3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

 
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 22.10.2019 - 22:33 Uhr  ·  #21
Hallo Windradcommunity :-)

zu Recht haben die meisten vermutlich schon gedacht mein Projekt wäre Tot... tatsächlich hatte ich einige gravierende Probleme eine ordentliche Achse für meine Kleinstanlage hinzubekommen. Da ich die Achse sowohl oben als auch Unten fixiert habe, waren die Anforderungen an Achse, Lager und auch die Montage höher als erwartet. Außerdem war ich beruflich längere Zeit verhindert. Aber jetzt hängt das gute Stück auf meinem Balkon und sieht zumindest schon mal recht hübsch aus :-)

 



Nächster Schritt: Generator bauen!
(nochmal zur Erinnerung: Ich bin mir dessen bewusst, dass ich aus meiner mini Turbine praktisch nichts raus holen kann... es geht nur um die Freude am Basteln :-))

Ich habe zwischenzeitlich wieder etwas Zeit gefunden zu malen.

Auf Grund dessen, dass irgendwie die Sorge habe, den Stator beim Gießen zu verkacken, haber ich mir überlegt eine "Guss-Form" zu drucken, die ich natürlich vom Kunstharz nicht mehr lösen kann und deshalb mit verbauen werde.
Die Spulen werde ich samt "Innenteil" meiner Wickelhilfen Eingießen.

Daraus ist folgende Gussform mit Wickelhilfen entstanden:
 


Mit Dargestellten Spulen soll das dann so aussehen:
 



- Der Stator wird eine Stärke von 6mm haben.
- In der Mitte befindet sich ein Kugellager 40x80x18.
- Magnete werden 30x20x5 N52 werden.
- Oben und unten jeweils 5mm Stahlronden.
- Die Stahlronden werden mit 4 M4x35 Schrauben mittig durch einen Innenzylinder befestigt.

Hier mal folgende Explosionszeichnung (Schematisch):

 


Zusammengebaut wird der Generator nur 3 cm Hoch sein... mit Gehäuse natürlich etwas mehr. Über eine 10mm Achse wird der Geni dann mit der VAWT verbunden.

 



So viel mal als Update zu meinem Projekt.... jetzt muss ich aber erstmal wieder etwas basteln. Nachdem ich schon wieder auf ner Schulung bin wird es wohl wieder etwas dauern.

Was die Anzahl der Windungen angeht, bin ich leider trotz langem hin und her mit Che immer noch nicht auf einen grünen Zweig gekommen. Ggf. werde ich den Draht etwas dicker nehmen müssen (1 mm statt 0,6mm). Mal sehen.

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

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Gepostet: 22.10.2019 - 23:07 Uhr  ·  #22
Freecad?
Gut!
Che
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 23.10.2019 - 12:34 Uhr  ·  #23
Generator augenscheinlich ausgesprochen gut!
Beim Rotor wären 2 Halbschalen energetisch besser, denn das Weiterströmen durch die Mitte wird bei 3 oder 4 gegenseitig behindert. Aber nun ist er fertig und sieht zumindest gut aus.
Mit den Spulen, was war da noch?

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

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Gepostet: 31.10.2019 - 14:45 Uhr  ·  #24
Ging da noch um die Auslegung der Spulen. Wie viele Wicklungen etc... und bremsen bei Sturm.

Ich habe jetzt 0,8mm Lackdraht (0,5 mm² Querschnitt) da und 0,6 mm (0,28mm² Querschnitt). Der 0,8er kann natürlich erheblich mehr Strom ab, allerdings komm ich in der Kleinbauweise nur auf 50 Windungen (Ladebeginn bei ca. 3 U/s).
Beim 0,6mm Lackdraht habe ich weniger als die Hälfte an Strombelastbarkeit aber komme problemlos auf 65-70 Windungen (Ladebeginn bei ca 2,3 U/s).

Ich bin mir immer noch nicht ganz sicher welchen Draht ich nehmen soll.
Che
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 31.10.2019 - 20:02 Uhr  ·  #25
Da der Herr ja morgen vermutlich bauen möchte will ich heute noch in die Tasten greifen.

Zunächst einmal eine Selbstkorrektur:
2 von den 4 Schalen sind ja lediglich Hilfsflügelchen. Optisch und mechanisch aufwertend. Vermutlich o.K.
Hauptschalen offensichtlich nach Benesch. Damit gut. Mittlere TSR bei Cp-Optimum etwa 1. Link

Im Anhang überarbeitete Scheibengeni Berechnung für VAWT. Musst mal die Maße der Spulen etc. überprüfen und ggf. korrigieren.

Deine Anlage hat nur 0,2 m D, daher dreht sie auch bei 2,6 m/s schon ziemlich schnell.
Eigentliche Spulenhöhe max. 4,2mm. Warum das Umfärben vom Rot weg nicht klappt, weiß der Geier.
In Y-Schaltung mit 0,8 mm Draht dann bis 13 m/s möglich, begrenzt durch Stromdichte max. 4 A/mm².

Bei Dreieckschaltung müsstest Du den 0,6-er nehmen. Dann aber 4 A/mm² schon bei 11 m/s erreicht.
Ansich schlecht. Auch wird von Dreieck-Schaltung abgeraten, da Gefahr von Ringströmen und damit Verlusten.
Wie viel? Ich habs nicht ergründet.
Einziger Vorteil: Wenn Spannung nicht aus reicht, kann man auf Y Umschalten. Daher würde ich wegen Universalität 6 Anschlüsse nach Außen führen.

Ich würde 0,8 mm wickeln. Cp=f(TSR) - Kennlinie ist relativ gutmütig. Da findet sich schon ein akzeptabeler Arbeitspunkt bei Einspeisungsbeginn.

Wenn ich Fehler gemacht habe, oder mich sonst irre, bitte melden!

Zur Sturmsicherung:

Sende mir doch mal den Rotor incl. Lagerung per Step-Datei. Auch Zugfestigkeit und möglichst Streckgrenzen der Spezial-Werkstoffe und noch das E-Modul. Da kann ich die Festigkeit mal mit FEM simulieren. Gut möglich, dass es für die Winde an Deinem Standort gar keine Probleme gibt.
Sonst fällt mir nur die Fliehkraftbremse ein. Mit anständig Fliehgewicht, evtl. aus Blei und weichen Federn sollte Manches möglich sein.
Aber erst mal sehen, ob nötig.

Grüße, Ch.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 31.10.2019 - 20:50 Uhr  ·  #26
Mal schnell noch ein Gedanke:

Mit Spulenhöhe ist das eigentliche Wicklungspaket gemeint. Zusätzlich kannst Du Dir eine Drahtstärke Rückführung erlauben.
Wenn (hier 4,2 mm + 0,8 mm Rückführung) nicht wickelbar sind, dann spiele mal mit der Startgeschwindigkeit in Zeile 12 in Richtung 3 m/s. Dann etwas weniger Windungen.
Ladungsbeginn wird trotzdem unter 3 m/s sein, da Arbeitspunkt sich zu höheren TSR-Werten verschiebt.
Soweit nach Rechnung. Geneauere Flussdichte (Feld F 32) könntest Du nur mit FEMM simulieren. Hatte da mal in einem Beispiel etwa - 10%.
Echten Luftspalt von 1mm auf vielleicht 0,7 oder noch weniger zu reduzieren, das geht notfalls auch noch.

Dann noch: Spulenlochlänge auf 30 reduzieren, oder noch etwas weniger! Dann passts auch mit den 180 Scheiben-D.

Gutes Gelingen!
Che
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 01.11.2019 - 08:31 Uhr  ·  #27
Über Nacht war das Gehirn wieder produktiv.

1. Gewundert über wesentlich größere Stromdichte in Dreieck-Schaltung. Das täuscht nur. Die Excel-Software ist nicht ganz perfekt.
In Dreieck.-Schaltung kommen zum Strom der einen Spule ja noch Anteile von den anderen hinzu, in Höhe des Verkettungsfaktors Wurzel aus 3 = 1,73. Durch den kann man (muss man) die Stromdichte Teilen. So kommt man wieder auf die Werte in Y-Schaltung. (vorher Draht-D jeweils sinnig angepasst!)
Also eigentlich egal, ob Y oder Dreieck, bis auf das Phänomem Ringströme (-) und dem Umsatnd, dass man notfalls nach Y umschalten kann (+), wenn die Spannungen nicht reichen (dann bei geringer zulässigen Strömen).

2. Ob bei diesem kleinen Generator notwendig oder nicht, ich würde immer einen Temp.-Sensor mit vergießen, möglichst dicht an einer Spule bzw. dort wo sich 2 sehr nahe kommen.
Im Anhang 3 Sensoren. Von links nach rechts:
PT 100 (Pt von Platin): Hauchzart, wenig empindlich gegen Fremdfelder, sehr genau. Messgerät aber um 180 EUR, es sei denn Selbstbau als Vorschaltgerät für Multimeter.
Dann noch 2 Peltier-Elemente, wie sie für bessere Multimeter mit geliefert werden. Das rechte in "Bratenthermometer-Form" 3mm dick.
Kann man mit dem Multimeter also Temp. messen, aber: Die Thermospannung ist sehr gering, daher empfindlich gegen Fremdfelder und damit auch längeren Leitungen.

Man kann im Harz ein Leerloch vorsehen bis fast an die Windungen, mittels leicht konischem Stab 4 mm, gut gewachst.
Da können dann später noch Fühler eingeführt werden, idealerweise mit etwas Wärmeleitpaste.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 02.11.2019 - 11:46 Uhr  ·  #28
Zitat
2 von den 4 Schalen sind ja lediglich Hilfsflügelchen.

Zitat
Hauptschalen offensichtlich nach Benesch.


Benesch war mir zwar noch kein Begriff aber ja, im Prinzip kommen meine Hauptschalen dem sehr nahe.
Mein Gedanke hinter der Form war es, die durch strömende Luft möglichst wenig "umlenken" zu müssen. Beim klassischen Savonius mit 2 Halbschalen muss die Luft in der schale um 180° wenden (bzw. sogar noch mehr, da der rotor sich ja dreht). Das erschien mir nicht gerade logisch. Die Hilfsflügel sollen lediglich mehr Wind in die Hauptschalen führen ohne zu viel ab zu decken.

Ob das ganze jetzt auch so funktioniert wie gedacht kann ich nicht sagen, da ich leider keine Simulationen durchführen kann.


Ich habe jetzt den 0,8 mm Lackdraht verwendet und bereits einige Spulen gewickelt... sieht gut aus. Die Spulen passen sauber rein.
 


Ich werde die Spulen dann in Stern bzw. Y verdrahten.

Einen Temperatursensor habe ich mal eingeplant, werde ihn aber vermutlich nachträglich einbauen.

Was die Sturmsicherung angeht, mach ich mir um den Rotor ehrlich gesagt keine Gedanken. Soooo viel Wind geht hier nicht. Es ging mir da eher um den Generator, der mit dem ursprünglich 0,6 mm dicken Draht nicht allzu viel Strom aushält. Mit dem 0,8mm sollte es aber vermutlich reichen. Darf ja nur nicht längere zeit überlastet werden.
Che
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 02.11.2019 - 14:27 Uhr  ·  #29
Gerade das möglichst lange Strömen an den Profilen, auch durch die Mitte, macht die Qualität aus. Sind Auftriebsanteile, daher ja auch TSR in der Kennlinie bis über 1.

Y- ist das Zeichen für Stern. Müsste man nur noch eins für Dreieck finden, welches mit Tastatur einfach zu bewerkstelligen.
Ich würde außen verschalten. Dann 6 Drähte nach außen. Erlaubt mehr Flexibilität. Man weiß ja nie, was noch kommt.

Spulen sehr ordentlich!
Unter jeweils rückführenden windungskreuzenden Draht vor Verguss vielleicht noch etwas Isolierendes. Tesafilm besser als Isolierband. Auch Papier geht.

Womit hast Du denn gewickelt?
Ich würde dazu meinen Akkuschrauber mit Li-Akku nehmen. Neueres Teil, 2-gängig, mit viel Drehmoment und regelbar eigentlich bis noch unter 1 u/s. Müsste man nur ne Hebel-Fadenmechanik sich ausdenken, für die Fußbedienung .

Windungszählung hatte ich vor vielen Jahren mit einem alten Taschenrecher gemacht, + 1 mitrotierendem Magnet und einem Reed-Kontakt (auch Sensortechnik Fahrradtacho). Hatte den Taschenrechner geöffnet, von irgendeiner Taste 2 Drähte zum Reed-Kontakt geführt, und konnte sogar die Windungszahl einstellen und rückwärts zählen lassen. Nur scheint das mit der heutigen Technik (CASIO) nicht mehr zu gehen. Oder mir fehlt gerade die zündende Idee. Aber damals gab es wohl noch ne Wiederholungstaste.

Sicher, Industriezähler gibt es auch noch.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 02.11.2019 - 18:26 Uhr  ·  #30
Nicht lachen... ich wickle per Hand -.-

 


Ursprünglich wollte ich mir eine kleine Wickelmaschine bauen... allerdings war mir der Aufwand wegen 9 Spulen zu hoch... mittlerweile bereue ich die Entscheidung, weil mir schon die Finger weh tun. :-D

Gezählt wird mit dem kleinen Zähler auf dem Bild.
Che
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 02.11.2019 - 20:49 Uhr  ·  #31
Alles hat seinen Anfang und nun bezüglich Spulen sicher auch sein Ende. Sonst dünne Arbeitshandschuh verwenden!
Piggott schlägt zumindest ne gelagerte Handkurbel vor.

War mir schon klar, dass das alles Vorschläge für das nächste Mal waren.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 05.11.2019 - 21:01 Uhr  ·  #32
Ggf. kann ich morgen den Stator in Epoxid gießen. Kann ich dabei Backpapier als trennmaterial zur Presse verwenden? Oder Frischhaltefolie?
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 06.11.2019 - 07:52 Uhr  ·  #33
Wird wohl irgendwie genommen, aber beides wird kleben bleiben,
Eigentlich nimmt man zur Trennung Hartwachs, in mehreren Schichten. Letzte poliert.
Auch farbloses Bohnerwachs, falls man das noch bekommt, aber nicht als Emulsion in Wasser.

Habe aber noch keine Generatorscheibe gegossen. Nur andere Sachen.

Eigentlich sollte noch ein Wenig Al-Oxid Pulver mit ins Harz, zur Verbesserung der Wärmeleitung.
Aber nur so viel, dass die Masse noch gut fließfähig bleibt.
Am Besten Korund. Da aber in größeren Packungen und daher teuer, ersatzweise auch Tonerde, über Ebay.
Aber möglichst ohne kosmetische Zusätze, z.B. Link. Kaolin ist ein Al-Si-Mischoxid.
Keinesfalls Glasbubbles als Füllstoff! Wärmeisolierend.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 06.11.2019 - 17:52 Uhr  ·  #34
mehrschichtige Autopolitur eben
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 10.11.2019 - 08:04 Uhr  ·  #35
Frischhaltefolie hat ganz gut funktioniert :-)

Ich habe zwar einige Luftblasen, die werde ich aber noch nachträglich Füllen.

Auch die Magnetscheiben sind fertig.

Der Stator ist jetzt wie empfohlen mit Phasenanfang und Ende nach Außen vergossen. Auch der PT100 kam noch rechtzeitig und ist gleich mit vergossen:

 


Die Magnetscheiben Stärke von 5 mm scheint ideal zu sein. Die Scheiben sind von der Rückseite aus nicht mehr magnetisch.

Der Abstand zwischen Scheibe und Stator sieht auch gut aus.

 


Sobald der Stator korrigiert ist, kann ich eigentlich schon alles zusammen setzen :-)

Edit: Ach ja... mir ist etwas Epoxi durch das Pressen neben raus geflossen, das muss ich natürlich noch schön machen... werde es vermutlich weg schleifen oder mit Klingenaufsatz für den Gaslötkolben abschneiden.
ora
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 11.11.2019 - 17:39 Uhr  ·  #36
Warum machst Du da einmal 9 und einmal 12?
Die haben einen gemeinsamen Teiler von 3.
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 13.11.2019 - 16:36 Uhr  ·  #37
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Gepostet: 13.11.2019 - 16:43 Uhr  ·  #38
nicht Teiler, sondern Verhältnis, lieber Hermann

Gruß
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Re: 3D-Druck Balkonanlage (Kleinstanlage)

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Gepostet: 16.11.2019 - 11:20 Uhr  ·  #39
Zitat
Warum machst Du da einmal 9 und einmal 12?
Die haben einen gemeinsamen Teiler von 3.


Mach mir doch keine Panik, ich dachte schon ich hätte die ganze Zeit was falsches im Kopf gehabt.

Der Geni ist jetzt Fertig (Funktional)

 


Die Magnetscheiben habe ich zum Schutz vor Feuchtigkeit noch lackiert. Der Stator muss allerdings immer noch am Rand abgeschliffen werden und das Gehäuse muss ich auch noch bauen.... aaaaaaber er funktioniert.

Ich habe bisher nur grobe Tests machen können - es sieht so aus als würde ich etwas mehr als 3 U/s benötigen um auf 12 V zu kommen (Y).
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