Generator für Savoniusrotor gesucht

 
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Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 27.03.2008 - 13:32 Uhr  ·  #1
Sehr geehrte Damen und Herren!

Ich habe einen dreiflügeligen Durchströmrotor aus Aluminiumblech gebaut, welcher einen Duchmesser von 90 cm und eine Höhe von 170 cm aufweist, das ergibt ca. 1,5 m2 Fläche.
Als Welle durch den Rotor fungiert eine Gewindestange von 2 cm Stärke.
Für den Bau eines eigenen Generators fehlen mir die handwerlichen und technischen Möglichkeiten, deshalb die Frage: Wo könnte ich einen passenden Generator für diesen Rotor erwerben?

Bei kleineren Modellen dieses Rotortyps (36 cm Duchmesser, 75 cm Höhe), habe ich Schrittmotoren verwendet, aber diese Leistung ist sehr bescheiden und für größere Rotoren wohl nicht geeignet.

Nach dem lesen von einigen Berichten in diesem Forum stellte ich fest, dass man möglichst auf ein Getriebe verzichten sollte. Welche Generatorleistung ist für diese Rotorgröße realistisch und geht das überhaupt ohne eine Übersetzung?

Wie gesagt, welche Möglichkeiten bestehen (vielleicht auch Lieferadressen) einen solchen passenden Generator zu erwerben?

Mit freundlichen Grüßen - foto
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 27.03.2008 - 15:00 Uhr  ·  #2
Ein Generator ist gar nicht so schwer zu bauen. Hast du dir mal die Beiträge zum Scheibengenerator angesehen?
Fertige Generatoren zu finden, die genau auf das eigene Windrad passen ist da schon deutlich schwieriger, wenn nicht gar unmöglich.
Grundsätzlich kann man mit entsprechender Übersetzung auch alte Waschmaschinenmotore benutzen, die brauchen aber ein größeres Windrad.
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 27.03.2008 - 19:43 Uhr  ·  #3
Es wäre interresant zu wissen, auf was für ein Windstärke du deine Anlage ausrichten willst.

Ich würde schätzen dass du bei 14m/s ca 6ooW an dem Gewindestab anliegen hast.
Da das aber unrealistisch ist, nehmen wir mal ca 10 m/s oder sogar nur 9 m/s an, daraus ergibt sich eine Leistung an der Welle von ca 160W.
Drehzahl des Rotors wird ungefähr bei 100- 140 1/min liegen.

Wichtig wäre auch noch wieviel Spannung du benötigst ( bessergesagt für was du die Energie verwenden willst).
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 27.03.2008 - 20:25 Uhr  ·  #4
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 28.03.2008 - 09:32 Uhr  ·  #5
Zitat geschrieben von foto
Sehr geehrte Damen und Herren!
Ich habe einen dreiflügeligen Durchströmrotor aus Aluminiumblech gebaut,


gibts bilder von dem teil?

gruss

peter
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 30.03.2008 - 20:32 Uhr  ·  #6
Hallo Foto,
habe deinen Bericht gelesen. Finde gut, dass sich auch andere Leute an die Arbeit machen, bischen Abwechslung in die Branche zu bringen.
Habe auch einen Savonius in Arbeit, haenge aber voellig in der Luft, mir fehlt ebenfalls der Generator. Teile liegen schon vier Wochen, kann den Rahmen aber nicht vervollstaendigen, weil der Generator zum Anpassen und Halterung an den Rahmen schweissen fehlt. Mein Bauwerk wird 1,20 m hoch und 1,0 m breit. Als Welle habe ich ein verzinktes 1,5 Zoll-Rohr mit eingeschweissten Zapfen(35mm) passend zu den Lagern und Tellern von 200mm Durchmesser zum Befestigen der Scheiben passend angefertigt. :roll:
Was Du da anbietest, mit der 20mm Gewindestange :?: , scheint mir etwas gen Leichtsinn zu gehen. Stell dir vor, etwas Schnee oder Eis am Rotor angefrohren, ergibt eine Unwucht, die Dir bei 100-120 rpm das ganze Bastelwerk zerlegen kann. Da der Rotor sich nicht aus dem Wind drehen kann, wie ein Horizontalrotor, steht er immer voll im Wind, das heisst, er muss bei Sturm, wenn er abgebremst wird, auch in der Lage sein, die dabei entstehenden Torsionskraefte zu vertragen. :idea:
Will dir nicht den Mut nehmen, habe in ca. 10 Jahren, die ich mich schon mit dem Wind "duelliere", so meine Erfahrungen gemacht.
Viel Spass wuensche ich dir trotzdem, beim Weiterbau. :)

Der Wind weht kostenlos, hoffendlich nicht umsonst.
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 10:48 Uhr  ·  #7
Einen schönen guten Tag, sehr geehrte Damen und Herren!
Ich freue mich, dass sich so viele "Wind-Kollegen" bereitgefunden haben, auf meinen Beitrag zu antworten. Nun zu meinen Rückmeldungen:

bastler_slf schrieb: Es wäre interresant zu wissen, auf was für ein Windstärke du deine Anlage ausrichten willst?
Ich wohne leider in einer engen Tallage mit böigem Wind. Eine Windstärke von 9 ist glaube ich schon etwas hoch gegriffen, eher 6, 7 werden es sein.

Wichtig wäre auch noch wieviel Spannung du benötigst ( bessergesagt für was du die Energie verwenden willst)?
Ich möchte damit 12-V-Autobatterien laden.

trilobyte schrieb: gibts bilder von dem teil?
Es gibt nur Bilder von den kleineren, baugleichen, maßstabsgetreuen Modellen (Durchmesser 36 cm, Höhe 75 cm). Ich habe keine Ahnung, wie ich die ins Forum stellen kann, würde es aber gerne machen. Vom großen Rotor gibt es erst die meisten vorgefertigten Bestandteile.

Knatterknarf schrieb: Was Du da anbietest, mit der 20mm Gewindestange , scheint mir etwas gen Leichtsinn zu gehen.
Ich dachte, eine 2 cm vollmassive Gewindestange wäre sehr stabil (bin aber auf dem Gebiet nur ein Laie). Worin besteht die Gefahr, dass diese nicht halten könnte, und welche Stärke eines Rohres oder dergleichen wäre für meine Rotorgröße passend (Durchmesser 90 cm, Höhe 170 cm). Da der Rotorbau noch nicht so weit forgeschritten ist, könnte ich das noch ändern.

Vielen Dank für die bisherigen Ratschläge, aber der Antwort nach einem passenden Generator bin ich leider noch immer nicht auf die richtige Fährte gekommen ;-)

Mit freundlichen Grüßen - foto
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 11:27 Uhr  ·  #8
Zitat geschrieben von foto
Es gibt nur Bilder von den kleineren, baugleichen, maßstabsgetreuen Modellen (Durchmesser 36 cm, Höhe 75 cm). Ich habe keine Ahnung, wie ich die ins Forum stellen kann, würde es aber gerne machen. Vom großen Rotor gibt es erst die meisten vorgefertigten Bestandteile.

Entweder benutzt du eine Plattform wie www.imageshack.de dafür, oder du schickst die Bilder Uwe Helenga per email und er erledigt das einbinden der Bilder für dich.

Zitat geschrieben von foto
Vielen Dank für die bisherigen Ratschläge, aber der Antwort nach einem passenden Generator bin ich leider noch immer nicht auf die richtige Fährte gekommen ;-)

Leider ist es gerade bei Kleinwindanlagen schwierig, einen passenden Generator für das eigene Windrad zu finden. Gerade, weil die Fläche deines Windrades doch relativ klein ist. Dazu kommt noch, dass dein Windrad relativ langsam im verlgleich zu einem horizantalen Schnellläufer dreht. Ich würde versuchen, mehrere Nabendynamos auf einmal anzutreiben und die dann in Reihe zu verschalten. Dadurch sparst du dir ein Üversetzungsgetriebe und die Verluste, die dadurch entstehen.
Bei ebay sind solche Dynamos schon für 25 Euro zum Sofortkauf zu haben.
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 19:47 Uhr  ·  #9
Sehr geehrte Damen und Herren,
ich glaube, ich habe eine für mich interessante Lösung gefunden!?

Unter folgender Website werden Generatoren angeboten:

http://www.aerocatcher.de/prod…0635b4d6f3

Die angegebenen Werte sind folgende:
Maximalleistung: 250W
Spannung: 12-18VDC
Stromstärke: 14A
Wellendrehzahl: 330 U/min (Getriebe)
Gewicht: 2,1kg
Maße: D 110mm, L 90mm

Jetzt stellt sich für mich die Frage, welche Ausmaße sollte ein dreiflügeliger Durchströmrotor haben, um mit dem Generator unter dieser Adresse verwendet werden zu können?

Ich würde mich freuen, wenn jemand das berechnen oder zumindest abschätzen könnte.

Mit freundlichen Grüßen und Dank für die Hilfe - foto
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 20:08 Uhr  ·  #10
Ich möchte zunächst einmal darauf hinweisen, dass ein Savonius-rotor in den seltensten Fällen 330U/min erreichen wird, insbesondere, wenn er einen relativ großen Durchmesser hat.

Der Wirkungsgrad eines Savoius liegt je nach Bauart bei etwa 15%
Ich nehme mal eine mittlere Windgeschwindigkeit von 5m/s an.
Die Nennleistung beträgt 250W

Die benötigte Fläche berechnet sich folgendermaßen:
Fläche = Windgeschwindigkeit³/(Leistung*Wirkungsgrad) = 3,3m²
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 20:48 Uhr  ·  #11
na da stimmt doch was nicht....da fehlt doch noch der "Betzfaktor" von 0,6...oder?

Rückwärts gerechnet ergäbe sich für einen 3,3 Quadratmeter Rotor bei 5 m/s:

0,6*3,3* (5hoch3)= 247 watt UND JETZT klmmt noch der Wirkungsgrad des Rotors dazu, also mal 0,15......

Dann bleiben noch etwa 40 Watt mech. Leistung und nun ist noch der Wirkungsgrad des Generators zu beachten, denn die Angabe auf den Typenschildern von Generatoren bezieht sich (wir wir ja bereits mal diskutierten) auf die Abgabeleistung des Generators/Motors.

aber vielleicht habe ich auch nur nicht richtig verstanden was du meintest.

Gruß
Menelaos
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 21:04 Uhr  ·  #12
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 21:59 Uhr  ·  #13
Da habe ich mich wohl Blöd ausgedrückt mit Betzfaktor. die 0,6 (und das hat jetz nix mit Betz zu tun....eigentlich) setzen sich zusammen aus dem Produkt von 0,5 und der Dichte der Luft von etwa 1,2.
Die 247 watt, die bei der Rechnung herauskamen ist nun die Leistung, die im Wind quasi gespeichert ist. Wenn der Repeller nun diese in eine Drehbewegung umwandelt, kann er dies nur mit Leistungsverlusten tun. Darum wird ein Wirkungsgrad angesetzt, welcher hier die angesprochenen 15 % sind, also 15 Prozent von diesen knapp 250 watt stehen dann als nutzbare MECHANISCHE Leistung zur Verfügung.

Betz hat nun festgestellt, dass dieser Wirkungsgrad nie höher sein kann als etwa 60 Prozent, ganz gleich was man tut. Das hat allerdings mit "unserer" Rechnung nichts zu tun, das ist mehr Zufall...0,6....60 prozent.
Whatever...auf jeden Fall muss für die geschilderte Situation die Rotorfläche wohl mindestens 5 mal größer sein, um die Angegebene Leistung bei 5 m/s zu erreichen.
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 22:35 Uhr  ·  #14
Also ich hab nochmal nachgelsen. Zumindest laut des Wikipedia-Artikels über das Betz'sche Gesetz bezieht sich der Wirkungsgrad von Rotoren durchaus auf die maximale Leistung im Wind. Der Wirkungsgrad kann also maximal 60% betragen.
Soweit ich weiß, wird die Masse der Luft vereinfachend mit 2 angenommen. Unsere Berechnungen dürften also tatsächlich nur um den Faktor 0,6 auseinanderliegen.
Folglich wäre die benötigte Rotorfläche (bei einer Luftmasse von 1,2) 3,3m²/0,6 = 5,5m²
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 23:14 Uhr  ·  #15
Uff...

"Also ich hab nochmal nachgelsen. Zumindest laut des Wikipedia-Artikels über das Betz'sche Gesetz bezieht sich der Wirkungsgrad von Rotoren durchaus auf die maximale Leistung im Wind. Der Wirkungsgrad kann also maximal 60% betragen."

- genau, wie ich sate

"Soweit ich weiß, wird die Masse der Luft vereinfachend mit 2 angenommen"

- das verstehe ich nicht, wie 2...? Zwei was WAS...?

Und jetzt nochmal Schritt für Schritt wie ich es grad in Erinnerung hab:

Die Formel für die Windleistung ist:

0,6*Rotorfläche * (WIdgeschw. zum Quadrat)

Die "0,6" setzen sich zusammen aus dem Produkt von Dichte der Luft( etwa 1,225 kg/m hoch2) und 0,5...ist also zur Vereinfachung abgerundet.

Ich sagte, dass man mindestens die 5 fache Fläche (also etwa 15qm)benötigt(bei 5 m/s) und das auch nur grob geschätzt. Wir setzen ein:

0,6*15qm*(5m/s hoch 3)=1125 Watt Windleistung.
Nun setzt der Rotor 15 bis 20 % dieser Leistung um.
Das ergibt bei 20 Prozent Wirkungsgrad 225 Watt.
Passt also ganz gut.

Nun dein Beispiel mit den 5,5qm:

0,6*5,5*(5hoch3)=412 Watt

412*0,2= 82 Watt.
80 kriegste und 250 willste.

Und jetzt kommt der letzte Schritt, Wirkungsgrad des Generators:

nehmen wir mal an 70% (und das is schon ein guter), dann haben wir 82*0,7= 57 Watt elektrische Leistung bei 5,5 qm und 5 m/s und bei 15qm sind es etwa 160 Watt. Rein theoretisch ist also selbst dieser Wert noch zu klein.
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 23:46 Uhr  ·  #16
Zitat geschrieben von Menelaos
- das verstehe ich nicht, wie 2...? Zwei was WAS...?

Ich habe irgendwie im Hinterkopf gehabt, dass man die Masse der Luft mit 2 kg/(m²) annehmen kann. Mit 0,5 miltipliziert ergibt das dann 1 und kann aus der Formel weggelassen werden. Ist aber wohl nur eine sehr grobe Formel.

Lass mich also nochmal zusammenfassen.

Luftdichtefaktor * Fläche * Windgeschwindigkeit³ * Wirkungsgrad = Leistung

daraus folgt:

Fläche = Leistung/(Luftdichtefaktor*Windgeschwindigkeit³*Wirkungsgrad) = 250W/(0,6*5³*0,15) = 22,22m²

Du hast also Recht. Die Fläche müsste noch weitaus größer sein, als ich zuerst "erlogen" hatte.
Die Leistung bezieht sich natürlich auf die reine mechanische Leistung, die an der Welle des Windrades abnehmbar ist.
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 31.03.2008 - 23:59 Uhr  ·  #17
Hallo zusammen,
ich hab auch nochmal nachgelesen :lol:

Zunächst einmal die Leistung des Windes an die Flügel gebracht:

0,5 * 1,2 * swept area * windgeschwindigkeit³ = Windleistung

Jetzt wird diese Leistung über die Flügel an die Achse gebracht, die Flügel
haben einen Wirkungsgrad.
Dann wird die Leistung über den Generator an den Verbraucher gebracht.
Der Generator hat ebenfalls einen Wirkungsgrad.

Der Verbraucher erhält also die Windleistung minus Leistungsabfall an
den Flügeln minus Leistungsabfall am Generator.
Der Gesamtwirkungsgrad wird bestimmt durch den Leistungsabfall an den
Flügeln und am Generator.

Der Hr. Betz hat nun um einigen Traumtänzern den Wind etwas aus den
Segeln zu nehmen berechnet, daß es nicht möglich ist, selbst bei
optimalstem Wirkungsgrad mehr Power aus der durchströmenden Luft
zu entnehmen als 59,26%. vergrößert man z.B. die Flügelfläche um
mehr Windkraft aufzufangen, kommt es hier zum Rückstau, die durch die
Flügel strömende Luft wird abgedrosselt, ein großer Teil der Energie
fließt jetzt außen um die Flügel herum. Es muß also ein ganz bestimmter
Anteil des auftreffenden Windes durch die Flügel gehen um den Luftstrom
mit wenig Verwirbelungen zuzulassen.
Mit diesem Wert schätzt man dann in etwa ein, was davon zu halten ist,
wenn mancher Hersteller angibt, sein Wundergenerator entnähme
dem Wind bis zu 80%oder 90% der Leistung.

Wenn wir also vorher angeführtes Beispiel nehmen, wo ein
Gesamtwirkungsgrad von vielleicht 20% anzunehmen sind, so würde ich
das folgendermaßen einschätzen.

Damit der Generator auf seine Nennleistung kommt benötigt er 250Watt.
Diese 250Watt stellen also die 20% dar.
100% für die Windleistung ergäbe 1250Watt.
swept area = 1250Watt / 0,5 *1,2 *5m/s² = 16,66m²
denn 0,5 * 1,2 * 16,66m² * 125m/s = 1250 Watt

soweit meine Sicht der Dinge, aber die muß ja nicht richtig sein :lol:



Gruß
Günter
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 01.04.2008 - 00:02 Uhr  ·  #18
Genau, jetzt hast du es verstanden. :P
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 01.04.2008 - 00:16 Uhr  ·  #19
Und nicht vergessen Bitte: der Luftspalt der E Maschine bestimmt allerlei- unter Anderem die Möglichkeit, eine effiziente niedeohmige Wicklung zu verbauen. Mfg. Cerco
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Re: Generator für Savoniusrotor gesucht

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Gepostet: 03.04.2008 - 16:47 Uhr  ·  #20
Sehr geehrte Damen und Herren!

Vielen Dank für die umfassenden Berechnungen und Erklärungen, die helfen schon sehr viele weiter.

Ich habe inzwischen auch Fotos von meinen Modellen gemacht:
Rotor 1: Durchmesser 36 cm, Höhe 75 cm
Dreiflügeliger Durchströmrotor
Welle: Gewindestange M6, 6 mm
Material: Dünne Aluminiumplatten (Offsetdruckplatten), vernietet mit Blindnieten
Generator: Schrittmotor
Halterung: Holzrahmen
Von dieser Variante habe ich 4 Stück gebaut, in Serie verschaltet und ernte damit bei einer Windgeschwindigkeit von ca. 3m/s 80 Milliwatt, 6 Volt
Die Startgeschwindigkeit der leichten Rotoren liegt unter 1 m/s!!! (mit Handwindmesser gemessen)
Ein Bild davon:
http://img135.imageshack.us/img135/5219/zyfn1.th.jpg

Als weitere Bauform habe ich einen Rotor in "Spiralform" erstellt.
Rotor 2: Durchmesser 36 cm, Höhe 75 cm
Zweiflügelig, in Spiralform gedreht
Welle: Gewindestange M6, 6 mm
Material: Dünne Aluminiumplatten, (Offsetdruckplatten), vernietet mit Blindnieten, Aluminiumprofile als Querstreben in jeder Ebene (5 x)
Generator: läuft zur Zeit noch ohne jeglichen Generator
Halterung: Holzrahmen
Obwohl diese Bauform noch keinen Generator antreiben muss, läuft sie nicht früher an oder mit höherer Geschwindigkeit als der Durchströmrotor,
der bereits einen Generator antreibt.
Ein Bild davon:
http://img405.imageshack.us/img405/4394/spax3.th.jpg

Mit freundlichen Grüßen und Dank für die Unterstützung - foto
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