann das selbe wie der Elvis-Rechner. Dabei gebe ich jetzt eine TSR von 0,9 an... hoffe mal damit nicht zu hoch zu rechnen.
ora
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 15.06.2019 - 19:53 Uhr  ·  #14
Ich meine mich zu erinnern, dass in der Anleitung steht:
Wenn man Endfest300 lösen will, in kochendes Wasser legen.

"Richtiges" Epoxi bestellt man bspw. bei R&G, zum Kleben gibt man etwas Thixotropiemittel hinein.
Sind größere Volumina möglich, kann man auch gut mit Kartuschenklebern auf PU-Basis arbeiten.
("Sikaflex"). Vorsicht: Baumarktkartuschenklebstoffe sind meist der reine Mist.

ora
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 16.06.2019 - 10:15 Uhr  ·  #15
Hallo,

wäre hier nicht ein leichtgängiger Nabendynamo eine Option?

Alte Baureihen, die noch hohe Leerlaufspannung machen?

Oder neue Typen, 6 V Akku+ Hochsetzsteller zum 12 V Verbraucher..?
Kaum Bauaufwand/Kosten..

Toi Toi Toi
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 16.06.2019 - 10:17 Uhr  ·  #16
Hallo

Endfest 300 ist ja "richtiges Epoxi" und auch von R & G .
Ins Wasser legt man es zum lösen (nur weich machen) damit alles auch 100 ° hat, das ist die einfachste Lösung um das zu erreichen.
Mit Brenner geht das genau so, aber es gibt sehr unterschiedliche Temperaturen am Objekt was unerwünscht und oft schädlich ist (entmagnetisieren) was bei verschidenen Magnetmaterialien schon bei 80 ° geschieht.
In Wasser kann man die Temperatur am besten angleichen und messen.

Der Durchmesser ist doch 20 cm oder, da wird nicht mehr gerechnet.
0,2 m mal 1,2 m sind 0,24 m² Windfläche !!
Mit dem Umpfang von 0,628 m , der Windgeschwindigkeit und der Schnellaufzahl errechnet sich die Drehzahl für den Generator.
Da ist dann 0,5 oder 0,6 eher der richtige Wert!

Mit Drehzahl, anzahl der Magnete und der Feldstärke im Luftspallt (0,7 Teslar ?) errechnet sich dann die Windungszahl.

Gruß Aloys.
Che
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Generator-Tool nur für HAWT, also die normalen?

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Gepostet: 16.06.2019 - 18:54 Uhr  ·  #17
Hallo Hannes,

hattest irgendwo hier die Vermutung geäußert. Ja freili!
Hatte daher das Tool etwas umgestrickt, indem ich zuerst die Wirkfläche für die VAWT, hier einen Darrieus, berechnet habe.
Macht am Beispiel 2,25 m². Daraus dann den Ersatz-D berechnet als wäre es eine Nomal-Anlage. d² = 4*A/Pi , daraus die Wurzel.
Am Beispiel 1,69 m. Ist für die Leistungs-Berechnung am Ende.
Für die RPM-Berechnung (>> Windungszahl) dann aber den wahren Durchmesser eintragen, D' genannt. Hier 1,25m.

Datei im Anhang.

Die Remanenz wird vom Tool um ca. 10% zu hoch ermittelt. Müsste mittels FEMM simuliert werden. Da sieht man auch den Feldlinien-Fluss und erkennt, ob die Eisen-Rückverbindung zu dünn ist. (Sättigung)

Spulenscheibe (der Luftspalt) nur wenig dünner als 2x Magnetstärke, führt zu wirtschaftlicher Bauweise. Arbeits-Flussdichte im Luftspalt dann etwa 1/2 * Remanenz. Kann man im Anhang ausprobieren, mit Magneten nur 10 mm hoch.

Tool hinten im Block 8. nicht überall stimmig.
Was auch fehlt ist eine Warnmeldung, wenn zulässige Stromdichte überschritten wird. Nehmen wir sie mal an mit 4A/mm².
Wenn die überschritten wird, überhitzen die Drähte. Ist abhängig von der Möglichkeit der Wärmeableitung.
Drähte Sollten auf Dauer nicht mehr als 80° haben. Schon weil manche Harze darüber langsam weicher werden.

Auch verlieren Magnten von Qualität N 52 ab 80°C ihren Magnetismus. Qurie-Temperatur. Bei den Stärksten am gerinsten.

Grüße vom Che
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 17.06.2019 - 09:16 Uhr  ·  #18
Hui, hier kommt ja richtig Leben in die Bude.

@Che und Aloys ;-)
Ja so ist das ganze schlüssiger. Die Leistung klingt besser :-)
Anstelle mich auf eine Windgeschwindigkeit für den Ladebeginn fest zu legen, habe ich mich jetzt mal eher an den RPS/RPM orientiert.
Bei ca. 111 RPM ist jetzt Ladebeginn eingeplant. Jaaaaa... da kommt so gut wie nichts an Leistung rum. Aber die 1,3 Watt, die das Tool ausspuckt wären in etwa der Verbrauch des kleinen Raspberry Pi der dran hängt :-). Die 80°C werden meine Magnete hoffentlich nicht erreichen bei meinem kleinen Aufbau.

@cerco
Ich habe sogar noch einen Nabendynamo hier - den wollte ich auch zuerst verwenden, allerdings hat der ein sehr starkes Rastmoment. Ist ein Shimano Nexus HB-NX32. Das Rastmoment hat mich etwas abgeschreckt.
Che
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 17.06.2019 - 10:13 Uhr  ·  #19
Was war gleich RPM und RPS?

Rastmoment vom Nabendyn. ja, aber die Wid.-Läufer haben anständige Start-Momente. Müsstest Du messen bei 4 bis 5 m/s und mit dem vom Dynamo vergleichen. Wenn einmal angelaufen, dann läuft der auch weiter bei 3 m/s, denke ich.
Fahrraddynamo, gibts da nicht ne bauartbedingte Strombegrenzung auf ca. 0,5A? Macht bei 6V 3W, Bei 12 dann 6, bei 18 9.
Mit 12V Gleichspannung lässt sich übrigens kein Bleiakku laden. Da sollte man schon 14V ansetzen.

Noch was:
Wenn Scheibengeni, dann führe die Anfänge und Enden der 3 Spulensysteme L1;2;3 nach außen. Da kannst Du noch lavieren zwischen Stern und Dreieckschaltung.
Es gilt ansonsten die Regel, den Generator möglichst in Stern-Schaltung zu konzipieren, sonst Ringstöme bei Toleranzen.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 17.06.2019 - 15:14 Uhr  ·  #20
RPM/RPS = Umdrehungen pro Minute / Sekunde

Richtig, der Strom ist bei Nabendynamos auf 0,5 A begrenzt - das wäre aber nicht so schlimm. Und die Spannung kann man ja hoch ziehen.

Aber mein Rotor hat nur 20 cm Durchmesser, da kommt nicht viel Drehmoment bei raus.
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