Messstand bauen für Messung des Drehmomentes, Drehzahl an Vertikalläufer und Horizontalläufer

Vergleichsmessungen von Profilen oder Messung für`s Anpassen des Generators
 
Carl
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Messstand bauen für Messung des Drehmomentes, Drehzahl an Vertikalläufer und Horizontalläufer

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Gepostet: 24.07.2011 - 20:21 Uhr  ·  #1
Vor etwa einem Jahr hatte ich von Windikus eine Messstand mit "Windwand geerbt. Vorher hatte ich wenig Ahnung von Messtechnik, wußte aber, daß erste Voraussetzung für´s genaue Messen hochpräzise Instrumente und ein Messaufbau ohne Fehl und Makel ist.

So darf z.B. die Achse in den Lagern nicht eiern, auch sollte die Drehmomentbremse besser zwei statt nur ein Lager haben, weil durch den Bremszug ein Lager leicht verkantet und so das Ergebniss verfälscht.

Inzwischen ist es mir schon gelungen, die Drehachse von Andre´s Messstand so zu lagern, dass die lange Drehachse durch Winddruck und Lastwechsel nicht ins Eiern kommt. Jede Torsion wurde durch ein weiteres Lager ganz oben an der Nabe unterbunden, dieses Lager wird nach unten durch 4 Messingstäbe piramidenförmig abgestützt, so, dass die Strömung nicht allzusehr beeinträchtigt wird.

Die Drehmomentbremse auf dem Foto des Messstandes für VAWT (Vertikalläufer) ist noch die alte einfach gelagerte Version von Andre, da hab ich noch ein Weilchen zu tun, bis eine neue "veredelte ihren Dienst tun kann.

Forum/cf3/upload/avatars/utool_f_1311530323_5914.jpg

Das andere Foto zeigt einen Messstand für Horizontal - Windräder. Beide Messstände eignen sich für Rotoren mit einem Durchmesser bis zu 80 cm. Beim Horizontal-Messstand sieht man die Drehmomentbremse und den Taster, der dann auf eine elektronische Feinwaage mit 0,05 g Skalierung drückt. So kann man die Kraft messen, mit der der Rotor arbeitet.

Forum/cf3/upload/avatars/utool_f_1311531391_5914.jpg

Ich finde, sowas gehört auch mit zu einem Forum für Kleinwindanlagen und fände es schön, wenn man mit der Messtechnik zusammen neue Erfahrungen sammeln könnte und Tipps und Tricks austauschen kann.

Gruß, Carl
Micha_hippie
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Re: Messstand bauen für Messung des Drehmomentes, Drehzahl an Vertikalläufer und Horizontalläufer

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Gepostet: 25.07.2011 - 08:41 Uhr  ·  #2
Hallo Carl,

mit einer dreifachlagerung des Windrads, sollte eigentlich nichts mehr passieren... Könntest du vielleicht die Drehmomentbremse erklären und eventuell noch das ein oder andere Foto vom aufbau mit einstellen?

Viele Grüße Micha
Carl
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Re: Messstand bauen für Messung des Drehmomentes, Drehzahl an Vertikalläufer und Horizontalläufer

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Gepostet: 25.07.2011 - 12:40 Uhr  ·  #3
Gerne Micha!
Die Drehmomentbremse besteht aus einem Rahmen, der mit einer Kugellagerung (je eine auf einem doppelseitig von der Drehachse abstehenden Rahmenschenkel) so auf die Drehachse gesteckt werden kann, dass der Rahmen sich frei auf ihr drehen kann. Zwischen den beiden Lagern in der Mitte des Rahmens bleibt die blanke Drehachse frei, so das ein dünnes Hanf- oder Baumwollseil, welches auf einem Rahmenende festgemacht ist, 1X um die Drehachse geschlungen werden kann und dann am anderen Rahmenende mittels einer Ösenschraube variabel gespannt werden kann, so dass der sonst lose Rahmen sich mit der Achse mitdrehen will, mehr oder weniger, je nachdem, wie stark das Seil gespannt wird. Ein Taster der am Rahmen befestigt ist, drückt dann gegen eine Waage und der Rotor läuft dann leicht abgebremst weiter. Je nachdem, wie weit man den Rotor abbremsen kann ermittelt man den Punkt, der sowohl drehzahlmäßig noch günstig ist und gleichzeitig noch am meisten Kraft auf die Waage bringt. Das wird dann in Newton gemessen, 1kg ist 10 Newton. Allerdings gehört noch mehr dazu: Nicht nur das Gewicht auf der Waage zählt sondern auch der Abstand des Tasters von der Rotordrehachse mit seinem äussersten Druckpunkt als Spitze, die auf die Waage drückt oder zieht, wenn es eine Federwaage ist.

Wir haben früher bei der Seefahrt die Schiffe an Land so festgemacht, ein Seil wurde von Land auf einen Windenkopf gewickelt mit der Winde gezogen und das Schiff bewegte sich auf den Punkt zu, wo das Seil an Land festgemacht war. Ein Matrose mußte das lose Ende am Windenkopf wegholen. Man konnte mit diesem losen Ende, indem man es anzog, bestimmen, ob die Winde zieht oder durch Lose geben bestimmen, dass die Winde ohne zu ziehen einfach nur durchdreht. So etwa funktioniert auch die Drehmomentbremse, die ich nicht erfunden habe, weil es das so bei der Seefahrt schon gibt. Es ist aber eine sehr fein regulierbare Drehmomentbremse, eine Windung des Seils um die Drehachse genügt vollkommen, höchstens zwei.

Nun mußt Du mir aber noch schreiben, für welchen Typ Messstand Du genauere Fotos haben möchtest: Für den für Horizontalläufer oder den Vertikalen? Für die Drehmomentbremse hier das Foto:

Forum/cf3/upload/avatars/utool_f_1311590308_5914.jpg

Gruß, Carl
Micha_hippie
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Re: Messstand bauen für Messung des Drehmomentes, Drehzahl an Vertikalläufer und Horizontalläufer

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Gepostet: 25.07.2011 - 15:39 Uhr  ·  #4
Hallo Carl,

danke für die ausführliche Erklärung. Ich denke, das war verständlich genug ;)

Das Foto ist schon vollkommen ausreichend und untersetzt deine Erklärung super!
Man könnte sozusagen mit der Bremse, wenn man einen exakt einstellbaren Luftstrom hätte, die optimale Leistungskennlinie eines Windrades ermitteln - vorrausgesetzt man kann die Drehzahl noch messen... Super coole Angelegenheit!

Danke Carl!
Carl
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Re: Messstand bauen für Messung des Drehmomentes, Drehzahl an Vertikalläufer und Horizontalläufer

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Gepostet: 25.07.2011 - 20:32 Uhr  ·  #5
Drehzahl messen, das macht so manch einer von uns mit dem Fahrradtacho. Am Rad ist ein Magnet (an den Speichen) der an einem Sensor mit/ohne Kabel zum Fahrradcomputer einen Impuls erzeugt. Einfach den Radumfang mit dem Rotorumfang abgleichen um die Drehzahl zu ermitteln. Kostenpunkt 5 Euro. Es gibt auch richtige Drehzahlmesser mit Laser, jedesmal wenn ein Reflektor, der am Rotorflügel angeklebt wird, vorbeisaust, wird das gleich auf einem Digi als Drehzahl angezeigt. Gibt´s auch mit Memofunktion, kostet als Markengerät so um die 50 Euro, .

Freut mich, dass Dir die Beschreibung weitergeholfen hat.

Exakt einstellbarer Luftstrom hört sich ein bisschen nach professionellem Windtunnel an. Du kannst den Luftstrom mit dem Abstand zur Strömungsquelle (Lüfter oder so) vielleicht ein bißchen regulieren. Ein Windmesser z.B. Windmaster 2, den ich habe, kann beim Ermitteln helfen.

Wenn Du mich fragst, für uns Kleinwindradbauer ist der beste Windtunnel der Aufstellungsort, wo unser Rotor nachher stehen soll.

Gruß, Carl
Carl
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Re: Messstand bauen für Messung des Drehmomentes, Drehzahl an Vertikalläufer und Horizontalläufer

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Gepostet: 31.07.2011 - 13:40 Uhr  ·  #6
[quote="Carl"]Wenn Du mich fragst, für uns Kleinwindradbauer ist der beste Windtunnel der Aufstellungsort, wo unser Rotor nachher stehen soll.[/quote]

Ich will das mal konkret sagen: Ein richtiger Windtunnel ist eine feine Sache, aber kaum einer von uns kann sich einen leisten oder will soviel Platz opfern. Man kann zwar provisorische Messungen mit einem oder mehrere Ventilatoren in einem kleinen Werkraum auch machen, aber da hat man eine ganz andere Strömung als in einem Profi Windtunnel. Die Messergebnisse werden so immer etwas verfälscht. Was auf die Flügel trifft ist fast immer total verwirbelte Luft, teilweise bauen sich unsichtbare Wirbelfelder auf, deren Position ständig wechseln kann, auch abhängig vom jeweiligen Rotor auf dem Teststand. Ein Rotor reagiert immer spezifisch auf die Strömung, die auf ihn einwirkt. Es muß also nicht heißen, dass die Messergebnisse beim Vergleich verschiedener Bau und Flügeltypen gleicher Baugröße auf so einem Messstand aussagen können, wie diese Ergebnisse bei einer anderen Strömungsquelle oder gar im Freiland ausfallen würden.

Einen Messstand draußen bei ständig wechselnden Strömungsbedingungen aufzubauen macht Sinn, wenn man die Daten loggen kann und hinterher vergleicht. Natürlich kostet das ein bißchen Mehraufwand an Elektronik usw, aber es gibt vielleicht einen primitiven Ausweg: Man könnte die gespeicherte Leistung von zwei verschiedenen Windrädern simultan messen, etwa Wasser, welches mit einer Pumpe in Fässer gepumpt wird oder Batterien mit gleichem Ausgangsladestand, die "abgefüllt" werden. Wenn das dicke Batterien sind, die eine Woche brauchen, bis sie voll sind, sagt das schon was. Das Fass, welches zuerst voll ist, kann auch reden. Und so kann man vielleicht schon vorab herausfinden, ob es sich überhaupt lohnt, auch mit verfeinerten Methoden noch weiter zu messen. Meine zwei neuen Messstände werden jedenfalls gleich so gebaut, dass nicht nur oben eine Nabe für den Austausch verschiedener Rotoren und Flügelzahlen vorhanden ist, unten im Messbereich befindet sich an der freihängenden Drehachse ein Gewinde zur Aufnahme eines Bohrfutters. Da kann ich eine Pumpe einspannen, einen Generator, eine Vorrichtung mit Drehmomentbremse und vieles andere mehr.

Mit sowas kann man nicht nur die Leistung zweier verschiedener Modelle an einem bestimmten Standort vergleichen. Man kann ja auch wechseln von Schwachwindstandort zu kräftigerem Wind oder von regelmässigerem Wind zu stark verwirbeltem Wind. Bei mir geht das jedenfalls gut zu machen. Die Nachbarn kennen mich schon und wundern sich nicht mehr. Bei mir im eigenen Garten habe ich nur Schwachwind, total verwirbelt. Selten über 3 m/sec. Hundert Meter weiter fängt ein Hügel an, oben bläst es regelmäßiger und nicht zu turbulent. Dort kann es im Mittel 3-4 m/sec sein, mit Spitzen bis 7-8 m/sec darinnen. Der Wind ändert seine Geschwindigkeit dort laufend, aber nicht so sehr die Richtung. Es gibt auch Stellen, wo die Strömung kräftig wechselt und dazu noch sehr verwirbelt ist. Ich finde es einfach interessant, herauszufinden, was der eine oder andere Rotor leisten kann, und wo jedes Modell seine Schwächen oder wo es Schokoladeseiten hat. So hat man doch einen Anhaltspunkt dafür, was man nach einer einschätzenden Beurteilung des ganz individuellen Standortes, wo man letztlich ein Windrad aufstellen will, für einen Rotortypen wählen kann. Das ideale Windrad für jeden Platz gibt es ja noch nicht. Was meint Ihr dazu?
Gruß, Carl
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