Air Breeze Problem

Kein Ladestrom. Generator- oder Reglerproblem?
 
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Air Breeze Problem

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Gepostet: 05.08.2021 - 18:05 Uhr  ·  #1
Hallo Leute,
viele Neumitglieder in einem Forum kommen gleich einmal mit einem Problem daher. Ich also auch! Eigentlich bin ich fast so etwas, wie ein Pionier (kombinierte 24V Photovoltaik-/Windkraft- Inselanlage mit ca. 4kVA erbaut vor fast 40 Jahren), beiße mir aber jetzt die Zähne an einem ärgerlichen, aber hoffentlich banalen technischen Problem aus, bei dem ich erstmals nicht mehr aus eigener Kraft weiterkomme.
Die Inselanlage musste ich vor vielen Jahren wegen Ortswechsel verlassen, hatte nun aber Lust, mir einfach aus Spaß an der Freud‘ wieder ein Windrad in meinen Garten zu stellen. Windverhältnisse und -Ausbeute waren zweitranging. Nur für den Gartenspringbrunnen und die Aufladung meiner diversen Gartengeräteakkus sollte es reichen. In der Bucht fand ich einen 12V Air Breeze Windgenerator, laut Angabe des Verkäufers überprüft und bis zuletzt voll funktionsfähig. Einzig die Rotorblätter waren verschlissen. Den einigermaßen passablen Kaufpreis plus Kosten für neue Rotorblätter sowie originale Start-Stop Schalter und Amperemeter direkt aus den USA war mir das Vergnügen erst einmal wert.
Leider musste ich bei der „Inbetriebnahme“ dann aber feststellen, dass meine neue Errungenschaft Null Komma nix Ampere Ladestrom lieferte. Das Windrad verhielt sich auch gleich merkwürdig, indem es mit und ohne angeschlossener Batterie wie im Freilaufmodus intermittierend Fahrt aufnahm, um dann nach wenigen Sekunden abrupt abzubremsen. Auf die Induktionsbremse mit dem Stoppschalter (und beim Anlegen der Spannung) reagierte es hingegen nicht. Auch das gemäß Handbuch zweimalige Aufblinken der LED beim Anlegen der Batteriespannung blieb aus. Ich vermutete eine Leitungsunterbrechung und holte das Teil wieder herunter. Alle Kabel, Stecker und Schleifkontakte durchgängig! Als nächstes: Gerät komplett zerlegt, intensiv gereinigt (sehr viel Kohlestaub im Inneren!), Generatorwicklungen durchgemessen, Generator mit dem Akkuschrauber mit und ohne angeschlossenem Regler durchbewegt, …

Fazit:

- Die Statorwicklungen scheinen intakt und durchgängig. Alle haben den gleichen Widerstand von ca. 5 Ohm. Beim abwechselnden Kurzschließen der drei Polpaare (1-2, 1-3, 2-3, natürlich von der Platine abgeklemmt!) bremst der Rotor kräftig ab. Ebenfalls zwischen allen Polpaaren ein sauberer Sinus (gemessen mit einem optischen Multimeter). Aber merkwürdig: die maximale Spannung zwischen den Polen liegt ab einer bestimmten Drehzahl immer nur bei ca. 5,6V! Ich hatte mindestens 14V erwartet! Etwa ein Denkfehler?
- Die Gleichrichterdioden sperren in der richtigen Richtung, soweit ich das ohne Ausbauen aus der Schaltung ermitteln konnte.
- Die LED bleibt weiterhin dunkel, allerdings verhält sich der akkuschraubergetriebene Generator beim Anlegen der Spannung nun, wie in der Anleitung beschrieben: er tritt für ein paar Sekunden in die Bremse und läuft dann anschließend frei weiter. Die paar Sekunden sind etwa die Zeit, wo die LED zweimal blinken sollte. Vielleicht nur LED kaputt?
- Im Freilaufmodus (Pole getrennt) tut der Generator nun auch brav, was er soll, nämlich erst einmal, wie der Name sagt, frei durchzulaufen und erst bei Erhöhung der Drehzahl irgendwann abrupt abzubremsen.
- Ebenso beim Kurzschließen der Pole: gebremst. Die letzten beiden Punkte haben sich seit der Demontage also definitv geändert. Vielleicht hat der Kohlestaub das eine oder andere Fehlerströmchen in der Schaltung fließen lassen?
- Aber: auch die Ausgangsgleichspannung, an den „leeren“ Polen gemessen, kommt (analog zu meiner Messung an den Statorpolen ab etwa der gleichen Drehzahl) nicht über 5,6V! Kein Wunder, dass da kein Gefälle zum Akku hin besteht, um ihn aufzuladen! Unnötig zu sagen, dass das Amperemeter zwischen roter Leitung und Akkupluspol auch bei Akkuschrauberbetrieb nicht einmal zuckt!

Angesichts der gesalzenen Preise für die Ersatzteile (Platine über 200,-€, Rotor und Stator jeweils auch um diesen Dreh), ist mir Try and Error für die Lösung des Problems dann doch etwas zu teuer, und ich hoffe nun inständig, dass jemand unter Euch dabei ist, der/die anhand meiner Angaben erkennen kann, wo der Hund begraben ist. Oder weiß jemand eine deutsche Kontaktadresse von jemandem, der sich auskennt? Nach stundenlangem Internetgestöber bin ich jedenfalls zu dem Schluss gelangt, dass ich es in Amerika erst gar nicht versuchen muss, schon gar nicht mit dem illusorischen Ansinnen, dass ich von dort vielleicht eine Troubleshootinganleitung bekommen könnte…

Herzliche Grüße
Florian
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Re: Air Breeze Problem

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Gepostet: 05.08.2021 - 20:21 Uhr  ·  #2
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Re: Air Breeze Problem

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Gepostet: 05.08.2021 - 22:54 Uhr  ·  #3
Moin Florian,

für mich klingt die Fehlerbeschreibung nach anderer Ursache. Ich vermute den Fehler in den Schleifkontakten,,das hattest du ja auch schon vermutet. Wenn der Stopschalter keinen Kurzschkuss und somit abrupte Abbremsung auslöst dann kommt da nichts an, auch keine 5 Volt, also gibt es davor etwas das "Spannung frisst" und somit einen recht hohen Widerstand hat und oben drein willkürlich Kurzschluss erzeugt. Schleifkontakte führen manchmalbein seltsames Eigenleben. Ich würde mal versuchen die zu umgehen und zu schsuen was dann passiert.

Ansonsten: was genau macht die Platine in der Anlage? Ich kann mir nicht vorstellen dass es Hexenwerk istvdas sich nicht für wenige Euro ersetzen lässt.

vg
max
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Re: Air Breeze Problem

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Gepostet: 05.08.2021 - 23:23 Uhr  ·  #4
Hallo Florian,
schreibe doch mal an meinen Partner Tjeerd van der Bij in Holland, der ist Importeur der Breeze und repariert auch, und hat viele Teile da. Er spricht deutsch.
Tel 0031 511 442 386
info@windtechniek.nl

Viel Erfolg, Grüße von Günther
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Re: Air Breeze Problem

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Gepostet: 06.08.2021 - 07:14 Uhr  ·  #5
der viele Kohlestaub beim Öffnen deutet auf das was Max schon vorgeschlagen hat,

Deine Andeutung das vielleicht die Leds nicht leuchten weil sie hin sind ließe sich, wenn sie zugänglich sind durch Anlegen einer passenden korrekt gepolten Gleichspannung an den Kontakten prüfen. Wer weiß, vielleicht schaltet die Led beim Aufleuchten was, ist ja im Effekt ein Halbleiter.

Toll das Günther mit einer Adresse hilft!
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Dankeschön schon einmal!

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Gepostet: 06.08.2021 - 19:29 Uhr  ·  #6
Liebe Leute,

sehr erfreulich, dieses Forum, wo man flugs ein paar nette Antworten bekommt! Vielen Dank dafür!

Lasst mich kurz zu Euren Gedanken Stellung nehmen:

Wind
Daran kann es eher nicht gelegen haben. Während der mehrwöchigen frustranen Beobachtung nach der Inbetriebnahme hatten wir alles - von der absoluten Flaute bis zum monströsen Gewittersturm. Da hätte das Amperemeter irgendwann mal wenigstens zucken oder das permanent mitlaufende Digitalvoltmeter mal das eine oder andere Zehntelvolt mehr anzeigen müssen. Die ganzen andern Funktionsprüfungen nach dem Rückbau habe ich dann sowieso mit einem kräftigen Akkuschrauber an der Generatorwelle vorgenommen, den es mir eher aus der Hand gerissen hätte, bevor er vor den Drehmomenten eines abgebremsten Rotors in die Knie gegangen wäre...

Schleifkontakte
Die haben einwandfreien Durchgang und "knistern" auch nicht beim Drehen des Sockels. Die Schleifbahnen haben leichte Rillen, wie eine mittelalte Bremsscheibe beim Auto, was aber laut Einbauanleitung für die Platine (im Internet gefunden) sogar erwünscht ist. Dort wird explizit von einer Hochglanzpolitur der Schleifkontakte abgeraten.

Die Platine
Die Platine ist hoch komplex und besteht aus exotischen amerikanischen Bauteilen, eine Menge davon SMD (Schaltpläne sind sowieso Staatsgeheimnis!), und da haben sich, wie das internet ergibt, schon andere die Zähne dran ausgebissen. Manche Leidensgenossen im Internet (vornehmlich Segelsportler*innen) mussten innerhalb weniger Jahre schon mehrere Platinen auswechseln. Und der Hersteller "schlägt" ja tatsächlich "vor", alle sieben Jahre bei der Inspektion die Platine routinemäßig auszutauschen!
Die Gleichrichterdioden scheinen noch zu leben, und was man so an anderen diskreten Bauteilen sehen kann, ist nichts verbraten.
Der Teufel sitzt vielleicht in einer ominösen Blackbox: dem Mikroprozessor. Wenn der was abbekommen haben sollte, ist natürlich Hopfen und Malz verloren, und es könnte dort sogar auch eine geplante Osoleszenz verborgen sein! Ein Schelm, der Böses dabei denkt!

Die LED (es gibt nur eine)
Guter Tip, die mal getrennt zu beaufschlagen! Wenn ich das Gehäuse das nächste Mal aufhabe, mache ich das mal.

Die holländische Adresse
Vielen Dank für den Tipp! Ich warte noch ein paar Tage ab, ob sich hier im Forum noch jemand weiteres meldet und wage dann mal den Schritt über die Grenze! Auf dem Kontinent zu bleiben, ist mir auf jeden Fall sympathischer, als über den großen Teich mit dem google Übersetzer zu kommunizieren! ;-)

Die Generatorspannung
Da hoffe ich, noch irgendeine Information zu bekommen, was es eigentlich mit der Leerlaufspannung eines Drehstromgenerators auf sich hat. Wovon hängt die eigentlich letztlich ab?
Aus der Hauselektrik weiß ich, dass die Außenleiter untereinander Dank Phasenverschiebung die Drehstrom-Nennspannung von 400V aufbringen ("Dreieck", oder?), während sie gegenüber dem Neutralleiter (in diesem Fall "Stern"?) die "klassische" Netzwechselspannung von 230V für die Schukosteckdosen liefern. Mein Scheibengenerator hat nur drei Ausgänge, also wohl eine Sternschaltung. Man sieht auch den Drahtstrunk, wo die drei "inneren" Pole miteinander verbunden sind. Ich gehe davon aus, dass die gemessenen Spannungen jeweils zwischen den drei Polpaarungen das höchste sind, was man aus dem Genarator überhaupt rausholen kann. Bei mir sind das aber nur 5,6 Volt! Selbst, wenn der Regler die 120 Grad Phasenverschiebung "abgreifen" würde, blliebe man immer noch unter 10 Volt. Was kann sich an einem Generator verändert haben, dass er von ursprünglich über 12Volt so tief fallen kann?
- Nachlassen der Magnetkraft? Kann ich mir bei Neodym nicht vorstellen! Beim Hineinschnappen des Scheibenrotors in den Stator könnte ich mir die Finger abhacken.
- Kurzschlüsse in denn Spulen? Dann hätte es mit dem Teufel zugehen müssen, dass in allen drei Spulengruppen genau dasselbe passiert wäre! Die 5,6 Volt habe ich bei allen Phasenpaarungen gemessen...
- Die Drehzahl? Habe den Generator ("nackt", von der Platine getrennt) mit dem Akkuschrauber auf Touren gebracht, und ab einer bestimmten Drehzahl blieb die Spannung sauber auf einem Niveau stehen (Digitalanzeige und glatte Sinuskurve bei der grafischen Anzeige).

Mysteriös finde ich auch, dass diese mickrige Spannung (allerdings sogar knapp unter 5 Volt - Diodenverlust?) auch als sauberer Gleichstrom hinter der Reglerplatine aus dem Windrad rauskommen. Das lässt mich daran zweifeln, dass tatsächlich vielleicht die Platine tot ist. Nachher wechsle ich die für teures Geld aus, und das Problem ist immer noch da, weil eigentlich der Generator kränkelt!?

So, jetzt ist es wieder ein Roman geworden. Aber in anderen Foren ist es manchmal gerade so, dass man nach einer wortkargen Schilderung erst einmal angemeckert wird, man hätte zu wenig Informationen geliefert (oder keine Ahnung...) ;-)

Herzliche und hoffnungsvolle Grüße

Florian
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Re: Air Breeze Problem

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Gepostet: 07.08.2021 - 06:14 Uhr  ·  #7
obwohl die niedrige Spannung eigentlich kaum daran liegen kann - sind die Kohlebürsten vielleicht ganz runtergeschliffen? Das wäre zumindest ein Wartungsschritt falls die Kohlen ersetzt werden müssen. Die gemeldete starke Verschmutzung mit Kohlestaub!
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keine Kohlebürsten

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Gepostet: 07.08.2021 - 09:39 Uhr  ·  #8
Hallo Carl,

Danke für Deinen Hinweis!

Der Air Breeze hat einen Scheibengenerator mit Innenläufer. Er ist also bürstenlos, und es kann eigentlich gar nichts verschleißen. Genau das ist es aber, was mich stutzig macht, gleichzeitig aber auch meine Hoffnung nährt, dass mit dem Generator doch alles in Ordnung ist und ich in Sachen Leerlaufspannung nur gerade einem Denkfehler aufsitze... Wenn dem so wäre, würde ich mich sehr freuen, wenn sich noch jemand fände, der für Aufklärung sorgt! ;-)

PS: Der Kohlestaub stammt von den Bürsten am vertikalen Drehgelenk.
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Re: Air Breeze Problem

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Gepostet: 07.08.2021 - 10:07 Uhr  ·  #9
laut Bedienungsanleitung bringt der Generator erst Leistung ab 420 U/min, dreht ein Akkuschrauber so hoch?

Viele Grüße
Perser
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Re: Air Breeze Problem

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Gepostet: 07.08.2021 - 14:03 Uhr  ·  #10
Wenn alkes an eingreifender Elektronik abgeklemmt ist:

die Generatorspannung ist im Leerlauf(!) quasi linear zur Drehzahl. Doppelte Drehzahl sollte also auch doppelte Leerlazfspannung ergeben. Ist das nucht so dann stimmt was nicht. Das ist sowohl vor dem Gleichrichter so als auch dahinter. Beides würde ich testen. Ist das soweit okay muss der Fehler dahinter liegen. Dabei sollte sich das ganze ohne Last auch sehr leicht drehen lassen. Spürt man deutlich zunehmenden Widerstand so haben wir irgendwo im Spulenpaket einen Kurzen der Leustung frisst.

vg
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Bingo!

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Gepostet: 07.08.2021 - 18:24 Uhr  ·  #11
Lieber Perser, lieber Menelaos,

jetzt bin ich verhalten happy! Vielen Dank für Euren Hinweis!

Der Akkuschrauber bringt laut Hersteller im 1. Gang 500 UpM, im 2. dann 1900 UpM. Meine Probeläufe in der Werkstatt hatte ich alle im 1. Gang durchgeführt, im (wie sich nun herausstellen sollte: irrigen!) Glauben, das müsste ja für einen Funktionstest reichen. Schon bei gefühlt halber Drehzahl rastete die Spannung bei den genannten 5,6V ein und änderte sich auch beim "Hochfahren" bis zur Höchstdrehzahl des Schraubermotors nicht mehr weiter. Das ließ bei mir den Eindruck entstehen, ich sei am Ende der Fahnenstange angekommen.

Weit gefehlt! Dank Persers Impuls ließ ich das Teil nun mal im 2. Gang rennen, und siehe da: zwischen Pluspol und Batterie flossen auf einmal über 7 Ampere! Dann baute ich das Windrad zum x-ten Mal wieder auseinander, klemmte den Generator wieder "leer" in den Schraubstock und ließ in nun auch im 2. Gang rennen. Und tatsächlich zeigte mein Voltmeter bisher nicht erlebte Spannungen von bis fast 20 Volt an! Und hier die Wurzel meines Denkfehlers und damit Ursache der voreiligen Kapitulation: Der Spannungsanstieg erfolgt nicht absolut linear mit der Drehzahl, sondern in stufenförmigen Sprüngen von jeweils grob geschätzt 5 Volt! Und für den ersten Sprung in die zweite Stufe hatte die Höchstdrehzahl im ersten Gang eben nicht mehr gereicht. Deshalb war ich gar nicht mehr auf die Idee gekommen, es noch mit höheren Drehzahlen zu probieren.

"Verhalten happy" soll heißen: Ich baue das Windrad nun nicht gleich wieder zusammen, weil ich Angst habe, beim ständigen Raus und Rein irgendwann mal einen der fliegenden Kupferdrähte der Statoranschlüsse abzubrechen. Zuerst werde ich noch die vermutlich defekte Status-LED austauschen. Die ist aber noch auf dem Postweg. Bei uns in der Provinz gibt es so etwas nicht einfach um die Ecke... ;-)

Ob es dann zum ultimativen Erfolg kommen wird, lasse ich Euch baldestmöglich wissen. Jetzt aber schon einmal vielen Dank für Eure hilfreichen Anstöße!

Euer erleichterter Florian
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Dankeschön!

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Gepostet: 16.08.2021 - 10:01 Uhr  ·  #12
Hallo zusammen!

Der/die/das Air Breeze ist wieder oben und verhält sich nun, wie es sich gehört.

In Stopstellung stoppt es, und in Betriebsstellung saust und pfeift es windstärkeabhängig, ohne dauernd abzubremsen, wie zu Beginn. Da gab es also mit großer Sicherheit eine Leitungsunterbrechung zum Schaltkasten unten am Boden. Einen der MC4 Stecker, der mir lottrig vorgekommen war, habe ich ersetzt und damit vermutlich diese Macke behoben.

Die LED war wohl auch kaputt. Seitdem ich sie ersetzt habe, macht sie, was sie soll!

Der Ladestrom macht mir noch etwas Kummer. Beim "Trockenbetrieb" in der Werkstatt mit dem Akkuschrauber hatte ich bis ca. 7 Ampere hinbekommen. Die LED leuchtet ja nun auf, wenn der Generator in Ladeleistung geht. Und das tut sie in letzter Zeit erfreulich häufig. In solchen Momenten hört man auch das wohltuende Generatorbrummen am Masten, das mich immer an eine alte Straßenbahn erinnert. Das Amperemeter zuckt aber nur etwas, und bei der Akkuspannung macht es während des Ladevorgangs auch höchstens 0,1 Volt aus, die sofort wieder abfallen, wenn die Lade LED ausgeht. Trotz einiger Gewitterstürme in den letzten Tagen hat die Batteriespannung von derzeit 11,9 Volt keinen Muckser getan. Da muss ich also noch weiterforschen, kann aber dabei wenigstens am Boden bleiben. Vielleicht muss ich auch einfach noch abwarten, bis es einmal "richtig" stürmt.

Auf jeden Fall an dieser Stelle vielen Dank für Eure Teilhabe und die guten Tipps, die mich einen Riesenschritt weiter gebracht haben!

Florian
Che
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Re: Air Breeze Problem

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Gepostet: 16.08.2021 - 11:19 Uhr  ·  #13
Zitat
Der Ladestrom macht mir noch etwas Kummer
Nur wenn es weniger wäre als vor dem Defekt.
Da Du aber wohl gebraucht gekauft hast und daher den Vergleich nicht ziehen kannst, die AirBreeze sind meines Wissens nach eher Starkwindteile.
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