Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

 
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Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 25.10.2018 - 13:40 Uhr  ·  #1
Hallo hier !
Hab endlich die Freude gefunden, mein ebay SWP600 auf mein Dach zu bauen.
War es gestern auch hier in Nord-Bayern gar bis 65 km/h böig und das gute Ding hatte 685 Watt max Leistung.

Aber weiter ohne konstanten Wind dreht das liebe Ding zwei Meter über der Dachspitze natürlich oft zur Seite. Und da werden die meisten wohl sagen, dass das an den Verwirbelungen liegt und bei solch schlechtem Standort nicht zu ändern ist.

Aber da ist mir aufgefallen, dass wenn Wind mal von rechts oder links, dann drückt er garantiert auch mal stärker auf die obere Hälfte als auf die untere Hälfte. Und schon würde das rotierende Rad nach rechts oder links aus dem Wind heraus gedreht ! (den Effekt sollte wohl jeder kennen..)

Und da wir doch das IoT-Zeitalter erreicht haben, wäre es für mich kein Problem, mit 3d-Drucker ein großes Zahnrad für den Mast zu drucken und mit Schneckengetriebe vom Windrad aus das Ding konstant in die Windrichtung zu drehen.

Dann kann man sich auch den Schleifring sparen.
Und bei Sturm dreht der Motor das Ding aus dem Wind.

Der Gleichrichter raus und einen ESP8266 mit WLAN rein :-)
Die Windrichtung könnte ich fast schon aus dem Internet erfragen.

Die elektrische Bremse kann ich dann mit Mosfet auch direkt in das Windrad einbauen.
Und alles bequem aus dem Internet steuern.

Also ist automatische Nachführung mit Flügel am Heck vielleicht veraltet ?

Ich könnt mal aufs Dach steigen und das Windrad für ein paar Stunden mit Seil am Heckflügel einfach auf Windrichtung festzurren.
Aber vielleicht möchtet Ihr Euch vorher was dazu einfallen lassen !

das Roland, der kleine Physiker

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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 25.10.2018 - 17:15 Uhr  ·  #2
Hallo

Eine Elektrische Nachführung ist sicher etwas besser, aber nur wenn die die Windrichtung an DEINEM Mast ermittelt wirt und nicht im Internet.
Grosse Anlagen drehen sich auch leicht mal um 90 ° in kurzer Zeit.
In großen Höhen mag die Windrichtung ja relatief gleichbleibent sein, aber denke mal an die Böen.
Die Luft ist sehr schnell wechselnd, langsam und schnell.
Und auch nicht in der gleichen Richtung.
Alles ist schlieslich dreidimensional, geht also auch in die Breite.
Die Luft strömt daher in den unteren Schichten nach oben und unten, nach rechts und links, und auch nicht nur in der Richtung die ganz oben herscht, das geht auch mal kurz rückwerts !!
Ich habe an der Terasse einen kleinen H Rotor der sehr leicht läuft, der steht aber manchmal sogar bei starkem Wind.
Ein andermal dreht er sogar rückwärts wenn der Wind , der um die Hausecke kommt verwirbelt ist .
Also immer schön am Mast messen !
Mach mal eine Stange mit einer Fahne oder langem Band neben Dein Windrad.

Gruß Aloys.
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windfahne :-)

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Gepostet: 30.10.2018 - 10:06 Uhr  ·  #3
Ja danke für den Tip mit der Windfahne.
Hab 4:42 Minuten Video für Euch gemacht:



das Roland, der kleine Phyisker :-)

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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 30.10.2018 - 10:44 Uhr  ·  #4
Bin zwar kein Profi, habe aber vllt eine Idee.
Was hälst du davon, den Mast um ca. 1,5 - 2 m zu verlängern und die Windfahne zu "tunen" (vergrößern)?

Gruß
Miguel
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 01.11.2018 - 11:41 Uhr  ·  #5
Hallo

Ich denke die Windfahne richtet sich sehr gut nach dem Wind, und zwar nach dem der gerade hinter dem Windradrotor ist.
Wenn die zusätzliche Fahne runtersackt ist dann plötzlich gar kein Wind da.
Hat der Rotor vor dem ausbleiben des Windes noch etwas Seitenströmung bekommen, kann er sich auch mal ganz um die eigene Achse drehen, das ist im Bodennähe einfach so.
Ich habe vor der Terase eine Flanzstreifen, und darin 5 kleine Kinderwindmühlen aus Metall, was die manches mal so anzeigen .
Das geht bis gleichzeitig in ALLE Richtung mit Vollgas.
Das heißt die Luft ström dann vollkommen im Kreise.
Ich würde nur , wie schon vorgeschlagen den Mast höher, und mir nicht so viele Sorgen machen.
Eine Dämpfung damit der ganze Kopf sich nicht "zu leicht" drehen kann, vieleicht noch !

Gruß Aloys.
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 01.11.2018 - 18:10 Uhr  ·  #6
Naja wenn Ihr auf den Nutations/Präzessions Effekt nicht eingehen wollt, https://de.m.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zession
macht der Thread natürlich keinen Sinn.

Außerdem geht es mir ja auch darum, das Windrad bei Sturm elektrisch aus dem Wind zu drehen.

Und die elektrische Bremse direkt im Windrad zu bewerkstelligen.

Also da kann ich mit Euren Antworten nicht viel anfangen.

Das Roland
der kleine Physiker.
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 01.11.2018 - 21:03 Uhr  ·  #7
"Und die elektrische Bremse direkt im Windrad zu bewerkstelligen."

Da hilft ein Relais direkt am Windrad was über ein zusätzliches Kabel gesteuert wird.
Problem: Es muss ein bistabiles Relais sein damit nicht permanent Strom verbraucht wird.
So etwas könnte z.B. vielleicht gehen (16 A) und direkt mit 230 V Stromstößen betrieben werden:
https://www.reichelt.de/schalt…tct=pos_14

Ich würde einfach einen klassischen Stoppschalter verwenden, der die Adern im Haus kurz schließt.
Du kannst dir ja mal die Widerstände deiner Kabel ausrechnen und das mit dem Widerstand der Generator Wicklungen vergleichen. Wenn die Kabel deutlich weniger Widerstand haben sehe ich da kein Problem.
Ggf. kannst du ja auch noch kräftige Kabel verlegen was dann ja auch die Effizienz erhöht.
Das Prinzip beim elektrischen Bremsen:
Das Windrad wird permanent überbelastet und die Strömung reißt ab,
das Rad kommt erst gar nicht auf Touren und bringt keine Leistung weil die Drehzahl fehlt.
Es geht also nicht darum z.B. die maximale Leistung des Windrades Weg zu bremsen.

Ansonsten werden die 'kleinen' recht selten bis nie elektrisch in den Wind gestellt.
Der technische Aufwand wird zu groß.
Die Rotation des Windrads stabilisiert das Rad ja eigentlich sogar noch.
Nur bei wechselhaften Bedingungen und somit Änderung der Rotationsgeschwindigkeit (Zunahme oder Abnahme) kommt es zum beobachteten weg Drehen und wieder rein Drehen über die Windfahne.
Abhilfe hier: höherer Mast um eine bessere, gleichmäßigere Strömung mit dann
auch noch mehr Leistung zu bekommen.

Grüße
Händler
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 01.11.2018 - 21:13 Uhr  ·  #8
Hallo, miss doch mal dIe durchschnittliche Wirkleistung von Deinem Billig Rad , und stell die -mit dem Faktor Zeit multipliziert -dem Verbrauch etwaiger Steuerungen der Drehachse gegenüber? Wie wäre es , wenn die Drehzahl niedriger wäre(ca die Hälfte..) was würde das bringen?
Jetzt Thema Sicherung.... wir nehmen hochwertige Scheibengeneratoren, damit kannst Du ein Windrad WSD auch bei Sturm sicher abstellen, einfach genug Drehmoment , schon gleich nach Drehbeginn, liegt auch an den starken Neodym, dem grossen Durchmesser des Gen. ,und dem NIEDRIGEN Innenwiderstand der Wicklung.

Soweit unsere Erfahrung, auch im Wohngebiet.
Am besten evtl. Du legst den Mast um bei Deinem CN Rad, wenns monatelang keiner da ist?
oder fix den Rotor runter.

Cerco
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 02.11.2018 - 08:35 Uhr  ·  #9
Zitat geschrieben von Erdorf
Problem: Es muss ein bistabiles Relais sein damit nicht permanent Strom verbraucht wird.
...
Nur bei wechselhaften Bedingungen und somit Änderung der Rotationsgeschwindigkeit (Zunahme oder Abnahme) kommt es zum beobachteten weg Drehen und wieder rein Drehen über die Windfahne.
Abhilfe hier: höherer Mast um eine bessere, gleichmäßigere Strömung mit dann
auch noch mehr Leistung zu bekommen.


Warum kein Mosfet ? Da sollte sogar ein irfz48n reichen, den ich direkt an einen Arduino Nano hänge..

Und interessant, da die Windräder nicht exakt über dem Mast rotieren, erzeugen Drehbeschleunigungen tatsächlich ein aus dem Wind drehen.
Also schon ein zweiter physikalischer negativ Effekt.

In Zeiten von 3d Druckern kostet ein Schneckengetriebe weder viel geld noch dauerhaften Strom.

Und ich will eben nicht im Winter auf schneebedecktes Dach um Mast umzulegen oder gar die Flügel demontieren und 35kg Generator vom Mast heben :-(

Ein Schneckengetriebe und WLAN Mikroprozessor im Windrad wurde viele Probleme lösen.

Wegen maximaler Nabenhöhe von 10 Meter in Bayern möchte ich nicht höher hinaus..
Und ich hätte dann auch zuviel Angst bei sturm.

Und ja, so nah über dem Dach wird die unterer Hälfte des Windräder wohl immer schneller durchströmt als die obere Hälfte. Also sollte der Präzessionseffekt immer wirken. Da könnte man schon fast die Windfahne um 3° verdrehen ?

Ich bin ein-personen Inselanlage. Die Hälfte des Jahres reicht mein 220Watt PV Modul .
Die 600 Watt vom Windrad könnten viel helfen
Und da wären mir 10 Watt nonstop lieber als 600Watt für 30 Sekunden einmal pro Woche.

Überlege mir auch bei halber Drehzahl nur 3S LiIon zu laden/puffern und ab 12V mit 95% Wirkungsgrad des LTC3780 auf 24V hoch zu pumpen. Bei 2,5m Durchmesser gehen mir teils bis zu 50 Watt flöten weil die Drehzahl für 25volt noch nicht reicht.

Um eben die 10Watt Dauerleistung anzupeilen.

Klar möchte ich bei Gelegenheit auf 1-2 kW PV aufstocken...

Thema steht im Thread-Titel :-)

Das Roland und Dankeschön.
Händler
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 02.11.2018 - 14:51 Uhr  ·  #10
Jawoll, aus dem Grund nehmen wir stromgeführte Kennlinienhochsetzsteller, da wird mit 300 Hz Rechenfrequenz ab ca 7VDC beispielsweise auf die 48VDC eines Akkus(bei mir alles auf 24 V ) hochgesetzt....
Im Ergebnis wird so ziemlich alles rausgeholt, was physikalisch beim Wandeln der Windenergie geht..
Je nach Blatt und Generatorqualität gibt's dann wieder grosse Unterschiede, zudem ist die Kennlinie leicht verschiebbar...
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 02.11.2018 - 15:16 Uhr  ·  #11
Hallo

Wenn der Generator nicht senkrecht über dem Standrohr steht, dreht der sich selber aus dem Wind bei Sturm.
Die Kreiselwirkung ist zwar vorhanden aber nicht sehr groß, da die Masse ja in Achsnähe ist und nicht aussen wie bei einem Kreisel.

Gruß Aloys.
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Präzessionseffekt und step-up

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Gepostet: 02.11.2018 - 16:51 Uhr  ·  #12
Zitat geschrieben von FamZim

Die Kreiselwirkung ist zwar vorhanden aber nicht sehr groß, da die Masse ja in Achsnähe ist und nicht aussen wie bei einem Kreisel.

Für den Präzessionseffekt ist die Position der Windrad-Drehachse egal. Ein Druck auf die untere Hälfte des rotierenden windrad erzeugt ein vertikales Drehmoment was sich eins zu eins auf das vertikale Lager am Mast überträgt, egal wie weit die Flügel vorgelagert sind.

Ihr solltet endlich Mal eine rotierende Fahrradfelge senkrecht zur Drehachse belasten. Die erzeugte Präzessionskraft ist durchaus beachtlich. Vielleicht auch einfach Mal Vorderrad anheben, drehen und dann Fahrrad seitlich kippen. Schon verdreht sich der Lenker. Weshalb ja ein Fahrrad überhaupt fahrbar ist.
Und wenn ich da die rasenden aluflügel sehe, dann schätze ich die aus-dem-wind-dreh-kraft auf viele Kilos.

PS. Danke für die Bestätigung des step-up Verfahrens. Gemeint waren wohl 300kHz.
Da kann ich meinen mppt weiterentwickeln:
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 03.11.2018 - 09:58 Uhr  ·  #13
Hallo

Den Präzesionsefekt kenne ich über 50 Jahre, da habe ich Fahrrad und Motorradfelgen eingespeicht, da dreht man auch schon mal drann.
Und dicht über dem Dach ist die Windgeschwindigkeit "geringer bis umgekehrt" als weiter oben.
Stelle Dich bei Wind mal neben eine Hausecke, da ist es auch schon mal Windstill.
Also treten die grösseren achsialen Kräfte oben auf die Rotorblätter.
Sebst auf freiem Gelände ist die Windgeschwindigkeit ober "immer" höher als unten!
Sonst würden die Windräder im Keller aufgebaut.

Gruß Aloys.
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 03.11.2018 - 12:14 Uhr  ·  #14
Wenn ein haus dem Wind im Weg ist wird die Luft über das Dach gezogen. Klar ist 50 Meter höher noch mehr Wind.
Aber am Giebel 1 Meter über dem Dach sollte mehr Wind sein als 3 Meter über dem Giebel.

Für das Thema hier aber weniger von Belang. Wichtig nur das der Winddruck in der vertikale sich ändert.
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 03.11.2018 - 19:17 Uhr  ·  #15
Das ist dann aber keine laminare Strömung mehr sondern irgendeine durchgerührte Verwirbelung mit der kein Windrad was anfangen kann. Auch dein Schornstein hat hier viel Einfluss, auch wenn bzw. vor allem auch dann wenn er nicht direkt in Hauptwindrichtung steht. Bin kein Stück verwundert dass deine Anlage so hin und hereiert...

Jetzt mal vom Radeffekt abgesehen ist so ein Windrad auch noch Luvgierig, vor allem wenn die SLZ bei Starkwind und nicht gut angesteuertem Wechselrichter ansteigt.

Nett beobachten kann man das bei Anlagen mit Furlingsicherung wenn diese zu spät reagiert. Zwar klappt die Fahne zur Seite aber der Rotor steht weiterhin voll im Wind und fängt irre an zu beschleunigen. Das hat aber mwhr was mit,der Anströmung der Profile als,mit,dem Radeffekt zu tun.
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 03.11.2018 - 20:29 Uhr  ·  #16
Warum klappt den IMMER die Fahne zur Seite ? Die steht immer mit dem Wind.

Gruß Aloys.
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 03.11.2018 - 21:53 Uhr  ·  #17
wäre wünschenswert, ist aber leider nicht so. Gibts auch Videos zu bei youtube. Furling auslegen is ne Kunst, spwziell vor allem eben auch die Anlage abstimmen damit Furling auch funktionieren kann wenns richtig zur
Sache geht...
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 02.12.2018 - 22:58 Uhr  ·  #18
Also ich würde bei einem Windgenerator keine elektronischen Schnick-Schnack einsetzen. Kann alles kaputt gehen oder nicht richtig funktionieren. Etwas mechanisches oder aerodynamisches funktioniert oder eben nicht. Selbst eine passive Stallregelung würde mich noch ruhiger schlafen lassen...
Das Problem ist bei dir einfach der Standort.

Mein Tipp:
Investiere deine Zeit und Kraft sinnvoller. Auch, wenn es auf dem Hausdach suboptimal ist - den Generator höher setzen. Oder - wie ich es gemacht habe - einen anderen Standort aussuchen, wo stabilere Windverhältnisse herrschen. Bei mir ist es nun frei aus WSW. Musste dafür zwar einen 8 Meter Kippmast bauen, aber was soll´s. War mit ordentlichen Erdankern nicht das Problem. :)

Teleskopmasten können eine Alternative sein.

P.S.
Notfalls würde ich - immerhin kommst du ja ganz gut ran - auf die Fliehkraftbemse setzen und für eine stabilere Führung eine Art Federkupplung im Drehlager machen, die dann erst bei höherer Windgeschwindigkeit den Windgenerator schwenken lässt. Ist aber auch Murx. Dann eher noch festsetzen, immerhin hast du mit Turbulenzen zu kämpfen. Schnelle, wechselnde Windkräfte - wie es Aloys sehr schön beschrieben hat.
FÜR DEN FALL DAS GAR NICHTS ANDERES GEHT! KEINE ELEKTRONIK!
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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 17.03.2019 - 11:08 Uhr  ·  #19
Zitat geschrieben von stormbreaker

Also ich würde bei einem Windgenerator keine elektronischen Schnick-Schnack einsetzen. Kann alles kaputt gehen oder nicht richtig funktionieren. Etwas mechanisches oder aerodynamisches funktioniert oder eben nicht. Selbst eine passive Stallregelung würde mich noch ruhiger schlafen lassen...
Das Problem ist bei dir einfach der Standort.


Nein, Elektrik ist besser als Mechanik..
Ich hab die letzten Tage mein Windrad bis 95 kmh Böen laufen lassen, dann hab ich die 20m 5mm² Kabel kurz geschlossen. Das funktioniert super. Windrad dreht sich dann nur noch mit 1-2 Hz und taumelt dauernd aus der Windrichtung heraus. Das ist viel besser als mechanisch aus dem Sturm drehen.

Wenn ich ein Windrad statt fertig kaufen komplett neu entwickeln würde, dann würde ich elektrische Orientierung bauen. Die 360° Erfassung lassen sich auch einfach realisieren. Einfach eine kleine Windfahne mit Potentiometer mit dem man +-90° erfasst. Die Steurerung dreht dann das Windrad immer auf 0° - also direkt in den Wind.
Und dann halt Mittelung der kleinen Windfahne, so dass das Windrad immer in die Hauptwindrichtung zeigt und nicht wegen jedem kleinen Wirbel (ob horziontal oder vertikal!) aus der Hauptwindrichtung dreht.

Mit so einer Elektronik direkt auf dem Windrad würde auch der elektrische Kurzschluss ohne die 20m Stromkabel besser funktionieren.

Und halt einen elektronischen Gleichrichter statt den passiven 6 Dioden..

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Re: Elektrische Nachführung gar besser als Flügel am Heck ?

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Gepostet: 17.03.2019 - 19:24 Uhr  ·  #20
Du hast doch diese SWP 600 in Betrieb, oder? Ich verstehe ehrlich gesagt nicht so recht, wie nun grad bei dir gebremst wird. Hast du da schon was gebastelt?

Meines Wissens ist bei der eine Fliehkraftbremse verbaut, mehr nicht. Über den Kurzschluss zusätzlich zu Bremsen, kann kein Fehler sein. Allerdings belastest du die Wicklungen sehr stark, die dann faktisch als Bremswiderstand dienen. Am Ende musst du es selbst wissen...

Meiner Meinung und Erfahrung nach geht nichts über eine mechanische Sicherung. Nicht umsonst hat sich die Furling und Heli- Sicherung durchgesetzt. Etwas komplizierter, dafür aber genial einfach auch bei hochschnellendem Generator aufgrund von fehlender Last ist die Fliehkraft-Pitch-Regelung der Superwind 350.

Passive Stallregelungen gibt es auch noch...
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