Zahnriemengetriebe

[windsau]

Meinem Rotor habe ich ein Zahnriemengetriebe verpasst. Das Uebersetzungsverhältnis ist 1:2.5. Das Getriebe inkl. die 3-fache Lagerung des Rotors frisst (Anlauf- resp. Bremsmoment) nur 0.15 Nm! Das sind bei der Grösse des Rotors nur umgerechnet 1 Watt Leistungsverlust. Der Zahnriemen besteht aus PU und treibt einen Rutland WG 913 am Boden an. Funktioniert super.

[windstav]

Hallo,

das Thema interessiert mich in letzter Zeit auch.
Wie lang ist denn der Zahnriemen?
Hast du Fotos?

Gruß
Stav

[windsau]

Unter Maedler.de erfahrts fast alles über Zahnriemen. Meiner hat eine Wirklänge von 610 mm und ist ein AT5.
Der Zahnriemen ist etrem biegewillig und so ein Getriebe soll einen Wirkungsgrad von > 95% haben.
Meiner Meinung nach sollte dem C-Rotor soviel G-Last genommen werden, dass die SLZ bei ca. 0.2 liegt und der Rest das Getriebe wieder kompensiert. Die Leistung des C-Rotor steigt nicht linear mit der SLZ sondern nimmt rapid ab. Das mit dem hohen Anlaufmoment stimmt zweifels los und sollte genützt werden.

[Bernd]

Die mechanische Leistung beim Windrad ist immer ein Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment.
Das heisst wenn ich kein Drehmoment entnehmen kann (im Leerlauf) habe ich zwar eine hohe
Drehzahl aber ich ernte trotzdem keine Leistung.
Umgekehrt gilt das gleiche wenn ich z.B. den C-Rotor zu stark abbremse. Dann habe ich zwar ein relativ
hohes Drehmoment aber kaum mehr Drehzahl, auch das führt zu einer niedrigen Nutzleistung denn das
Drehmoment steigt leider nicht um den Faktor an um den man die Drehzahl reduziert.
Wo liegt das Optimum ?

Aus den genannten Fakten ergibt sich beim C-Rotor eine Leistungskurve die etwa bei einem TSR von
ca. 0,5 in den bisherigen Tests ihren Scheitelpunkt erreichte. Das heisst bei dieser Schnelllaufzahl von
ca. 0,5 ergibt sich ein optimales Verhältnis aus Drehzahl und erzielten Drehmoment und in Summe dann
auch die höchste Leistung.
Ober- und unterhalb dieses TSR erzielt man eine geringere Nutzleistung. Bei einem TSR von nur 0,2 würde
die Nutzleistung sehr klein ausfallen. Man hätte dann nur noch knapp 50% der Maximalleistung zur
Verfügung, vielleicht sogar noch deutlich weniger. Daran kann dann leider auch ein dahinter geschaltetes
Getriebe nichts mehr ändern.

Grüsse

Bernd

[finn]

der Mädler katalog scheint echt gut zu sein, gibt viele hintergrundinfos, und jedes produkt scheint ausfürhlich beschrieben zu sein ^^

[windsau]

Die kinet. Energie des Windes steigt im Quadrat. Angenommen es hat 5 m/s Windgeschwindigkeit und der Rotor läuft mit einer SLZ von 0.5 so wirken nur 2.5 m/s. Hat er eine SLZ von 0.2 so wirken 4 m/s dem Widerstandsläufer. Stimmt so natürlich nicht ganz, hat aber sicher etwas daran. Würde natürlich auch eine andere Bauform, besonders dem Vorflügel bedingen.

[Bernd]

So habe ich das noch nicht gesehen, aber es ist sicher richtig und führt ja auch zu dem höheren
Drehmoment bei geringeren TSR. Der Wind "schiebt stärker" wenn man das Windrad stärker abbremst.
Leider ist es aber auch so das dieser Effekt den Verlust an Drehzahl, und damit der Hälfte der
beiden Komponenten zur Leistungserzeugung, nicht vollständig kompensieren kann.

Sinkt die Drehzahl um die Hälfte, steigt das Drehmoment nicht um das doppelte. Das hat auch etwas
damit zu tun das der Wind irgendwann lieber dem "Hindernis" ausweicht als es anzuschieben.
Wäre es anders, dann könnte man ja auch auf sagen wir 0,05 TSR abbremsen, oder auf was für
einen Wert auch immer. Die Leistungskurve wäre dann schnurgerade und die Drehzahl völlig egal,
so ist es aber natürlich nicht.
Irgendwo ergibt sich nämlich ein Optimum aus Drehzahl und "schieben" also Drehzahl und Drehmoment
und das liegt nach unserem derzeitigen Kenntnisstand bei einem TSR von etwa 0,5.

Grüsse

Bernd

[windsau]

[quote="Bernd"]So habe ich das noch nicht gesehen, aber es ist sicher richtig und führt ja auch zu dem höheren
Drehmoment bei geringeren TSR. Der Wind "schiebt stärker" wenn man das Windrad stärker abbremst.
Leider ist es aber auch so das dieser Effekt den Verlust an Drehzahl, und damit der Hälfte der
beiden Komponenten zur Leistungserzeugung, nicht vollständig kompensieren kann.

Verstehe das nicht: Durch das Abremsen des Windrad durch mehr Gen-Last wird alleine nicht mehr an Energie geerntet. Aber in der Folge und das ist das Wesentliche, schiebt der Wind durch mehr Ueberdruck nicht nur mehr, auch auf der gegenüberliegenden Seite ensteht ein höherer Unterdruck. Die kinet. Energie des Windes die übrigens kubisch zur Geschwindigkeit steigt wird so besser geerntet.
Die notwendige Drehzahl für den Generator lässt sich dann über das nötige Uebersetzungs-Verhältnis bestimmen und da geht sehr wenig an Leistung verloren. Wenn die Mühle, nicht der Gen, lansamer dreht, so ist sie auch vor Sturm besser geschützt.

[Bernd]

Durch das Abremsen des Windrad durch mehr Gen-Last wird alleine nicht mehr an Energie geerntet. Aber in der Folge und das ist das Wesentliche, schiebt der Wind durch mehr Ueberdruck nicht nur mehr, auch auf der gegenüberliegenden Seite ensteht ein höherer Unterdruck.
Die kinet. Energie des Windes die übrigens kubisch zur Geschwindigkeit steigt wird so besser geerntet.

Das mag sein das sich bei super geringen TSRn auch positive Effekte einstellen, aber was bringt einem das alles es wenn
man trotz dieser positiven Effekte am Ende doch nur eine geringere Leistung ernten kann, was ja nunmal definitiv der Fall ist.
Es ist Faktum das die Leistung abfällt wenn ich das Windrad über den Punkt des optimalen TSR hinaus abbremse, egal
welche positiven Begleiterscheinungen sich dabei auch einstellen mögen, sie können den Leistungsabfall nicht verhindern.
Wäre es anders würde die Leistungskurve völlig anders aussehen und du wärst Millionär.

Die Realität zeigt das es nur einen kleinen Bereich in der Leistungskurve gibt bei dem ein Windrad seine höchste
Leistung erzielen kann. Das ist bei allen Windrädern das gleiche, völlig egal welches Wirkungsprinzip sie besitzen, allerdings ist der
Einbruch der Leistung mit abnehmender Drehzahl bei Widerstandläufern nicht ganz so dramatisch wie bei Auftriebsläufern,
aber dennoch deutlich vorhanden. Über oder unter dem optimalen TSR sinkt die entnehmbare Nutzleistung ab.
Nur bei einer bestimmten Windrad spezifischen Kombination aus Drehzahl und Drehmoment (des Windradrotors) erzielt man
die maximale Leistungsausbeute. Daran können auch nachgeschaltete Getriebe nichts ändern denn sie können keine Leistung
herholen die an der Windradwelle nicht vorhanden ist.

Grüsse

Bernd

[windsau]

Habe da nie behauptet oder wurde falsch verstanden, dass ein Getriebe leistungssteigernd wirkt.
Wie das Optimun der 2 Produkten zur max. Leistung des Rotor ist kannst ja recht haben. Eine interessante Sache mit dem Getriebe das fast keinen Einfluss auf die Rotorleistung hat ist es trotzdem. So ist spielerisch durch Austausch eines Riemenrades das notwendige Uebersetzungsverhältnis zum vorhandenen oder anderen Generator(en) veränderbar.
Die ganze zeugs für Experimente (Generator, Getriebe, Akkus, Messgeräte..) kann dann alles regendicht in einer Kiste am Boden stationiert und verstaut werden