Anfangsdrehmoment berechnen

Anfangsdrehmoment berechnen

Beitragvon Totte » Sa 28. Dez 2013, 18:42

Hallo liebe Forenmitglieder,

ich habe die Weihnachtsfeiertage genutzt und ein wenig gespielt :-)
Dabei habe ich aus einem Spielzeugwindrad
0933307_001_001_xtralarge_1[1].jpg
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(dA = 0,87m) ein kleines Windrad mit Schrittmotor-Generator gebaut.
Das Anfangsmoment habe ich mit knapp 0,4Nm berechnet (93g bei 43,5cm Hebelarm)
Jetzt möchte ich gern die Anfangswindgeschwindigkeit berechnen, bei der der dreiflüglige Rotor seine Drehbewegung beginnt.
Wer kann helfen und entweder die passende Formel zur Berechnung oder Messwertabellen zur Abschätzung?

Viele Grüße
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Re: Anfangsdrehmoment berechnen

Beitragvon Bernd » Sa 28. Dez 2013, 18:54

0,4 Nm enstpricht etwa der Schwergängigkeit eines getriebelosen Nabenmotors fürs Fahrrad, zumindest von denen die ich bisher testete.
Das ist schon mal was und es wird ne weile dauern bevor ein 0,87m Auftriebsläufer das überwinden kann.
Berechnen kann ich es allerdings nicht, nur schätzen aus dem Bauch heraus. 5m/s

Grüsse

Bernd
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Re: Anfangsdrehmoment berechnen

Beitragvon Totte » Mo 30. Dez 2013, 22:11

Das Thema lässt mich nicht in Ruhe - kann man das nicht mit der Formel zur theoretischen Windleistung berechnen?
Ansatz.png
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Re: Anfangsdrehmoment berechnen

Beitragvon Bernd » Mo 30. Dez 2013, 22:26

Während des Anlaufes hat das Windrad aber noch überhaupt keinen Wirkungsgrad, auch keine 25%.


Grüsse

Bernd
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Re: Anfangsdrehmoment berechnen

Beitragvon Totte » Mo 30. Dez 2013, 22:46

Na aber sicher doch hat das Windrad beim Anlaufen Verluste - der Wirkungsgrad ist ja im Grunde nichts anderes als die prozentuale Bewertung der auftretenden Verluste bei der Konvertierung von Energien. Die Frage ist also wohl nur noch, ob ich mit den geschätzten 25% in etwa richtig liege?
Denn, in den gemessenen 0,4Nm Anlaufmoment stecken doch die Verluste des Schrittmotors (Generator) und des Getriebes ...
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Re: Anfangsdrehmoment berechnen

Beitragvon Bernd » Mo 30. Dez 2013, 23:38

Wenn ein Auftriebsläufer beim Anlaufen einen Wirkungsgrad von wenigen einstelligen % hat dann ist das wahrscheinlich
schon hoch gerechnet.


Grüsse

Bernd
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Re: Anfangsdrehmoment berechnen

Beitragvon Ekofun » So 20. Apr 2014, 18:23

Hallo Totte,

gängige Formel ist V^3 * 0,61 * Wirk. * A für leistung.

Ein N/m /s = 1W = 102 ; 40 gr/m/s = 0,392 W.

D = 0,75 m ; A = 0,44 m^2....... Formel nach V lösen.....

V^3 = 0,392 W /(0,61*0,15* 0,44m^2) = 0,392/0,04 = 9,8. ; Jetzt soll man drite Wurzel aus 9,8 zihen und bekommt man Vindgeschwindigkeit für Anlaufmoment.

Dritte Wurzel aus 9,8 = 2,14m/s. Das ist aber nur für Geni,alle sonstige Verluste sind nicht dabei.So denke das er anleuft zwischen 3 und 4 m/s Wind. Und Wirkungsgrad habe auf 0,15 genommen,weil H.Bernd recht hat,im Stilstand ist keins Wirkungsgrad dabei.

Ich werde so rechnen,andere Weg ist mir nicht bekant.

Z.B. Dr.Crome sagt folgendes: wenn man will das Windrad bei 3 m/s Wind anleuft dan müssen Flügel 40 % gesamt Fläche annehmen.

Also venn Windrad 3m^2 Fläche hat dann sollen Flügel 40 % vom 3m^2 haben,also 1,2m^2.So nach Her Dr. Crome,gilt für Kukate-Windräder.

Grüße

Ekofun
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Re: Anfangsdrehmoment berechnen

Beitragvon vm » So 20. Apr 2014, 19:35

Hallo!

:? Ich glaube Bernd hat recht, so kann man an die Sache nicht herangehen.

Bei einem TSR von 1 könnte man davon ausgehen das sich das Anfangsdrehmoment aus der Tatsächlich dem Wind zugewandten sichtbaren Flügelfläche und der Windgeschwindigkeit bzw.der daraus resultierenden reinen Schubkraft ergibt.

Dazu müssten die Blätter in etwa 45° angestellt sein ( bei dem Abgebildeten Windrad ) was bei Auftriebsläufern aber aber nicht der Fall ist da sie nicht für den Anlauf sondern für die Leistungserzeugung ( Drehzahl ) optimiert sind , was ja auch Sinn macht ;)

Senkt man den TSR weiter unter 1 müsste das erzeugbare Anfangsdrehmoment stark steigen , erhöht man den TSR über 1 müsste es sehr stark sinken.

Aerodynamik , Wirkungsgrad und Gesamtfläche ( Flächeninhalt aus Kreisdurchmesser )dürften da völlig irrelevant sein.

Nur der Anstellwinkel der Flügel ,die Hebellänge und die Flügelfläche sind entscheidend für das Drehmoment beim Start.

Ich denke mal ,daß man so eine Berechnung nur bei den Amerikanischen Windrädern mit vielen Brettern als Flügel halbwegs genau hinbekommt :(

mfg.Volker
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