Savonius-Rotor Dimensionieren

[-x-plosiv]

Hallo liebe Community,

ich hab mir hier bei euch schon einige Anregungen durch stilles mitlesen holen können und ich hoffe ihr könnt mir auch hier weiterhelfen.

Ich möchte einen 2Stufigen Savonius-Rotor mit jeweils 2 Flügeln und die Stufen 90° versetzt zueinander.

Jede Stufe soll folgende Abmessungen haben.
Durchmesser D = 50cm
Höhe H= 25cm
Blattversatz(ich hoffe das heißt so) 20%

Betreiben möchte ich damit 2 Shimano DH-3N20 Dynamos, die mit der Spannungsverdopplerschaltung beschalten werden und anschliesend ein selbstgebauter Bleiakku-Laderegler.

Nur stellen sich mir ein paar Fragen.

1. Ist die 2Stufen mit 2 Flügel Wahl die Optimale? Oder doch besser 2 Stufen mit 3 oder gar 4 Flügeln? Oder lieber eine Stufe mit 3 oder 4? Flügeln?? Was wäre das Optimale?

2. Ist mein Windrad groß genug für 2 Dynamos? Damit ich ein anlaufen bei 3-3,5m/s hab?

3. Wie kann ich mein Drehmoment berechnen? Ich habe es mit M=P/(2*PI*n) gemacht, aber damit würde ich ja den Durchmesser nicht berücksichtigen, aber ein niedrieges, breites Windrad hat ja mehr Drehmoment, als ein schmales, hohes mit gleicher Fläche, richtig?

4. Wie viel ist dran das ich keine Sturmsicherung brauche? Bzw. reicht es ab einer gewissen Spannungsschwelle(was ja dann auch hohe drehzahl/viel Wind heißt) die Dynamos mit einem 1OHM Betonnwiderstand Kurzzuschließen.

Hoffe auf eure Meinung

LG

[Bernd]

Hallo x-plosiv und herzlich willkommen hier im Forum.

Nach meiner Erfahrung kann man mit einem einzelnen Nabendynamo ab ca. 60 U/min ohne (!) Verdopplerschaltung
einen 12 V Akku laden. Volle Ladeleistung des einzelnen Nabendynamos (von ca. knapp 6 Watt bei 12 Volt) liegt
bei ca. 200 U/min an.
Wenn du einen einzelnen Nabendynamo bei 1/4 m² Savoniusfläche ohne Verdoppler einsetzt könnte das gut zu
der Leistungskennlinie passen, zumindest war es so bei meinem gleichgrossen C-Rotor.
Mit zwei Nabendynamos, deren Spannung sich addieren würde, würdest du den relativ kleinen Rotor vermutlich zu früh
zu stark belasten. Mit einem Verdoppler nach meiner Einschätzung garantiert, zumindest wenn sich die Spannungen
der Dynamos ergänzen (Reihenschaltung).
Auch ich setzte anfänglich bei meinem 50cm C-Rotor einen Verdoppler ein, was zu einer mageren Ausbeute durch
zu frühes zu starkes Belasten des Rotors führte.

Das Überwinden des Leerlauf/Losbrechmomentes zweier Nabendynamos mit einem 50 x 50cm Rotor bei nur 3 - 3,5m/s
könnte sehr knapp werden. Ich glaube es reicht nicht, sondern eher nur für etwas mehr als einen Dynamo.
Vielleicht täusche ich mich aber auch.
Mein 50cm C-Rotor erzeugt bei der genannten Windgeschwindigkeit ca. 0,12 - 0,25 Nm Drehmoment, je nach Rotorstellung
zur Windrichtung.

Ja ein grösserer Durchmesser erzeugt ein höheres Drehmoment. Beim Savonius ca. 4 x mehr Drehmoment bei doppelten
Rotordurchmesser, allerdings auch nur noch halbe Rotordrehzahl.

Nein durch Kurzschliessen des Dynamos kannst du den Rotor bei höheren Windgeschwindigkeiten nicht abbremsen.
Der Grund ist die Leisutngsbegrenzung der Nabendynamos die das verhindert. Mehr als ca. 0,5 A kann der Dynamo
auch im Kurzschluss bauartbedingt nicht liefern, was seine Bremsleistung stark einschränkt.
Bei sehr hoher Windgeschwindigkeit dreht der Rotor entsprechend der Windgeschwindigkeit. Der Dynamo
vermag daran wenig zu ändern. Immerhin würden zwei Dynamos schon mal doppelt so gut bremsen wie einer.

Du kannst deinen Savnoius nur möglichst stabil aufbauen und darauf hoffen das ihn die Fliehkräfte dann nicht zerreissen.
Die Chancen stehen nicht so schlecht. Auch mein 50cm C-Rotor überlebte mehr als 800 U/min.

Grüsse

Bernd

[-x-plosiv]

Vielen Dank für deine Antwort.

Das mit dem Weglassen der Verdopplerschaltung ist ein sehr guter Tipp, vor allem weil ich mir ja dann auch einen Dynamo Spar.
Aber wie machst du dass dann mit dem Akku laden? Einfach direkt mit einem Brückengleichrichter an den Akku gehängt? Komplett ohne Laderegler?
Oder sollte man dann vielleicht wenigstens eine Z-Diode bei ca13,7 V einbauen.
Oder ist der Akku im Verhältnis zu eingebrachten Leistung groß genug um das ab zu können?

Was mir aber noch am meisten unter den Nägeln brennt ist die Anordnung der Flügel, weil ich mich dort selbst am wenigsten auskenne.
Gibt es ein Patentrezept? Oder sind die Unterschiede zwischen den Anordnungen bloß minimal?

Hat schon jemand Erfahrung mit einstufigen 3-4 Flüglern, weil meistens sieht man ja nur zweistufige Zweiflügler.

gruß

x-plosiv

[Bernd]

Im Sektor Vertikalwindräder ist teilweise vieles noch wenig erforscht. Patentrezepte wirst du daher leider
praktisch keine finden. Es gibt irgendwo im Netz (zweifelhafte) Messungen mit mehr oder weniger Überdeckung
bei einem zweischaligen Savonius. Müsste hier im Forum auch irgendwo verlinkt sein.
20% kommt mir persönlich nicht sehr viel vor, zumal wenn von den 20% Durchlass womöglich auch noch ein im
Zentrum verlaufender Achsquerschnitt abzuziehen sein sollte.
Wie es bei 3 oder mehr Flügeln aussieht wirst du vielleicht selber ausprobieren müssen.

Besonders gute Resultate sollen die Benish und Rahai Profilgebung der Halbschalen erbringen.

Der C-Rotor und der Lenz-Rotor sind dem Savonius artverwandt. Vielleicht wäre das auch was für dich.
Ansonsten würde ich enfach mal experimentieren mit der Flügelstellung. Bei einem 50cm Rotor kann man
ja einen Ventilator als Antrieb verwenden und über den Dynamo die Höhe der erzeugten Leistung messen.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Sehr gehrte -x-plosiv und alle ander Herren,

ich bin neu und erst heute hatte ich möglichkeit anzumelden,bin heiss für Alternatiwe Energie und habe mich damit beschöftigt,auch heute mache ich versuche.das alles als Hobi und Spas für Elktromaschienenbau.sonst war ich angelernte Laborant in Stolberger Metallwerke zweks Komputer gesteuerte Gissereiüberwachung.Diises über mich,für meine ungenigende Kentnis Deutsche Gramatic bitte voraus um entschuldigung.

Zur Savonius,habe ein rotor mit drei Stufen die um je 60 Grad versetzt wurden,er stand am Balkon und hatt ein Generator von ca 100Wat gedreht.Bekomene Leistung war natürlic nicht 100 Wat aber ca 5 Wat hatte ich immer.
Rotor: jede Stufe 33 cm hoch und 30 cm Durchmesser,also gesammt Höhe ca 100 cm.Wurde er am freien Platz gestanden Ernte wäre noch viel höher.So hat er
35 Leuchtdioden zum leuchten gebract,war schön zu sehen(grün,rot,gelb).
Alle Windturbulenzen hat er ohne mühe überstanden,dabei ware auch Winde bis ca 110 Kmh obwohl Welle hatte nur 10 mm Durchmesser(Gewindestange).Glaube
so eine rotor würde passen für Ihre Generatoren.

Wichtig sind Winverheltnise im Ihre Wohnort,sollte ca mindest 2 - 3 meter/s sein.

Generator war vom Waschmaschiene,48 Nuten,12 dauer Magneten,12.plige Maschiene,eigene bau. Gruss,viel Erfolg.

[Bernd]

Hallo Ekofun und herzlich willkommen hier im Forum.
Vielen Dank für deine Schilderungen.
Vielleicht hast du auch noch ein paar Fotos von deinem Rotor oder von dem Umbau
des Waschmaschinenmotors ? Du kannst Fotos direkt von deinem PC hier in das Forum hinein laden.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

hallo,Bernd,
Danke für deine Antwort,isc kenne mich mit disen Internet nicht so gut,hab ich in seit 2 Wochen aber gerne mache ich daten wie ich Generator gebaut habe.Waschmaschinemotor hatte 48 Nuten da konnte wenig Draht rein,also habe ich jede zweite Nut abgesegt,blieben 24 Nuten und bekomme ich 8-polige maschiene,also 4 Volpole.Gewickelt wurde er mit 3 Drähte gleichzeitig,in jeden Nut kam 36 Wdg.Magneten kamen auf Leufer der wurde vorher abgedreht so das Magneten passen ins Ständer(8 Magneten).Masse:3cm lang,2 cm breit und1,1 cm hoch(eisenborneodym).Sie wurden mit Epoxilharz auf Leufer geklebt,dann spöter mit Poliester gegosen und fertig abegdreht.Fertige Ding habe ich zum bekanten Autoelektriker zum testen gebracht,beide stauten zu:seine antribs motor hatte 3 KW leistung und wurde nach 5 minuten ca 70 Grad heis.Leistung dabei bei ca 300 Wat.Generator produzierte bei 120 U/min eine Spanung von 12,5 V und belastet mit 20 Wat Autolampe.Habe keine Platz zum schreiben mehr.Vile Grüsse.

[Ekofun]

Halo Bernd,
Noch etwas:einer dise Magnet hebt 18 Kg!Voriges Jahr wolte Leufer neu lakieren konte in mit Mühe heras nehmen,musste Ständer ins Schraubstok spanen,dann mit ganze kraft zichen!Laut papieren sollen ca 0,6 Tesla haben,in jedem Fall sind sehr starck und bremsen ungemein das Windrad.

Habe eine Frage,Ziel ist mit wenig umdrehunge/min viel Volt bekommen.Wurde gehen folgendes:Windrad direkt auf Welle und mit einem "Spezialgetribe" Ständer antreiben in gegenrichtung vom Leuver,dan verdpopeln sich Umdrehungen?? Rein technisch ist das macbar und ich werde das mit einem kleinem Generator versuchen,aber bin gespant auf Deine Meinung!

Gruß Ekofun

[Bernd]

Hallo Ekofun, ja ein Generator bei dem sich der Rotor UND der Läufer drehen ist machbar.
Der Nachteil ist das man dann den Strom über Schleifringe heraus führen muss.
Verwendet man ein Getriebe 1:2 bei dem nur der Rotor 2x schneller gedreht wird erzielt man
den gleichen Effekt und benötigt keine Schleifringe.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,
Sie haben recht das ist klaar,meine Gedanken sind wie kann man Getribe wegen seine enorme Kraftverluste zu mindest verkleiner wen nicht ganz weg lassen.Ich wohne in Kroatien am Dorf bin Rentner leider hier ist Windmangeln
ca 1,5 - 3 meter/s so lohnt sich nicht auf Wind konzentrieren,aber ich libe
basteln,so werde ich eine Savonius bauen mit drei Stufen,Masse weis ich noch nicht aber Rotor soll ca 3 meter hoch und 1,25 meter Durchmesser.Generator habe schon fertig mit 100U/min gibt ca 5Wat,(Hartferitmagneten),mit Kettengetribe Generator antreiben,vom Fahrad oder Mofa.
Viele Grüsse

Ekofun