Hallo Guenter




Fuer gute Kuehlung zu sorgen ist sicher eine gute Idee. Es ist aber trotzdem nur Symtombekaempfung. Denn bei einem Generator mit gutem Wirkungsgrad faellt schon von vornherein weniger Waerme an, die irgendwie abgefuehrt werden muss. Daher bin ich der Meinung, es ist durchaus ein lohnenswertes Ziel, den Generator so effizient wie moeglich zu bauen. Und der Ertrag wird erst noch besser.

Ich denke, die fehlende Steg zwischen den Spulen der Dan-Generatoren ist Wohl thermisch ein Nachteil, aber Elektrisch ein Vorteil. Es werden beide Schenkel der Spule gleichzeitig von Magneten (jeweils umgekehrte Pole) ueberstrichen. Damit ist die Induktion in den Spulen groesser und man braucht weniger Windungen um die gleiche Spannung zu erreichen. Weniger Windungen heisst weniger Innenwiderstand und somit besserer Wirkungsgrad.

was meinst Du dazu?

P.S. Ich schreibe am Erstzcomputer, darum habe ich keine Umlaute....Tschuldigung....

Hallo zusammen,
Hallo NdFeB,

Daher bin ich der Meinung, es ist durchaus ein lohnenswertes Ziel,
den Generator so effizient wie moeglich zu bauen. Und der Ertrag wird
erst noch besser.

Auf jeden Fall, was genau würdest Du denn noch verbessern außer den
Widerstand zu verringern?

Ich denke, die fehlende Steg zwischen den Spulen der Dan-
Generatoren ist Wohl thermisch ein Nachteil, aber Elektrisch ein Vorteil. Es
werden beide Schenkel der Spule gleichzeitig von Magneten (jeweils
umgekehrte Pole) ueberstrichen. Damit ist die Induktion in den Spulen
groesser und man braucht weniger Windungen um die gleiche Spannung
zu erreichen.

Also da bin ich nicht sicher, ob ich da richtig rüber gekommen bin, wenn
die Anordnung stimmt, hast Du auch mit Stegen den Effekt, daß beide
Schenkel einer Spule gleichzeitig von den unterschiedlichen Polen der
Magnete geschnitten werden. Die Stege befinden sich ja zwischen zwei
Spulen die unterschiedlichen Phasensträngen angehören. Die 120°
Verschiebung ergibt sich durch korrekte Anordnung der Magnete.

Mit dem Oszillographen gemessen, siehst Du eine astreine Sinuswelle
mit punktuellem Nulldurchgang für alle drei Phasen.

Natürlich wenn Du die Spulen breiter wickelst und sie aneinander stossen
bekommst Du mehr Windungen oder mehr Platz für dickeren Querschnitt
und damit mehr Spannung oder weniger Widerstand bei gleichbleibend
guter Sinus-Form, aber was nützt Dir das, wenn es auf Kosten der
Stabilität geht und Dein Stator hier bei Erwärmung Schaden nimmt (Weil
er gegen die Rotorscheiben kommt)?

Wenn Du solche Leistungen abfordern willst, wie von Dir errechnet
z.B. 1,2 KW (14V und 86A) und Du willst eine Erwärmung verhindern,
dann mußt Du mit
einem entsprechend dicken Querschnitt bei entsprechender Windungszahl wickeln.
Dies setzt eine ganz bestimmte Breite der Spulenschenkel
vorraus. Meine Kenntnisstand ist im Moment so, daß Du ein Optimum an
Windungszahl bei gleichzeitig niedrigstem Widerstand nur erreichen kannst
wenn Du mit entsprechenden Abmessungen arbeitest, also mit großen
Statorscheiben, die Rotorscheiben werden nur angepasst.

Mehr Leistung sind natürlich durch insgesamt dickere Spulen, dickeren
Stator und entsprechend dickere Magnete zu erreichen, dies ist aber
keine unbedingte Verbesserung des Wirkungsgrades, da wir dann auch
andere Eingangsleistung brauchen.

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo

@Guenter

Vielleicht zuerst ein paar Worte warum ich so hinter dem wirkungsgrad her bin: Ich wohne in einer Schwachwindgegend und habe auch noch Nachbarn um mein Haus herum. Sollte ich es denn allenfalls einmal schaffen meinen Plan eines Windrades in die Realitaet umzusetzen, werde ich nicht die Option "einfach eine groessere Muehle bauen" haben. Darum bin ich bestrebt herauszufinden, wie man denn so viel wie moeglich aus der Windanlage herausholen kann. Selbstverstaendlich mit einer Selbstbauanlage.



Genau um diese Anordnung geht es mir. Wenn ich Deine Zeichnung vom Generator anschaue:


Dann sind die Magnete weiter auseinader als die Schenkel einer Spule. Nach meiner Ansicht muessten sich die benachbahrten Spulen praktisch beruehren, damit immer ein Nord und ein Suedpol die selbe Spule schneidet. Damit wuerde die Induktion groesser und damit auch die Spannung in der Spule. Das wiederum hat zur Folge, dass die Spule mit weniger Windungen auskommt fuer die gleiche Nennspannung. Weniger Windungen bedeutet weniger Widerstand und gleichzeitig mehr Platz fuer dickeren Draht, was widerum den Widerstand senkt. Und ich denke da sind wir uns einig, dass ein tiefer Innenwiderstand undabdingbar ist fuer einen Generator mit hohem Wirkungsgrad.




Ich wuerde die Spulen so anordnen wollen, dass immer beide Schenkel eier Spule gleichzeitig unter zwei Magnete zu liegen kommen. Ev. sogar eine "Wellenwicklung" wie sie Ed Lenz von windstuffnow.com baut.
Auf den Bildern von Deinem sehr sauber gebauten Generator, ist zu erkennen, dass Du die Spulen mit jeweils zwei Windungen Wickeldraht in der Statorplatte befestigt hast. Ich wuerde diese Befestigungen mit einem nichtleitenden Material (z.B. Kabelbinder) ausfuehren, denn nach meiner Ansicht wirken die Draehte um die Spule herum wie ein kurzgeschlossener Transformator. Ich bin mir zwar nicht sicher wieviel, aber ich denke diese Draehte verheizen auch noch etwas von der wertvollen Windenergie.
Wie schon frueher erwaehnt, willich auf keinenFall Deine Arbeit schlechtmachen, aber da Du nun schon mal gefragt hast....

Gruss

Hallo zusammen,
Hallo NdFeB,

Ich hab Dich schon genau verstanden, sicher wären breitere Schenkel
besser, aber wie gesagt, mir ist der Sicherheitsaspekt wichtiger.

Die Idee mit den Kabelbindern halte ich für gut, sie werden ja nur
benötigt um die Spulen bis zum Verkleben zu fixieren. Du brauchst aber
größere Löcher!

Ob diese jeweils zwei Windungen denn tatsächlich die
Spannungserzeugung abschwächen, läßt sich schwer einschätzen. Die
Windungen verlaufen ja auf den entscheidenden Schenkeln ja parallel zur
Fahrt (Spannung wird ja schwerpunktmäßig erzeugt, wenn Kraftlinien den
Leiter quer schneiden am besten im 90° Winkel).

Die Wellenwicklung habe ich mir auch schon rein auf dem Papier mal
in der Anordnung mit den Magneten aufgezeichnet. Das hat irgenwie nicht
optimal gepasst. Was genau weiß ich nicht mehr, habe ich wieder
verworfen. Der Vorteil wäre ja hier, dass Du weniger Spulenanteil im
Kopfbereich hättest, somit weniger Verlust durch Widerstand.
Ach so, mir fällt ein, Du bekamst ja hier nur eine Phase erzeugt
also keinen Drehstrom, übereinander anordnen trägt zu dick auf usw.
Erschien mir wesentlich schlechter zu sein.

Aber auch ich suche nach einer Verbesserung, ich bin gerade dabei dies
mal von der Anordnung zu überprüfen.
Ich bin von folgender Überlegung ausgegangen:

--Die induzierte Spannung hängt ab von der Stärke und Größe des
Magnetfeldes, von der Länge der Leiter im Magnetfeld, von der Anzahl der
Leiter im Magnetfeld,von der Geschwindigkeit (wieviel Leiter pro
Zeiteinheit vom Magnetfeld geschnitten werden), von der Anzahl der Pole,
die auf dem Umfang einer Umdrehung angeordnet sind und nicht zuletzt
vom Querschnitt der Leiter ab. Verluste durch Erwärmung usw.
vernachlässigen wir mal.

--Was wir nicht brauchen sind breite Spulenköpfe die nur zusätzlichen
Widerstand darstellen, da ja hauptsächlich nur in den quer zur Fahrt also
den seitlichen Spulenschenkeln die Spannung erzeugt wird.
Man müßte also versuchen, die Spulen so schmal wie möglich zu halten.

--Hierdurch hätte man weniger Verlust in den Köpfen und auf Grund der
Platzersparnis könnte man mehr Spulen anordnen.

--Da ja immer in den seitlichen Schenkeln die Spg. erzeugt wird, sollte
man die Schenkel so lang und so breit wie möglich machen, vielleicht
etwa 100mm Länge, mal so angedacht.

--Für schmale, lange Spulen brauchen wir aber schmale lange aber
trotzdem starke Magnete. Ich habe da an ca. 15mm hohe, 15mm breite
und 75mm lange Magnete gedacht. Genaueres kann ich aber erst mal
sagen, wenn ich die Anordnung überprüft habe.

--Für diese Anordung wird man aber leider wieder eine große
Statorscheibe brauchen und leider sehr viel teure Magnete, ich hab das
mal überschlagen, Au Backe.....!

Was haltet Ihr von diesem Gedankenspiel?

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo nochmal,
hier zwei Anordnungen die meinen letzten Beitrag vervollständigen.




oben mit 16 schmalen Magneten, oder zum Vergleich die etwas heftigere
Version:



Die Spulen sind 124mm lang, Magnetlänge gleich Schenkellänge 104mm,
der Durchmesser der Statorscheibe ungefähr 430mm.

Die Schenkelbreite ist in der Zeichnung etwas zu schmal ausgefallen, ich
hab mir das mal 1 : 1 ausdrucken lassen, da kann man jeden Spulen-
Schenkel 3-4mm breiter machen.


Die Kosten sind natürlich dementsprechend ops:

Wenn man aber bedenkt, was man mit einem solchen Generator für
Leistung einfahren könnte, lässt es sich vielleicht doch wieder rechnen.

@ NdFeB
Eigentlich müßte die erzeugte Spannung auch mit zwei nicht symmetrisch
mittig über den Schenkeln angeordneten Magneten trotzdem auf den
gleichen Mittelwert kommen, die gleiche Magnetfeldstärke schneidet die
gleiche Anzahl Windungen mit der gleichen Geschwindigkeit, eben nur
etwas zeitversetzt. Oder sehe ich das falsch?
Nur eine Erhöhung der Windungszahl(breitere Schenkel) kann mehr
Leistung erzeugen.
Meine Anordnung läßt auch an der Sinuskurve auf dem Skop keine
Unsauberkeit erkennen.
Es darf nur nicht passieren, dass der gleiche Pol über beiden
Spulenschenkeln steht, bzw. zwei unterschiedliche Pole auf einem
Schenkel stehen!


Gruß
Günter
Westerwald

Hallo

@Guenter
Mann, Du hast ja wieder gearbeitet

Vielleicht sollten wir mit diesem Thread zum Kapitel Generatoren umziehen, was meinst Du?

Die Idee mit den verschieden breiten Magneten ist gut, das wuerde sicher etwas bringen. Allerdings, ein Generator mit 430mm Durchmesser ist ja ein mega Teil! Da muesste man schon eine Riesenmuehle haben um sowas anzutreiben. Aber die gleichen Ueberlegungen gelten ja auch fuer kleinere generatoren.



Das glaube ich dir sofort.



Da bin ich nicht einig mit Dir. Wie von Dir beschrieben ist die Spannung an der Spule ein sauberer Sinus. Das kommt davon, weil zuerst der eine Magnetpol den einen Spulenschenkel schneidet, dann der benachbarte Magnetpol den anderen Spulenschenkel. Dann verlaesst der erste Magnetpol den ersten Spulenschenkel und der zweite Magnetpol folgt auf dem anderen Spulenschenkel etwas zeitverzoegert.(kann noch jemand folgen ?)
Ich glaube aber, dass beide Magnetpole beide Spulenschenkel gleichzeitig schneiden sollten. Betrachten wir Deine Zeichnung mit den zusammengesetzten Magneten und darin die Spule die nach ein Uhr zeigt. Bei dieser Spule hat der erste Magnetpol den Spulenschenkel schon verlassen, waehrend der zweite Magnetpol genau ueber dem Spulenschenkel steht. Genau in diesem Moment wird im Spulenschenkel auf der Laenge die vom Magneten ueberstrichen wird Spannung induziert. Der ganze Rest der Spule (Spulenkoefpe innen und aussen als auch der andere Spulenschenkel) aber ist Widerstand.
Waehren nun aber beide Magnetpole gleichzeitig ueber beiden Spulenschenkeln, so wuerde in beiden Spulenschenkeln Spannung induziert und nur die Spulenkoepfe waeren Widerstand. Darueber hinaus wuerden sich die Spannungen von beiden Spulenschenkeln addieren, was widerum zur Folge haette, dass mit weniger Windungen die gleiche Spannnung erreicht werden kann.

So, das ist meine Theorie, vielleicht hast Du einmal Zeit und Lust einige verschieden breite Spulen mit gleich viel Windungen anzufertigen, und diese dann mit deinem Dualrotor zu testen. Ich waere auf alle Faelle gespannt, was dabei herauskommt (fuer einen guten Wirkungsgrad sollten es moeglichst viele Volt bei moeglichst wenigen Ohm sein (womit wir wieder beim Them waehren)).

Wer Rechtschreibvehler findet, darf sie behalten.....

Hallo miteinander,
Hallo NdFeB,

ich stimme Dir zu, unsere Diskussion geht im Moment in Richtung
Grundlagen, vielleicht kann Uwe mal so nett sein und die letzten Beiträge
in einen neuen thread verschieben.

Du schriebst:

Da bin ich nicht einig mit Dir. Wie von Dir beschrieben ist die
Spannung an der Spule ein sauberer Sinus. Das kommt davon, weil
zuerst der eine Magnetpol den einen Spulenschenkel schneidet, dann der
benachbarte Magnetpol den anderen Spulenschenkel. Dann verlaesst der
erste Magnetpol den ersten Spulenschenkel und der zweite Magnetpol
folgt auf dem anderen Spulenschenkel etwas zeitverzoegert.(kann noch
jemand folgen ?)

Wenn ich das richtig deute, dann liegt hier Grund für unsere etwas
unterschiedliche Auffassung.
Du bekommst doch wenn zunächst der z.B. ein Südpol den rechten
Schenkel überläuft und dann einen Moment später der folgende Nordpol
den linken Schenkel, die gleiche Spannungsrichtung, daß heißt beide
Spannungen addieren sich. Erst wenn der Nordpol sich über der Mitte der
Spule befindet (über dem Spulenloch) und der Südpol sich bereits auf
dem Beginn des linken Schenkel der nachfolgenden Spule befindet,
bekommt man den Nulldurchgang von z.B. dem positiven Teil der
Sinuskurve und nachfolgend dann beginnt die Erzeugung des negativen
Anteils.

Nachträglich eingefügt:
Du schriebst:

Waehren nun aber beide Magnetpole gleichzeitig ueber beiden
Spulenschenkeln, so wuerde in beiden Spulenschenkeln Spannung
induziert und nur die Spulenkoepfe waeren Widerstand.

Nein, Nein , so ist das nicht, der Widerstand ist natürlich in allen
Windungsteilen einer Spule gleich. Man betrachtet die Spulenköpfe als
Verlustteile der Spule, weil sie zwar den gleichen Widerstand pro
Längeneinheit haben wie der Rest der Spule aber nicht von den Kraftlinien
geschnitten werden und deshalb keine Spg. erbringen sondern nur den
nachteiligen Spannungsverlust. Dieser nachteilige Verlust tritt aber genau
so in den seitlichen Schenkeln auf!

Die Faktoren für die Spannungserzeugung verändern sich doch nicht
durch die zeitliche Verschiebung der Spannungserzeugung, Du bekommst
lediglich einen nicht so hohen Spitzenwert, die Sinuskurve wird durch den
zeitlichen Ablauf etwas breiter in der Form. Der Mittelwert der
Spannung wird genau gleich bleiben, solange es keine
Spannungserzeugung entgegengesetzter Art in den Schenkeln gibt.
Ist etwas schlecht zu erklären, man muß hier wirklich die Spannungwerte
der beiden Spulenschenkel pro zeitlichem Ablauf exakt in die Kurve
eintragen, dann erklärt sich das von selbst. (Finde ich, und ich hoffe daß
ich nicht verkehrt liege )


Gruß
Günter
Westerwald

Hallo
@ Günter



Die Spannungserzeugung ändert sich sehrwohl (meiner Meinung nach), wenn beide Spulenschenkel gleichzeitig von den Magnetpolen überstrichen werden. Meine Begründung: Die Frequenz der Wechselspannung ist gegeben durch die Anzahl der Magnetpole (genauer der Magenetpolpaare) und die Drehzahl des Rotors. Es wird also kaum möglich sein, dass die Sinuskurve etwas breiter in der Form wird. Denn dazu müsste schon der Rotor langsamer drehen.
Wie wir ja früher schon herausgefunden haben braucht es für einen Generator mit gutem Wirkungsgrad einen kleinen Innenwiderstand. Das führt mich zum Schluss, dass der Generator möglichst wenig Kupfer (Anzahl Windungen) für eine Möglichst hohe Spannung brauchen sollte. Somit ist der Spitzenwert der erzeugten Spannung massgebend. Denn für den Effektivwert einer sinusförmigen Spannung gilt:

Effektivwert = Spitzenwert/Wurzel2

Der Effektivewert ist der Wert einer Spannung oder eines Stroms der in einem Ohmschen Widerstand die gleiche Leistung erbringen Würde wie ein Gleischstrom oder eine Gleischspannung in der selben höhe.

Dein Generator ist sicher sehr solide gebaut. Aber für diese Solidität bezahlst Du einen hohen Preis in Form eines nicht so Optimalen Wirkungsgrades.
Was hälst Du denn von einem Generator wie er hier beschrieben Wird:

http://www.windstuffnow.com/main/dual_rotor_turbine.htm

Da sind ja auch Stege zwischen den Spulen und es ist trotzdem möglich die Spulen so anzuordnen, dass immer beide spulenschenkel gleichzeitig von einem Magnetpol überstrichen werden.

Gruss

Hallo zusammen,
Hallo NdFeB,

meine Antwort kommt etwas spät, war ein paar Tage auf der Insel.
Du schriebst:

Die Frequenz der Wechselspannung ist gegeben durch die Anzahl
der Magnetpole (genauer der Magenetpolpaare) und die Drehzahl des
Rotors. Es wird also kaum möglich sein, dass die Sinuskurve etwas breiter
in der Form wird. Denn dazu müsste schon der Rotor langsamer drehen.

Die Form der Sinuskurve kann sich sehr wohl innerhalb des gleichen
Zeitfensters verbreitern:


Wohlgemerkt, auch mit gleichem Mittelwert! ( Die Skizze ist nicht 100% genau gelungen)

Mit dem Mittelwert meinte ich schon auch den Effektivwert nach Gleichrichtung.

Den von Dir angeführten Generator habe ich "natüürlich " auch
schon gesehen.
Interressant ist hier die Anordnung, hier werden die Spulen übereinander
eingebracht.

Aber auch hier ist nicht alles so super wie uns windstuff vermitteln will.
Die Statorscheibe hat er aus "Liquid plastic", also aus flüssigem Kunststoff
gegossen. Da ja für die Spulen Löcher gebohrt werden, hat er auch nur
einseitig schwache Stege stehen gelassen. Er hat zwar den Stator dann
noch vergossen, aber er kann ja nicht zu dick werden, denn seine
Bogen- Segment- Magnete sind nur schätze ich, so um die 5-6mm dick.

Auf Grund der Unterbringung von jeweils zwei Spulenschenkeln in einem
Slot (Bohrung, aufgesägt) kann er nicht soviel Windungen unterbringen.

Er kommt mit 36Slots und 20Windungen Gauge 14 entspricht 2.08mm²
auf 720 Einzelleiter die von den Magneten geschnitten werden.

Mein Stator hat 9 Spulen, 1Spule mit jeweils 88 Windungen Gauge 17
entspricht 1.03mm², also in etwa 44Windungen mit 2.06mm².

Ich komme mit zwei Schenkeln pro Spule auf 88Windungen X 9Spulen
somit auf 792 Einzelleiter bei gleichem Querschnitt.

Er benutzt wie ich 24Magnete, seine decken mehr Fäche ab, sind aber
nicht allzu dick (1/4 inch), sein Stator ist trotz Vergießen imer noch nur
0,625 inch dick, das ist schon sehr dünn und beachtenswert.

Meine Magnete sind rechteckige Quader, 1/2 inch dick und damit
wahrscheinlich effektiver, mein Stator etwas dicker als 1/2 inch.

Seine Leistung von 567 Watt bei 26mph (ungefähr 11-12m/s) und
815Watt bei 32mph (ungefähr 15m/s), entspricht auch in etwa der
Leistung meiner Mühle. Meine bringt bei ca.9-10m/s um die 650Watt.

Leider gab es aber nie ein feedback oder einen Bericht über einen
Nachbau dieses Generators, sodaß hier keinerlei gesicherte
Erfahrungsberichte vorliegen. Er benutzt z.B. nur einfache bearings(Lager)
für seine Rotorachse, der Winddruck kommt aber von vorn, also
seitliche Belastung für die Lager. Sein Alu-Spacer(Alu-Ring, gibt den
horizontalen Druck auf das Lager), ist da auch nicht optimal.


Gruß
Günter
Westerwald

Hallo Windfan´s!
Wenn man die Beiträge liest, meine ich Ihr habt Euch extrem mit der Materie auseinandergesetzt und ich finde das optimal. Ich möchte nur sagen, ich habe einmal so einen Eigenbau-Wandler zwischen Generator (PWG400) und Akku´s geschalten, ist auch bei ganz schwachem Wind schon super gegangen. Das war im Bereich von ca 2-15 Watt. Als aber der Wind einmal stärker geworden ist, gabs teuren Rauch. Ich habe dann Leistungsumschaltungen probiert und so, bin aber letztendlich zu keinem akzeptablen Ergebnis gekommen. Wollte das nur mal mitgeteilt haben.
Gruß:
Alfred

Hallo zusammen,
Hallo Alfred,

Recht hast Du, wir sind mit unseren Beiträgen kpl. vom eigentlichen
Thema abgekommen.
Hat Dein Wandler den Sinn gehabt, die Spannung hochzusetzen, also
Laden schon bei niedriger Drehzahl(Windstärke)?

Hast Du da vielleicht noch einen einfachen Schaltplan? Damit man mal
mehr zu Aufbau und Innenleben dieser Modelle erfahren könnte.

Auf welche Art hast Du denn dann Deine Leistungsumschaltung gemacht?


Gruß
Günter
Westerwald

Hallo!
Wenn es darum geht, den Strom im Generator bei steigender Leistung zu bändigen, macht es nicht Sinn, die steigende Spannung bei hoher Drehzahl mittels eines 3phasen Trafos herunter zu transformieren und dann auf >12V gleichzurichten?
Das ganze natürlich in mehreren Stufen schaltbar...automatisch.

Geht dann vielleicht generell sehr dünner Draht, also eine Art verlustarmer Hochspannungsgenerator, wo dann die Spannung durch einen Trafo vermindert wird?
(evtl. Isolationsprobleme treten dann auf)
bei ebay gabs schon trafos, die konnten in 10V Stufen sämtliche Übersetzungen realisieren.
oder stelltrafos, mit 3 phasen.

Mit steigender Frequenz sollte der Trafo auch immer verlustärmer arbeiten.

und noch eine Überlegung: wirklich sehr dünnen Draht (z.B. 0,05 mm²) bündeln (z.B. 80 Stk. parallel für 4 mm²) und den Skineffekt nutzen.
Bei höheren Frequenzen wirkt sich das doch auch vorteilhaft aus...
Kann dass jemand bestätigen oder sogar berechnen?
Ob daduch evtl. auch der Zwischenraum besser genutzt wird, weiss ich nicht.

Günter, wie ist eigentlich die Frequenz bei z.b. 100 rpm?

Ansonsten ein wirklich interessantes Thema

Gruss, Stefan

Hallo Stefan,

ich hab das zwar noch nicht ausprobiert, aber ich vermute mal wenn Du
bei Schwachwind den Trafo dranhängst, wird Dein Windrad abgestoppt
und bei niedrigen Drehzahlen somit garnicht erst starten.( Auf Grund der
niedrigen Frequenz ist wahrscheinlich eine vernünftige Transformation
auch nicht möglich, da bin ich aber nicht sicher)

Das ganze natürlich in mehreren Stufen schaltbar...automatisch.
[/u][/i]

Hierfür benötigst Du eine separate ziemlich aufwendige Steuerung,
entweder mit entsprechender Leistungselektronik (denn hier werden dann
bei Starkwind richtig Ampere geschaltet) oder gar mit Relaisstufen, dies
ist noch schlechter und dementsprechend störanfälliger bzw. diese Art
wird Dir einen Teil Deiner erzeugten Leistung aufbrauchen. Wie soll das
denn etwas genauer aussehen?

Geht dann vielleicht generell sehr dünner Draht, also eine Art
verlustarmer Hochspannungsgenerator, wo dann die Spannung durch
einen Trafo vermindert wird?

Das verstehe ich so, dass Du den Generator mit dünnem Draht und
vielen Wicklungen bauen und gleich hohe Spannung erzeugen willst? Dies
ergibt aber einen hohen Innenwiderstand des Generators, dies ist nur
dann sinnvoll wenn Deine Verbraucher (Trafo mit nachgeschalteter
Gleichrichtung und Batterie) einen ähnlich hohen Widerstand besitzen.
Sonst verwandelt sich Dein Generator in eine Außenheizung.
(Eben wegen der vorher angesprochenen Widerstandsanpassung.)

Günter, wie ist eigentlich die Frequenz bei z.b. 100 rpm?

Das hängt von der Anzahl Polpaare ab (und der Anordnung der Spulen im
Stator), die Du auf dem Umfang bei einer Umdrehung angebracht hast.

Hättest Du nur zwei Spulen symmetrisch angeordnet und zwei Polpaare
ebenso angeordnet(es befinden sich also z.B. zwei Nordpole über den
linken Schenkeln der Spulen und zwei Südpole zeitgleich über den
rechten Schenkeln, so bekommst Du bei einer kpl. Umdrehung 2 Wechsel
(Sinuskurven mit positiver Halbwelle und negativer Halbwelle).

Die meisten Generatoren sind aber als Drehstromgeneratoren angelegt
hier bekommst Du drei Phasen von drei Spulensträngen.

Meine Kombination hat 9 Spulen und 24 Magnete (12 auf jeder
Rotorscheibe, das sind 6 Polpaare)
Eine Phase hat also 3 Spulen, diese drei Spulen werden bei einer
Umdrehung dann von diesen Magnetpaaren zeitgleich überlaufen.
Die Spannungshöhe addiert sich auf, da ja alle 3 Spulen jeweils
gleichzeitig überquert werden und in Reihe geschaltet werden.

Pro Phase bekommt man bei einer Umdrehung 6 Wechsel erzeugt. Jede
der anderen beiden Phasen erzeugt genau die gleiche Anzahl Wechsel,
aber auf Grund der Anordnung der Spulen jeweils um 120° verschoben.

Je nach Windgeschwindigkeit und Drehzahl/min werden diese 6Wechsel
immer in unterschiedlicher Zeit erzeugt, die Frequenz (Anzahl Wechsel
pro Sekunde) läßt sich also nicht so genau bestimmen.

Aber bei 100 U/min wären das 6Wechsel X 100 = 600 Wechsel,
in einer Sekunde also 600/60 = 10 Hertz pro sek für eine Phase meiner
Anlage.

Gruß
Günter
Westerwald

hi nochmal
habe mal günters formeln in eine excel tabelle eingetragen (kann ich bei bedarf zuschicken), dort kann man durch probieren die zusammenhänge gleich gut sehen.

die einzigst gangbare lösung scheint wirklich zu, die spannung versuchen so hoch wie möglich zu halten, nur dann bleiben die generatorverluste gering.

Windungszahl (also länge) verdoppeln, querschnitt halbieren und dadurch eine spannungsverdopplung bringt rechnerisch +/-0. (ausser wenns einen skin-effekt gibt)

Günters Aussage, dass Ri = Ra optimal ist, kann ich nicht nachvollziehen. am wenigsten generatorverluste treten doch auf, wenn Ra möglichst gross ist.
Um Leistung zu übertragen, muss also auch die Spannung hoch sein.
und wie diese variable spannung dann sinnvollerweise aufbereitet wird, würde mich interessieren.

eine Idee: eine Batteriekette (oder heizstäbe) in reihe schalten (bei Generator Umax= 72V z.b. 6x12V), zwischen jeder Batterie einen Abgang, der je nach rotordrehzahl geschaltet wird.
Batt. 1+2 sind fast immer voll, 3+4 nur bei starkwind, dafür aber sehr fix. 5+6 nur bei sturm und noch fixer voll.

Die Verbraucher müssen dann den einzelnen Batterien sinnvoll zugeordnet werden. (1+2 täglicher Bedarf, 3+4 weniger oft, dafür höhere Leistung, 5+6 kaum und spitzenleistungen.

Wie verhalten sich verschieden volle Batterien in Reihenschaltung?

Noch eine Idee zur Überhitzungsproblematik (was wir ja aber ursächlich verhindern wollen duch lastanpassung): beim bau des stators müsste es doch möglich sein (besonders beim otherpower-stator) kühlbleche aus Alu unter die Spulen zu legen, die dann nach draussen zur kühlung im Wind hängen.

was passiert, wenn man z.b. dickere magnete bzw. 2 übereinander klebt? verdoppelt sich mit dem preis für die magnete auch die spannung?

gruss, stefan

Hallo nochmal ,
hallo Stefan,
du schriebst gerade:

Günters Aussage, dass Ri = Ra optimal ist, kann ich nicht
nachvollziehen. am wenigsten generatorverluste treten doch auf, wenn Ra
möglichst gross ist.

Genau um dies aufzuzeigen, habe ich mir doch die Mühe gemacht und
mit einfachen Rechenbeispielen (in Widerstandsanpassung Teil1) diese
Anpassungsproblematik überprüft.

Die Formel für Pmax wenn Ri = Ra stammt nicht von mir und hat
allgemeine Gültigkeit, Du findest sie nur nicht in jedem Fachbuch.

Pmax (max. mögliche Leistungsausbeute für den Verbraucher) bekommst
Du tatsächlich nur wenn Ri = Ra, kontrollier mal die Beispiele in Teil1.

Natürlich ist die Verteilung der Leistung besser wenn Ra größer
als Ri, es gehen mehr Leistungsanteile an den Verbraucher, aber der Max.
mögliche Wert ist es eben nicht den der Verbraucher dann erhält!
Leider ist bei einer Batterie der Widerstand sehr niedrig und deshalb wirst
Du Schwierigkeiten bekommen, den Ri kleiner zu machen als den Ra!
Das ist doch das Haptproblem bei den kleinen Generatoren, die so
hohe Spannungen produzieren. Genau dies wollte ich aufzeigen

Durch dünneren Draht im Generator und mehr Wicklungen erreichst Du
zwar eine höhere erzeugte Spannung (Leistung) bei gleicher Drehzahl,
aber von dieser erzeugten Leistung geht Dir dann auf Grund des höheren
Ri der größte Teil wieder im Generator verloren, außerdem läuft Dein
Windrad schwerer an, denn es muß ja wesentlich mehr Leistung bei
gleicher Drehzahl produzieren. Es sei denn, Du passt den Verbraucher
ohmsch an den Spulenwiderstand an. (Vergrößern des Widerstandes durch
z.B. hintereinandergeschaltete Batterien, hier addiert sich der Widerstand.)


Oder wie die Dans von otherpower zusätzlichen Widerstand in die
Zuleitung zur Batterie legen (Verlustleistung), damit die Mühlen bei
Schwachwind überhaupt durchlaufen!


Gruß
Günter
Westerwald

hallo günter,
meinen letzten beitrag habe ich abgeschickt, ohne dass deiner schon da war, nun ist er dazwischengerutscht...falls du dich wunderst, dass ich mich nicht drauf bezogen habe.

ich habe dir mal die tabelle per mail gesendet, ist gut zum rumprobieren
Ich habe mich geirrt, du hast recht, wenn Ri = Ra geht am meisten leistung zum verbraucher.
aber doch nur, wenn der strom ansteigt, d.h. die spannung durch verbraucher begrenzt wird.
kann die spannung ungehindert ansteigen, und der strom bleibt gleich bzw. steigt nicht im gleichem maße wie die spannung, steigt trotzdem die leistung am verbraucher ohne dass die verlustleistung ansteigt.
Selbst wenn man die last so anpasst, das der strom bei steigender spannung absinkt, steigt die gesamtleistung (was den repeller aber unterfordern dürfte) und der wirkungsgrad.

irgendwie schaff ichs grad nicht so ganz, mich nochmal reinzudenken...

lastanpassung bedeutet also, dass die generatorspannung ansteigen kann, wie sie gerne möchte, und durch geschicktes verbraucherzuschalten in reihe (Trafowicklungen, Akkus, Heizstäbe) die leistung optimal nutzen?

erste idee ist, dies drehzahlgesteuert zu machen. dies kann man ja vorher exakt ausmessen, welche spannung bei welcher drehzahl anliegt und danach die last berechnen. evtl. macht das nur bedingt sinn, da der generator zwar mit super wirkungsgrad läuft, aber der repeller ja stark unterfordert ist.

die variante für immer maximale leistung wäre eigentlich, die Statortemperatur zu messen. wenn er zu heiss wird, muss eine schaltung last seriell zuschalten, damit weniger strom durch den stator fliest (weniger hitzeentwicklung).
gute kühlung würde gesamt gesehen also mehr ertrag bringen.

hoffe ich habe nicht allzugroßen mist geschrieben, bin werkzeugmechaniker und beschäftige mich mit elektrik nur so nebenbei...

Hallo zusammen,
Hallo Stefan,

Du schriebst:
kann die spannung ungehindert ansteigen, und der strom bleibt
gleich bzw. steigt nicht im gleichem maße wie die spannung, steigt
trotzdem die leistung am verbraucher ohne dass die verlustleistung
ansteigt.
Selbst wenn man die last so anpasst, das der strom bei steigender
Spannung absinkt, steigt die gesamtleistung (was den repeller aber
unterfordern dürfte) und der wirkungsgrad.


Hier bin ich nicht sicher ob ich Dich richtig verstanden habe.
Wenn durch die ansteigende Drehzahl mehr Spannung im Generator
erzeugt wird, kann diese höhere Spannung mehr Strom durch die
egal welche angeschlossenen Verbraucher drücken. Der Verbraucher
stellt für den fließenden Strom einen bestimmten Widerstand dar.
Durch Erhöhung der Spannung kann dieser Widerstand, der sich
normalerweise ja nicht ändert, besser überwunden werden, es kann also
ein höherer Strom fließen.

Da in einem geschlossenen Stromkreis die Spulen des Generators (die ja
die eigentliche Spannung erzeugen)ebenfalls einen Widerstand darstellen,
bekommst Du eine Serienschaltung aus Spulenwiderstand und
Verbraucherwiderstand und die erzeugte Gesamtspannung wird also
benutzt, den Strom durch Spulen und Verbraucher zu drücken. Die
erzeugte Spannung wird also aufgeteilt in Spg. die für den Gen.-Spulen-
Widerstand und in Spg. die für z.B. den Batteriewiderstand benötigt wird.

Ist der Widerstand der Spulen größer als der Widerstand der Batterie,
wird der größere Anteil der Gesamtspannung zur Überwindung des Gen.-
Spulen-Widerstandes benötigt, dies ist aber nicht erwünscht, man spricht
hier von Verbraten der Leistung .

Dieses Prinzip muß Dir schon klar sein, wenn Du eine Anpassung
Generator an Verbraucher beurteilen willst.


Wenn wie von Dir angedacht eine Lastanpassung (Änderung im laufenden
Betrieb) vorgenommen wird, änderst Du mit der zugeschalteten Last
den Verbraucherwiderstand. Du benötigst für diesen zusätzlichen
Widerstand diese durch die höhere Drehzahl erzeugte Spannung des
Generators!
Der Strom wird hier zunächst bei einer Hintereinanderschaltung der Lasten
(Verbraucher) wahrscheinlich niedriger (Drehzahlabhängig), lediglich die
höher erzeugte Spannung wird für diesen zusätzlichen Verbraucher
benötigt bzw. die Gesamtspannung auf alle Verbraucher neu verteilt.

Sollte Du dies so gemeint haben, stimme ich Dir zu.

Wenn der zugeschaltete Verbraucher(mit z.B.gleichem Widerstand)
parallel angehängt wird (zwei Batterien parallel), halbiert sich der
Gesamtwiderstand der beiden Verbraucher.
Hier bekommst Du eine ungünstigere Aufteilung
Spulenwiderstand- Verbraucherwiderstand. Auf Grund des niedrigeren
Verbraucherwiderstandes wird jetzt mehr Spannung (und Leistung) im
Spulenwiderstand verbraten.

lastanpassung bedeutet also, dass die generatorspannung ansteigen
kann, wie sie gerne möchte, und durch geschicktes
verbraucherzuschalten in reihe (Trafowicklungen, Akkus, Heizstäbe) die
leistung optimal nutzen?

So würde ich das auch sehen.

was passiert, wenn man z.b. dickere magnete bzw. 2 übereinander
klebt? verdoppelt sich mit dem preis für die magnete auch die spannung?


Im Prinzip verdoppelt sich die Magnetfeldstärke mit einem doppelt so
dicken Magneten. Legst Du zwei gleiche Magnete übereinander bekommst
Du nicht die doppelte Feldstärke, sondern nur etwa die 1 1/2fache
Feldstärke.
Dies sind Erfahrungswerte von Leuten die es ausprobiert haben.



Gruß
Günter
Westerwald

Hi!



Ja, habe ich...kann mich elektrotechnisch nicht so klar ausdrücken

Die Erkenntnis ist also die, dass man Verbraucher bei höhernen Windleistungen also generell in Reihe anstatt parallel schaltet.

Also wäre nun die frage, WIE man eine solche zuverlässige Regelung mit angemessenem Aufwand aufbaut.
Meinetwegen auch in einem neuen Thema.

Eine Idee habe ich ja schon genannt (Batterien (Heizspiralen) in Reihe mit verschiedenen Anzapfungen).
Die meisten KFZ-Relais (billig) schalten ja locker 40A.
Nur wie steuert man diese an?
Stromgesteuert, Spannungsgesteuert, Drehzahlgesteuert (Repeller-Kennlinie), Stator-Temperaturgesteuert?

Das gleiche gilt auch, wenn man die Regelung über ein Trafo macht, der unterschied ist nur, dass man 3phasig schalten muss...

Übrigends habe ich grad heute ein 400V 3 Phasen Trafo mit den Übersetzungen 1 zu 1,6; 2,1; 2,7 und 3,8 "geschossen", für 1,7kW 2,5A.
Für Niederspannung sicher etwas unterdimensioniert.

Ich möchte allerdings erstmal testen, ob man damit den Ladebeginn bei meiner 24V-LiMa herunterzusetzen kann.

was ich auch noch interessant finde ist, dass man durch eine widerstandanpassung nicht nur den elektrischen ertrag optimiert, sondern ja auch die generatorkennlinie der Repellerkennlinie anpassen kann.
das geht ohne Regelung m.W. nur bei Asyncrongeneratoren im Netzparallelbetrieb.
Die meisten ungeregelten Generatoren nutzen starken Wind sehr schlecht und lassen den repeller bei starkwind überdrehen, wodurch er nicht mehr optimal läuft.

Günter, finde ich irgendwo ein Drehzahl-Spannungs Diagramm/Tabelle von deinem Scheibengenerator?
Dein Ri von 1,83 Ohm, ist ja der Gesamtwiderstand?
wie ist er pro Phase, bzw. wie kann ich den Ri errechnen, wenn ich die Phasen einzeln durchmesse?

Bringts eigentlich irgendwelche Vor- oder Nachteile, wenn man einen Generator mit mehr als 3 Phasen konstruiert?

Mit stärkeren Magneten kann man also die generatorspannung erhöhen bzw. kompaktere Teile bauen. leider ja eine frage der kosten und auch, ob der repeller es überhaupt schafft...
Wenn du nocheinmal eine Scheibengenerator bauen würdest, was könntest du dir vorstellen zu ändern oder zu verbessern?

gruss, stefan

Hallo Alle,


Ich glaube Günter hat die Trafoproblematik bereits angesprochen.

Ich habe Versuche mit Netzeinspeisung gemacht. Bei Anlauf und niederen Drehzahlen stellt der Trafo praktisch einen Kurzschluss für den Generator dar. Das ist ein großes Problem und ich sehe jetzt keine Möglichkeit wie du auf einfache Weise das lösen kannst.

Ich habe meine erfolglosen Versuche eingestellt, würde mich aber für die Lösung sehr interessieren

mfG

Strawberry

Hallo Stefan,

Du schriebst:

Günter, finde ich irgendwo ein Drehzahl-Spannungs
Diagramm/Tabelle von deinem Scheibengenerator?

Auf meiner website

Dein Ri von 1,83 Ohm, ist ja der Gesamtwiderstand?

Genau

[u]wie ist er pro Phase, bzw. wie kann ich den Ri errechnen, wenn
ich die Phasen einzeln durchmesse? [/u]

Pro Phasenstrang messe ich ungefähr 1,2Ohm. (3 Spulen mit 0,4Ohm
hintereinandergeschaltet.)
Messungen in diesem Ohmbereich sind immer sehr ungenau, wenn man
das genauer machen will, muß man eine Spule oder den Phasenstrang mit
einem anderen Verbraucher in Reihe schalten, den Spannungsabfall über
Spule oder Strang und den fließenden Strom messen. Dann anhand des
Spannungsabfalls und des Stromes den genauen Ohmwert errechnen.

Im Stern geschaltet errechnet sich das glaube ich ganz einfach wie eine
Hintereinanderschaltung von einem Strang und zwei parallelgeschalteten
Strängen. Also 1,2 Ohm(Einzelstrang) + 0,6Ohm (zwei Stränge parallel)
ergibt ungefähr 1,8 Ohm.

Bringts eigentlich irgendwelche Vor- oder Nachteile, wenn man einen
Generator mit mehr als 3 Phasen konstruiert?


Ja, wenn man z.B. 12 Spulen anzuordnen hat, so
kann man 3 Stränge mit 4Spulen hintereinander wählen, oder 4Stränge
(Phasen) mit 3 Spulen.
4 Spulen im Strang bringen höhere Gesamtspannung, aber auch höheren
Widerstand.
3 Spulen im Strang bringen weniger Spannung haben dafür aber
niedrigeren Widerstand.
Es kommt also ganz auf den Verwendungszweck an, welche Anordnung
jeweils die bessere Wahl ist.

Gruß
Günter
Westerwald