Kleiner Selbstbaugenerator

Hallo Herti, Hallo alle miteinander,
ich bin neu im Forum, aber nicht neu in der Materie. Ich bin froh endlich
ein deutsches Forum für mein Hobby gefunden zu haben.
Herti , ich habe mir gerade eine Scheibengenerator gebaut, die Mühle
fliegt auch bereits, deshalb meinen 2Cent-Beitrag.

1. Die erzeugte Spg. hängt u.a. von der Magnetfeldstaerke ab, deine
verwendeten Magnete sind sehr klein, du hast ein schwaches Feld. Du
könntest zwar mit entsprechender Anzahl Windungen und dünnem Draht
auf die 12V kommen hast aber keine Leistung. d.h. bei Anschluß eines
kleinen Verbrauchers bricht deine Spg. sofort zusammen. Um Deine
Frage zu beantworten, müsste man die rpm und die tsr(TIP SPEED RATIO)
und die Größe deiner Flügel kennen. Je höher die Drehzahl, desto höher
die erzeugte Spg.

2.Kann ich so nicht beantworten, hängt von der höchstmöglich erzeugten
Leistung , also von der Hardware + RPM ab, erscheint mir aber zu dünn.

3.Generell gilt je enger der Luftspalt desto besser, je dünner der Stator
ebenfalls. Magnete dürfen natürlich nicht schleifen. Dein Problem wird
sein, dass dein Magnetfeld etwas zu schwach ausfällt.

4.Du bekommst im Prinzip von dem sowieso schon schwachen Magnetfeld
nur noch die Hälfte, du müsstest dann aber entsprechende Eisenbleche
isoliert hinter den Stator bringen damit der Magnetkreis geschlossen bleibt.

5.Du könntest, das würde das ohnehin schon schwache Feld nur noch
mehr abschwächen.

6. Über diese Frage diskutieren die Jungs in den Staaten
(OTHERPOWER.COM) seit über zwei Jahren. Es scheint sich
herauszustellen, daß die rechtwinklig gewickelte Spule (Seiten-Stränge)
parallel zu rechtwinkligen Magneten die besten Ergebnisse bringt, wobei
das Spulenloch dem äußeren Durchmesser des Magneten entsprechen
sollte.

7.Kann man nicht genau sagen, ich befürchte du wirst mit diesen kleinen
Magneten im Spielzeugbereich landen, hängt selbstverständlich von
der zu Verfügung stehenden Windgeschwindigkeit und der Art deiner
Blätter ab.

Zum Vergleich die Daten meiner Mühle:
repeller 3Flügel Durchmesser 4m
Tip Speed ratio 7-8
Drehstrom 3Phasen 9Spulen(88Windungen Zweifach gewickelt 1qmm)
12 Magnete pro Rotor (DUALROTOR)Abmessg. 2 ZOLL X 1 ZOLL X 1/2 Zoll
Rotor Durchmesser ca.32cm, N35 Magnete in den Staaten gekauft
(ca.180€)
gemessene Leistung an Heizspiralen als Verbraucher bei 6-7m/s ca.450w
Diese Leistung wurde gemessen bei ca.300rpm
Die Spannung steht hier nicht so stabil wie bei der Batterieladung, deshalb
schwankt die gemessene Spannung zwischen 12V und 24V, ist aber für
diese Verbraucher zu gebrauchen.(Verbraucher werden je nach Drehzahl
und erzeugter Spannung zu-oder abgeschaltet).
Ich hoffe das alles verständlich rübergekommen ist.
Fazit: Meiner Meinung nach zu viel Aufwand für ein schlechtes Ergebnis,
Stärkere Magnete, größere Rotorscheiben, größere Spulen(dicker
Draht, mehr Windungen) und du bekommst ein zufriedenstellendes
Ergebnis. Wenn es dir nur ums Basteln und ums Lernen geht, dann
reicht deine Bestückung aber aus.

deshalb viel Spass mit deiner Genny
WWWFREAK

Hi Lars,
die Blätter von dir sind ausgesprochene Schnellläufer, ich glaube der
Durchmesser ist ca.1,80m?
Es gibt da eine einfache Faustformel zur ungefähren Einschätzung welche
Leistung du bei entsprechender Windangriffsfläche zu erwarten hast:

Mögliche Leistung in Watt =
Cp X 1/2 X air density X swept area X wind velocity hoch3
wobei

Cp = prozentverluste durch System(Reibung, Gegeninduktion usw)

1/2 = 50% max. mögliche Wattentnahme des Repellers von der Windkraft,
die auf deine Repellerfläche trifft.(Hat ein Wissenschaftler namens
Betz ausgerechnet,"Betzsches Gesetz")

air density = Luftdichte am Standort deiner Mühle z.B. 1.23 at sea level)
ich nehm diesen Wert als ca. Wert für meine Höhe
geschätzte 1,1

swept area = Repellerfläche, die Fläche die deine routierenden Flügel
abdecken.

wind velocity = Windgeschwindigkeit, wird hoch 3 gerechnet
merke. eine Verdoppelung der Windstärke bringt
eine Verachtfachung der erreichbaren Wattzahl!

Für deine Swept area gilt:

Mögliche WATTzahl erreichbar durch den Wind=
0,5 X 1.1 X swept area X windgeschw. hoch3

swept area = 0,9 X 0,9 x 3,14 = 2,54 qm(wird in
Metern angegeben)

Für eine Windgeschw. von 4m/s gilt:

0,5 X 1,1 X 2,54 X 64 = 89,4 WATT

Für eine Windgeschw. von 7m/s gilt

0,5 X 1,1 X 2,54 X 343 = 479 WATT

Dies ist die max. mögliche Kraft die der Repeller dem Wind entnehmen
kann. Jetzt hat aber jeder Generator, sowie Lagerung und eventuelle
Übersetzung wieder Verluste. Hier gilt als Faustregel:

Ein guter Generator kann von der vom Rep. eingebrachten Kraft
bestenfalls 45% als Leistung wieder abgeben, deshalb wird normal
mit 35% gerechnet (man hat nicht immer einen sehr guten)deshalb

für 4m/s 0,35 X 0,5 X 1,1 X 2,54 X 64 = 31,3 WATT


für 7m/s 0,35 X 0,5 X 1,1 X 2,54 X 343 = 167,6 WATT


für 12m/s 0,35 X 0,5 X 1,1 X 2,54 X 1728 = 844,9 WATT

Dies ist der ungefähr abzudeckende Bereich, du musst bei
Batterieladung (12V) I = P / U mit ca. 1000 / 12 = 83,3 A mit
Spitzenströmen von ca. 80 A rechnen, d.h. deine Wicklung
muss entsprechend dicken Draht haben. Diese Spitzenwerte
treten aber nur sehr selten auf, du brauchst dann normal
ein Furling- oder tilting- System um Schaden abzuwenden
und deine Mühle aus dem Wind zu nehmen. Als Faustregel
nehme ich bei 80A an, daß pro Phase ein Drittel zu erbringen
ist (ca.27A). Für diese Stromstärke müsste deine Drahtstärke
ausgelegt sein. Ich habe Two in hand also zweifach gewickelt
mit 1.0 qmm ca. 88 Windungen und habe meine Wicklungen mit
30 A Autosicherungen abgesichert. Da du ja
ebenfalls "otherpower" kennst such dir doch eine Anleitung
für einen 6-8 Footer raus, die Werte für Wicklung und Magnete
kannst du übernehmen, deine Flügel bringen beim Anlaufen wenig
Kraft (wenig Angriffsfläche),du mußt die Genny also im Dreieck
schalten. Dies ermöglicht einen leichteren Anlauf erbringt aber
auch weniger Leistung in den unteren Drehzahlbereichen. Wenn du in
Sternschaltung gehst, dann kann es dir passieren, daß die Genny
durch die eigene Magnetisierung zu schwer anläuft also wieder
abgebremst wird, hier sind etwas breitere Flügel besser. Die
erreichen natürlich nicht die hohen Drehzahlen, die dann wieder
mehr Spg. bringen.
Vielleicht hilft dir das bei der Auswahl deiner Teile.
Da ich neu im Forum bin, wie hast du dein Bild eingestellt, eine
Mail an mich wäre prima.(ka1541-859@online.de)
Viel Spass beim Bau deiner Genny
Günter

Bild einfügen:

Gruß Lars

Hallo herti,
rein von der Flügelgröße könntest du mit schnelllaufenden Blättern
bei Windstärke 4-7m/s Leistung von ca. 9-50WATT erwarten, wenn, ja
wenn dein Generator die Leistung erbringen kann.

Da du deine Magnete bereits gekauft hast, nimm die 2 Metallscheiben
setze die Magnete auf, entgegengesetzte Polarität immer gegenüber
und montiere die Scheiben auf eine Gewindestange.(Magnete sitzen
für einen Test fest genug) Lasse zwischen den Scheiben mit den Magneten
soviel Platz, daß du eine Spule vorsichtig von Hand oder mit Verlängerung
zwischen die Magnete halten kannst ohne die Magnete zu berühren.
Mit der Spule kannst du etwas probeweise variieren, rein theoretisch
(und auch praktisch) genügt es, wenn du nur ein paar Windungen wickelst,
das Ergebnis hochrechnest.
Jetzt kannst du die Gewindestange in Ständerbohrmaschine spannen
und für 220-500 U/min die Spg messen die deine windungen bringen.
wenn du hochrechnest versuche 1,8V-2,4V zu erreichen, dann wickel
eine Spule mit den errechneten Windungen und messe dann das
Ergebnis. Multipliziere mit 3 und du hast die Spannung für eine Phase
(z.B. 3 X 2V = 6V; mal 3Phasen und du hast gute chancen den
mittleren Drehzahlbereich für 12V zu nutzen. Kannst du die Voltzahl
nicht erreichen, wirst du 6V laden müssen. Du kannst auch die Spulen
nicht zu dick machen (Feld zu schwach,zu hoher Widerstand).
Deinen erreichbaren Ladestrom schätze ich um die 10A bei starkem Wind
ein, also glaube ich kannst du mit 0,7-0,8qmm wickeln. Probier das aus
und du weißt, was du zu erwarten hast.
Ich hoffe du kannst mit meiner Schilderung etwas anfangen, bei mir
hat das gut funktioniert.
Viel Spass beim Bau
Günter
Westerwald

Hallo Günter,
hab mir mal gedanken wegen Webspace gemacht und da ist mir eingefallen das du auch deine Bilder in meine Galerie stellen kannst und das dann von dort verlinken kannst. Bin aber gerade noch im Aufbau der Seite...kannste dir ja mal anschaun. www.klimarevolution.de.

Gruß Lars

Dank eurer Hilfe habe ich nun mal versucht einen kleinen Testgenerator zu bauen.

Erstmal hier die Fotos:

http://www.flickr.com/photos/home_built_windgen/

Ich habe mit einem 0,75mm Draht 9 Wicklungen a 80 Windungen gewickelt und in Sternschaltung zusammengeschalten.

Die Rotorscheibe habe ich mit den Ferritmagnete besetzt (insgesamt 24, wobe ich zwei nebeneinander gelegt habe um das Magentfeld zu vergrößern).

Da ich erst testen wollte, wie das Ergebnis aussieht, habe ich die Spulen festmontiert und dann mit einer Magnetscheibe, eingespannt in einem Akkuschrauber, die Rotation des Windgenerator simuliert.

Leider war ich nicht ganz sicher, wie ich den Drehstrom am besten in Gleichspannung umwandeln sollte. Daher habe ich bei Conrad 6 Dioden mit der Bezeichnung SB 550=SB 560 gekauft. Beim ersten Veruch habe ich nur drei Dioden benutzt.
Leider habe ich vergessen, das Multimeter auf Gleichspannung umzustellen und hab daher einen Wechselstrom von 4V bekommen ((

Drei Wochen später habe ich die restlichen Dioden auf die Schaltung gelötet (siehe Bild) und nochmal getestet.

Mit den Ferritmagneten bekam ich 6V heraus. War sehr frustrierend.

Daher habe ich die Neodym magnete, die ich am Anfang des Threads mal erwähnt habe auf die Scheibe und das gleiche nochmal getestet.

Jetzt waren es max 12V mit einem Strom von 1,5A, wenn ich eine 12V 40W Autobirne dazwischengeschaltet habe.

Das war doch ein ganz akzeptables Ergebnis, zumal ich nur einen Magnetrotor hatte und der Abstand nicht optimal war.


Nun will ich aber schneller mal auf ein Ergebnis kommen, und überlege daher bei
http://www.forcefieldmagnets.com/catalog/

einen kompletten BAusatz für eine große Windturbine zu bestellen.
Wer also auch etwas dort bestellen mag, kann sich gern melden, da ich denke, dass man doch einiges an Porto sparen kann.

ICh bin euch für Eure Hilfe dankbar und wäre auch über konstruktive Kritik, gerade was das Diodenproblem angeht dankbar.
Welche sind den am Besten??? Wie kann ich die Verluste dort minimieren???

VG JOhannes

GUten Morgen alle zusammen und besonders Günter!

Vielen Dank für die Anregungen.

ICh wollte die Spulen auch in ein Polyeterharz eingiessen, war aber dann doch nicht mit dem Resultat zufrieden.

ICh werde mich nun an die Anleitung von HUgh Piggott halten. Sein buch "How to build a wind turbine" liefert eine super Anleitung für ein 1,2m Windrad. Mit 8 Magnete und 6 Spulen.

Er schlägt vor, dass man mit einem 1,4mm Draht 85 Windungen für 12 Volt wickeln sollte, da ich evtl. versuchen werde Flügel aus einem dicken VC Rohr herzustellen (die eine kleinere Schnelllaufzahl haben, dafür früher anlaufen) habe ich einen 1,25mm Draht gekauft und somit um die 100 Windungen wickeln.

Noch ein paar Fragen zu Deinen Antworten:

"Das Spulenloch sollte dem
äußeren Umfang deiner beiden Magnete entsprechen. Das Loch in deiner
Prototyp Spule (1,8mm) ist definitiv zu klein! und die Spule zu dick."

Welches Loch mit 1,8mm meinst Du?


ZU der Glühbirne: ICh habe zuerst die Spannung gemessen und dann den Strom mit Glübirne. Diese hat aber nur geglimmt und nicht geläuchtet.
ICh wollte damit nur sagen, dass ich das Messen unter Last vorgenommen habe.


ICh werd mal schauen, ob ich Gleichrchterdioden finde.

Die Bestellung bei Forcefield hab ich wieder gestrichen. 800$ porto ist mir dann doch zuviel.
Leider haben die Jungs auch keine Magnete mehr, so dass ich mich da nochmal umschauen werden muß.

ICh hte Euch auf dem Laufenden.

Viele Grüße

Johannes

Hallo Günter,

erstmal hoffe, ich, dass es im Westerwald nicht den ganzen Tag geregnet hat.

Und dann wollte ich Dir zu Deiner Webseite gratulieren. Sie ist mit die informativste deutschsprachige Seite zum Thema Selbstbau Windgeneratoren.

Ich habe mir viele Inspirationen von dort holen können.

Die Protoyp Spule habe ich nicht zum Bau, aus dem von Dir genannten Grund benutzt. Ich wollte einmal testen, wie sich ein so dicker Draht zu einer Spule wickeln lässt.

Auch das Problem der Leistungsmessung werde ich in Zukunft mit zwei Multimetern begegnen, so dass akurate Aussagen möglich sein werden.

Mit dieser Fülle von Informationen, werde ich mich nun wieder ans Werk machen und mich bald wieder melden.

Danke

JOhannes

Hallo Johannes,
Glückwunsch zu deinem Projekt und Danke für deine interressanten Bilder.
Also so enttäuscht mit der Leistung brauchst du nicht zu sein,
wenn du die Diskussion über die kleinen Windräder verfolgt hast, die
angeblich bis zu 400 Watt bringen sollen, aber bei deiner Testdrehzahl
vielleicht ein halbes Ampere liefern, ist Dein Ergebnis doch schon
ganz ordentlich.

Dein Ergebnis wäre meiner Meinung nach noch zu verbessern, wenn du
deine Spulen in eine Scheibe (Nichtmetall) eingegossen hättest. In Deiner
Aluminium Scheibe entstehen nämlich Wirbelströme, die eine zusätzliche
Erwärmung und hierdurch Leistungsverluste (unerwünscht) mit sich
bringen. Übrigends, je höher die Drehzahl, um so höher die Wirbelströme.

Du hast da jetzt ja einen Einscheiben Generator gebaut. Um den
magnetischen Kreis (Kraftlinien) zu schließen, der Magnet befindet sich ja
nur auf der einen Seite der Spulen, brauchst du auf der anderen Seite
eine Scheibe, die ähnlich wie die Blechpakete in einem Stator aufgebaut
ist. Dünne von einander isolierte Bleche, keine Scheiben sondern dünne
Streifenbleche die isoliert von einander zu einer Scheibe angeordnet bzw.
eingegossen sind. Besser gesagt, zu einem Ring mit Blechstreifen von
ca. 60mm Breite (Länge Deiner Magnete).

Diese voneinander isolierten Blechstreifen lassen einen
Kraftlinienfluß von einem z.B. N-Magneten durch einen Spulenschenkel,
durch die rückseitig gewickelten Blechstreifen, zurück durch den anderen
Schenkel zum nebenan liegenden S-Mangneten zu. und zwar mit einem
Minimum an Wirbelströmen die vergleichsweise bei einer normalen
Metallscheibe (auch Aluminium) entstehen würden.

Ein Beispiel hierfür soll sein, wenn Du einen Magneten in einem Alu - Rohr
senkrecht fallen läßt, so wird der freie Fall sichtbar abgebremst, je größer
die Geschwindigkeit mit der der Magnet in das Rohr eintritt desto stärker
der Bremseffekt. Grund hierfür ist der erzeugte Wirbelstrom im Alurohr,
der sein eigenes Magnetfeld aufbaut.

So eine segmentierte Blechstreifenscheibe herzustellen ist sehr aufwendig
und kostet auch etwas Material. Deshalb ist es hier nach meiner Meinung
einfacher auf der Rückseite eine zweite Rotorscheibe mit Magneten zu
installieren. Du fängst hier zwei Fliegen mit einer Klappe, kaum
Wirbelströme und doppelten Kraftlinienfluß. Dementsprechend fast
doppelte Leistungserzeugung.( Du brauchst dann aber auch größere
Flügel)

Aber wie war deine Spannung ohne Verbraucher bei 500U/min?
(Um den inneren Widerstand deiner Spulen zu ermitteln)

Wie stark ist deine Drahtstärke?, wieviel Windungen haben deine Spulen?

Wenn Du deinen Generator von Hand drehst(mit Last), bekommst Du ein
Gefühl dafür, welche Kraft Deine Flügel beim Anlaufen brauchen werden,
glaubst Du Deine Flügel schaffen das?

weiterhin viel Erfolg

Gruß
Günter
Westerwald

HAllo alle miteinander

erstmal Entschuldigung, dass ich mich so lange nicht gemeldet habe.

Trotzdem gibt es super Neuigkeiten:
Dank dem Hinweis von Günter, habe ich die Leistung meines Generators um fast 100% steigern können. ICh habe eine neue Statorscheibe gewickelt. Jede der Spulen hat wie gehabt 100Windungen bei einem 1,25mm Draht.

http://www.flickr.com/photos/home_built_windgen/

Hier könnt ihr auch den Vergleich, von altem und neuem Stator mit gleicher Last sehen.

Auffallend war, dass wenn ich statt einer 12V Birne eine 24V mit gleicher Leistung angeschlossen habe, die Spannung um die 25% höher lag, während die Stromstärke um mehr als die Hälfte zurückging.
Dementsprechend war die Lesitung auch um ein Vielfaches geringer.

Wie wird sich denn dann der Generator verhalten, wenn ich eine BAtterie zum Laden anschliesse?

ZUr Anregung mit den Paketen oder der zweiten Generatorscheibe.
Da ich immer noch das Ziel habe einen möglichst blligen Generator zu bastteln, fallen beide Alternativen aus KOstengründen raus.

DAfür wird mein nächstes Projekt der UMbau einer Drehstromlichtmaschine sein. Dazu werde ich den Rotor durch ein 12 Kantstahl ersetzen auf dem ich 12 30x19x6mm Neodymmagnete anbringen werde, damit ich einen selbsterregenden Generator habe.
Falls notwendig werde ich die Wicklungen noch ersetzen.
Aber die KOsten sind auf jeden FAll geringer, als der komplette Selbstbau (wenn ich die Lima von der Autoverwertung hole).

MAl sehen...Wie immer bin ich Euch dankbar für jede Anregung und Kritik.

Viele Grüße

JOhannes