C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

[wolfgang]

Hallo,
seit fast einem Jahr bin ich begeisterter Leser des Forums und kann nur Respekt vor der tollen Arbeit zollen.
Nun möchte ich mich und mein Projekt vorstellen. Ich bin 61 J. alt, 3-facher Opa und von Beruf Dachdecker, d.h.,- da ich mich auch noch um unser Anwesen kümmern muß-, die Zeit für mein Windradprojekt knapp bemessen ist.
Der Gedanke, ein Windrad aufs Dach zustellen, kam mir bei der Wärmedämmung des Wohnhauses. Sobald sich mein Kopf über Firsthöhe befand, hat es mir fast die verbliebenen Haare weggerissen. Wir liegen auf 440m ü.NN und ohne Hindernisse auf allen Seiten bei 4,5m/s Wind im Jahresdurchschnitt, Rotor 15m über Erdboden.

Nord

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Ost

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Süd

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West

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Also Lektüre besorgt - Einfälle statt Abfälle Band 1-4 und Handbuch Windenergie von H.Crome - und mich dann für eine 2,5m HAWT entschieden. Dazu mußten einige Vorbereitungen getroffen werden:
- Einbau eines Dachausstiegs und Montage eines Podestes über dem First

Dachausstieg

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- Montage des Mastes, bestehend aus dickwandigem Stahlrohr 2,5" (Wandung 4,5mm AD 76,1mm) in 3" Rohr (Wandung 4,85 mm ID 79,2 mm) mittels drei Halteplatten - mit Gummimatten unterlegt - an die vom Fundament bis unter First aufsteigende Stahlbetonstütze mit sechs Schwerlastankern M16x300 je Platte befestigt. Drehpunkt 1,5m über First.

Mastbefestigung

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der Drehpunkt

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Zum Kennenlernen der Materie der Bau von kleinen Rotoren aus KG-Rohr und Fahrraddynamos. Nr. 1: 2-Flügler 40cm; am dritten Tag Bleche am Dynamo gebrochen, Rotor eiert mit Lärm auf dem Mast - böse Blicke der Nachbarschaft! Nr. 2: 3-Flügler 70cm; läuft gut, aber lautes Zischen und Pfeifen verheißen nichts Gutes! Dann auch noch Flügelbruch bei 8ms Wind, Riesenlärm - und alles landet in Nachbars Garten! Böse Blicke und böse Kommentare der Nachbarschaft! Resultat: So gehts nicht. Also bleibt nur eine VAWT mit Scheibengenerator - geräuschlos und langsam laufend, wie es die Nachbarn wünschen. Also erstmal den Geni zum testen:
- Wickelmaschine gebaut und 12 Spulen mit 44 Wicklungen aus 1,32mm Draht gewickelt, in die Spulenlöcher Trapeze aus Baustahl eingeklebt

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[wolfgang]

- 2 alte Kreissägeblätter (300mm mit 30mm Bohrung) als Rückschlußscheiben mit je 16 Ferritmagneten (40x25x10mm) bestückt

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- Flanschlager, Edelstahlgewindestangen und -muffen als Abstandshalter, alles zusammenmontiert, Geni fertig.

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Ich habe noch zwei Riemenscheiben 1:6. Eine an die Bohrmaschine und eine an den Geni montiert. Bohrmaschine 500rpm =3000rpm Geni = 35 Volt! vor Gleichrichtung.
Zum Rotor: Zwei Multiplexscheiben 13mm oben und unten, KG-Rohr 300mm als Mittelsäule, 16mm Gewindestange als Achse, 40mm Vierkantrohr als Tragrahmen

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die Vorflügel sind aus 1mm Stahlblech, aber zu schmal.

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Stammen aus dem gescheiterten Vorversuch, der nur einfach gelagert war, Achse abgeknickt.
Auf die Kopfplatte des Mastes habe ich die Tragplatte mit Tragrahmen und Flanschlager des Genis mit sechs Silentblocs M12 geschraubt. Die Querstrebe ist die Halterung des Genis.

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[wolfgang]

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Auf das Lager des Genis sind zwei Alu-Profile geschraubt und als Mitnehmer mit der unteren Multiplexscheibe des Rotors verbunden.

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So sieht das dann fertig aus.

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Hatte da oben auch die Übersetzung 1:6 mit 6-rilligem Rippenriemen und Lichtmaschinenspannrolle dran, hat leider erst ab 6-7ms Wind funktioniert, Riemen zu steif und Feder der Spannrolle zu hart. Hier noch einige Daten nach Gleichrichtung:
Wind ms rpm
1,5 20-25
3,5 60
6 115
10 190 - 3 Volt
12 220
21 420 ist der höchste gemessene Wert
Die Anlage läuft seit 1 1/2 Jahren problemlos, daher möchte ich nun den mir zur Verfügung stehenden Platz auf dem Podest optimal ausnutzen, d.h. gleiches Prinzip mit D=0,95m und H=1,2m, Vorflügelbreite 150mm, -tiefe 100mm, Leitbleche gewölbt und nach außen gestellt, Leitbleche plus Vorflügel ca. 48% vom Umfang; U=2980mm - 48%=1430mm; Mittelsäule D=300mm.
Als Generator hatte ich mir einen Dualscheibengeni vorgestellt mit
- 12 Spulen aus Draht 1,32mm, trapezförmig, Schenkelbreite 17mm und -höhe 16-17mm, ca. 100 Wicklungen, bzw. 24 Spulen, 8mm Höhe, versetzt.

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- 16 Magnetpole 60x30x15mm N45 (13,20 EUR!!!) oder N40 (11,80?) ??

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- 2 Rückschlussscheiben 8 - 10mm
- Luftspalt 26 - max. 30mm
- Zahnriemen? Übersetzung 1:6-10
Geodaten der Anlage: 50.4865421 Breite und 9.3516319 Länge.
So, das war’s in groben Zügen. Was meint Ihr, könnte das funktionieren? Sind trapezförmige Spulen vorteilhafter?
Doppellagig? Weichferrit in den Spulenlöchern, zusammen mit der Übersetzung zu starkes Rastmoment?
Allen hier noch guten Wind und im Voraus vielen Dank für Tips, Anregungen und Kritik.

[Ekofun]

Hallo Wolfgang,

Luftspalt 26 - max. 30mm

Welche Magneten wollen Sie verwenden,Ferriten oder Neoss?

Können Sie uns,bitte, sagen so die Leistungen die Anlage gibt mit Ferritgenerator und bei welchen Drehzahlen.

Grüße

Ekofun

[herbk]

Hi Wolfgang,
das ist ja mal ein Einstand.... - herzlich willkommen im Forum.

zu erst mal ein Tipp zum Forum: Du musst wegen der Bilder nicht 3 neue Threads aufmachen, gib Dir einfach selbst eine Antwort (Antworten Knopf anklicken) dann kannst Du wieder Bilder einfügen. Bernd wird das ganze sicher zu einem Thread zusammenfügen, dann bleibt das ganze übersichtlicher.

[wolfgang]

Hallo Ekofun,
ich möchte Neos verwenden, aber der Preis...! Der Ferritgeni liefert bei 10ms Wind - 190rpm - 3 Volt.

Hallo Herbert,
danke für den freundlichen Empfang und den Tipp. Hatten in der vergangenen Nacht 5cm Neuschnee bei -4°C und 3-5ms Wind, Böen bis 9ms - kein Wetter für Dachdecker.
MfG Wolfgang

[herbk]

Hi Wolfgang,
für den Geni bist Du im Moment vollkommen auf der falschen Fährte.... ließ dich mal noch ein wenig durch's Geni Forum.
Möchtest Du Dein Windrad deutlich vergrößern? Wenn nein: im Moment hast Du etwa 1m°2 Windradfläche, was (sehr optimistsch geschätzt) bei 10m/s Wind eine Ernte von 100W ermöglicht.
Mehr muss Der Geni den Du anbaust auch nicht bringen - Energie die nicht im Wind stekt kann man auch nicht ernten.
Du denkst irgendwo an 26 bis 30mm Luftspalt - das ist absolut daneben. Der Luftspalt muss immer so knapp wie möglich gehalten werden. Je größer der Luftspalt, desto stärker müssen die Magnete sein damit überhaupt noch ein wenig Magnetfluss da ist.
Die Spulen überlapperei ist bringt in dieser Leistungsklasse außer vieeeel Aufwand gar nichts. zumindet nichts was Du mit einem "richtigen" Dualscheibengeni mit viel weniger Aufwand erreichen kannst.
Für was hast Du die Eisenstücke in die Spulenlöcher gepackt? Die sind der Hauptgrund (denke ich) dass das Teil erst so spät anläuft..
Für einen 100W bei 200U/min Geni braucht man nicht so viel. 40x10x5er Neos kosten (ab 25 Stk) 1,2 Euros das Stück, damit, und einem vernünftigen Geniaufbau, sollten sich die 100W bei 10m/s Wind weit kostengünstiger machen lassen als mit dem was Du oben gezeigt hast.

[Ekofun]

Hallo Wolfgang,

habe Dir für Deine Projekt mit 16 Magneten einige Simulazionen gemacht,einmal mit Neos 50x20x5mm und das gleiche mit Ferriten,dann kannst Du Unterschied sehen.
Um 10mm höhe zu bekommen sind 2 Magneten aufeinander geklebt und so gezeichnet.Ein Magnet,N38 kostet 2,73 Euro ab eine Abnahme von 250 Stück.Brauchst Du nur 64 Stück,dann sind die aber teuerer.
Mit Neos kann Geni ca 600 W geben wenn auch richtige Wind da ist.

Hier die Simuss,

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P.S. Luftspalt in Simuss ist 14mm,habe vergessen oben zu schreiben.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Hallo Wolfgang und herzlich willkommen hier im Forum.
Da hast du Dir ja etwas ganz besonders zusammen gebaut.
Alles ist sehr speziell, auch der C-Rotor mit dem ausgestellten Leitblech und der inneren Säule.

Was ich nicht verstehe ist das du z.B. schreibst du hättest Dir als Generator einen Dual Scheibengenerator vorgestellt.
Der ist doch aber schon fertig?

Wie bist du denn auf diese zweilagige Anordnung der Spulen gekommen ? Welchen Vorteil versprichst du Dir ?en.
Du hast ihn zweilagig aufgebaut.
Du hast 16 Magnete und zwölf Spulen pro Lage verwendet.
Das ist das typische 4:3 Verhältnis aus Magneten und Spulen verwendet, soweit richtig, allerdings je Lage!
Das heisst das sich in jeder Lage ein 120 Grad Phasenversatz in den Phasenspulen der jeweiligen Lage ausbildet.
Beide Lagen sind aber gegeneinander versetzt. Das ergibt auch ein Phasenversatz zwischen den Spulen beider Lagen.
Trotzdem verschaltest du Spulen von zwei Lagen miteinander.
Darüber muss ich erst mal nachdenken.
Hat Dir jemand bei dem Generator geholfen?

Der Standort liegt ja wirklich recht hoch.
Man kann über die ganze Gegend hinweg schauen.


Grüße

Bernd

[Ekofun]

hmm,das sieht mir so an als wären überlapende Spulen,16 Magneten 8Spulen /Fase,das geht mit überlapenden Spulen.
Ob das auf diese Weise geht weiss nicht,aber da sich Spulen laut Zeichnung auf Etagen befinden wird Luftspalt groß und damit Flußdichte klein.

Grüße

Ekofun