Anpassung Flügel - Generator

 
WWWFREAK
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Herkunft: Westerwald
Homepage: windsucherwesterwa…
Beiträge: 633
Dabei seit: 03 / 2007
Betreff:

Anpassung Flügel - Generator

 · 
Gepostet: 29.11.2007 - 14:22 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen,

für mich wäre eine Sache aufzuklären, wir sprechen immer von
Flügel (Drehzahl) abwürgen, wenn die Generatorleistung (Magnetisierung
der Spulen) bei einer bestimmten Drehzahl größer ist, als die mech.
Leistung, die die Flügel an die Gen.-Achse bringen.



Die Leistungskennlinie für einen PMG steigt ziemlich linear an.

Flügelkennlinie 2 ist im unteren Drehzahlbereich schlecht angepasst, im
oberen Bereich bei ca.750Watt passen beide Kennlinien gut, danach
steigt die Leistung der Flügel steiler an , als die des Generators.
(Um diesen Effekt nochmal festzuhalten, dies ist dadurch bedingt, daß die
Leistung des Windes und somit der Flügel hoch³ ansteigt, während die
Leistung des Generators im Quadrat ansteigt.) Bei dieser Anpassung
besteht die Gefahr, daß die Drehbewegung abgewürgt wird.

Flügelkennlinie 1 weist einen besseren Verlauf auf. Die Flügel bringen
mehr Leistung und nur im unteren Drehzahlbereich (150-250U/min)
bringen die Flügel etwas weniger Leistung als der Generator.
Im oberen Bereich sieht es so aus , daß die Flügelleistung wesentlich
stärker ansteigt als die Gen.-Leistung.
Diese Anpassung scheint für den unteren Drehzahlbereich wesentlich
besser zu sein als Kennlinie 2.

Jetzt meine Fragen hierzu:
welche Nachteile entstehen genau, wenn die Flügelleistung entlang der
gesamten Kennlinie größer wäre als die Generatorleistung?
Ich habe da nur von einer zu großen Geräuschentwicklung gehört.

Wenn es also aus irgendeinem Grund nicht erwünscht ist, daß die Flügel-
leistung größer wäre als die Generatorleistung, müßten wir unsere Flügel
dann nicht anders anlegen?
Wenn unsere Scheibengeneratoren nur eine max. Drehzahl von 350-400
U/min benötigen um auf die angestrebte Max.Leistung zu kommen,
weshalb nicht gleich Flügel mit größerer Angriffsfläche aber auch größerem
Luftwiderstand und dann vielleicht nur mit einer TSR von vielleicht 4
bauen?

Hier würde die Leistungskennlinie der Flügel im oberen Bereich nicht so
stark ansteigen, würde sich also der Kennlinie des Generators annähern?

Rege Beteiligung erbeten :lol:

Gruß
Günter
Westerwald
...
 
Avatar
 
Betreff:

Re: Anpassung Flügel - Generator

 · 
Gepostet: 29.11.2007 - 17:32 Uhr  ·  #2
Moin!aus eben diesen Gründen hat so ein Wsd Windgenerator einen 16 Pol Generator mit 170 mm Durchmesser und 5 mit Laminarprofil ausgestattete Rotorblaetter :-) die Profile haben einen sehr geringen Radius der Fluegelnase und eine geringe Dicke. Das geht am besten in Nylon+cfk im Spritzguss*Mfg* cerco
WWWFREAK
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Herkunft: Westerwald
Homepage: windsucherwesterwa…
Beiträge: 633
Dabei seit: 03 / 2007
Betreff:

Re: Anpassung Flügel - Generator

 · 
Gepostet: 30.11.2007 - 10:11 Uhr  ·  #3
Hallo cerco,

da Deine Antwort wie fast immer ziemlich zweckorientiert an der
eigentlichen Frage vorbei zielt, hier nochmal meine eigentliche Frage:

Welche Nachteile würde es tatsächlich bringen, wenn die Flügelleistung
über den gesamten Drehzahlbereich z.B. geringfügig über der vom
Generator erbrachten Leistung läge?

Meine schmalen und bestimmt überdimensionierten 4m Durchmesser
Flügel zeigen in o.g. Drehzahlbereich keine für mich erkennbaren
Nachteile auf. Gutes Anlaufverhalten, und wahrscheinlich durch gutes
Profil bedingt keine größere Geräuschentwicklung.
Wie genau erklären sich denn nun die Nachteile?

Gruß
Günter
Westerwald
Uwe Hallenga
SiteAdmin
Avatar
Geschlecht:
Alter: 63
Homepage: kleinwindanlagen.d…
Beiträge: 1601
Dabei seit: 03 / 2005
Betreff:

Re: Anpassung Flügel - Generator

 · 
Gepostet: 30.11.2007 - 16:32 Uhr  ·  #4
Die eindeutigste Erklärung ist die Überdrehzahl. Theoretisch wäre so etwas nur zu bauen, wenn das System zum Beispiel eine Fliehkraft geregelte Bremse hätte. Sonst würde der Rotor den Generator einfach weiter in die Höhe treiben, bis durch Drehzahl und Schnelllaufzahl des Rotors keine Beschleunigung mehr möglich ist. Andere Sicherungssysteme wie zB. Helikopterstellung orientieren sich mit dem "aus dem Wind drehen" sehr genau an der Scheitelgrenze und Gleichgewicht zwischen Leistungsabgabe, Winddruck und Fliehkraft am Rotor.

Bei einem frühen Experiment mit einem kleinen 20Watt Generator und einem ca. 1,2m Rotor ist mir im Grund genau das passiert. Bei dem Teststand (1,5m über Grund) hatte ich nicht mit so viel Wind gerechnet. Der Rotor ist durchgegangen, hat es allerdings überlebt. Der Generator bzw. die Windungen waren allerdings total zusammengeschmolzen zu klümpchen Kupferdraht (ohne jegliche Lackierung 😢 ). Ich meine mich daran erinnern zu können, das ich fast 50Watt gemessen habe, bevor der Kurzschluß im Generator die Sicherung rausfliegen lies.

Was nun eigentlich genau da passiert ist und in welcher Reihenfolge, müssen die Elektroniker unter Euch erklären. Auf jeden Fall konnte der Generator mit seiner Leistung und der vorgegebenen Batteriespannung den Rotor und die Drehzahl nicht halten. Der Rotor drehte sehr zügig hoch bis auf vermutete Leerlaufdrehzahl (Klang wie ein startender Düsenjet). Ich konnte kurz sehen wie noch etwas Strom in die Batterie floß, und noch während ich mir überlegte wie ich das Ding wieder gebremst bekomme, hats auch schon geknallt, die Sicherung raus und Sekunden später stand der Rotor, weil vermutlich die Wicklung sich soweit aufgelöst hatte, das sie in den Stator reinhing, blockierte und sich das ganze zu einem Klumpen Eisen mit Kupfergemisch verformte und alles Glühendheiß.

Gruß Uwe

PS
Praktisch wäre das mit den gezeichneten Kurven nicht möglich, da der Generator niemals mehr leisten kann, als der Rotor anbietet. Selbst wenn man so Kleinigkeiten wie Ausgleich und Glättung durch Massenträgheit etc. übersieht, ist es nicht möglich und es käme zu dem besagten "Abwürgen".
WWWFREAK
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Herkunft: Westerwald
Homepage: windsucherwesterwa…
Beiträge: 633
Dabei seit: 03 / 2007
Betreff:

Re: Anpassung Flügel - Generator

 · 
Gepostet: 30.11.2007 - 18:17 Uhr  ·  #5
Hallo Uwe,
ich vermute mal von der Reihenfolge Deines Ausfalls her, ist
wahrscheinlich erst einmal auf Grund der hohen Drehzahl ein zu hoher
Strom geflossen,[u] ohne [/u) daß ein Sicherheitssystem gegriffen hat.

Du hattest wahrscheinlich auf dem Teststand noch keine Sturmsicherung
installiert, die die Mühle aus dem Wind gedreht hätte?
Auf Grund des hohen Stromflußes brennen die Wicklungsdrähte des
kleinen Generators dann durch, ab diesem Moment fehlt die Gegenkraft
des Generators und dann kann die Post natürlich abgehen.

Was da für eine atemberaubende Geschwindigkeit erreicht werden kann,
hab ich mit meinem ersten Vierflügler erlebt. Hier hab ich entgegen
der Warnung aus der Bauanleitung meine Flügel, noch nicht richtig
ausgewuchtet auf einem dickeren passenden Schraubenzieherschaft "nur
mal so eben in den Wind gehalten". Wir hatten gerade boeigen Wind, ich
kann nur sagen, was da abging vergess ich mein Lebtag nicht, mir haben
die Beine noch eine halbe Stunde nachher geschlockert! :lol: :lol:

Das Argument der Überdrehzahl ist natürlich nicht von der Hand zu
weisen, obwohl hier dann bei mir bereits die Helikopter Sicherung die
Flügel zumindest teilweise abkippen würde.
Aber im Prinzip gilt doch dieses Argument auch für genau angepasste
Flügelleistung, wenn der Wind zu stark wird, besteht die Gefahr, daß die
Drehzahl unzulässig hoch ansteigt und die Wicklung durchbrennt wenn
die Sturmsicherung nicht richtig eingestellt ist oder gar ausfällt.
Eben nur etwas später, während bei zuviel Flügelleistung dieser Punkt
zeitlich eher eintreten wird.

Hier wirkt sich eine schlechte Anpassung ganz katastrophal aus, wenn
von der erbrachten Leistung der größte Teil im Generator verbraten wird,
tritt dieser kritische Zeitpunkt sehr schnell ein und die Wicklung
verabschiedet sich unmittelbar. Will sagen, wenn auf Grund einer
schlechten Anpassung (zu hochohmig) der Generator schlecht anläuft
(hohe Magnetisierung der Spulen) und jemand versucht durch größere
Flügel hier eine Verbesserung herbeizuführen, so bekommt er die Quittung
bei stärkerem Wind. Hier geht sein Generator, der doch schon bei
niedrigen Drehzahlen soviel Volt bringt, unter die "Raucher" :lol:

Man müßte also die Sturmsicherung vorbeugend etwas früher ansprechen
lassen um dieses Überdrehen auszuschließen?

Ich habe gelesen, daß eine bestimmte Bauart der Flügel verhindern soll,
daß die Flügel diese hohen Drehzahlen erst garnicht erreichen.
(Kpl. Flügelverstellen (Pitch System)lassen wir mal außen vor)
Dies wird glaube ich durch eine Negativ-Stellung der Flügelspitzen erreicht,
hier bremsen die Spitzen um so stärker je höher die Drehzahl ansteigt.
Aber wahrscheinlich ist hier auch der Grund zu suchen für die ansteigende
Lautstärke bei zunehmendem Wind?


Gruß
Günter
Westerwald
...
 
Avatar
 
Betreff:

Re: Anpassung Flügel - Generator

 · 
Gepostet: 30.11.2007 - 18:21 Uhr  ·  #6
Moin ! Das von Uwe beschriebene Ueberdrehen habe ich vor Jahren bei einem EIGEN BAU (1.25 m) ebenfalls eindrucksvoll Sehen und Hören können! Dabei war die Anpassung im Schwachwind Bereich recht glücklich... Ab Wind stärke 2 begann die Akku -ladung -erst 6 volt dann 12 volt bei stärkerem Wind. Bis der erste richtige Sturm das kleine Rad zum Turbo machte. Sowas Bloß nicht!! Ps. @ www. Freak- schau doch mal in der Geschichte des Segelfluges auf die gewaltigen Leistungs- Steigerungen durch die Laminarprofile und die bessere Geometrie-nur ist die Aerodynamik m,W. wegen der SEHR unterschiedlichen Re Zahl nicht 1:1 auf unsere Konzepte zu übertragen.Ich meine außerdem , dass eine gute Anpassung an einen Einzelnen Generator doch wohl meist bei Starkwind zum Überangebot von Energie führen wird-hier ist ja nur die Frage wann-und ob Sturmsicherung oder Stall der Strömung das Spiel beenden. Das letztere klingt dann prima nach Kampfhubschrauber:.*mfg.cerco
Gewählte Zitate für Mehrfachzitierung:   0