Suche nach dem Richtigen

Wie lege ich einen Generator für Kleinwindkraft aus?

maschdsan

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Suche nach dem Richtigen

 ·  Gepostet: 16.05.2017 - 15:55 Uhr  ·  #50488
Guten Tag,

ich bin für ein Projekt an der Uni auf der Suche nach einem Generator für Kleinwindanlagen.

Kurz zum Versuchsaufbau: Ein Windkanal erzeugt eine beruhigte Strömung auf einen 3-Blattrotor mit 90cm Durchmesser. Wir erwarten Windgeschwindigkeiten von 7-10m/s.
Theoretisch lassen sich Leistungen bis zu 60 Watt bei einem cp=0.3 dem Wind entnehmen.
Mit einer angenommenen Schnelllaufzahl von 5 und einer Windgeschwindigkeit von 8m/s etwa 850 U/min.
Die Blattwinkel des Rotors sind verstellbar um die optimale Stellung zu finden.

Nun die Frage, wie bemesse ich einen Generator?

So viel kann ich mir selbst dazu erklären:
Ich als alter Elektriker weiß noch, dass man permanent erregte DC-Motoren in der Regel auch im Generatorbetrieb fahren kann.
Ich stelle mir etwas im 12-24V Bereich vor, um einfach mit Multimetern Strom und Spannung messen kann.

Wie ist das mit den Umdrehungen? Reicht es einen DC-Motor zu nehmen der bei 850 U/min eine Leistung von 60 Watt aufnimmt?
Wie ist das mit den Drehmomenten die zusätzlich dann auf den Rotor wirken, wenn Last hinzugeschaltet wird?

Die nächste Frage ist, ob meine Annahmen oben, auch in der Realität zutreffen. Mein Wissen dazu basiert eigentlich nur auf 2 Semester Windkraft und eigentlich nur im ganz großen Stil, von daher eben diese viele Fragen. :)

Ein Hersteller empfiehlt mir einen aus dieser Reihe:
http://www.elektromotoren.de/pdf/A176_Abmessungen_MP.pdf

Was meint ihr dazu und wie gehe ich an die Sache ran?

FamZim

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Re: Suche nach dem Richtigen

 ·  Gepostet: 16.05.2017 - 18:42 Uhr  ·  #50489
Hallo

Die 850 U/min müssen schon die Lastdrehzahl sein, sonst sinkt die ja noch.
Mit Blattverstellung bestimmt zu obtimieren!
Die Drehzahl ist fast immer ein Problem, die Motoren sind ja mit knapp 4 000 U/min angegeben!!!
Bei 850 U/min also nur die Spannung von 21 % der Nennspannung.
Bei einem Motor für 48 Vdann trotz dem nur 10,2 V also auch zu wenig !
Die sollte für 12 V aber schon fast 24 V Lehrlaufspannung haben da diese stark bei Last abfällt.
Man wird daher ohne Getriebe (1/3 ) kaum die Zielspannung erreichen.

Möglich wäre einen Bürstenlosen BL Motor zu verwenden, der eine Drehzahl von etwa 40 U / V Betriebsspannung hat,( 40kv würden dann dort angegeben).
Ich sage mal das der 1 kg wiegen sollte, das ist eine unübliche Angabe, bestimmt aber die Grösse des Motors besser als die Angabe 1000W max !
Diese wäre dann für 10 000 bis 20 000 U/min, das braucht man ja nicht.
Der Motor müsste aber für die niedrige Drehzahl umgewickelt werden, da die Preiswerten leider für hohe Drehzahlen verkauft werden.

Gruß Aloys.

cerco

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Re: Suche nach dem Richtigen

 ·  Gepostet: 16.05.2017 - 22:08 Uhr  ·  #50490
Moin,


es gibt einen DOGA DC Motor

Ausgelegt für 750 u/min ,24 V, 90 W

Den haben wir am Windrad getestet
Achtung, immer auf.das Start/Losbrech/Anlauf/Moment achten.

90 cm sind sehr wenig Moment vom Windrad,, oder Ihr baut 5-6 Flügel, oder andere Profile/Geometrie.
Toi Toi Toi

Cerco

cerco

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Re: Suche nach dem Richtigen

 ·  Gepostet: 16.05.2017 - 22:12 Uhr  ·  #50491
..sind glaub ich 690 u/min...also Korrektur.

Schon ab 360 u/min. etwa 12 V. LEERLAUF DC im Generator Betrieb..

maschdsan

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Re: Suche nach dem Richtigen

 ·  Gepostet: 17.05.2017 - 09:23 Uhr  ·  #50494
Vielen Dank schonmal für die Infos.

Der Rotor ist ein 3-Blatt.

Sieht auf den ersten Blick vielleicht nicht wahnsinnig gut aus, aber realisiert wird das mit einem Experimentierbaukasten von Kosmos
https://www.wind-energie.de/shop-kosmos-windenergie

Allerdings wurde die Nabe aus Aluminium gefräst und die Rotoren mit Kohlefaser und Epoxit verstärkt, also hält ;)

Ja genau die berechnete Drehzahl müsste die Leerlaufdrehzahl sein, richtig? Wie komme ich dann auf das richtige Moment bzw. Gegenmoment, welches ich brauche um den Generator anlaufen zu lassen.

Kann ich das, auf die Welle wirkende Drehmoment über M=P/Winkelgeschwindigkeit berechnen? Aber dazu könnte ich ja auch nur die Leerlaufdrehzahl einsetzen.

Ist in dem Datenblatt im Eröffnungsbeitrag kein Motor dabei, den ich verwenden kann?

Andere Option wäre natürlich ein Getriebemotor, aber damit kenn ich mich noch weniger aus. Wie wäre denn ein Generator mit Getriebe zu dimensionieren? Die Angaben die oft, Herstellerseitig gegeben sind, sind das immer die Getriebeeingangsdrehzahlen?
Freue mich über Anregungen und Lösungsvorschläge!