Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

Retro

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Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 27.05.2013 - 21:04 Uhr  ·  #35854
Hallo miteinander!

Mein Scheiben-Geni ist so weit fertig nun möchte ich mir eine passenden Vert. Rotor bauen.
Ein horizontaler Rotor kommt bei meinen Gegebenheiten nicht in frage!!!

Mein Geni bringt Schlappe 70W / 12V ab ca. 300-350 U/min

Welche Bauart eignet sich da überhaupt? Ich denke Savonius kann man ausschließen! Am meisten reizt mich der H-Rotor. Erreicht man da solch Drehzahl bei 2-4m/s ? Ich hab auch kein Probl. einen kleinen Savo mit einzubauen um mehr Drehmoment im unterem Bereich zu erzielen.

Was sagen die Pro's unter euch? Danke!

XXLRay

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 28.05.2013 - 08:55 Uhr  ·  #35863

Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 28.05.2013 - 21:08 Uhr  ·  #35875
Ja, danke. Alles klar.

U/min = 60x SLZx m/s : Umfang

Also benötige ich bei 3 Blatt-Rotor: 3 m/s = 12V ca. 80 cm rotordurchmesser
U/min 360 = s 60 x SLZ 5 x m/s 3 : Umfang 2,5m

Leider hab ich über die Leistungsberechnung nichts finden können. Gibt es da auch so ne Formel?

Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 28.05.2013 - 21:42 Uhr  ·  #35876
Leistung[W] = 0,5 * Luftdichte[kg/m³] * (Windgeschwindigkeit[m/s])³ * Durchströmte Fläche[m²] * Wirkungsgrad

Das sollte es sein!

Was hat denn so'n H-Rotor/3 Blatt für einen Wirkungsgrad?

XXLRay

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 29.05.2013 - 11:41 Uhr  ·  #35893
Ja, da hast du die richtigen Formeln gefunden. Für ein erstes Bauchgefühl sollten 30% Wirkungsgrad passen.

Dazu muss man aber sagen, dass der Wirkungsgrad nicht bei allen Windgeschwindigkeiten gleich ist. Er hat irgendwo sein maximum und bei weniger oder mehr Wind ist er geringer.

Windfried

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 29.05.2013 - 13:31 Uhr  ·  #35897
Ja, die Berechnungen sind schon ganz ordentlich.

Wirkungsgrad (aerodyn.) würde ich aber bei diesen kleinen Abmessungen höchstens 0,25 an setzen.
Kämst bei 1m Höhe auf ungefähr 100W bei 11 m/s und 0,75 Generator-C_p.

Eigentlich ist TSR 4 besser als 5, aber da wird der Ø noch geringer. Also lassen.
Die Hersteller gehen ja runter bis TSR 3 und noch tiefer, mit negat. Konsequenzen. Aber: Der Selbstanlauf gelingt wegen breiterer Blätter leidlich irgendwann bei ner Windbö.

Deine 3 !!! bezüglich "nur VAWT" würde ich allerdings bezüglich Darrieus ersetzen durch 3 ???.

Kannst ja mal im Forum Umfrage starten, wer - zumindest in diesen kleinen Abmessungen - einen Darr. zur Zufriedenheit generiert hat. :-) :-) :-)
Frag auch mal im Nachbarforum www.daswindrad.de
Wenn zufrieden stellende Lösung, dann lass es mich bitte wissen.
C-Rotor, Lenz und Wanda sind übrigens VAWT aber keine Darrrieus-Rotoren! TSR um 0,7. Brauchtest Du also ein Getriebe, was aber bei Wid.-Läufern akzeptabel ist.

Funktionierende Lösungen für kleine HAWT gibt es einige.

Der wohl einzige Vorteil beim Darr. ist das besondere Design. Man hat eine WA (ob WKA nennenswert ist zu beweisen), die nicht so aus sieht.
Vieles Andere ist Mythos, Glauben, Legende, was sich die Händler gern zu Nutze machen.

Meine Meinung: Wo der Wind arg zerwirbelt ist und die Windrichtung sich in der Minute 6x grundsätzlich ändert, ist für beide kein lohnenswerter Standort.
Außerdem kommen kleine HAWT damit sogar gut (wahrscheinlich besser) zurecht, wie die Flip oder der Rutland-Generator gezeigt haben.
Möglichkeit zur Sturmsicherung bei HAWT übrigens zahlreich, bei kleinen Darr. eigentlich nur Generatorkurzschluss, bei Wid.-Läufern - ja gibt es da überhaupt was Zuverlässiges?

Wenn Du aber doch Wert legst auf Deine persönliche Dasillusionierung, so bin ich bereit, Dir eine Empfehlung zur Blattbreite zu geben, denn die ist wesentlich für die TSR.

Zum Generator noch:

70W sagt erst mal wenig, wenn die Messbedingungen nicht dabei stehen.
Wichtig wäre, dden maximal möglichen Strom fest zu stellen, den der Gener. zumindest 10 min thermisch aushält. 10 min. deshalb, weil man hoffen kann, dass danach der Sturm abgeflaut hat. Der 50-Jahres-Wind ist auch für 10 min definiert.

Dazu möglichst schon Gleichrichter verwenden (mit ausreichender Wärmeabfuhr!).
Gener. mit z.B. 350 U/min oder auch höher mittels Bohrmasch. etc. antreiben.
Belastung mittels geeigneter Widerstände variieren. Durchaus hoch beginnen, hier vielleicht 10A (Gleichrichtstrom) (Wenn nicht gleichgerichtet brauchst Du bei Drehstrom 3 Wid., die Du variieren musst. Bei 1-Fasen-Wechselstrom nur einen, da kann Gleichrichtung wegfallen.)

Nach vorgewärmtem Generator, vielleicht 60°C (hat ja vor dem Sturm schon Energie abgegeben) ist der für 10 min max. mögliche Strom derjenige, welcher den Spulendraht auf höchstens 130°C erwärmt. Nicht von 180°C irritieren lassen!
Wenn Du an der am wärmsten zu erwartenden Stelle keinen Temperatursensor mit vergossen hast, so kann man über das "Widerstandsgesetz" (nicht so bekannt wie Ohmsches Gesetz) die Temperatur des Kupfers ermitteln.

R = "spezifischer-Widerstand" * L/A

L ist Leiterlänge; A dessen Querschnitt. Braucht man sich hier aber nicht drum kümmern.
Was hier zählt ist: Der "spezifische-Widerstand" ist temperaturabhängig. Damit der Wicklungswiderstand auch.
Der muss, sagen wir mal alle 2-3 Min. gemessen werden. (Stromfluss dazu unterbrechen. Antrieb kann weiter laufen)
Aus Wid.-Messung z.B. 20°C und bei höherer Temp. kann Temp. rechnerisch ermittelt werden.

Wenn es Dir nicht gelingt, mittels WIKI oder wie auch immer dazu ne Formel zu generieren, so kann ich Dir da helfen.

Schätzung:
Wenn ein vergossener Scheibenstator, beidseitig mit Glasgewebe oder Glasmatte belegt, außen in Spulennähe ca. 60°C hat,
wenn man sich also bereits die Finger verbrennt, könnten im Innern die 120°C bereits erreicht sein.

Anmerkung:

Bei forcierter Kühlung, also z.B. bei 10m/s Luftstrom, ist die Belastbarkeit wesentlich höher.
Das sollte man sich bei der Messung gönnen. Normale Ventilatoren schaffen aber meist nur 4 bis 5 m/s. Besser als nichts.
Luftstrom aber so richten, wie in der Praxis zu erwarten!

Wenn Du die Mesung machen solltest - kannst sie natürlich auch auf 1/2 h ausdehnen. 10 min sind ja schnell um,
kannst Du die sog. Stromdichte (zuläsige thermische Stromdichte) in A/mm² für Deinen Spulendraht ausrechnen.
Dieser Wert würde mich interressieren und einige andere wohl auch.

Nun erst mal Verstehen und Verdauen!

Gruß, Windfried

Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 29.05.2013 - 23:37 Uhr  ·  #35905
TSR? VAWT? HAWT? ??? Was heißt das?

Danke erst mal für alle Tips und Hingabe.

Mein Generator besteht aus 9 Spulen mit 110 Wicklungen und einer 0,63er Sehle die in Stern geschalten sind. Die Neo's 12St. Pro Seite sind N40 20mm x 10mm x 5mm. Der Gleichrichter ist aus'm E-Shop meines Vertrauens :police: Der hält bis 10A aus und kann z.B. mit etwas basteln mit einem altem Kühlkörper aus nem PC erweitert werden. Ich denke mal Überhitzung oder gar Brand meines Gnerators werden 20min in Anspruch nehmen, oder? Die Sehle ist dick und die Neos haben eine geringe Tiefe ( sind schwach) Aber das werde ich noch mal mit dem Akkuschrauber testen. Da lass ich nichts anbrennen :D
Der Generator hat laut Tool ca.: 12V/70W bei 300-350U/min und er sollte dann bei 10m/s so um die 150W's produzieren. Wenn all meine Berechnungen stimmen!

XXLRay

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 07:14 Uhr  ·  #35907

Windfried

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Stromdichte (thermisch zulässige)

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 11:24 Uhr  ·  #35912
Hi Retro,
nachdem Ray die Fachbegriffe erklärt hat bleibt noch zu fragen, was Du denn mit Sehle meinst. Beseelt sind sonst eigentlich nur Menschen (und neuerdings auch Tiere).
Bei Spulendraht kann man einfach nur dessen Ø angeben. :-)

Wenn Gleichrichter, auch Brückengleichrichter mit z.B. 10 oder auch 25 A angegeben sind, so bezieht sich das immer darauf, dass die Oberflächentemperatur/Anschlussdraht-Temperatur lt. Datenblatt eine gewisse Temp. nicht überschreitet. Ohne Kühlkörper sind die Ströme reduziert.
Bitte Typ nennen, dann kann ich im Datenblatt nachsehen, wenn Du das nicht selber leisten kannst. Spezialist dafür auch andreas6.

Wie dick ist Deine Statorscheibe?

Auf Spekulationen der thermischen Standzeit lass ich mich nicht ein.
Nehmen wir mal 10A Gleichstrom an, /3 (nach meinen Unterlagen)=3,3 A Spulenstrom.
Macht bei Spulendraht 0,63mm (Schätzung reines Kupfer 0,6mm) eine Stromdichte von 10,6 A/mm²!

Sehr kleine Trafos (4,5W) halten bis ca. 5,3 A/mm² aus, auf Dauer allerdings und ohne Zwangskühlung.
Bei 120 W sind es nur 2,8 A/mm².

Die 10,6 A/mm² bzw. die thermische Standzeit dafür also nachweisen! Oder genug Spulendraht etc. auf Lager haben. ;-)

Gruß , W.

Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 17:36 Uhr  ·  #35916
Die Statorscheibe ist 6,7mm im Schnitt. Die Sehle ist der reine Cu Querschnitt ohne Lack. So wird da bei den Händlern eben angegeben.
Zu den ersten genauen Test's: bei 320U/min 14V bei 1150U/min 55V nach Gleichrichter. Über Watt-Zahl kann ich leider nichts genaues sagen nur das was das Tool ausgespuckt hat. Was die Volt-Zahlen betrifft hat das Tool gute Arbeit geleistet. Hab auch noch 5 Wicklungen mehr als (angegeben 105) drauf gehauen. Sprich 110 Wicklungen.

Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 17:40 Uhr  ·  #35917
Auf dem Gleichrichter steht DBI 6-08

Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 18:32 Uhr  ·  #35918
Erster Wärmetest: 10min bei 320U/min (14V) nach Gleichrichter an 12V 55Ah Batterie
= keine Erwärmung spürbar.

Wie kann ich den Test jetzt bei 1150U/min (55V) machen? Auch einfach an die Batterie klemmen oder ist das keine gute Idee?

XXLRay

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 18:51 Uhr  ·  #35919

Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 19:03 Uhr  ·  #35922
Ja, die 55V hab ich ja mit meinem Akkuschrauber (max.1150U/min) nach Gleichrichter erhalten aber nur im kurz Test. Kann ich da jetzt an die Batterie ran oder nicht?

Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 20:19 Uhr  ·  #35924
2. Test: 10min bei 1150U/min (55V) nach Gleichrichter nur mit Messgerät. = keine spürbare Erwärmung beim Statro und Gleichrichter.

XXLRay

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 20:52 Uhr  ·  #35925

Windfried

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 22:26 Uhr  ·  #35927
@ Retro:
Damit auch Du irgendwann kein Laie mehr bist:
Generator ohne Belastung, 55V posten und nach 10 Min keine Erwärmung - ist ganz schön daneben.
Auch muss schon gemessen werden - Strom und Spannung - und dann multipliziert, um auf eine Leistung zu kommen.

Damit Du es verstehst:
Die Erwärmung macht der Strom. Der erzeugt am Innenwid. der Wicklungen einen Spannungsfall. So entsteht die Verlustleistung.

Wenn Du die Batterie anlegst, kannst Du über Variation der Drehzahl den Strom steuern. Bei kleinen Drehzahlen anfangen.

Bohrmaschine verwenden, mit Drezahsteller. Akkuschrauber ist ja bald leer.

Windfried

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Datenblatt Gleichrichter

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 22:57 Uhr  ·  #35929
Zitat geschrieben von Retro

Auf dem Gleichrichter steht DBI 6-08


Im Anhang Datenblatt, erhalten über www.Conrad.de :

08 = 800V Spitzen-Sperrspannung : Nicht schlimm aber für Deine Zwecke völlig überflüssig. 02 (200V) hätten auch gereicht. Damit wahrscheinlich noch billiger.

6 steht für 6 A bei 300 cm² Kühlblech, also 17cm*17cm. Nimm mal ruhig Deinen Kühlkörper vom PC, mit Kühlschlitzen senkrecht angeordnet, Ohne Lüfter.

Ohne Kühlung sind es nämlich nur 2 A!

Allerdings steht da jeweils "für einen Brückenzweig". Heißt nach meiner Auffassung, dass man bei Drehstrom das * 3 nehmen kann, um auf den Gleichrichtstrom zu kommen.

Bei höheren Lufttemperaturen über 50° dann Abstriche.

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Retro

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 30.05.2013 - 23:41 Uhr  ·  #35930
Danke erst mal für das Datenblatt Windfried.

Also wenn meine Berechnungen richtig sind bin ich ziemlich auf dem Holzweg! O-)
Hatte mich eigentlich auch schon gewundert das da nichts warm wird! <_<

Dann müste es doch mit dem Multimeter machbar sein, wenn ich den auf 10A umstelle eine korrektere Messung vorzunehmen? Bei dieser Stellung ist auch ein deutlicher Wiederstand an der Welle von Geni spürbar.

Sorry, aller Anfang ist schwer!

XXLRay

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Re: Vertikal-Rotor für Scheibengenerator

 ·  Gepostet: 31.05.2013 - 11:24 Uhr  ·  #35934