Modellgenerator / Baubericht

[miniwindi]

Na dann kann ja bald das nächste AKW abgeschaltet werden
Tolle Arbeit Manfred
Viele Grüße Herbert

[Manfred]

Hallo Herbert,

abschalten geht nicht, AKW Brunsbüttel wartet auf meinen neuen Generator.

Ich hatte eine PN Anfrage wer liefert mir den Kunststoff. Für alle http://www.polyquick.de/DE/startseite/ hier kaufe ich ein.

Die zweite Phase ist verklebt. Jede Spule habe ich einzeln in die Lücken eingearbeitet und mit einem schnell reagierenden Harz verklebt.

Als Generator für ein Windrad würde sich an dieser Stelle meine Bauweise ändern. Ein gebrauchtes, eingelaufens Planetengetriebe i = 1:10 würde die Drehzahl gewaltig erhöhen. Der zusätzliche Getriebewiederstand auf r = 50cm gemessen beträgt 13 Gramm. Welcher Leistungsverlust daraus resultiert, das kann ich nicht beurteilen.

Stellprobe Getriebe und Rotor

DSC00584.JPG (101.51 KiB) 6345-mal betrachtet

Grüsse
Manfred

[Bernd]

Super Manfred ! Ich würde gerne noch wissen wie du das mit dem Formen der zweiten Spulenschicht
gemacht hast. War es schwer die Spulenenden so zu biegen das es genau in die erste Schicht passt ?
Kriegst du denn jetzt noch den Kunststoffring über das Spulenpaket ? Ich fagte weil ja die Spulen nach
oben gebogen sind.
Da werden wir ja bald Werte des fertigen Generators von Dir hören können, ich freu mich schon drauf.

Die 13 Gramm an einem 50cm langen Hebel mit denen du das Getriebe solo drehen konntest entsprechen
ca. 0,064 Nm. Wieviel das an Verlust in mechanischer Leistung ergibt ist von der Drehzahl mit der man
den Getriebeeingang dreht abhängig.

Die vereinfachte Formel lautet : P = Nm * U/min / 9,55

Ein Beispiel der Verluste wenn der Rotor mit 100 U/min rotiert:

P = 0,064 * 100 / 9,55 = 0,67 Watt Verlustleistung

Wir sehen die Verluste sind gering, denn bei 100 U/min des Rotors würde der Generator dank 1:10 Übersetzung
schon mit 1000 U/min rotieren und wäre somit in der Lage schon kräftig Enegie zu produzieren.

Grüsse

Bernd

[homatec]

Hallo Bernd,

deine Abschätzung der Verlustleistung stimmt leider nicht.
Manfred hat (meiner Vermutung nach) nur das Losbrechmoment des Getriebes ermittelt.
Ich bitte um Korrektur wenn die 13 g dynamisch gemessen sind.
Leider hat das ding dann auch noch einen Wirkungsgrad sowie Trägheitsmomente.
Gerade beim Windrad spielen die Trägheitsmomente eine Rolle, da andauernd beschleunigt und Abgebremst wird.
Durch die Verwendung eines Getriebes wird da Trägheitsmoment des Generators wesentlich vergrößert und somit die schnelle Beschleunigung deutlich abgebremst. Das ist das gleiche wie wenn du schwerere Flügel einbaust (fürs beschleunigen).

Grüße Rainer

[Manfred]

Hallo Bernd,

zu Deinen Fragen:

wie du das mit dem Formen der zweiten Spulenschicht
gemacht hast.

Die zweite Schicht habe ich nicht mit Ethanol verbackt. Mit der Kombizange den Spulenbogen ca. 30 Grad gebogen. Die Spule eingelegt und den Rest mit einem Holzstäbchen ( Schaschlikspiess ) nachgebogen und dann eingeklebt. Danach habe ich die Rödel ( damit die Spule nicht auseinander fällt war die Spule mit Lackdraht verödelt ) entfernt.

Kriegst du denn jetzt noch den Kunststoffring über das Spulenpaket ?

Der Ring wird an einer Stelle schräg aufgesägt, das Material ist elastisch und er wird gespreizt über die Spulen gestülpt.

Da werden wir ja bald Werte des fertigen Generators von Dir hören

Meine Giesserei hat noch bis mitte August Betriebsferien und mir fehlen noch die Lagerböcke. Ich bin selbst so neugierig so wird wohl doch ein Testen auf der Fräsmaschine statfinden.

Wir sehen die Verluste sind gering, denn bei 100 U/min des Rotors würde der Generator dank 1:10 Übersetzung
schon mit 1000 U/min rotieren und wäre somit in der Lage schon kräftig Energie zu produzieren.

Na das ist ja wirklich eine erfreuliche Nachricht. Dadurch wird der Generator kleiner ausfallen können und die Ausführung ist sehr kompackt. Was wir an €ronen bei den Streichholzmagneten gespart haben, könnte man dann in ein Getriebe investieren.

Grüsse
Manfred

[Bernd]

Hallo Rainer.
Hmm... du meinst die 13 Gramm vergrössern sich im laufenden Betrieb durch den Druck der Zähne aufeinander ?
In welcher Grössenordnung schätzt du die Erhöhung des Verlustmomentes in etwa ein ?
Ich glaube das Leerlaufmoment ist aber dennoch ein entscheidender Bestandteil des Wirkungsgrades.
Normalerweise liegt der Wirkungsgrad eines Zahnradgetriebes nach meinem Wissen bei Nennleistung am höchsten
und in der Gegend von 95 bis 98 %.

Ja es ist richtig das der Generatorrotor mehr kinetische Energie speichert wenn er 10 x schneller dreht.
Beschleunigen auf volle Drehzahl als auch das Abbremsen werden deutlich verzögert.
Der kleine Generatorrotor hat aber allerdings auch eine vergleichsweise geringe Masse.
Ohne diese Übersetzung wäre ein kleiner Generator aber ja gar nicht für grössere Leistungen einsetzbar bzw.
meist überhaupt erst gar nicht nutzbar.
Insofern ist es ja meist nicht die Frage soll man ein Getriebe davor setzen oder nicht, sondern das Getriebe
ist dann einfach nötig wenn man kleine Generatoren für etwas bestimmtes nutzbar machen will.

Ein 1:10 Getriebe vor dem Generator bedeutet das sich die Nutzleistung, die man dem Generator bei der gleichen
Eingangsdrehzahl (vor dem Getriebe) entnehmen kann, verhundertfacht !!

Die Alternative wäre ein viel viel grösserer Generator dessen Masse natürlich auch nicht nur proportional
zur Vergrösserung wächst sondern nomalerweise im Kubik ! Das Ding ist dann durch die riesen Masse auch wieder träge....
Vermutlich kommt es, was die Trägheit des Systems anbelangt, fast auf dasselbe heraus ob man einen riesigen
Direktläufer oder einen kleinen Generator mit Getriebe einsetzt.

Bei einem bin ich mir ganz sicher, ein Getriebe bringt unter dem Strich weit mehr an zusätzlicher Leistung und vor allen
an Wirkungsgradzuwachs des Generators als es an Verlusten erzeugt. Der Grund ist das durch die höhere Drehzahl der
Wirkungsgrad des Generators durch die höhere Spannung bei gleicher abgenommener Leistung deutlich zulegt.

Grüsse

Bernd

[Manfred]

Hallo ihr beide,

zur Messmethode: ich habe mit meiner Schweizer Federwaage einfach das Getriebe gedreht und bei 13 Gramm blieb der Schleppzeiger stehen.

Grüsse
Manfred

[Bernd]

Das ist das so genannte Leerlaufmoment bzw. das nach dem Losbrechmoment (sofern es eins gibt) für das
Weiterdrehen nötige Leerlaufmoment.
Ich denke das gibt schon eine gute Vorstellung davon wieviel das Getriebe schluckt.

Grüsse

Bernd

[homatec]

Hallo,

bitte verwechselt den gemessenen Leerlaufwiderstand des Getriebes nicht mit dessen Wirkungsgrad.
Ein gut eingelaufenes Getriebe hat leider ein schlechteren Wirkungsgrad als ein neues.
Vergleich das einfach mal mit einem Inliner Lager. Die hochwertigen ABEC9 bleiben sehr schnell stehen. Ein ausgelutschtes Lager dreht sehr viel länger weiter. Beim fahren sieht das ganze aber anderst aus.
Zum Wirkungsgrad eines Getriebes die 95 -98 % stimmen bei übersetzunge in schenlle. Bei übersetzungen ins Langsame werden daraus sehr schnell 90 - 80 % da die Zahnflanken viel stärker belastet werden.
Auf der anderen Seite kann bei Kleinwindanwendungen der Wirkungsgrad sehr leicht über 20 % mehr Fläche ausgeglichen werden. Schließlich wird dann nicht aus einem 100 m Rotor ein 120 m Rotor.

Grüße
Rainer

[Bernd]

Die hochwertigen ABEC9 bleiben sehr schnell stehen. Ein ausgelutschtes Lager dreht sehr viel länger weiter.

Neue Lager drehen nicht so lange wie alte nach wenn man sie kurz andreht weil bei den neuen noch viel Schmiermittel zwischen den Kugeln
ist das durchgewalkt werden muss welches das Lager im Leerlauf relativ schnell abbremst. Das sagt aber nichts über die
Leichtgängigkeit unter Last aus. Dann wirkt das Fett oder Öl wieder förderlich und die "Walkverluste" treten angesichts der
übertragenen Leistungen in den Hintergrund.
Für meinen Prüfstand zur Messungen von Minileistungen habe ich die Lager völlig entfettet.

Zum Wirkungsgrad eines Getriebes die 95 -98 % stimmen bei übersetzunge in schenlle. Bei übersetzungen ins Langsame
werden daraus sehr schnell 90 - 80 % da die Zahnflanken viel stärker belastet werden.

Warum sollten Zahnflanken stärker belastet werden ? Die Belastungen sind genau die gleichen denn wir übertragen die gleiche Leistung.
Die Langsam drehende Welle führt nach wie vor das hohe Drehmoment, die schnell drehende ein um das Übersetzungsverhältnis kleineres Drehmoment.
Dabei ist es egal ob ich die schnelle oder die langsame Achse antreibe, die Drehmomentverteilung an den Wellen und an
den Zahnrädern und ihren Flanken bleibt gleich, ausser das bei gleicher Drehrichtung die andere Seite der Flanken wie zuvor belastet wird.

Problematisch könnte es nur werden wenn man die Antriebsrichtung bei einem Getriebe umkehrt das nur für eine Drehrichtung
konzipiert wurde, falls es sowas überhaupt gibt, denn beim Wechsel der Antriebsseite werden natürlich die anderen Seiten der Zahnflanken
belastet. Die Servogetriebe haben nach meiner Kenntnis aber keine Vorzugsdrehrichtung und sind daher in beide Richtungen belastbar.

Grüsse

Bernd