Planetengetriebe Gewinn-/Verlustrechnung

[Manfred]

Hallo,

eine Steigerung der Geschwindigkeit des Magneten zur Spule = Gewinn.
durch die kompakte Bauform, die vielfältigen Angebote der verschiedenen Drehzahlbereiche = Gewinn.
eine mechanische Integration in einen Generator ist einfach.

Aber wieviel mehr an Kraft muss nun der Repeller aufbringen um die mechanischen Reibungsverluste zu überwinden und wie hoch ist der Gewinn an Generatorleistung

Hier nun die ersten Versuche um mir Klarheit zu verschaffen um welche Kräfte es geht. Drei gebrauchte Panetengetriebe stehen mir zum testen zur Verfügung.

Der Testaufbau: Hebelarm 0,83m, eine Feinwaage bis 1000gr, bei Drehzahlen 125 U/min und 500 U/min. Eine Bremse für die Generatorseite muss ich noch bauen um unter Last zu testen.

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1. Getriebe 1:10 85 / 88 Gramm bei einem Hebelarm von 0,5m von Hand gemessen = 13 Gramm

2. Getriebe 1:3 4,2 / 5,8 Gramm

3. Getriebe 1:4 4,3 / 5,3 Gramm

Das 3. Getriebe habe ich nun auf der Abtriebseite ( Generatorseite) wilkürlich mit einem Besenstiel kräftig belastet. Die Waage zeigt nun 15 Gramm.
Den Besenstiel werde ich noch durch eine kontrollierbare Bremse ersetzen.
Das 1 : 10 Getriebe glaube ich hat eine Macke es macht auch Geräusche, das muss dann wohl in die Tonne.
Mein erster Eindruck ist, das scheint zu funktionieren. Die zusätzliche Belastung des Repellers scheint mir erträglich.

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Tipps und Hinweise zur Methode sind willkommen.

Grüsse
Manfred

[Bernd]

Zusätzliche Belastung durch die Übersetzung als solches gibt es eigentlich keine, wenn man mal von den Verlusten
innerhalb des Getriebes absieht.

Der Repeller des Windrades gibt nach wie vor die gleiche mechanische Energie Richtung Getriebe/Generator.
Der Windradrotor behält seine Drehzahl und seine "Kraft", das Drehmoment, bei.
Das Getriebe wandelt aber das Verhältnis aus Drehmoment und Drehzahl so um das der Generator nicht so
gross und teuer werden muss. Energetisch bleibt alles beim alten. Das Windrad wird immer gleich stark belastet,
egal ob ich im 100 Watt mit einem Direktläufer oder 100 Watt mit einer Generator/Getriebekombination entnehme.

Man muss allerdings sagen das der Wirkungsgrad eines Getriebes bei ganz geringen Leistungen sehr schlecht ist.
Hier steht dann den Reibungsverlusten eine sehr geringe Abgabeleistung gegenüber.
Der Anlauf des Windrades kann sich dadurch gering nach höheren Windgeschwindigkeiten verschieben.
Klingt vermutlich daramtischer als es ist. Ein zusätzliches Anlaufmoment in der Grössenordnung von 0,0x Nm ist
nicht wirklich viel.
Ich sehe Nachteile eher in der Geräuschentwicklung und der Haltbarkeit, vor allen aber die Geräusche sind unschön.

Deine 1:3 und 1:4 Getriebe drehen ja wirklich ausgesprochen leicht. Die paar Gramm an so einem Hebelarm sind ja
wirklich fast nichts.

Für eine genaue Messung wäre es (zumindest theoretisch) richtig wenn die Krafteinleitung in die Waage mit 90 Grad erfolgt.
Die Wirklänge des Hebelarms ist bei so schräger Anordnung des Hebelarms zur Waage nicht die Länge des Hebelarms.
Die Wirklänge des Hebelarms ist in dem Foto waagerecht von Waagendruckpunkt bis zu dem Punkt zu messen wo man von der Mitte
der Getriebeachse lotrecht nach unten auf den waagerecht herüber gezogenen Messpunkt treffen würde.
Grundsätzlich würde das aber nichts gravierendes am Ergebnis ändern.


Grüsse

Bernd

[Manfred]

Hallo Bernd,

dem kann ich Vollinhaltlich nur zustimmen.

wenn man mal von den Verlusten
innerhalb des Getriebes absieht.

Der Leistungsverlust eines Planetengetriebes unter Last interessiert mich, das ist der Grund. Der scheint sehr gering zu sein und es spricht alles für den Einsatz eines Getriebes.
Der Hintergrund dieser Test ist: ein handelsüblicher Generator mit einer Nenndrehzahl von 1500 U/min. wird mit einem 10:1 Getriebe zum Windgenerator umfunktioniert. Der Bastelspass bleibt dabei natürlich auf der Strecke.

Grüsse
Manfred

[Bernd]

Das 3. Getriebe habe ich nun auf der Abtriebseite ( Generatorseite) wilkürlich mit einem Besenstiel kräftig belastet.
Die Waage zeigt nun 15 Gramm.

Der auf 15 Gramm angestiegene Wert bedeutet aber nicht das die zusätzlichen 10 Gramm neu hinzugekommene
Getriebeverluste "unter Last" wären. Die zusätzlichen Gramm mal die Drehzahl ergeben die mechanische Leistung die an deinem
Besenstiel reibt und ihn warm werden lässt. Auf die Höhe der Verluste unter Last kann man mit diesem Szenario nicht schliessen.
Sorry wenn ich das so verdeutliche und sich mancher fragen wird warum ich das überhaupt erwähne weil es doch logisch ist.
Einige Mitleser würden aber sonst vielleicht andere Rückschlüsse ziehen

Der Leistungsverlust eines Planetengetriebes unter Last interessiert mich, das ist der Grund.

Der ist nur sehr schwierig durch Messung der mechanischen Leistung vor und hinter dem Getriebe unter Last
zu ermitteln denn die Differenz aus diesen beiden Messungen entspräche dann den Verlusten.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Der Hintergrund dieser Test ist: ein handelsüblicher Generator mit einer Nenndrehzahl von 1500 U/min. wird mit einem 10:1 Getriebe
zum Windgenerator umfunktioniert.

Das wäre natürlich möglich und wird ja in ähnlicher Form bei grösseren Rotordurchmessern auch oft so gemacht.
Man muss natürlich bedenken das man sich im Verhältnis der Übersetzung gleichzeitig auch die Schwergängigkeit des Generators,
also sein Anlaufmoment, hochtransformiert. So würde bei einer 1:10 Übersetzung aus einem Anlaufmoment von beispielsweise 0,2 Nm
mal eben 2 Nm was dann schon ne Menge wäre.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo an Alle,

Getribe ist eine Hebelart und für ihn gilt auch Hebelgesez,so hänge eine Datei um das Thema verständlicher machen.

Grüße

Ekofun

[Spielmops]

Hab Urlaub und bin ein leidenschaftlicher Windradbastler !
Getriebe sind ein Problem was ja allgemein bekannt ist.
Ich hab ein Windrad gebaut mit folgenden technischen Daten.

Generator Nennleistung bei 1000 U min 0,74 KW 100 % überlastfähig !
Typ Siemens 3 Phasen Wechselstrom Motor 1 FU 30 97 - 6TV 91- Z
Bei 160 V Y 5,9 A = 944 W

Stirnradgetriebe 1 : 5,01 ( Neu )

Nabengewicht 20 Kg , Drei Flügel je 11 Kg zusammen 53 Kg !
Raddurchmesser 4,10 m

Ohne Regelung ständig belastet mit drei Heizwiderständen a 100 W 230 V

Um es kurz zu machen, eine stattliche Anlage. Schönheitsfehler läuft immer gegen Last an !
Funktioniert hervorragend aber nur bei Starkwind !

Nun zum Getriebe hier Gegenstand der Diskusion !
Das Getriebe hat ein Datenblatt !!!! Die Daten sollten beachtet werden !!!
Hier findet man sollche Angaben wie zulässiges Drehmoment !
zulässige Achslast
zulässige Achsialkräfte !!

Nun hat ein Windrad ja ein paar Betriebsparameter die uns keine Freude machen !!
Es entstehen Schwellkräfte die den Mast belasten die Flügel und was meistens vergessen wird die Lager der Getriebe / Generatoren !!
Als ich angefangen habe mich mit der Thematik zu befassen wurde schnell klar, dass der Getriebewiderstand bei der Sache mein kleinstes Problem ist !!

Das Getriebe musste die Belastungen die zu erwarten waren aushalten !!
Dazu gehörten in meinem Falle eine Nabenaufnahme mit mindestens 30 mm Welle !
Achsialkräfte die schon mal 200 Kg erreichen können !

Auf was ich raus will, kleine Windräder sind mit Getrieben nicht wirtschaftlich zu betreiben !
Was wir brauchen ist ein Generatorhersteller der die Marktlücke erkennt und Generatoren für unsere Zwecke baut !
Drehzahl bis 500 U min. 1 Kw bis 5 Kw Leistung.

Im übrigen bin ich bei euch und freue mich über eure Aktivitäten.
Euer Spielmops

[Spielmops]

Ein paar Bilder dazu.

[Spielmops]

Noch eins, die ersten Versuche 2008

[Spielmops]

Belastungstest Flügel