Guten Tag liebe VAWT Gemeinde =)

In meinem Abitur schreibe ich eine Facharbeit ueber eine Vertikale Windkraftanlage (Savonius). Nun steht mein ganzer Aufbau und es dreht auch schoen vor sich hin.

Nun aber zu meinem Problem: Sobald ich ne Gluehlampe ransteck, dreht sich garnichts mehr.

Hab nen Shimano DH-3N20, da ich bei euch im Forum von sehr vielen gesehen habe das sie diesen benutzen.
Meine Fluegel sind 450mm Hoch und 150mm im Durchmesser.

Von meinem Lehrer habe ich 2 Gebläse bekommen, mit denen ich Konstante Windgeschwindigkeiten messen kann (leider weis ich nicht wie hoch diese ist). Ohne Gluehlampe dreht sich das Windrad mit ca. 4 m/s und erzeugt knapp 13V. Doch sobald ich eine Gluehlampe (6V, 2,4W Fahrradgluehlampe) anschließe ist der Widerstand im Dynamo so hoch, das sich die ganze Anlage nur um 180° dreht und der Schwung nicht ausreicht und alles zum Stillstand kommt.

Gibt es eine moeglickeit den Widerstand herrunter zu bekommen?

Ansonst kann ich das ganze eben nur im Leerlauf testen

Liebe Grueße Yves

Den Widerstand bekommst du runter wenn du die Lampe wieder abschließt und das dauerhaft
Der Widerstand ist die Energie die die 2,4 Watt Lampe vom Generator abzieht.
Deine Windrad ist viel zu klein um diese zu betreiben. Sattle um auf eine Power Led mit 0,5 Watt.
Oder Normale 5mm Leds nehmen und dafür immer 3-5 in Serie- Messe aber die Milliampere die sie dabei aufnehmen denn wenn du drüber kommst über die Led Herstellerangaben ins die Led sehr schnell hinüber und ausgebrannt.
Ein Volt /Milliampere Anzeigeinstrument würde ich auch einbauen, so kannst du die Energiewerte messen die sich bei verschiedenen Ventilatorabständen ergeben und auf die Leds abstimmen.
Gruß Hans

Danke
Also lieber die LEDs nehmen. Rechne ich dann einfach 0,5 W * 3 LEDs = 1,5W ??

Ja, so kannst du das berechnen. Du kannst auch einen Widerstand in Reihe zur Glühlampe anschließen. Dann reduzierst du den Strom und damit die abgenommene Leistung. Die Lampe ist dann aber auch dunkler.

Danke schoen hab nun noch ne lampe gefunden mit 6V und nur 0,6W hat.
Thema hat sich also geklaert, danke nochmal

Ich würd mich mal über ein Foto deiner anlage freuen.

Savonius

Is alles recht provisorisch gehalten

Der sieht doch ganz schick aus.

Danke schoen =)

Von meinem Lehrer aus soll ich den Unterschied zw. 0-20% versatz zw. den Rotorblättern feststellen, ob es wirklich sinn gibt oder nicht. Ich hoffe ich kann dies irgendwie feststellen

Das ist aber eine tückische Schulaufgabe, Meister Kamikaze!
Wenn Du einfach nur die Schaufeln Deines schon von Dir gebauten Modells versetzt, dann verändert sich auch die der Strömung ausgesetzte Dimension Deines Rotors, er hat also bei geschlossenem Spalt einen größeren- und bei 20% Öffnung weit weniger Durchmesser. Nach den in den Wind stehenden Fächenmaßen ermittelt man einen Wirkungsgrad des Windrades. Am besten fragst Du vorher Deinen Lehrer, ob ihm auch bewußt ist, vor welch schwierige Aufgabe er Dich gestellt hat.

Ja, ihm war bewusst das die Berechnung der Kräfte, die auf die Blätter durch den Wind wirken, wesentlich Komplizierter und eigentlich ohne studiert zu haben nicht möglich ist.
Wir haben ausgemacht das ich die Berechnungen am einfachste beispiel Berechne und zwar mit 0% Versatz. Und nachher nur schauen soll, ob und wie sich die Drehzahl und die erzeugte Stromstärke/Spannung verändert.

Gerade hab ich noch ein Problem entdeckt:

Beim berechnen der benötigten Windgeschwindigkeit habe ich folgende Formel verwendet:

v =√(M/( r* 1/2 * c_w * A * ρ )) (M ist das Startdrehmoment des Dynamos, damit sich der Dynamo
ueberhaupt in Bewegung versetzt)

v =√(0.15Nm/( 0.075m * 1/2 *( 1.5-0.4)* 0.106m²* 1.29 Kg/m³ ))

komme auf v=5.16 m/s. Kann gut hinkommen, die Gebläse müssen nah dran stehen und ganz schön dolle pusten :P


Nun wollte ich noch die Leistung P berechnen und kam mit folgender Formel P = 1/2 * ρ * A * v^3*c_p
auf P=1.89W.

Was sagt mir nun die Leistung direkt? Und hat die Leistung was mit meinem Anfänglichen Problem zu tun, wo sich bei ner 2,4W Lampe nix bewegt hat? Und nun bei ner 0,6W Lampe es sich dreht. ????

mfg kami

Naja, eine 2,4 W Lampe setzt mehr Leistung um, als dein Rotor liefern konnte. Sie bremst es also runter.

Also hat die Leistung die meiner Anlage direkt was mit der Leistung meiner Lampe zu tun? Und wie steht der Dynamo damit in Verbindung?
Raffs noch net ganz

Meister Kami,

Nimm einfach mal einen Dynamo in die Hand, dreh ihn an und mach an den beiden Drähten wo der Strom rauskommt, einen Kurzschluss. Er dreht dann auf einmal viel schwerer, er bremst ab. Ähnliches passiert mit den verschieden starken Glühbirnen, bei der schwächeren fließt weniger Strom durch ("Kurzschluss"), bremst auch weniger ab. Bei der stärkeren Birne fleßt mehr Strom, bremst stärker.

Mit dem Spalt zwischen den Schaufeln - Du kannst natürlich auch mehrere Rotoren mit jeweils gleichem Radius, aber verschieden großen Spaltöffnungen zwischen den Schaufeln bauen. Immer Breite x Höhe des Rotors in der breitesten Position im Umlauf die gleichen Abmessungen. Das würde zwar weit mehr Bastelaufwand erfordern, spart Dir aber dafür einige Rechnerei. Wobei ich mir allerdings nicht ganz sicher bin, ob wirklich alles nur mit Rechnen gelöst werden kann! Mir hat ein Physik-Professor einmal verraten, dass sich noch niemand getraut hat, vom Savonius-Rotor ein mathematisches Modell zu erstellen. Du scheinst einen guten Lehrer zu haben.

Achso alles klar. Nun kommts verständnis =)

Ja, das is ne gute idee, wenn ich mehr Zeit/Material hätte Aber muss am 20.2. abgegeben werden.

Jo, mein Lehrer ist wirklich nen Allround-Genie...so kommts mir zumindest vor =)


PS.: Hab grad mal noch n Verstaendnisproblem.

Ich hab nun meine Anlage laufen lassen und gemessen mit wie viel Umdrehungen es sich dreht. Das alles aber nur am äußersten Rand, bei allen 3 versätzen (0%,10%,20%). Sprich es wurden, wie schon angesprochen, die einzelnen Durchmesser nicht betrachtet.
Kann ich nun Rechnerisch auf die Umdrehungszahl kommen, wenn ich es umrechne?

v = 2*pi*r*n umgestellt nach n: n = v / (2*pi*r)

n = 0.333 m/s / (2 * pi * 0.165m)
n = 0.32 1/s

Kann ich nun Einfach meinen kleineren Radius einberechnen? Oder geht das nicht, weil die Geschwindigkeit sich da sowieso verändert hat und ich somit die A-Karte hab?

mfg kami

pps.: Glaub hab meine antwort selbst gefunden. Die Winkelgeschwindigkeit bleibt konstant und damit kann ich mir dann bei unterschiedlichen Radien die Geschwindigkeit ausrechnen und somit auch die unterschiedlichen Drehzahlen. Es lebe die Physik

Nein, großer Meister, die Winkelgeschwindigkeit verändert sich bei kleinerem Durchmesser des Rotors ganz gewaltig! Erst recht dann, wenn wir die Veränderungen mit dem unterschiedlichen Innenspalt der Schaufeln mit einbeziehen. Da zu erwarten ist, dass sich bei großem Durchmesser, also bei innen verschlossenem Spalt die Drehzahl des Rotors einhergehend mit weniger Drehmoment deutlich verlangsamt, dürfte der Effekt der höheren Winkelgeschwindigkeit bei kleineren Durchmesser und offenem Spalt zusätzlich noch weit höher als normal liegen!

Erklären läßt sich die allgemeine Zunahme der Winkelgeschwindigkeit bei kleineren Durchmessern sehr einfach!

Die Flügel legen im Umlauf einen kürzeren Weg zurück, benötigen so weniger Zeit und Strecke für eine volle Umdrehung. Die Strömungsgeschwindigkeit, der Wind, bleibt aber der Gleiche, da die Strecke kürzer ist, schafft es der Rotor bei kleinerem Durchmesser schneller, diese Umlauf-Strecke zurückzulegen.

Die Zyklen, in denen die verschieden gestalteten Reaktionen der Strömung an den Schaufeln ablaufen sind ebenso viel kürzer, mit - was für den großen Meister besonders interessant sein dürfte - damit auch veränderten Wirkungsintensitäten z.B. beim Magnus-Effekt (und nicht nur dort)!
Ganz am Rande - der Magnus-Effekt wurde von Sigurd Savonius genutzt, um statt eines Segels bei einem Boot einen Savoniusrotor einzusetzen. Es gibt sogar Savonius-Rotoren, die als Drachen an einer Zugleine steigen gelassen werden, das ist eines von vielen "Wundern", die der Magnus-Effekt bewirken kann! Vielleicht findest Du selber noch mehr heraus, wenn Dich das Thema erst mal gepackt hat.

Also, so wie ich den Unterricht in Erinnerung habe, hieß es: Die Winkelgeschwindigkeit bei 2 Körpern mit unterschiedlichen Bahnradien ist gleich, wenn sie in der gleichen Zeit eine volle Umdrehung machen. Die Bahngeschwindigkeit, bzw. die Geschwindigkeit die der Körper bei dieser Umdrehung hat, ist unterschiedlich.

Beispiel: 2 Autos kreisen um einen Punkt in der Mitte. Auto A hat einen Radius von 100m und Auto B hat einen Radius von 500m zu fahren. Beide sollen in der gleichen Zeit durchs Ziel fahren. Auto B muss schneller fahren als Auto A. Dabei bleibt allerdings die Winkelgeschwindigkeit gleich.

So hab ich es damals verstanden und eigentlich auch in der Arbeit mit ner 1 gut umsetzen können :S
Reden wir aneinander vorbei?!


Auf den Magnus-Effekt bnin ich auch schon gestoßen. War sehr interessant, aber erstmal zuviel fuer die Arbeit

Ja, das ist soweit richtig,

Nun stell dir aber mal vor dass beide Autos nur eine einzige Geschwindigkeit von sagen wir mal 50 Km/h fahren können. Dann macht das inneren Auto in der gleichen Zeit deutlich mehr Runden als das äußere.

Hier bei uns ist dieser Tempomat die Schnelllaufzahl und die ist nunmal auf etwa 1 im Leerlauf bzw. etwas drunter unter Last festgelegt und die ändert sich auch nicht, egal welchen Durchmesser der Rotor hat. Entsprechend muss derjenige mit dem kleineren Durchmesser auch einen größere Drehzahl haben als der mit dem größeren Durchmesser. Die Schnelllaufzahl bezieht sich immer auf die Geschwindigkeit an der äußersten Ecke des Rotors. Dort drehen also beide Rotoren gleich schnell, genau wie auch die Autos gleich schnell fahren.
Was sich dann also ändert ist die Drehfrequenz bzw. Winkelgeschwindigkeit.
Gruß
Max

http://books.google.de/books?i…en&f=false
Abbildung oben rechts.

So muss ich mir doch nun meine anlage vorstellen. Bei r3 ist mein sensor der misst und bei r1 und r2 sind meine Flügelblätter. Winkelgeschwindigkeit = konstant und nur die Bahngeschwindigkeit ändert sich.

@Kamikaze: Du hast doch sicherlich schon einmal daußen in der Landschaft eines der größeren Windräder gesehen, mit denen heutzutage ein Großteil des umweltfreundlichen Stroms erzeugt wird. An deren Flügelspitzen können leicht Geschwindigkeiten um 200 kmh gemessen werden, während sich die Rotornabe relativ langsam dreht. Nun schau doch nur einmal auf ein kleines Spielzeugwindrad wie man es sich aus einem quadratischen Stück Karton selber ausschneiden und zurechtkniffeln kann: Du brauchst es nur leicht anzupusten und schon bewegen sich dort die Flügel so schnell, dass Du sie mit den Augen kaum verfolgen kannst. Auch die Nabe dreht sich viel schneller. Vergleiche dies nur einmal mit der Umdrehungszahl der großen industriellen Windräder. Dann ist es vielleicht leichter für Dich, zu verstehen, was wir Dir nahebringen möchten.