5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

 
zjuergen66
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5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 18.03.2024 - 16:14 Uhr  ·  #1
Hallo,
fuer meine Balkon-VAWT (reine Liebhaberei) bin ich jetzt doch an einem Scheibengenerator interessiert.
Windrad 0.5m^2, typische Leerlaufdrehzahl bei 3-4m/s 100U/min; damit erwarte ich 3W typische Ausbeute
Forum/cf3/topic.php?t=6861

Wie bisher schon die formgebenden Teile des Rotors werde ich die mechanischen Teile des Generators 3D-drucken soweit sinnvoll.
Hintenraus will ich einige LED-Streifen befeuern, deshalb Gleichstrom 5V, 24V oder bevorzugt 12V.


Am einfachsten in den bestehenden Aufbau (30cm Durchmesser vom Rotor) passen wuerde ein Generator mit drehenden Magnete-Scheiben oben und unten plus dazwischen eine stehende Scheibe mit den Spulen. Gibt es Anhaltspunkte/Erfahrungswerte fuer eine sinnvolle Dimensionierung des Scheibengenerators, damit ich in die Berechnung starten kann ?
Zu entscheiden waeren
- ungefaehrer Durchmesser und Masse,
- Zielspannung 12V ok oder andere deutlich besser,
- eine Phase, weil minimaler Teileaufwand zur Gleichrichtung, oder mehr Phasen wg. moeglichem Effizienzvorteil

Bin erstmal offen fuer alle Hinweise
Menelaos
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 19.03.2024 - 07:27 Uhr  ·  #2
Ahoi,
vielleicht kannst du dich ja an diesem Projekt etwas orientieren, auch wenn es keine vertikale Anlage ist. 🙂

Forum/cf3/topic.php?t=4982

Gruß
Max
zjuergen66
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 23.03.2024 - 09:47 Uhr  ·  #3
Zitat geschrieben von Menelaos

Ahoi,
vielleicht kannst du dich ja an diesem Projekt etwas orientieren, auch wenn es keine vertikale Anlage ist. :
Forum/cf3/topic.php?t=4982

Salut Max,
ausser ein paar frei zugaenglichen Fotos ist alles Weitere hinter der Paywall - da ich das meiste nicht werde gebrauchen koennen, leider ungeeignet.

Den Thread im Forum zu dem 130mm Scheibengenerator habe ich natuerlich gelesen. trotzdem fehlen mir noch Anhaltspunkte zur Dimensionierung fuer mein Szenario
Che
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 24.03.2024 - 11:04 Uhr  ·  #4
Ich habe für Deinen Ugrinsky mal die Daten überschlägig berechnet, s. Anhang.
Wenn Nenn-TSR unter 1 ist, kannst Du die Drehzahlen ja anpassen.

Damit kannst Du in das Generator-Tool gehen, welches hier im Forum zu finden ist.
Habe das mal modifiziert für VAWT, und für Dich ne Version berechnet, auch im Anhang.
Magnetgröße angenommen 20x30x5.

Vor dem Bau muss mit CAD überprüft werden, ob das konstruktiv so geht!

Die Scheibendicke im Tool bleibt immer rot. Ist aber so i.O. nach händischer Nachrechnung.

Mit der Drahtstärke bis 10,5 m/s thermisch stabil bei 3,2 A DC. Darüber zumindest nach Rechnung
nur kurzzeitig.

Achtung!
Obwohl vom Namen eisenlos muss die magnetische Rückverbindung aus Stahl bestehen.
Also die Scheiben, wo die Magneten drauf sitzen.

Skizze:

 


5mm Dicke wäre nicht verkehrt. Evtl. geht hier 4mm.
Es gibt auch magnetisch leitfähiges 3D-Druck Material. Welche magnet. Leitwerte das hat weiß ich aber nicht.

Grüße vom Che

PS: Gerade mal noch die letzte Version von der Generator-Berechnung hoch geladen!
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Che
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 24.03.2024 - 13:44 Uhr  ·  #5
FamZim
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 24.03.2024 - 14:17 Uhr  ·  #6
Hallo

Bei abnahme von 25 Stück je 3,69 € für jeden = 92,25 €
N 52 sind nur bis 60° C zugelassen.

Gruß Aloys.
Che
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 25.03.2024 - 10:39 Uhr  ·  #7
Was den Preis betrifft, das stimmt. Einsatztemperatur vermutlich nicht. Wenn man runter scrollt steht da 80°C.
Unter dem sind mir keine Nd-Magnete bekannt.

Dann sollte man bei den N 40 bleiben, mit 69,50. Oder es wird auf Ferritmagneten umgeschwenkt, was zum Betrieb
"von ein paar Leuchtdioden" ausreichen würde.
Menelaos
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 26.03.2024 - 01:21 Uhr  ·  #8
Wärme bildet sich aber nun nicht in den Magneten sondern im Kupfer. Zudem sind die Rotoren in Bewegung. Wie sie da durch den Luftspalt hindurch mehr als 50 oder gar 80 Grad erreichen sollen erschließt sich mir nicht. Hatte ich auch noch nie, würde ich als unwichtig vernachlässigen 🤔
Carl
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 26.03.2024 - 06:49 Uhr  ·  #9
Max hat recht, andererseits erschließt sich mir nicht warum bei 1 m Rotorhöhe und 0,5 m Durchmesser ein einfacher Nabendynamo nicht reichen sollte - es sei denn die mittlere Windgeschwindigkeit von 3,5 - 4 m/sec ist am Standort nicht gegeben.

Es ist nicht alleine das Rastmoment des Nabendynamos der noch früheren Anlauf begrenzen kann - je nach Rotordimension - sondern auch - wenn ein eisenloser "Scheibi" dranhängt - die Last in Form eines Akkuspeichers, Einspeisung oder sonstein Verbraucher - weil das dann ebenso abbremsen kann wie das Rastmoment des "Nabi".

Zudem:

In der Regel reichen 50 cm Rotordurchmesser bei 1 m Rotorhöhe für einen ganz gewöhnlichen SaVONIUS voll und genug aus um schon bei 3 m/sec Windgeschwindigkeit mit einem guten Nabendynamo an der 12 V Marke zu kratzen während man mit einem eisenlosen Scheibi weit mehr als 100 RPM (etwa 250 RPM) dafür braucht oder eben eine Generatorbaugröße mit einem Umfang der in keinen Hobby 3 D Drucker passt.

Ich würde es mit dem ganz gewöhnlichen Savonius machen der sich besser für Turbulenzen an schlechten Standorten eignet als alle anderen hochgezüchteten Sondereditionen wie auch Ugrinski & CO. und den ganzen anderen Schnickschnack für ein anderes Experiment aufheben damit wenigstens beim jetzigen ein durchschlagendes Erfolgserlebnis zu verzeichnen sein wird.
Che
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 26.03.2024 - 09:16 Uhr  ·  #10
Der hat doch schon einen Ugrinsky mit D 0,3m und Höhe 1,8. Mit Nabendynamo, aber:
"Allerdings ist meine bisherige Konstruktion ausgesprochen gut im Uebertragen der Dynamogeraeusche (Rasten) auf die gesamte tragende Metallkonstruktion - das ist den Nachbarn nicht zuzumuten."
So zu lesen in Forum/cf3/topic.php?p=73982#real73982
Carl
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 26.03.2024 - 09:36 Uhr  ·  #11
Ja dann - warum wegen der Geräuschentwicklung nicht mit Gummi entkoppeln?
Che
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 26.03.2024 - 15:44 Uhr  ·  #12
Wenn das gelingt ist es für paar Leuchtdioden natürlich das Einfachste.

Ansonsten habe ich mal ne Version für Ferritmagneten 40x20x10 durchgerechnet und aus langer Weile auf Konstruktionsfähigkeit überprüft, s. Anhänge.

Zjuergen könnte das auf Anfrage per PN im Step-Format bekommen.

Die Magnetscheibe lässt sich gewiss noch auf D 200 trimmen.
Der Bauaufwand ist aber nicht gering. Anhaltspunkte sind z.B. hier zu sehen.
Forum/cf3/topic.php?t=6153

In Betrieb muss dafür gesorgt werden, dass die Spannung nicht über z.B. 12V hinaus geht.
Das z.B. mit Zenerdiode, mittels Leistungstransistor auf Kühlkörper in der Wirkung verstärkt.
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zjuergen66
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Re: 5W, 100 U/min - Anhaltspunkte fuer Dimensionierung?

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Gepostet: 21.06.2024 - 12:00 Uhr  ·  #13
erstmal danke fuer die Anregungen und die geleistete Zuarbeit.
Derzeitiger Stand: ich habe den Rotor (festgesetzt); im Probebetrieb mit dem Fahrraddynamo war der Betrieb einer 12V-LED Lichterkette moeglich. Wegen der immensen Geraeuschentwicklung / -uebertragung war ich an einer beruehrungslosen Alternative wie Scheibendynamo interessiert. Fuer die Hilfestellung beim Rantasten bedanke ich mich. Allerdings schreckt mich doch der Preis fuer die Magneten ab - und die Stahlscheiben brauche ich dann auch noch.

Weil am Ende ja doch nur ein paar LEDs gluehen werden, werde ich vorher doch noch einen Versuch mit Gummihalterungen fuer den Fahrraddynamo machen. Wenn das wieder akustisch unbefriedigend ausgeht, dann werde ich den Scheibendynamo bauen.
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