Nicht frei durchströmter C-Rotor

[Bernd]

17% mehr sehe ich nicht wirklich, vielleicht an einem Peaktwert. Im Schnitt eher so 10 - 12% was durchaus natürlich auch schon viel ist und
eine tolle Verbesserung!!
Mir fallen aber noch andere Dinge auf.
Nehmen wir die Höchstdrehzahl im Leerlauf und teilen mal 0,6, was etwa den idealen Nutz TSR entspricht, dann erreichen
wir diesen Wert erst in etwa beim Kurzschluss des Generators.
Wie groß war dieser nochmal?
Mit anderen Worten sind die abgestuften Belastungen noch zu gering und vermutlich fast alle über dem Peakpoint der Leistungskurve angesiedelt, oder auch der Rotor zu stark, wie man will.

Hast du die gemessenen Spannungen an der belasteten Spule ermittelt ? Ich meine ja weil die belastete Spannung prozentual stärker sinkt als die belastete Drehzahl.
Wie hast du die erzeugte Leistung ermittelt ? Mit der Leerlaufspannung einer lastfreien Spule + externen Belastungswiderstand + Innenwiderstand der Spule oder mit der Spannung der belasteten Spule?

Was mir noch auffällt ist das die Werte innerhalb eine Meßstufe doch ziemlich deutlich hin und her schwanken, um ca. 10%.
Das System pendelt sich doch weniger ein als ich gedacht hätte, insbesondere bei den stärkeren Belastungen.
Auch in meinen Versuchen konnte ich so eine Art zyklisch wiederkehrender "Leistungsschübe" feststellen in denen auch der Wind im Zimmer anders zu strömen schien.


Grüße

Bernd

[_core]

Sehr schöne arbeit deine Rotoren und die Messungen. Was mich nur wundert, wieso sind deine Messwerte so niedrig? Ich bin mir sicher das man mit Frischhaltefolie und einem Vorderrad mit Nabendynamo mehr erreicht. Ich werde das nächste woche mal testen, vielleicht liege ich da ja auch falsch.

[Bernd]

Nun 2,5m/s Wind ist halt sehr wenig. Da laufen viele Windräder nicht mal an.
Herbert bei derart wenig Wind spielen alle möglichen Fehlerquellen wie Lagerung etc. eine größere Rolle als bei deutlich mehr Wind.
Um ehrlich zu sein würde ich doch etwas höhere Windgeschwindigkeiten bei der Messung anstreben wenngleich man auch mit so
wenig Wind sauber messen kann.


Grüße

Bernd

[herbk]

Guten Morgen Bernd,
ja, so ein Test wirft gleich auch immer wieder Fragen auf... - geht mir genauso

ja, die 17% sind auf Basis des jeweils höchsten gemessenen Wertes. Den Durchschnittswert möchte ich für jede "Laststufe" noch ermitteln, aber da muss ich mir erst eine Calc-Tabele für basteln, sonst ist das zu mühselig. Aus diesen Durchschnittswerten kann ich dann auch ein Diagramm erstellen....
Ein Vergleich der beiden Rotoren im interessanten, weil nahe am Maximum liegenden (max. +- 3Ohm), Bereich zeigt allerdings auch fast 17% Unterschied.

Das mit dem TSR möchte ich im Moment eigendlich noch gar nicht in die Betrachtung mit einbeziehen, einfach weil durch den Ventilator abgepustet nur ein sehr ungleichmäßiger Luftstrom entsteht und ich nicht mal sagen kann wie "echt" die genannten 2,5m/s eigentlich sind.
Der Ventilator steht irgendwo im Raum, 180cm vor der Rotorachse, zusammen mit Möbeln, Vorhängen und sonstigem "Zeugs" das man halt so in einem Mehrzweckraum rumstehen hat. Wenn der Ventilator läuft bewegt sich die Raumluft ja irgendwie im Kreis, gestört durch all das was noch so rumsteht, auch durch den Rotor. Verändert der seine Drehzahl verursacht er andere Wirbel die sich mit der Luft durch den Raum bewegen und die ganze bewegte Luftsäule instabil machen, was durch all das rumstehende gerassel noch verstärkt wird.
Ich hatte das Anemometer während des Tests eine Zeit lang in dem Bereich platziert wo die Luft zurück hinter den Ventilator muss (unter der Decke, oberhalb des Rotors), auch hier waren deutliche Schwankungen zu sehen.
Das ist für mich der Grund für die deutlichen Schwankungen innerhalb eines Messbereiches (Widerstandswertes) und deshalb hab ich ja oben geschrieben, dass mir dieser Messaufbau noch nicht gefällt. Ich muss mir da irgendwo in einem Scheunendach einen "Tunnel" einbauen aus dem ich die Luft absauge. Das sehe ich als einzige Chance eine einigermaßen gleichmäße Strömung zu bekommen.

Die Abstufung der Belastung in 5 Ohm Schriiten ist tatsächlich zu grob, diente mir aber dazu erst mal herauszufinden wo der relevante Messbereich überhaupt liegt. Bei C4 lag der Bestwert bei einer Belastung mit 14 Ohm, mit höherer Last nahm die Leistung dann wieder ab - beim C5 liegt das Maximim bei 11 Ohm.
Weil ich denn Widerstand so weit runterdrehen musste bis sich der spitzenwert der Leistung einstellt, habe ich Gestern auch schon überlegt noch ein oder 2 Spulen zusätzlich in den Geni einzubauen. In parallelschaltung würde das dann auch die Geniverluste weiter reduzieren - Spulenwiederstand ist aktuell 6,4 Ohm.

Ja, die Spannung ist an der belasteten Spule gemessen, die Leistung aus gemessenen A x gemessene V.

[Bernd]

die Leistung aus gemessenen A x gemessene V.

Hmm... dann hast du aber nur die Leistung erfasst die über deinem Regelwiderstand abfällt und nicht die erzeugte Gesamtleistung.
Je niedriger du den Widerstand einstellst desto mehr fällt ja gleichzeitig am Spulenwiderstand ab.
Das kann soweit gehen das mehr Leistung an der Spule abfällt als am Regelwiderstand (unterhalb 6,4 Ohm)
Die höchste Leistung am Spulenwiderstand hast du beim Kurzschluss der Spule.
Bei dem Messpunkt " 5 Ohm" musst du somit den errechneten Wert für die Gesamtleistung mehr als verdoppeln.

Um die erzeugte Leistung des Rotors insgesamt zu erfassen, also das was wirklich erzeugt wird,
müsstest du beide Leistungen addieren bzw. beide Widerstände addieren.
Sehr wahrscheinlich läge dann der Punkt der maximalen Leistung bei einer viel höheren Belastung bzw. wäre noch gar nicht erreicht.


Grüsse

Bernd

[herbk]

Das kann soweit gehen das mehr Leistung an der Spule abfällt als am Regelwiderstand.

na ja, nahe dran bin ich an dieser Situation auf alle Fälle... beim C5 max Leistung bei einer Nutzlast von 12 Ohm und 6,4 Ohm Spulenwiderstand...
Deshalb habe ich ja daran gedacht 2 weitere Spulen einzubauen (rumliegen habe ich noch 2 die zu den anderen passen). Ich wollte nur in den "alten" Rotorträger nicht mehr so viel Arbeit investieren, denn im neuen möchte ich den Spulenträger drehbar lagern, damit ich das erzeugte Drehmoment erfassen kann.
Die Spulenerweiterung muss aber wohl doch sein, denn das mit dem neuen wird noch ein wenig dauern...

[Bernd]

Nein der Wert den du derzeit für den besten annimmst ist es ja gar nicht.
Derzeit berücksichtigst du nicht die in der Spule anfallende Leistung wenn du über die gemessene Spannung und dem Wert des externen Widerstandes die Gesamtleistung errechnest.
Die meiste Leistung hast du also nicht wenn dein Widerstand auf 12 Ohm steht.
Addiere beide Widerstände und rechne dann neu über den Strom die Gesamtleistung aus.
Neue Spulen braucht es dafür gar nicht, nur die Berücksichtigung dessen was ich gerade schrieb.
Wie gesagt bei dem Messpunkt 5 Ohm sind es tatsächlich mehr als doppelt soviel Watt wie du derzeit errechnet hattest.


Grüsse

Bernd

[herbk]

ja mach ich - nur wenn die maximal mögliche Leistung des Rotors tatsächlich erst bei einer Last < 6,4 Ohm erreicht wird, kann ich das dann ja nicht mehr feststellen - so viel Arbeit ist es ja auch wieder nicht, die Spulen hab ich ja schon...

[Bernd]

Auch mit der neuen Spule musst du diesen, einzig richtigen, Weg gehen beide Widerstandsanteile zu berücksichtigen sonst wäre
das Problem immer noch vorhanden, nur kleiner. Allerdings wäre die Bremsleistung dann höher und das wäre gut.

Machen wir es mal ganz platt zum Verständnis.
Wenn du deinen Regelwiderstand auf 6,4 Ohm einstellst (genauso hoch wie der Spulenwiderstand) und errechnest auf dem bisherigen Rechenweg über die Spannung und den
Strom die vom Windrad erzeugte Leistung dann kommst du meinetwegen auf den Wert (nur als Beispiel) 2 Watt. (ich weiß, schön wärs)

Tatsächlich fällt in dem Moment aber genausoviel Leistung am inneren Widerstand der Generatorspule ab wie am äusseren Belastungswiderstand.
Also hat das Windrad in dem Moment nicht 2 Watt sondern 4 Watt erzeugt. Die sich ergebende Leistungskurve ist also eine ganz andere.

Wenn man es genau nimmt müsste man sogar die Wechselstromeinflüsse wie z.B. die Impedanz mit in die Rechnung einbeziehen.
Bei der Frequenz wie bei Dir kann man das aber vermutlich vernachlässigen.

Das ist einer der Gründe warum ich die vom Windrad erzeugte Leistung über das Wellendrehmoment berechne.
Da sind dann nämlich sämtliche elektrischen Variablen aussen vor.

Ich würde die erzeugte Rotorleistung über P = I² * R berechnen.
In deinem Fall also P = I * (6,4 Ohm + Belastungswiderstand). Das ist dann ziemlich genau.


Grüsse

Bernd

[herbk]

Hi Bernd,
ich hatte das schon verstanden und deshalb die Messwerte mal auf die Schnelle entsprechend ausgewertet.
Ich habe bei beiden Rotoren bei einem Gesamtwiederstand von 6,4 Ohm deutlich mehr Leistung als bei 11,4 Ohm.
Ob die Maximale Rotorleistung aber im Bereich zwischen 11,4 und 6,4 Ohm oder erst unter 6,4 Ohm liegt, kann ich nicht sagen, da ich die kleinen Ohms nicht gemessen habe... bzw. ja gar nicht "kleiner" messen kann.
Also doch die zusätzlichen Spulen einbauen und den Bereich neu ausmessen... da es ja auch mehr Genauigkeit bringt ist es eh sinnvoll.

Ach ja: die Leistung vom C4 lag bei 0,225W, die des C5 bei 0,284W. Beides keine Peakwerte sondern Durchschnitt aus 200 Sekunden.