Hilfe beim Scheibengenerator (C-Rotor, Schulprojekt)

[Mo75]

Sorry, da kann ich dir nicht helfen.

[Thomas]

Hallo zusammen!

Nach ein paar intensiven und stressigen Wochen wollte ich euch ein paar Fotos unserer Ergebnisse präsentieren:

Komplett.jpg (254 KiB) 10529-mal betrachtet

Geno.jpg (184.3 KiB) 10529-mal betrachtet

Regelung.jpg (182.49 KiB) 10529-mal betrachtet

[vm]

Hallo Thomas

Sieht erstmal alles schön aus, geht,s auch ???

mfg.Volker

[Bernd]

Sieht wirklich sehr gut aus.
Ich würde mich über Daten und Erfahrungen freuen.


Grüsse

Bernd

[Mo75]

Ey, die Fotos haben Copyright Klar, du die Fotos und ich darf jetzt wieder schreiben

Danke euch erstmal für die Komplimente und vor allem für eure Unterstützung!

Ja, es funktioniert. Aber nicht ganz so wie erwartet bzw nicht so leistungsfähig wie erwartet.
Wir kriegen bei minimalen Abstand des Winderzeugers nur maximal schlappe 4,4W aus dem Geni. Dies kann an mehreren Dingen liegen:

Unzulänglichkeiten im Winderzeuger:
Wir erreichen nicht die vollen 6 sondern "nur" 5,6m/s und das nicht homogen, weil durch den Abstand der Lüfter Zonen mit geringer Luftbewegung existieren. Das gilt besonders für kleine Abstände zum Windrad. Dazu dürften auch noch Verwirbelungen durch die Lüfter entstehen. Allerdings haben wir bei einem Abstand von 3m bis Windrad-Mitte immerhin noch relativ homogene 4,8m/s aber auch nur 2,4W elektrisch.

Unzulänglichkeiten im Windrad:
Ohne große Versuche wurde der C-Rotor nach den Vorschlägen aus dem anderen Therad gebaut. Mangels Drehmomentmessung ist die mechanische Leistung und damit der Wirkungsgrad hier eine große Unbekannte.

Unzulänglichkeiten Mechanik:
Verluste in den Lagern. MMn eher weniger ein Grund. Man schafft es den knapp 10kg (!) schweren Rotor (Gewicht ohne Geno und Welle usw) mit kräftigem Anpusten mit dem Mund in Bewegung zu setzten. Er läuft sehr leicht und auch lange nach.
Allerdings haben wir über 120U/min (Leerlauf) trotz einfachem Auswuchten Probleme mit einer Unwucht, was natürlich bei dem Gewicht nicht so verwunderlich ist. Hätten wir das vorher gewusst/beachtet, hätten wir zB eine dickere Welle genommen usw...

Unzulänglichkeiten Geno
Geno bringt evt einfach nicht die Leistung. Daran glaube ich persönlich eigentlich nicht. Alle Werte liegen sehr nahe an den Berechnungen. Leider sind die einzigen Fakten die wir haben der Widerstand von 2,2 Ohm pro Strang gegen den Sternpunkt und die bereits gezeigten Spannungen. Magnet-Abstand ist wie in den Berechnungen 8mm bei 6,5mm Statordicke.

Ich vermute, dass es eine Kombination aus allen Unzulänglichkeiten ist, wobei ich den Generator nicht an der Spitze sehe.

Was am Ende wirklich schade ist, dass genaue Untersuchungen aus Zeitmangel leider nicht stattfinden konnten, dazu waren wir mit der Fertigung einfach zu knapp dran und es gab genügend grundlegende Probleme zu lösen, besonders was die Elektronik/Regelung betraf. Dazu haben wir in der letzten Woche noch 130 Seiten Doku verfasst, die sich größtenteils mit dem Bau der Anlage beschäftigt. Eine Auswertung wie wir uns (und ihr euch wahrscheinlich auch) gewünscht hätten, blieb leider aussen vor

Was ich an "Ergebnissen" noch nennen kann ist, dass sich bei minimalem Abstand zu den Lüftern (ca. 5,6m/s) eine maximale Leistung von ca. 4,4W in einem PWM-Bereich von ca. 55-65% einstellte - sowohl durch die Regelung als auch durch manuelle Einstellung des Tastverhältnisses (PWM) mit Poti und Testprogramm. Dabei stellt sich eine Generatorspannung nach Gleichrichtung von ca. 21V (65%) bis ca. 25V (55%) ein. Auch das passt gut zu meinen Berechnungen. Der Strom ist mit ca. 200mA (65%) bzw 175mA aber etwas dürftig.

Schlussendlich müssen wir uns damit abfinden, dass wir eine funktionierende Anlage hergestellt haben, die noch einiges an Optimierungs- und vor allem "Experimentier- und Forschungspotentail" in allen Bereichen (Mechanik, Rotor, Elektronik, Programmierung und evt Geno) bietet. Ich hoffe, dass sich in den nachfolgenden Jahrgängen fähige und interessierte Leute finden, die sich die Anlage nochmal vornehmen. Es ist eine äußerst komplexe Anlage und wir haben wahrscheinlich mehr als doppelt so viele Stunden wie angesetzt (120h pro Person) investiert.

Ich werde später im anderen Thread noch einiges zur Regelung loslassen...

Mit gemischten Gefühlen,
Mario

[herbk]

Guten Morgen Mario,
das hört sich so nach Abschied an... wär' aber schön wenn wir auch nach Ende Eures Projektes noch von Euch hören würden.

Schade, dass nicht das erwartete Ergebnis herausgekommen ist, aber ich denke, dass Rotor und Geni das eigentlich hergeben.

Unzulänglichkeiten im Winderzeuger:
Hier denke ich bleibt am Meisten auf der Strecke. Der Querschnitt der bewegten Luftsäule müsste deutlich größer sein als der Querschnitt des Rotors, die Luft weicht sonst einfach nur aus. Dazu kommen dann die von Dir schon genannte inkonsistente Strömung und es bleibt am Rotor nicht mehr viel von den 5,6m/s übrig.

Unzulänglichkeiten im Windrad:
na ja, wie der optimale C-Rotor aussieht weiß ja eh noch keiner... Ich würde als erstes den Rotor oben und unten schließen und noch mal messen.

Unzulänglichkeiten Mechanik:
sorry, wenn ich mich da ein wenig drastisch ausdrücke - aber sieht aus wie vom Bastler und nicht wie von Technikern.
Das Ganze ist sieht zwar schön aus und ist sauber gearbeitet, aber darüber wo welche Kräfte auftreten und wie man sie auffangen kann hat sich offenbar niemand Gedanken gemacht...
Nur so als Beispiel: Die bewegte Masse sitzt oben und hat so gut wie kein Gegengewicht. Das ganze steht auf einer Seite auch noch nur auf Rollen, so dass die kleinste Unwucht das Ganze in Schwingung versetzt. Selbst wenn der Rotor zu 100% gewuchtet wäre, würde sich die Anlage durch die Lastwechsel des Vertikalrotors aufschaukeln.
Sieh Dir dazu mal eines meiner Filmchen mit dem H-Rotor an, wie da der ganze Tisch wackelt wenn der Rotor etwas auf Drehzahl kommt. Meine Flügel wiegen inkl. Halter gerade mal 130g (je Flügel), der Tisch inkl. Testanlage mehr als 15Kg.

[Bernd]

Danke für die Erläuterungen Mario.
120 U/min sind schon ne ganze Menge, da bekommt man Respekt vor dem Rotor, besonders wenn die Flügel so schwer sind.
Aber auch jede winzige Unwucht wirkt sich dann auf das Laufverhalten aus.
Die Lastwechsel werden hingegen durch das Gewicht wie durch einen Akku gepuffert und sollten weit weniger wirken als bei einem leichten Rotor.

Aus meiner eigenen bescheidenen Testerfahrung kann ich berichten das die kleinste "Schwergängigkeit" im Lager einiges an Leistung frisst,
gerade dann wenn man nur im einstelligen Wattbereich davon zur Verfügung hat.
Ich gehe eigentlich relativ fest davon aus das eine Lagerung, sofern sie aus "normalen" gefetteten Radiallagern besteht,
doch einiges an Energie aufnimmt. Bei so geringen Leistungen kann der Messfehler dann schnell bedeutend werden.
Das hohe Gewicht der Flügel täuscht einem dabei evtl. eine Leichtgängigkeit vor die real nicht unbedingt vorhanden sein muss.
Würde der Rotor statt 10Kg nur 100gr wiegen, würde ihn die Lagerung evtl. sehr schnell abbremsen.

Euer ganzer Testaufbau wirkt auf mich keineswegs gebastelt sondern genau das Gegenteil, es wirkt sehr gut durchdacht und gut ausgeführt.
Für mich genau richtig für den Zweck für den es entworfen wurde und auch noch sehr schön anzuschauen.
Warum Herbert das so stark kritisiert erschliesst sich mir nicht. Man kann es mit Kritik vielleicht auch übertreiben.
Euer gezeigter Aufbau ist der bisher beste und professionellste Outdoor Testaufbau den ich hier im Forum bisher gesehen habe, meinen Respekt !
Nur im Windkanal kann man noch besser testen.

Ich selber hatte immer Kennlinien meiner Rotoren aufgenommen um den Punkt der Maximalleistung zu finden.
Hierbei habe ich die Rotoren manuell belastet und dann Drehmoment und Drehzahl aufgenommen und daraus die Nutzleistung berechnet.
Wenn ich es recht verstanden habe versucht ihr das gleiche durch eure Schaltung ermitteln zu lassen.
Ihr könntet aber auch mal den Generator schrittweise manuell den Rotor stärker belasten lassen um so den peak Powerpoint zu finden.
Der Peakpoint müsste bei etwa 60 bis 65% der Leerlaufdrehzahl liegen.

Einen Punkt der möglichen Fehlerquellen vermisse ich, eure MPPT Schaltung und deren Funktion.
Ist es denn gesichert das ihr genau den Peakpoint mit Hilfe der MPPT Steuerung gefunden habt ?

Es wäre echt schade wenn dieser super schöne Rotor jetzt in einem Lagerraum sein Ende finden würde, da würde ich ihn eher abkaufen wollen.


Grüsse

Bernd

[Mo75]

Hallo zusammen,

danke für die warmen Worte, Bernd

Herbert hat nicht ganz Unrecht, der Aufbau ist nicht optimal und könnte durchaus noch stabiler gebaut sein. Allerdings muss ich zu unserer Verteidigung sagen, dass die Entscheidung die schweren Alu-Profile zu nehmen erst sehr spät fiel und das Gestell dafür nicht gedacht war. Es steht übrigens nicht auf den Rollen, sondern auf 4 Füßen. Die Rollen berühren nur beim Kippen zum Transport den Boden. Im Nachhinein könnte man offensichtlich an einigen Stellen noch verbessern. Ein drittes Lager direkt unterm Windrad oder eine deutlich dickere Welle wären so Punkte. Je nach Drehzahl kommt die Fuhre in Resonanz Eine Abstützung/Abfangung des Rahmens wäre auch gut. Nebenbei, die Anlage bringt ohne Windgenerator ca. 70-75kg auf die Waage...

Eine Messung der mechnischen Leistung würde ich mir auch wünschen - nicht zuletzt, weil somit der echte Wirkungsgrad des Genos überprüft werden könnte. Von der Auslegung her scheint es zu passen, der MPP liegt bei >5m/s bei Generatorspannungen von ca. 24V - so wie geplant.
Der MPP-Tracker an sich spielt in der Leistungsbetrachtung keine wirkliche Rolle. Die Sensorik gibt mMn korrekte Messwerte des Generatorstromes und -Spannung - also Generatorleistung - aus (Eingangswert). Das haben wir mit Multimetern überprüft. Ebenso hatte ich eine Testversion der Software gestrickt, mit der ich mit dem Poti die PWM manuell einstellen und so den MPP von Hand finden konnte. Selbst das war wegen schwankenden Messwerten nicht einfach, aber man kann schon sehen, wenn die Automatik den MPP gefunden hat.
Dazu hatten wir anfangs mit ein paar verschiedenen Glühbirnen als Last hinterm GR getestet und mit Multimetern Strom und Spannung gemessen. Mit einer 75W Halogen E27 Birne war die Leistung in einem sehr ähnlichen Bereich und nahe am MPP.

Im anderen Thread steht auch noch einiges zur Regelung...
viewtopic.php?f=19&t=2101&start=10
Leider ist die Resonanz dort nicht so groß - liegt wahrscheinlich auch an der Komplexität und der geringen Nutzbarkeit für die Praxis...

Grüße,
Mario

[vm]

Hallo Mario

1.Eigentlich könnt ihr euch bei 10 Watt keine Elektronik leisten !( der Gleichrichter ist schlimm genug )

2. Schlimmer ist die Mechanik , wahrscheinlich neue nicht eingelaufene zu große Radial-Lager die hauptsächlich Axial belastet werden ( auf Grund des rotierenden Gesamtgewichts )

3.Die Windwand ist nicht beruhigt und scheinbar nicht Kanalisiert ( das reicht nur zum vergleichenden Schätzen )

Ich finde es dennoch schade wenn das Teil in einer Ecke verschwindet und auf einen Nachfolger wartet ( da ist noch was machbar , aber bitte kein 3. Lager für den Zwerg )


mfg.Volker