Lenz 2 Rotor - Evolution zum C-Profil

fertig gestellte Windräder, Fotos, Beschreibungen und Nutzdaten

Re: Lenz 2 Rotor

Beitragvon bambuz » Mi 16. Nov 2011, 20:38

Danke für das viele Lob :)

Vorflügel und Leitfläche sind jeweils aus 1,0mm Edelstahl. Die tragenden Endkappen und die Führungsprofile in der Mitte der Flügel sind 2,0mm dick. So im Nachhinein gesehen würde für Vorflügel+Leitfläche locker 0,8mm reichen. Auch an Alu habe ich gedacht, bin aber leider kein Schweißprofi und habe selbst beim Punkten mit Alu so meine Schwierigkeiten (das wird mehr Loch als Schweißpunkt). Am Ende soll die Konstruktion auch was aushalten.
Ja, ich habe versucht alles im Baukastenprinzip herzustellen, möglichst ohne viel Bastelei. Endkappen und Führungsprofile mit Schlitzen (mit dem entsprechenden Radius) versehen, gelasert und zusammengesteckt. Dann noch ausreichend Schweißpunkte setzen, in einer Stunde reiner Montagezeit waren alle drei Flügel fertig.

Die größeren Poroportionen der Flügel machen nicht nur optisch was her, auch die Leistung ist merklich gestiegen. Beide verwendete Lager haben einen Schutz gegen Schmutz und Feuchtigkeit, außerdem sind sie noch mit Öl bis zum Rand gefüllt - da rostet erstmal nichts :)

Ich habe mal den Materialverbrauch mit Laserzeit, allerdings ohne Schweißen und Rundeln zusammengerechnet. Die Kosten für die 2 Rotorscheiben (20mm Loch für Welle) aus 3mm VA + 3 Flügel (2,0 bzw. 1,0mm VA) komplett liegen bei 240 Eur. Maße sind H:100cm D:90cm. Man bräuchte lediglich noch eine Welle und einen Rahmen oder eine andere Konstruktion welche die Welle hält. Alternativ wäre natürlich eine Fertigung in Alu möglich - das lässt sich leichter von Hand biegen, wiegt weniger, ist aber schwerer zu schweißen

Die Sache mit dem Wechselrichter hab ich mir mal angesehen.
Der Spannungsbereich vom Windmaster ist ja zwischen 35 und 150v. Ein Scheibengenerator müsste also bei einem lauen Lüftchen schon 35v liefern und darf im Orkan nicht über 150v kommen. Dann reicht ja der WR alleine nicht aus, es wird mindestens ein Überspannungsschutz oder irgendwas zum Abbremsen benötigt. Puh da kommt ja was auf mich zu.

Ich verstehe das schon richtig dass die Spannung mit der Anzahl der Spulenwicklungen steigt, die Stromstärke dafür abnimmt und der Innenwiderstand steigt was zu mehr Verlusten führt? Also kleinere Spannung = bessere Spannung?
Aus dem Tool (http://www.nadaparasiempre.com/hobbies/ ... index.html) werde ich nicht ganz schlau. Ich kenne die Schnelllaufzahl von meinem Rotor nicht. Ich habe keine Idee wie groß die Statorscheibe sein soll, welche Spulenanzahl ausreichend ist und was der Unterschied zwischen Sternschaltung und Dreiecksschaltung ist (und deren Vor- und Nachteile) Irgendwie sind mir da zu viele Unsicherheiten um einen Generator selber zu bauen.

Überzeugt mich! ;)
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Re: Lenz 2 Rotor

Beitragvon Ekofun » Mi 16. Nov 2011, 21:49

Hallo Bambuz,

Geni: ja, grundsetzlich ist mehr Windungen höhere Spanung und mehr Ohm (Innenwiederstand) aber dann kann man Innenwiederstand mit dickere Draht wider klein halten. Widerstand vom 1m Draht ist Spezifische Cu-Wiederstand durch Querschnitt vom Draht.Dann Länge von Draht Mal diese Wert ist dann gesammtwiederstand.

Beispiel: Eine Spule hat 16 Windungen(Wdg.) und Drahtlänge 11m.Drahtdicke ist 1,2 mm. Spzifische Cu-Wiederstand ist: 0,0178 Ohm.

1) Drahtqueschnit = 1,2 * 1,2 * 3,14(pi) / 4 = 1,13 mm^2
2) Wiederstand je meter Draht: = 0,0178 Ohm / 1,13 mm^2 = 0,0157 Ohm
3) 11 m Draht hat: 11m * 0,0157 Ohm = 0,1727 Ohm. Spule hat 0,1727 Ohm ; mal Spulenanzahl ist gesamte Wiederstand,bei z.B 10 Spulen were das 1,727 Ohm.
Es ist zwar bischen schwer erstmalig selbst Geni zu basteln,ging mier auch so,aber wir alle werden Dir helfen fals Du einen bauen willst.

Es gibt Scheibengenis,und mit überlapenden Spulen,leztere sind besser vom Wirkungsgrad aber bischen schwerer zu bauen,Scheibengenis sind leichter zu bauen,meiner Meinung nach.

Wenn Sie so schöne Windräder schaffen dann bin sicher das Sie auch Geni schaffen.

Grüße

Ekofun
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Re: Lenz 2 Rotor

Beitragvon Bernd » Do 17. Nov 2011, 00:42

Beim Bau eines eisenlosen Scheibengenerators sind die Magneten leider derzeit der teuerste Faktor.
Ihr Preis hat sich im letzten Jahr vervierfacht. Das liegt an der neuen Exportpolitik Chinas, die derzeit fast
der einzige Lieferant für Neodymmagnete weltweit sind.

Der Scheibengeneratorbausatz aus dem Kleinwindforum kostet deswegen derzeit auch 400 Euro.
Eine stolze Summe aber günstiger wird es auch im Eigenbau kaum werden, vielleicht sogar teurer.

Der Bausatz liefert bei 100 U/min ca. 14 Volt und ist somit auf Batterieladung ausgelegt.
Es ist kein Problem ihn für eine andere Spannung um zu rechnen. Man muss nur mehr Windungen entsprechend
dem Verhältnis der neu gewünschten Spannung/Drehzahl in die Spulen wickeln. Beispiel :
Nach Bauanleitung gewickelt liefert sein Spulenpaket nach Gleichrichtung ca. 14 Volt bei 100 U/min.
Wir benötigen aber ca. 35 Volt bei unserer Startwindgeschwindigkeit/Startdrehzahl bei ca. 3m/s.

Unsere Drehzahl bei Nutzbeginn ist die Drehzahl die der C-Rotor bei ca. 3m/s erreicht.
Bei 3m/s dreht der C-Rotor belastet an seinem Außenumfang ca. 0,6 mal so schnell wie die Windgeschwindigkeit.
3 m/s mal 0,6 = 1,8 m/s = Umfangsgeschwindigkeit bei einer Windgeschwindigkeit von 3m/s
Außenumfang des Rotors = 1m Durchmesser mal 3,14 = 3,14m
3,14m durch 1,8m = 1,74
Pro Sekunde dreht unser Rotor dann 1 durch 1,74 = 0,57 Umdrehungen
0,57 mal 60 = 34,5 U/min
Der C-Rotor würde bei einer 'Windgeschwindigekit von 3m/s ca. 35 U/min schnell rotieren.
(im Leerlauf ohne Belastung würde er noch schneller drehen. Es wären dann ca. 55 U/min.)

Der Generator soll bei ca. 3m/s ungefähr 35 Volt erzeugen. Jetzt rechne ich mal die Windungen um.
35 Volt durch 14 Volt = 2, 5 (mal mehr Windungen durch die Spannungsdifferenz zum Original)
100 U/min durch 35 U/min = 2,86 (mal mehr Windungen durch die Drehzahldifferenz zum Original)
2,5 mal 2,86 = 7,15 mal mehr Windungen insgesamt als beim Original.

Der angepasste Generator müsste also mit ca. 7 mal mehr Windungen gewickelt werden als der Bausatz normal vor sieht.
Der Draht müsste entsprecht dünner sein um das gleiche Wickelvolumen zu erreichen.
Mit den abgeänderten Spulen würde der Generator dann ca. 35 Volt bei ca. 35 U/min abgeben.
Leider würde der Innenwiderstand um den Faktor der Windungsanzahlveränderung im Quadrat ansteigen.
Der neue Innenwiderstand wäre 7² mal 0,43 Ohm = 21 Ohm.
Bis zu einer Abgabeleistung von ca. 300 Watt bei ca. 120 Volt wäre der neue Innenwiderstand und seine resultierenden
Verluste gerade noch ok.
Das alles gilt bei Direktantrieb.
Mit Getriebe würden die Verluste bei hohen Leistungen deutlich geringer ausfallen.

Grüsse

Bernd
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Re: Lenz 2 Rotor

Beitragvon Ekofun » Do 17. Nov 2011, 01:05

Hallo Bernd,

Rotor hat Durchmesser von 0,9 m,steht an vorhörige Seite,zumindest hab das so verstanden.Dann, wenn das stimmt,hat er 38,2 U/min.

Grüße

Ekofun
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Re: Lenz 2 Rotor

Beitragvon Bernd » Do 17. Nov 2011, 01:27

Durchmesser Rotor Flügelspitze/Flügelspitze: 95cm
Durchmesser Rotor auf Leitblechbahn: 90cm


Hmm... wenn es von Leitblech zu Leitblech 90 cm sind, müssten es Außen eigentlich sogar mindestens 1m sein denn
es kommt ja noch zweimal der halbe Vorflügeldurchmesser hinzu.
Vielleicht kann Bambuz sich noch mal dazu äussern.

Grüsse

Bernd
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Re: Lenz 2 Rotor

Beitragvon bambuz » Do 17. Nov 2011, 09:04

Hier die Dimensionen, zum Rest melde ich gegen Feierabend.
c-rotor Dimensionen.JPG
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Re: Lenz 2 Rotor

Beitragvon bambuz » Do 17. Nov 2011, 19:02

ich habe mal ein neues Thema im Bereich Generator eröffnet damit das hier nicht zu unübersichtlich wird
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Re: Lenz 2 Rotor - Evolution zum C-Profil

Beitragvon bambuz » Di 17. Jan 2012, 19:26

Mittlerweile ist etwas Zeit vergangen, ich habe einige Stunden mit basteln verbracht und einen Generator für das Windrad gebaut.
Hier erstmal das Windrad als fertige 3D Zeichnung. Schön bunt damit man die einzelnen Teile gut auseinanderhalten kann.
Windrad_komplett k.jpg
Windrad_komplett k.jpg (84.34 KiB) 10458-mal betrachtet


Nun zum Generator:

Verwendet wurde 0,95mm Draht - erstaunlich leicht zu handhaben - verdammt schwer zu löten. Da muss einiges an Zeit fürs Abschaben der Lackierung investiert werden - ärgerlich aber nicht weiter schlimm
2011-11-30 13.09.53K.jpg
draht
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So sehen die fertigen Spulen aus. Sie sind relativ gleichmäßig geworden. Auch hier gilt: Übung macht den Meister. Von der ersten bis zur letzten Spule gibt es einen enormen Qualitätsanstieg :)
2011-11-30 18.23.01K.jpg
spule1
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2011-12-01 20.45.15K.jpg
spule2
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Probehalber habe ich die Spulen im Kreis gelegt um einschätzen zu können ob sie auch in die Scheibe passen
2011-12-05 20.23.13K.jpg
kreis
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Zeitgleich bastelte ich am Rotor. Unglaublich was die Magnete für Kräfte entfalten - mittlerweile habe ich wirklich Respekt vor ihnen. Sicherheitshalber wurden noch 1mm Taschen in die Scheiben gefräst und die Magnete zusätzlich angeklebt. Doppelt hält besser.
2011-12-08 18.45.09K.jpg
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Re: Lenz 2 Rotor - Evolution zum C-Profil

Beitragvon bambuz » Di 17. Jan 2012, 19:37

Ich habe mir eine Positionierungshilfe für die Spulen schneiden lassen. So lassen sie sich auch ohne Harz und Zeitdruck positionieren und zeitgleich fixieren. Die PosHilfe blieb während des Gießvorgangs montiert. Hier ist mir auch der größte Fehler beim Generatorbau unterlaufen - ich hatte zu wenig Gießharz. Das merkte ich leider zu spät und so wurden die Spulen nur zu ca 80% mit Harz vergossen. Für die Funktion nicht weiter schlimm, für die Optik leider schon.
2011-12-12 19.10.03K.jpg
poshilfe
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Hier der fertige Stator
2011-12-16 17.19.54K.jpg
stator
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Testhalber baute ich die zwei Magnetscheiben ohne den Stator zusammen und merkte schnell dass 4 Muttern auf einer Gewindestange nicht das Optimum sind um den Abstand zwischen den Scheiben zu halten. Verdammt schwer einzustellen und fummelig ranzukommen. Also besorgte ich mir einen Berg von 1mm Teilen um den Abstand gleichmäßiger und einfach justieren zu können.
2011-12-20 17.19.26K.jpg
abstandhalter
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Dann wurde der Generator endlich zusammengebaut. Die Bilder sind kurz nach der "Hochzeit" entstanden. Die Gewindestangen sind mittlerweile auch gekürzt, die Kabel ordentlich befestigt. Eine Montage oberhalb der Schaufeln ließ sich aus Platzgründen nicht vermeiden - ich denke allerdings darüber nach dem Windrad Füße zu verpassen und den Generator einfach unten zu befestigen.
2012-01-04 11.33.40K.jpg
fertig1
2012-01-04 11.33.40K.jpg (216.08 KiB) 10458-mal betrachtet

2012-01-04 11.34.00K.jpg
fertig2
2012-01-04 11.34.00K.jpg (211.85 KiB) 10458-mal betrachtet

2012-01-04 11.36.33K.jpg
fertig3
2012-01-04 11.36.33K.jpg (132.74 KiB) 10458-mal betrachtet


Zum Schluss gibts noch ein Video mit dem fertigen Windrad inklusive Generator.
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Re: Lenz 2 Rotor - Evolution zum C-Profil

Beitragvon Bernd » Di 17. Jan 2012, 20:09

Ich bin begeistert, einer der schönsten Berichte in unserem Forum. Vielen Dank für die tollen Bilder und das Video.
Wenn ich mich recht entsinne dann ist das jetzt der Generator der mit dem Windmaster 500 zusammen arbeiten soll ?
Das Einfräsen der Sitztaschen für die Magnete war eine super Idee. Überhaupt hast du phantastische Möglichkeiten
und arbeitest sehr sauber.
Das mit dem Respekt vor den Magneten ist auch besser so. Es gibt im Netz einige Fotos von abgequetschten Fingerkuppen. :(

Hast du den Stator in der Spanplatte gegossen ?
Was mir im Video anfänglich auffällt ist die geringe Drehzahl obwohl der Wind im Mikrofon rauscht. War der Generator da
vielleicht mit einer Last verbunden ?
Hast du schon die Spannung pro U/min nach einem Drehstromgleichrichter oder zwischen zwei Phasen ermittelt ?

Super Story !

Grüsse

Bernd
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