Hei Kleinwindanlagenfreunde,

Ich habe großes Interesse einen eigenen Generator für meine Wasserturbine zu entwerfen.
Die so in etwa aussieht:

http://www.powerpal.com/images/LH1lrg.jpg

So sollte Sie dann aufgebaut und betrieben werden:

http://www.homepower.com/sites…9.fxd_.jpg

Nun bin ich letztens über euer Forum gestoßen und fand heraus das hier einige schon viele Erfahrungen mit Scheibengeneratoren besitzen.
Das Prinzip dieser Generatoren gefällt mir sehr gut, erst recht da der Materialaufwand sehr gering ist.

Zu meinen Kennzahlen:
Erhoffte Leistung ca. 200 W
Spannungsoutput entweder 12 V oder 230 V
Drehzahl etwa 1300 U/min

Nun zu meinen Fragen die ich leider noch nirgends beantwortet finden konnte:

Macht es Sinn einen Scheibengenerator zu benutzen bei einer solch hohen Drehzahl ?

Außerdem befindet sich der Scheibengenerator ganz oben an der Turbinenwelle, somit könnte es bei keiner perfekten Zentrierung der Magnete zu starken Unwuchten kommen. Da stellt sich dann auch die Frage wie groß den die Scheibe sein sollte, das zwar die Leistung noch erfüllt wird der Hebelarm aber nicht zu groß ist. Ich habe in einem Buch gelesen (3 Flügel im Wind), das bei einer gewünschten Leistung von 200 W ein Durchmesser von 0,3 m ausreicht, stimmt das ?

Was haltet ihr insgesamt von der Idee ?

Einen schönen Tag,
Michi

Hallo Michi,

wozu willst du den Strom denn verwenden?

Das mit dem Auswuchten bekommt man schon hin.. du musst eben von Baubeginn schauen, dass du alles, was geht gleich wuchtest. So hast du am Schluss hoffentlich nur eine sehr kleine Unwucht.
Der eigentliche Vorteil von Scheibengenis in der Windkraftbranche ist, dass sie kein Rastmoment haben. Dadurch läuft das Windrad bei relativ geringen Windgeschwindigkeiten schon an. Der nächste Vorteil ist, dass man sie sehr individuell auf seine anderen Komponenten abstimmen kann. Und noch ein Vorteil ist, dass kein Getriebe benötigt wird, bei deiner Drehzahl aber ohnehin nicht.
Ein Nachteil ist, dass sie relativ schnell heiß werden. Um das zu verhindern, muss der Innenwiderstand sehr klein sein.

Hei Dani,

Danke für die schnelle Antwort.

Das ganze gehört zu einem Projekt für Entwicklungshilfe in Kamerun. Dabei geht es darum, Strom für ein kleines Dorf zu erzeugen um kleine Verbraucher wie Glühlampen und Handyladegeräte zu versorgen.
Das Modell sollte eben möglichst einfach gestrickt sein, damit es den Afrikanern möglich ist diese Generatoren und auch die Turbine und die Elektronik selbst nachzubauen.

Eine andere Idee wäre auch eine Lichtmaschine umzubauen, zB. auf permanente Erregung.
Ich versuche gerade die Vor- und Nachteile der einzelnen Möglichkeiten abzuwägen.

Das Rastmoment sollte bei der Wasserturbine meines Erachtens keine solch große Rolle spielen, da die hydraulische Leistung durch Fallhöhe und Durchfluss ca. 500 Watt beträgt und somit genug Kraft vorhanden sein sollte um den Generator zum laufen zu bringen. Falls ich mich jetzt mit dieser Schlussfolgerung irre, verbessert mich bitte.

Die Wunschvorstellung ohne Elektronik gleich die 230 V erzeugen zu lassen ist bei Scheibengeneratoren nicht üblich was ich so gesehen habe, gibt es den Versuche ? Bei einer Umdrehung von 1300 U/min müssten es ja auch nicht soviele Windungen sein, wie bei einer Umdrehungszahl einer Windturbine. Wird aber wohl dennoch an dem Innenwiderstand und somit an der Drahtdicke scheitern nehme ich an.

Bei 12 V sieht das ja schon wieder anders aus. Habe auch schon Scheibengeneratoren ohne Epoxidharz als Ummandelung gesehen um die Wärme besser abzuführen, diese wurden einfach an die Statorscheibe geklebt:
http://www.windsucherwesterwald.de/2.html

Eine Möglichkeit bestände ja den Rotor aus einer Bremsscheibe (soll ja gut für den magnetischen Fluss sein) mit einem Durchmesser von 0,3 m und 6 Neodymmagneten und den Stator eben aus Holz und 8 Spulen zu fertigen.
Ob sich dadurch dann die gewünschte Leistung verwirklichen lässt und sich für die Spulen genug Platz findet, habe ich noch nicht berechnet.

Mfg
Michi

Ich würde sagen, dass es einfacher ist, Lichtmaschinen umzubauen. Du kannst aber Probleme bekommen die Magnete an ihren Bestimmungsort zu bringen.

Soweit ich weiß, hat Menelaos schon Generatoren mit über 200V Spannung gebaut und er ist nicht der erste.

Moin Michi,

Ich würde dir bei deinem Vorhaben generell von einem Scheibengenerator abraten. Rastmomentlosigkeit, die Trumpfkarte dieser Bauform ist bei deiner Anwendung nicht wichtig und du wirst staunen was man doch an Material ausgibt. Zudem sind die Drehzahlen sehr hoch...das gibt Unwucht- kann, muss aber nicht..da komme ich gleich nochmal drauf zurück.

Hier in Europa gäbe es so einiges günstiges was man verwenden könnte, eine Lima gehört auch dazu, ist aber nicht sonderlich effizient.

Nun ist dein Einsatzort in Afrika aber was spezielles. Da würde ich wirklich zur Lichtmaschine raten. Man bekommt sowas als gebrauchtes Ersatzteil dort selbst mitten im Busch und egal welches Modell, alle haben sie in etwa die gleichen Drehzahlen und Charakteristika. Da so eine Wasserturbine ja in der Regel auch permanent durchlaufen kann, würde ich mir da auch nicht die Mühe machen irgendwelche Schaltungen zu entwerfen damit sich das ganze selbst magnetisiert etc...obwohl das der zweite schritt wäre. Wie das geht kannst du in den heften von Christian Kuhtz nachlesen...gibt es hier für 5 Euro im Shop. Die Dauerverluste durch Erregerstrom können bei Dauerbetrieb auch egal sein- am Ende zählt dass was dabei heraus kommt. Eine Standardlima lädt so ab 800-900 UPM, mit 1300-1500 UPM haste sicher schon gute 20 A Ladestrom. Da muss natürlich auch die Turbine Leistungsmäßig mitmachen. geht die Lima kaputt, sind Kohlebürsten einfach zu tauschen oder auch eine neue Lima gut da drüben zu beschaffen.

Mit Scheibengeneratoren im Selbstbau ist das da so eine Sache...die Mittel da drüben sind nicht so toll und Genauigkeit beim Bau wird dort sehr klein geschrieben...unterhalte dich mal mit den Leuten vom Verein Greenstep...die haben dort das gleiche mit Selbstbauwindrädern gemacht und hatten einige Probleme.

Mein Rat- keep it simple- nimm die Lichtmaschine.

Gruß
Max

Hei Max und Ray,

Danke für diese Anregungen.
Ich tendiere auch eher zur Lichtmaschine, möchte diese aber dann schon "verbessern", da die Kohlebürsten in solchen Lichtmaschinen nur für etwa ein halbes Jahr konzipiert sind und unser Konzept auch auf Langlebigkeit ohne Wartungen aus ist.
Ein Freund von mir hat sich in seiner Diplomarbeit auch mit solchen Lichtmaschinen beschäftigt und einen geblechten permanent erregten Rotor entwickelt, dieser ist aber für Afrika ungeeignet, da die Bleche dort fast unmöglich wären in großen Maßen (500 Stück für einen Rotor) zu fertigen.

Ich dachte daran die Klauen des Rotors mit permanent Magneten zu bekleben und somit das Prinzip so einfach wie möglich zu belassen.

https://www.youtube.com/watch?…WGX0diLg5g

Es scheitert bei mir aber schon daran die Klauen vom Rotor zu entfernen , nehme an diese wurden angepresst und sind durch gezieltes erhitzen vielleicht wieder lösbar. Habt ihr damit schon Erfahrungen gesammelt ?

Mit Green Step möchte ich auf alle Fälle auch noch Kontakt aufnehmen. Sie waren am Anfang ja auch einer der Beteiligten die dieses Projekt mit in die Wege geleitet haben

Grüße
Michi

Hast du es schon mal mit nem Lagerabzieher probiert? Ist natürlich wieder ein zusätzliches Werkzeug, das man nach Afrika bringen müsste.

Das Problem die Erregerwicklung durch einen Magneten zu wechseln bzw. die Klauen dadruch zu magnetisieren ist nicht so einfach zu lösen. Es muss dann schon ein sehr starker Neodymmagnet sein und auch dann ist die Feldstärke nicht so groß wie vorher...es werden also 1500 UPM zum laden nicht reichen. Einige Limas sind mit 2 Drähten parallel gewickelt, hier kann man diese dann in Reihe schalten und die Spannung somit verdoppelt, allerdings auch die Leistung halbieren. Das ist aber von Modell zu Modell unterschiedlich. Die Kohlebürsten sind eigentlich nicht schwer zu tauschen und überall gut zu bekommen. Es ist ein ziemlicher Akt die Klauen auseinander zu pressen und vor allem auch wieder zusammen zu kriegen. SO schnell werden die sich auch nicht abnutzen, schätze dass sie gut ein Jahr halten...es werden ja keine enormen Lasten abgenommen. Was darf so ein Generator denn kosten?


Gruß
Max

Vielleicht schaust du dir ja mal die Firefly-Turbine an. Die Seite ist etwas schwer zu navigieren. Unter "Contents" kann man sich durchhangeln. Das ist ein, in Entwicklungsländern bereits erprobtes, Design.

Also die Kohlebürsten sind für etwa ein halbes Jahr konzipiert soweit ich weiss.
Das mit dem einfachen belassen ist sicher auch eine gute Lösung, aber wir versuchen eben auch noch andere Möglichkeiten uns zu überlegen, ist gerade unter anderem auch meine Bachelorarbeit eben ein "neues" passendes Konzept auszuarbeiten, falls dies dann keine Vorteile bietet, wäre es ja immer noch möglich die Lima einfach so zu belassen wie sie ist.

Hast du schon Erfahrungen gemacht mit der Magnetisierung der Klauen durch Permanentmagneten Dani und auch wie man diese öffnen kann ?
Die Arbeit von meinem Studienkollegen mit der Permanenterregung war vom Wirkungsgrad und dem Spannungsoutput nämlich ziemlich gut (um die 80 % und Spannungen über 15 V bei Drehzahlen zwischen 1000 & 1500 U/min) nur scheitert es dort bis jetzt an der Anfertigung der Bleche in Afrika.
Er benutzte aber auch einen extra angefertigten Rotor und beließ nur den Rotorschaft so wie er war.

Ein anderes Prinzip was uns auch sehr gut gefallen hat war dieses hier:
http://www.youtube.com/watch?v…rw&index=8

Ach ja das Modell das wir bis jetzt immer benutzt haben, und speziell in Kamerun anscheinend am öftesten vertreten ist, ist eine Lichtmaschine
eines Toyota Corolas mit dem Typ E10/E11.

Danke für die Seite Ray, schau ich mir morgen mal genauer an.

Schönen Abend euch,
Michi

Hallo,

vielleicht ist eine Motorrad Lichtmaschine eine Alternative?
Das sind, soweit ich weiß, bürsten lose Drehstrom Lichtmaschinen.
Die Verfügbarkeit ist natürlich nicht so hoch in Afrika
(gebraucht ist so etwas auch hier sehr schwer zu bekommen, bzw. auch teuer).
Aber neu wird man so was auch in Afrika bestellen können und reparieren kann eventuell
auch dort gemacht werden, die Motorrad Lichtmaschine dürfte recht einfach im Aufbau sein.

Hier mal ein Link:
http://www.wbcnet.de/tips/limas.html

Mag sein dass eine einfache Lösung, erst mal für eine Bachelorarbeit weniger gerne genommen wird,
natürlich möchte man gerne HI-Tech verwenden.
Letztendlich denke ich dass für das Projekt eine einfache Lösung besser ist.
Das musst du dann in deiner Bachelorarbeit entsprechend begründen und darstellen können.

Gruß Frank

Hei Frank,

Genau das selbe sind wir uns auch gerade am überlegen.
Klar möchte man was neues bei seiner Bachelorarbeit entwerfen, aber die beste (inkl. gut und leicht umsetzbare) Lösung fänd ich auch am erstrebenswertesten und begründen lässt es sich sicher am Ende auch am Besten wenn etwas sinnvolles dabei rauskommt .

Wir sind auch schon am überlegen die Konstruktion einer Motorradlichtmaschine also einen Außenpolläufer selbst zu fabrizieren. Am besten als 6 Pol und mit einer Wicklung welche bei 1000 U/min ca. 230 V produziert. Problem dabei ist nur die Magnete denke ich, da diese ja gewölbt am besten wären, nur gibt es am leichtesten Rechteckige zu kaufen.
Soweit ich weiss geben diese Limas Wechselspannung aus und wären sehr leicht ohne Lager anzubringen, also perfekt für unser vorhaben.
Ich werde mich über die vorhandenen Möglichkeiten noch mehr informieren und mich dann festlegen.

Danke für den Link, kannte ich bis jetzt noch nicht.
Kennt sich wer von euch vielleicht mit Ansys aus, da ich zurzeit einen Außenpolläufer in Catia entwerfe und mir gerne den magnetischen Fluss anzeigen lassen würde, falls das sich so einfach machen lässt ?

Gruß Michi

das kannst du mit dem Programm " FEMM" machen...das ist Freeware iund recht ordentlich. Ansonsten kannst du den Uwer "Windfried" fragen ob er Lust hat dir da zu helfen, der hat auf jeden fall das Programm und kann damit umgehen.

Gruß
Max

Ah super danke Max, ich werd mir auch mal Ansys anschauen, bestimmtn interessantes Programm.

Grüße

von mal eben anschauen wirst du ansys nicht begreifen...das ist schon ein sehr komplexes Programm bei dem man genau wissen muss was man wie und warum macht....halt sich an Femm, das hast du in kurzer Zeit begriffen und kann das was du willst.

Gruß
MAx

Ja da bin ich mir sicher, das es nicht leicht ist Ansys zu verstehen. Ich fand nur die Möglichkeit meine Catia Zeichnungen direkt in Ansys zu laden sehr nützlich. Mal schauen wieviel Zeit ich für das Programm investieren kann.

Grüße
Michi