Nabenmotor, Frage zur Dimensionierung

[Carlo]

Moin,
während ich auf meinen neuen Nabenmotor ( http://www.ts-audio.biz/pr_ETT1250235.html ) wachte, habe ich volgende Überlegungen angestellt: in der Hoffnung dass der Savonius bei 2-3 m/s anläuft sollte er, ausgehend von einer Schnelllaufzahl von 0,8, bei 3m/s etwa 67 U/m schaffen. (Laut H.Schulz sollte ein guter Savonius eine SLZ von 1 schaffen; da ich mir viel Mühe mit der Konstruktion und Lager gemacht habe, hoffe ich die 0,8 zu erreichen)

Hab mir jetzt überlegt um doch eine kleine Übersetzung von max. 1:1,5 über Riemenscheibe einzusetzen, was die Drehzahl auf etwa 100 U/m bringen würde.

Wenn ich es in andern Threads richtig verstanden habe würde die BR6-Schaltung mit Elko am Schwanz die Spannung um etwa das 1,6 fache erhöhen. Wenn ich nun Bernds Werte von seinem früheren Test mit dem Nabenmotor einsetze, kann man annehmen dass der Motor unter Last etwa 0,1V pro Umdrehung liefert, bei 100U/m kämen also 10V x 1,6 (BR6) = 16V bei 3m/s heraus, was schon einen Ladebeginn bei 2,6 m/s möglich machen würde.
Bei 13V am Gleichrichter würde ich den Elko wegschalten, dafür würde ich einen Ausgang der Siemens benutzen, sind Relaisausgänge bis 10A.
Das Anlaufmoment würde durch die Übersetzung natürlich auch um das 1,5fache erhöht, das könnte ich aber dadurch lösen, dass ich die Last (mein Laderegler) erst aufschalte, wenn der Savonius angelaufen ist, auch über die Siemens LOGO!.

Was ist von dem ganzen zu halten?

Carlo

[Bernd]

Sehr gut durchdacht, noch ein paar Anmerkungen :

in der Hoffnung dass der Savonius bei 2-3 m/s anläuft sollte er, ausgehend von einer
Schnelllaufzahl von 0,8, bei 3m/s etwa 67 U/m schaffen

Kurz nach dem Andrehen ist der Rotor unter Umständen noch von der Schwergängigkeit des
Generators belastet und erreicht dann vermutlich nicht ganz die Drehzahl die er völlig ohne Last
erreichen würde.

kann man annehmen dass der Motor unter Last etwa 0,1V pro Umdrehung liefert, bei 100U/m kämen also 10V

So würde ich das nicht sehen. Wie stark die belastete Spannung von der Leerlaufspannung nach unten abweicht ist
von der Höhe der entnommenen Leistung abhängig. Damit aus 14Volt (Leerlaufspannung) 10 Volt werden müsste
bei den 0,5 Ohm des Generators schon einiges an Leistung heraus geholt werden.
Genau das ist aber bei Ladebeginn nicht der Fall, da kommt nämlich noch wenig Leistung zustande.
Für den reinen Ladebeginn kannst du die vollen ca. 14 Volt bei 100 U/min ansetzen.

Grüsse

Bernd

[Carlo]

Wie stark die belastete Spannung von der Leerlaufspannung nach unten abweicht ist
von der Höhe der entnommenen Leistung abhängig.

Und das wiederum ist abhängig vom Ladezustand meiner Batterie, welcher sich konstant ändert. Da helfen dann nur Erfahrungswerte wenn alles mal läuft. Bei meiner Annahme bin ich ausgegangen von deinen Messwerten bei 35W Belastung durch die Halogenlampe, diese 35W ist in etwa die Leistung der z.Z. angeschlossenen Verbraucher am Wechselrichter (inklusive des Eigenverbrauchs des Wechselrichters).
Bin gespannt.
Danke für die Info,
Carlo

[Bernd]

Carlo beim Ladebeginn kann nur die Leistung dem Windrad entnommen werden, die der Rotor zu
diesem Zeitpunkt schon bereitstellen kann, egal wie voll oder leer der Akku ist.
Diese "Anfangsleistung" ist sehr bescheiden und keinesfalls sofort 35 Watt oder so.
Einzig die Drehzahl bei der der Ladebeginn erfolgt, ändert sich etwas mit dem Ladezustand.

Grüsse

Bernd

[Carlo]

Du hast recht, "belastet" wird ja primair die Batterie, der Wechselrichter wird erst bei ausreichender Spannung (12,6V) eingeschaltet und bei 11,3V wieder ausgeschaltet. Heute war er 2 Stunden an, bei einem Ladestrom von 3A schafft er das gerade so, inzwischen ist die Last wieder runter und er lädt im Moment noch mit 1A die Batterie.
Wenn der Rotor im untersten Bereich nur 0,5 oder 1A liefert ist das schon ok, da hilft jedes Bisschen.
Carlo

[Carlo]

So, der Nabenmotor ist heute gekommen und ich hab mal schnell erste Messungen gemacht.

Widerstand: gemessen 0,4 Ohm, da meine Messlitzen 0,2 Ohm aufweisen sollte pro Spule 0,2 Ohm anfallen, auf Grund der Messergebnisse werden die Spulen im Dreieck geschaltet sein.
Bei 60 Umdrehungen liegen etwa 7,2V (wäre ein Faktor 0,12) an, ist aber sehr grob ermittelt, da mein Fahradtacho keine Drehzahlen mist muss ich mühselig von Km/h umrechnen und außerdem hab ich das ganze von Hand gedreht, da bleibt die Genauigkeit eh auf der Strecke.

Was auch aufgefallen ist, ohne Kondensator hinter dem Gleichrichter schwankt die Spannung am Gleichrichterausgang enorm, erst wenn ich den Elko (4700nF 50V) dranhänge bleibt die Spannung konstant. Kann aber nicht feststellen dass die Spannung mit Elko um das 1,6-fache steigt. Bin mir auch nicht sicher ob meine Dioden optimal sind, welche würdet ihr empfehlen?

Leider ist das Teil ohne jegliche Beschreibung geliefert, deshalb noch eine Frage: weiss jemand wofür die 5 dünnen Drähte sind sind die aus dem Motor rauskommen?

Bernd, wie hast du das Anlaufmoment ermittelt? Hebelgesetz oder so?

Carlo

[andreas]

Hallo Carlo,

so stark schwanken sollte die gleichgerichtete Wechselspannung aber nicht. Ein intakter Drehstromgenerator liefert über einen Brückengleichrichter die gut überlappten Phasen an. Die Welligkeit beträgt normalerweise um die 15 %. Wenn Du kannst, schau die Spannung ohne Elkos mal mit dem Oscar an. Dort sollten kaum Spannungseinbrüche zu sehen sein.

MfG. Andreas

[Carlo]

Hallo Carlo,

so stark schwanken sollte die gleichgerichtete Wechselspannung aber nicht. Ein intakter Drehstromgenerator liefert über einen Brückengleichrichter die gut überlappten Phasen an. Die Welligkeit beträgt normalerweise um die 15 %. Wenn Du kannst, schau die Spannung ohne Elkos mal mit dem Oscar an. Dort sollten kaum Spannungseinbrüche zu sehen sein.

MfG. Andreas

Oscar hab ich nicht, aber das mit den 15% passt dann schon, mit Elko stabile 4V, ohne gehts hin und her bis 3,5 runter. Dazu kommt mein "professioneller Messstand" mit Handbedienung . Der Zahlensalat auf meinem Voltmeter kann man da eh nicht mehr folgen....

Carlo

[Bernd]

hallo Carlo und danke für deine Tests !
Interessant wäre mal eine (Wechselspannungsmessung) zwischen zwei Phasendrähten im Vergleich
zu der Spannung hinter dem Brückengleichrichter (mit allen Phasen drann).
Ich nehme nämlich an das sich die Spannung da nicht gross ändert.
Es wäre schön wenn du das nochmal testen könntest.

Allerdings bin ich mir auch noch nicht ganz klar wie du bis jetzt gemessen hast.
Hattest du einen Drehstrombrückengleichrichter verwendet ? (der mit 6 Dioden)

0,2 Ohm sind extrem wenig und daher befürchte ich fast das vielleicht dein Messgerät etwas zu
Gunsten des Motors anzeigt. Wenn es aber dabei bleiben würde, das wäre super.

Das Anlaufmoment kannst du so ermitteln:
Du friemelst an die Motorachse einen Holzstab oder ähnliches von ca. 20cm Länge (kommt ein
bisschen auf den meßbereich deiner noch nötigen Küchenwaage an)
Dann hälst du den Generator so, das das Ende des Stabes auf die Küchenwaage drückt.
Nun drehst du den Generator so das die "Schwergängigkeit" des Generators über den Stab auf die
Waage drückt.

Abschliessend brauchen wir noch den Abstand von Generatorachsen Mitte bis zu dem Punkt des Stabes
der auf die Waage drückte sowie natürlich wieviel Gramm du während des Drehens ablesen konntest.

102 Gramm an einem 1m langen Stab entspricht 1 Nm. Anhand dieser Vorgabe kannst du deinen Wert
errechnen.

Grüsse

Bernd

[Carlo]

auf Grund der Messergebnisse werden die Spulen im Dreieck geschaltet sein.

Moin, ich muss mich da wahrscheinlich korrigieren. Ich hab gerade nochmal in aller Ruhe (gestern war hier etwas Hektik ) gemessen und bin inzwischen zu der Auffassung gekomen dass die Spulen doch im Stern geschaltet sein müssen. Wenn ich 2 Drähte zusammenlege schalte ich diese (wenn im Stern geschaltet) parallel, heisst, der Gesamtwiderstand dieser 2 Spulen halbiert sich (R1*R2)/(R1+R2). Also wenn ich zwischen diesen beiden und der dritten Ader messe müssen da 0,3 Ohm rauskommen, und das ist genau was ich messe. Also Stern.

Gemessen mit selbstgelöteten Drehstrombrückengleichrichter (6 Dioden)

Auf diese Idee mit der Drehmomentberechnung wäre ich so nicht gekommen, super. Da werde ich Muttern heute mal kurz die Küchenwaage klauen.....

Weitere Werte im Laufe des Tages.

Carlo