2 flügeliger C-Rotor

gemeinsame Forenentwicklung eines Rotorprofils

2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » Sa 30. Apr 2016, 16:44

Hi zusammen,
nachdem meine CNC Fräse jetzt so weit ist, dass sie die ersten Aufträge erledigen kann, habe ich gleich mal ein Projekt begonnen das mir schon einige Zeit im Kopf herumumgeht...: Irgendwie könnte ich mir vorstellen, dass eine 2 flügelige Bauweise bei C- und H-Rotor effektiver ist als eine 3 Flüelige.

Nachdem sich relativ komplexe Formen mittels CNC doch recht einfach verwirklichen lassen, habe ich erst mal mit den Maßen des C5 Träger für einen Rotor mit nur 2 Flügeln ausgefräst und diese wie immer mit 0,8mm PET Folie belegt.
C6_Rotor1.jpg
C6_Rotor1.jpg (141.2 KiB) 3419-mal betrachtet


Auf den Teststand durfte der Rotor natürlich auch schon
C6_Rotor2.jpg
C6_Rotor2.jpg (275.03 KiB) 3419-mal betrachtet
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Bernd » Sa 30. Apr 2016, 20:21

Bin gespannt Herbert wie sich "der Neue" im Vergleich zu den bisherigen mit 3 Flügeln macht.
Zumindest wenn die Flügeldimensionen immer gleich blieben stellte ich fest das ein Einflügler den geringsten Wirkungsgrad hatte,
ein Zweiflügler schon deutlich besser war und einer mit 3 Flügeln die größte Ernte erbrachte.
Am Einflügler vergrösserte ich dann die Dimensionen bis ich schon wirklich enorme Flügeln bauen musste.
Das steigerte dessen Erntewerte etwas. Aber zumindest 2 Flügel erscheint mir sinnvoller und auch vom Wirkungsgrad her besser.
Hast du einen Dreiflügler mit gleich großen Rotorblättern zum Vergleich ?


Grüße

Bernd
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » So 1. Mai 2016, 08:23

Guten Morgen Bernd,
ja, ich habe den 3 flügeligen C-Rotor noch.
Da der 3 Flügelige die Version mit den Scheiben oben und unten ist, lässt sich da auch ganz schnell ein 2 Flügeliger mit Deckscheiben daraus machen, Damit ist dann auch ein Vergleich mit und ohne Deckscheiben möglich.

Im Freien auf dem Teststand macht der "2 Flügel C" erst mal einen ganz guten Eindruck. Läuft gut an und dreht höher als der Dreiflügelige, - allerdings sind (wie immer halt) die Bedingungen draußen ja nie wirklich gleich... Das "höher Drehen" kann aber auch nur daher kommen, das der 2 Flügler deutlich leichter ist als der 3 Flügler und dadurch auf Böen natürlich schneller reagiert. Und er ist ja auch erst seit Gestern auf dem Teststand, die Beobachtungen beziehen sich deshalb nur auf einen sehr kurzen Zeitraum...

in den Vergleich einbeziehen möchte ich dann auch diesen Rotor
sav_zup1.jpg
sav_zup1.jpg (22.01 KiB) 3393-mal betrachtet
Irgendwo hatte ich mal eine Skitzze gesehen auf der gesagt wurde, dass diese Flügelform bei "Savoniusartigen" einen besseren Wirkungsgrad haben soll als die üblichen Halbschalen.
Den Rotor gibt es inzwischen wirklich, allerdings nicht mit Deckscheiben. Weil er im Freien allerdings gaaanz schlecht gelaufen ist, habe ich nicht mal ein Bild davon gemacht... (reiche ich aber bei Gel. nach).

Die Prüfstandtests müssen auch noch ein wenig warten, weil meine Messgeräte mit einem Langzeitversuch belegt sind.
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » So 19. Jun 2016, 10:45

Nun habe ich endlich Zeit (und einen schönen Raum) gefunden um den C5 in 2 und 3 flügeliger Variante gegeneinander antreten zu lassen. Auch einen Rotor wie aus der CAD Skizze habe ich mit auf den Teststand gestellt, der war aber offensichtlich so schlecht, dass es mir um die Zeit zu schade war für einen richtigen Messdurgang.

Ein Unterrichtsraum der Schule für Umweltschutztechnik und regenerative Energien in Triesdorf wurde dieses mal zum "Windkanal" umgerüstet. Längs der Mitte mit Raumteilern eine Wand gestellt lässt die Luft schon recht ordentlich kreiseln.
raum.jpg
raum.jpg (142.41 KiB) 2720-mal betrachtet
Wenn die Motoren des Gebläses unter Volllast betrieben werden lässt sich so schon eine Windgeschwindigkeit von knapp 10m/s erreichen.
Getestet wurde allerdings nur mit 3,5m/s Wndgeschwindigkeit, weil sonst die Bremsleistung des verwendeten Generators im Teststand nicht ausreicht. Diese 3,5m/s erreiche bereits bei nur 25W Leistungsaufnahme pro Motor.
ampere.jpg
ampere.jpg (170.04 KiB) 2720-mal betrachtet
Durch die elektronische Regelung der Brushlessmotoren ist die eingestellte Leistung auch bei stundenlangem Betrieb sichergestellt.

In dieser Einstellung lasse ich das Gebläse dann erst mal eine Viertelstund laufen, damit sich im Raum eine stabile Strömung etablieren kann. Die anschließende Messung ergab rund 3,5m/s.
windgesch.jpg
windgesch.jpg (128.84 KiB) 2720-mal betrachtet
Der gezeigte Wert ist der Durchschnitt einer 5 Min. Messung, weil die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit natürlich etwas schwankt.

Das Cockpit mit Messgeräten, verstellbarer Last und Lapi wurde außerhalb des Windkanals eingerichtet, so dass der "Windkanal" während der ganzen Prozedur nur zum Rotorwechsel betreten werden musste.

Damit die Leistung ermittelt werden kann brauchen wir nun erst mal den gesamten elektrischen Widerstand der Anlage.
anl_ohm.jpg
anl_ohm.jpg (168.5 KiB) 2720-mal betrachtet
3,6 Ohm sind also die größte Last mit der gemessen werden kann, dazu dann jeweils der Widerstand den ich am Poti einstelle. Gestartet wurde bei beiden mit 7Ohm am Poti was einen Lastwiderstand von insgesamt 10,6Ohm als kleinste Last ergibt.
Mit diesem Wert wurde wie gesagt die erste Leistung ermittelt, die Last dann in 1 Ohm Schritten bis zur max. Last von 3,6 Ohm erhöht.

Als erstes war der 3 Flügelige C5 an der Reihe, hier erst mal die Leerlaufdrehzahl:
drehzahl_c5.jpg
drehzahl_c5.jpg (152.53 KiB) 2720-mal betrachtet
Der Teststandgeni hat 24 Magnete, also ergibt das eine Leerlaufdrehzahl von rund 125U/min und ein TSR von etwa 0,9 (Rotordurchmesser wie immer 0,5m)

Eine Stunde später war der 3 Flügler dann durch, und der 2 Flügelige durfte zeigen was er kann, aber bereits die Leerlaufdrehzahl ließ nichts Gutes erahnen...
drehzahl_2fluegel.jpg
drehzahl_2fluegel.jpg (166.71 KiB) 2720-mal betrachtet


Wieder eine Stunde später stand das Ergebnis dann fest:
diagramm.jpg
diagramm.jpg (21.89 KiB) 2720-mal betrachtet
Sieger ist eindeutig der 3 Flügelige C5.

Auch wenn der Rotor recht nett aussieht, der Unterschied ist doch sehr deutlich. Weil mich die Höchstleistung des 3 Flüglers etwas überrascht hat, habe ich ihn noch ein zweites mal gemessen (nur im Bereich um die max. Leistung, die kleine gelbe Linie im Diagramm), was die Ergebnis jedoch bestätigt hat.
Unter diesen Bedingungen habe ich auch den H-Rotor mit den 14cm hk01c Flügeln getestet, der C5 war in der Spitze über dem H-Rotor (die Daten dazu muss ich noch in die Diagrammerstellung einpflegen). Weil ich da auch schon mal ein Umgekehrtes Ergebnis (unter schlechteren Testbedingungen) hatte möchte ich diesen Vergleich aber noch mal wiederholen.

Wegen der insgesamt doch recht guten Testbedingungen traue ich mich sogar mal was zum Wirkungsgrad sagen: der liegt beim C5 in diesen Abmessungen (0,5 x 0,5m) etwa bei 9% netto, also gelieferter Strom ist 9% der im Wind enthaltenen Energie. Auch wenn sich das wenig anhört, es ist das Höchste was ich bisher gemessen habe...

Edit:
Ach ja, die Drehzahl des 3 Flügeligen C5 bei maximaler Leistung hatte ich ja auch noch ermittelt:
drehz_last_c5.jpg
drehz_last_c5.jpg (95.83 KiB) 2719-mal betrachtet
Rund 85U/min, TSR bei maximalem Wirkungsgrad ist damit 0,6.
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » Mo 20. Jun 2016, 14:39

Hier noch das um den H-Rotor mit hk01c Flügeln ergänzte Diagramm.
diagram2.jpg
diagram2.jpg (22.46 KiB) 2687-mal betrachtet
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Bernd » Di 21. Jun 2016, 16:46

Da hast du Dir eine vergleichsweise gute Testumgebung gebastelt Herbert.
Die wenigsten würden das mit einer solchen Genauigkeit machen und deswegen sind die meisten Aussagen von denen man etwas zu lesen bekommt auch sehr fragwürdig.
Bei Dir ist das durchaus anders und das ist gut so !

Wie wäre es mal einen flächengleichen Savonius als Vergleich zu testen?
Vielleicht auch einen "normalen" und einen mit diesem Benesh Profil (oder wie das hies).

Jetzt wo du einigermaßen gute Testbedinungen mit guter Wiederholgenauigkeit hast muss man das ja ausnutzen. :)

9% finde ich jetzt angesichts der kleinen Abmessungen des Rotors zwar wenig aber auch nicht ausgesprochen wenig.
Viele Zweifler haben dem C-Rotor ja auch in großen Abmessungen nicht mal soviel zugetraut.


Grüße

Bernd
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » Mi 22. Jun 2016, 06:53

Guten Morgen Bernd,
danke für die Blumen... aber weniger Aufwand geht eigentlich nicht wenn man einigermaßen gleichmäßige Bedingungen haben möchte. - Und zum Verbessern gibts auch so an der Testumgebung noch allerhand. Z.B. konnte ich die Frequenz nicht über eine lange Leitung mit messen und Aufzeichnen, weil irgend etwas das Ergebnis beeinflusst hat. Jetzt hab' ich mir erst mal geschirmte Kabel bestellt.
Dann muss ich den Testgenerator etwas vergrößern, der ist jetzt an der Leistungsgrenze: ich kann im Moment auf min 3,6 Ohm Last (davon 3,2 Ohm im Geni) regeln, die max. Leistung liegt aber schon bei 4,6 Ohm an. Und den Lastwiederstand möchte ich auch noch verfeinern. Jetzt habe ich ein 50 Ohm 100W Poti zum Regeln, da möchte ich auf etwas mit max 20 Ohm umsteigen, damit sich das auch mal genauer einstellen lässt.

Leider kann ich die Anlage nicht so stehen lassen, aber sie ist zum Glück schnell wieder installiert und auf den Raum habe ich Zugriff. Vielleich schaffe ich es ja aber auch noch eine ungenutzte Scheune zu finden... ;)

Den Gedanken mit dem Flächengleiche Savonius hatte ich auch schon, wird also kommen. Wie die Form des "Benesh Savonius" genau ist, muss ich erst noch herausfinden. Etwas ähnliches habe ich ja schon (siehe 3D Skizze oben), der lief im Freien gar nicht gut.
Was ich auch noch probieren möchte ist ein 2 Flügler C mit der gleichen Umfangsabdeckung wie der des Dreiflüglers...

Nachdem ich mir zum Profile (Flügel) herstellen eine CNC Fräse gebaut habe, geht jetzt auch das Auftriebsläufer Flügel herstellen einfacher, genauer und schneller. Der erste Satz Flügel den ich gemacht habe, ist im DUW 200 Profil und 14cm Flügeltiefe.

Die 9% Wirkungsgrad haben mich positiv überrascht, ich hatte mit weniger gerechnet. Der Rotor ist doch noch recht klein und ich denke auch beim Widerstandsläufer spielen die Randwirbel eine (deutliche) Rolle. Und: das ist ja die Stromausbeute, auch eine Großwindanlage hat da nur ca. 30%
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Ekofun » Mi 22. Jun 2016, 13:40

Guten Tag Herbert,

gratuliere Dir am so gute Studie die Du gemachsst hasst,sehr gute Arbeit.

Vorschlag vom Bernd ist gut,dann hätten wir auch Savoniusrotor Daten.Nur ,Deine Rotoren sind 0,5 m x 0,5 m.Da Savonius zwei Etagen um 90 Grad versezt hat dann solltesst Du Durchmesser 0,5 m haben und zwei Stufen aufeinander um 90 Grad versezt und 0,25m Höhe pro stufe.So ist dann Tesstfläche auch =0,25 m^2.Dann kann man ale Typen vergleichen.

Solche Rotor dreht dan im Lehrlauf bei 3m/s Wind mindestens 115 U/min.(TSR = 1) oder 172 U/min wenn TSR 1,5 ist.

Ich arbeite zur Zeit meine neue Savonius mit 9 Stufen die um 20 Grad versezt werden.D = 25 cm und H = 2,25 m.Fläche ist damit ca 0,56 m^2.

Paralell da zu mache auch Dualgeni für dem.Herr Manfred hat mir Platen für Magneten ausgefresst und geschickt,sonsst konnte so was nicht mit meinen Werkzeug Schaffen.Magneten sind schon in Platten.

Magnetplatte.jpg
Magnetplatte.jpg (193.04 KiB) 2625-mal betrachtet


1 Magnet = 4 Magneten aufeinander und 2 nebeneinander,solche 24 pro Scheibe.Luftspalt ist 12mm und Stator ist vom gleichen Material,kommen 18 Spulen ins ausgefrässte Löcher,so haben wir 6 Spulen pro Fase.Wicklung kan ca 2,5 A aushalten und das wird er selten haben.

Muss langsam machen habe Probleme mit Beinen,ewige Scmerzen bei gehen und Stehen.Mache langsam,Zeit habe ich.

Grüße

Ekofun
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » Do 23. Jun 2016, 14:58

Hi Ekofun,
ja ja, so gefräste Teile sind schon was schönes... ;) :) :)

Ich weiss nicht das bei der Leistung viel unterschied macht ob man den Svonius in 2 Stufen macht oder in einer. - Ruhiger laufen wird er halt..
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Ekofun » Do 23. Jun 2016, 22:40

Guten Abend Herbert,

herbk hat geschrieben:Ich weiss nicht das bei der Leistung viel unterschied macht ob man den Svonius in 2 Stufen macht oder in einer.


Das ist es woran ich immer in letzte Zeit denke.Leistung ist : V^3 * 0,61 * 0,2(Wirgrad) * A..

Bei einem Savonius der 1m D hat und 1m Höhe(keine Etagen und keine versezung) dann ist A 1m^2.Gleiche Savonius mit 1m D und zwei Stufen um 90 Grad versezt mit Höhe von 2m soll dann 2m^2 Fläche haben.

Aber: obere Stufe A ist voll im Wind und untere Stufe B nimmt kein Wind auf Das ist in kurzen Interwalen so und ich denke das dann Ausnuzung vom Fläche nicht voll ist,nur um die Hälfte :?

2 m^2 wird er haben wenn er hat nur eine Stufe und Höhe vom 2m.Mögliche weise fange an zu spinnen aber so denke ich.

Des wegen mache diese neue Savonius mit 9 Stufen die nur leicht versezt sind und so kann Fläche besser Ausgenuzt werden.Jede Stufe hat 0,25 m D und 0,25m Höhe.Mal sehen wie er sich verhält.

003.jpg
003.jpg (170.13 KiB) 2580-mal betrachtet


Grüße

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