LowCost Generatoren für einfache Windräder.

[tofi]

Hi Bernd,
also ich würde gerne mehr von billigen Versuchsgeneratoren lesen! Da man nicht viel Geld bezahlt kann man meiner Meinung nach auch nicht sooo viel erwarten. Und wenn er nur ein halbes Jahr zu Testzwecken laufen würde wäre ich damit zufrieden! Man muss ja bedenken das wir uns hier alle in einem großen wissenschaftlichen Projekt befinden (was ich persönlich ganz klasse finde!!!) das in die verschiedensten Richungen gleichzeitig forscht/erprobt/verbessert...
Und wenn ich es nur schaffe mit z.b. einen mini lowcost generator einem Kinderwindrad (kleines buntes Ding ^^) und einem kleinen Akku die Treppen zum Hauseingang mit LEDs zu beleuchten (so mal als Beispiel) ist das doch ein guter Anfang und ein kleiner Erfolg in Sachen Windenergie (Schritt für Schritt kleine Erfolge/Projekte führen zu großen!!!). Ich selbst bin hier ja bisher eher weniger in Erscheinung getreten, deswegen freue ich mich das hier einige sehr aktive Leute im Forum sind die den Wind- ins Rad pusten Um mit Bernd mal nur einen zu nennen. Toll was ihr/wir (ich zähl mich mal dreist dazu ) in der kurzen Zeit alles gelesen/geschrieben/geleistet/verbessert/usw. haben. Ich will mich allerdings jetzt nicht darin verlieren wie gut ich dieses Forum und die hierrein gesteckte geistige Arbeit finde ^^
Jedenfalls sollte man in allen Bereichen Testen und Versuchen denn auch Kleinvieh macht Mist
Was mich zu guter letzt allerdings auch (sogar eher mehr ich gebs ja zu) interessiert ist die Profi-Version mit überlagerten Spulen und 3-Phasen deines neuen Projektes
Plauder doch mal bitte ein bißchen aus dem Nähkästchen

gruß
tofi

[Bernd]

Hallo Illiat, es freut mich sehr das du Dir auch schon Gedanken in dieser "Leistungsklasse" gemacht hast.

Um es gleich vorweg zu nehmen, ein guter Nabendynamo ist nach meiner persönlichen Einschätzung, bis auf
die mässige maximale Leistung, der beste 6V/12V Generator für sehr geringe Drehzahlen den man zu bezahlbaren
Preisen kaufen kann. Leider muss aber selbst der sehr anlaufstarke C- Rotor schon ca. 50cm Durchmesser gross
sein um so einen Nabendynamo schon bei mässigen Wind anzudrehen, da suchte ich Abhilfe.

Mit meiner Auflistung wollte und will ich bewusst noch weit günstigere Generatoren finden welche vor allen
ein noch kleineres Anlaufmoment als die Nabendynamos aufweisen. Gerade das kleine Anlaufmoment
erlaubt auf sehr einfache und günstige Weise Experimente mit sehr kleinen Rotordurchmessern die dadurch
dann auch höhere Drehzahlen erreichen. Ich denke da an den einfachen und nur Minuten dauernden Bau von
ganz einfachen Flügeln die man mehrfach verändern und dabei in kürzester Zeit Erfahrungen sammeln kann.

Die Langlebigkeit ist für mich bei so einem "Erstlingswerk", das man vermutlich sowieso noch mehrmals umbaut,
von nicht so grosser Bedeutung. Wenn es 10 Jahre durchhalten würde wäre das sicher schön, aber wenn es weit
früher aufgibt wäre das sicher auch ok, zumal man bis dahin wahrscheinlich längst grössere Projekte in Arbeit
hat.

Von Steppermotoren hatte ich bislang die Finger gelassen weil ich an anderer Stelle im Internet las das sie
sehr mässige Wirkungsgrade, dafür aber recht hohe Leerlauf- und Rastmomente aufweisen. Ich erinnere mich
dunkel an einige Berichte im Kleinwindforum. Vielleicht muss ich meine Meinung revidieren.
Der Preis des grossen Modells das du nanntest ist angesichts des gebotenen interessant. Kannst du uns Daten
nennen für Anlaufmoment oder/und für Spannung/Drehzahl ?

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Tofis letzter Beitrag und meiner überschnitten sich. Ich kann da Tofi voll zustimmen. Auch ich halte
diese Minigeneratoren für eine sehr gute Experimentalbasis, mehr nicht und viel mehr sollte man auch nicht erwarten.
Vielleicht hat der ein oder andere Mitleser gedacht wir reden über eine Lösung wie man aus einem 10 Euro Generator ein
sehr leistungsfähiges Windrad bauen könnte, dem ist nicht so und das wird auch nicht kommen.

Was meinen geplanten grossen Generator anbelangt so wird es nach wie vor noch eine Weile dauern.
Als nächstes muss ich mir Expoxidharz und Glasfasermatten für die Lagerböcke besorgen.
Danach erfolgt der Bau der Magnetscheibe und deren Lagerung. Ist das geschehen werde ich eine Testspule
wicklen mit deren Hilfe man sehr genau die endgültigen Ergebnisse des kompletten Generators vorhersagen kann.
Auf diese Testmessungen bin ich sehr gespannt denn trotz aller theoretischen Berechnungen ist diese
Bauform, was die Berechenbarkeit anbelangt, derzeit doch noch für Überraschungen gut.

Grüsse

Bernd

[windstav]

Hallo Bernd,
ich finde solche Vergleiche auch gut und aufschlussreich. Ich glaube jeder hier ist auf der Suche nach geeigneten Motoren und so bekommt man ein Bild davon , was zu gebrauchen ist oder nicht.

Persönlich mache ich einige Versuche mit einem neu gewickeltem Lüftermotor.
So bei 700 U/Min bringt er etwa 0,3 A.
Ich muss aber noch genauere Messungen machen, die ich dann auch weitergeben werde.
Hat jemand Erfahrungen damit?

Gruß
Stav

[unregistred_1]

Hallo Bernd,
im Moment komme ich leider nicht dazu, größere Meßreihen zu machen. Das wird erst etwas später. Vielleicht aber ein paar grob allgemeingültige Erfahrungen, die ich mit Steppermotoren gemacht habe. Erfahrung Nr. 1 ist, dass die Ausgangsleistung sehr stark mit den mechanischen Abmessungen korreliert. Das bedeutet zB., aus einem 42 mm Stepper sind etwa 300 bis 400 mW zu erwarten. Erfahrung Nr. 2 besagt, dass die relativ niederohmigen Steppermotoren vo etwa 4 bis 7 Ohm Strangwiderstand auch relativ hohe Drehzahlen (>500 rpm) benötigen um ausreichend Spannung zu liefern. Hier verschiebt sich nur die Kennlinie zu höheren Drehzahlen. Das Produkt aus Strom und Spannung ist bei gleicher Baugröße annähernd gleich. Erfahrung Nr. 3 besagt, dass Steppermotoren , die nach dem Klauenpolprinzip aus einem einfachen gestanzten Blech je Klauenseite bestehen sehr schnell in die magnetische Sättigung geraten. Der Kennlinienknick, bei dem eine Drehzahlerhöhung nichts mehr bringt, ist bei einem vorgegebenen Laststrom recht schnell erreicht. Diese Motoren verhalten sich im Generatorbetrieb de facto wie eine Konstantstromquelle.Interessant werden diese Blechbüchsen erst ab 63 mm Durchmesser. Hier sind etwa 3 Watt zu erwarten und die Drehzahlen für eine verwertbare Ausgangsspannung liegen etwa bei 60 rpm. Abweichend von vielen Windfreaks bin ich nicht auf eine Ladespannung von 12 V fixiert. Dazu vielleicht eine kurze Erklärung. Wichtig für mich ist die Anzahl der WATTSTUNDEN die ich ernten will und wie ich die gespeicherte Elektroenergie wieder sinnvoll für meine Zwecke verbrauchen kann. Für eine excellente Gartenbeleuchtung zum Beispiel,ist das Licht einer 3 Watt Hochleistungs-LED in etwa so, als ob die Sonne scheint . Um eine solche Lichtquelle ca. 5 Stunden zu speisen, brauche ich ungefähr 21 Wh an elektrischer Energie zu ernten, die ich bequem in 2 NimH Akkus von 1,2V 9000 mAh speichern kann. Einen passenden Stepup Wandler kann ich mir für kleines Geld bei http://www.dealextreme.com kaufen. Was bedeutet es aber in der Praxis mittels Windrad 21 Wattstunden tatsächlich in einen Akku zu laden. Sinnvolle Ladeströme beginnen für mich etwa bei I 10. Das heißt im konkreten Fall volle 21 Stunden muß die Windmühle den Generator antreiben, damit mit einer Ladespannung von ca. 3 V und einem Strom von 0,9 A die Akkus voll geladen werden. So einen Wind hatte ich die ganzen letzten Jahre nicht. Ich tendiere deshalb dazu, einen Generator auszuwählen , der bei Normalwind, den für meine Batterien maximal zulässigen Ladestrom erzeugt. Ansonsten wird die ganze Sache nur eine sinnlose Spielerei.
Es sind zwei verschiedene Schuhe, ob man an einen maschinell angetriebenen Generator ein Lämpchen ran hält und sich wie ein Kind darüber freut, dass das Ding auch leuchtet, oder man erzeugt mit einem Windrad einigermaßen sinnvoll verwertbare Energie. Es ist schon ein Dilemma mit den kleinen Generatoren in einer vernünftigen Zeit eine vernünftige Ernte einzufahren.
Grüße
Ullrich

[Carl von Canstein]

Hallo Ullrich!
Da Du so konsequent an vernünftigen kleinen Windrädern arbeitest:
Beim vertikalen Windrad ist es ziemlich einfach, den Generator und Elektrik im Ausseneinsatz vor der Witterung zu schützen weil man ihn leicht mit einer voll abdeckenden Schutzkappe versehen oder einfach nur geschützt unterhalb der Tragarmplatte anbringen kann.
Wartungsfreiheit bei Nutzbetrieb draussen ist ja ein ganz anderes Thema als bei Testreihen in Innenräumen.
Allerdings stehen bei unseren "Vertikalen" auch die Generatoren vertikal was dann bedeutet, dass man auch ein Auge auf die Lagerung werfen sollte.
In der Hinsicht haben wir beim Nabendynamo aus dem Fahrrad viel Glück, es handelt sich um Konuslager die den senkrechten Gewichtsdruck des Rotors auf die Drehachse sehr gut abfangen.
Das ist bei einfachen Rillenkugellagern nicht der Fall. Was im Testbetrieb eine ganze Weile wunderbar läuft, kann im Dauerbetrieb dann doch mit herausfallenden Lagerkugeln enden, ich habe das jedenfalls schon erlebt. Mal ganz davon abgesehen, das falsche Lager dort Reibungsverluste verursachen!
Bei senkrechtem Druck auf Rillenlager koennen Scherkraefte wirksam werden!
Da Du ja auch Verfechter des kommutatorlosen Generators bist, denke ich mir, dass Du einige Jahre Erfahrung mitbringst und Dich auch mit diesem Problem schon auseinandergesetzt hast.
Immerhin wird es gut sein, das mit der Lagerung hier einzuflechten, damit diejenigen, die ein Windrad für draussen bauen wollen auch diese Kleinigkeit beachten können.
Ich will meine Pingeligkeit mal näher erklären:
Wenn ich draussen ein Windrad aufgestellt hatte, so war das immer mein ganzer Stolz und nichts konnte mich mehr in Rage versetzen als das ploetzliche Versagen der Technik aus heiterem Himmel heraus, wenn man schon garnicht mehr darauf gefasst ist.
Meist läuft so ein Ding ja problemlos länger als ein halbes Jahr, mindestens aber bis zum nächsten Sturm, und man hat sich zunächst einmal schon mental darauf eingestellt, das die Konstruktion bombenfest ist.
Nach einem halben Jahr draussen im Betrieb sind die Teile vom Generator meist aussen schon etwas verdreckt, Staub den der Wind mitbringt und das Schmierfett sorgen dafür, dass man entspechend schmutzige Hände bekommt, bei Reparaturen.
Es ist also nicht das grosse Vergnügen, wenn man nicht sowieso den ganzen Tag als Mechaniker oder Rohrschlosser daran gewohnt ist, hier ungeplante Sondereinsätze zu absolvieren.
Ich hatte bei den preiswerten Vorschlägen von Bernd nicht gleich mitbekommen, wofür diese in erster Linie gedacht waren, er sagte ja inzwischen, worum es geht und das unser Nabendynamo eben bisher doch noch die 1.ste Wahl ist, für unser 50x50 Standardmodell für Einsteiger!
Deshalb also jetzt meine Frage wegen der Lagerung bei Deinen Stellmotoren: Lassen sich die Lager dort gegebenenfalls austauschen oder läßt sich unter die Achse unten eine oder mehrere Kugeln zwischen Achsende und Generatorgehäusewand legen, die das Gewicht des Rotors aus den anderen Lagern herausnehmen?
Gruss, Carl

[Bernd]

In der Hinsicht haben wir beim Nabendynamo aus dem Fahrrad viel Glück, es handelt sich um Konuslager
die den senkrechten Gewichtsdruck des Rotors auf die Drehachse sehr gut abfangen

Da bist du vielleicht nicht mehr ganz auf dem Stand der Technik Carl.
Das ist meist nur bei den günstigeren Modellen der Fall. Bei den teureren sind meist langlebigere Radialkugellager verbaut.
Einstellbare Lager wie früher üblich, die eine zyklische Kontrolle und Einstellarbeiten erforderlich machen, findet man nur
noch im günstigen Preissegment. Diese Art der Lagerung ist sicher preislich günstig, aber heutige Radialkugellager sind für diesen
Einsatzzweck einfach besser geeignet. Bei den meisten Autos sitzen an der Vorderachse auch keine einstellbaren Lager mehr
und hinten wo einstellbare Lager sitzen, das kenne ich aus leidiger Erfahrung, muss man immer mal wieder nachstellen während
vorne noch Null Lagerspiel vorhanden ist.
Die allseits bekannte Nabendynamo-Edelschmiede SON vewendet ebenfalls ausschliesslich Radiallkugellager für ihre hochpreisigen
Nabendynamos. Das muss ja einen Grund haben denn wenn ich alles glauben will, aber nicht das diese Firma diese Lager nur aus
Unwissenheit einsetzt.

Für die permanent zulässige Axiallast eines Radiallagers (ohne Nachteile im Dauerbetrieb) werden Werte von 10% bis 25% der
ausgewiesenen Radiallast genannt.
Selbst wenn man nur 10% zu Grunde legt, dann ergeben sich bei gängigen Radiallagergrössen schon dauerhaft zulässige Axiallasten
in einem Bereich den ein derart gelagerter Windradrotor durch sein Eigengewicht vermutlich nur dann erzeugen würde wenn man
ihn aus Gusseisen anfertigt. Ganz so dramatisch wie du es beschreibst kann es irgendwie nicht sein Carl. Mag sein
das bei Dir Sand und Fett eine Schmirgelpaste bildeten und daher vielen Lagern früh den Gar aus machten.

@ Ullrich
Da hast du doch schon sehr viele Erkenntnisse nennen können Ullrich, die sehr interessant sind.
Ich lese derartige Berichte wie deinen immer sehr gerne, denn sie sind sehr interessant und lassen einen gewissermassen
an den Erfahrungen teil haben.
Interessant auch, das bei den Klauenpolsteppern das gleiche Phänomen auftritt wie beim Nabendynamo, eine Strombegrenzung.
Sehr schön hast du auch gezeigt das es nicht immer 12Volt sein müssen, vor allen nicht bei Nutzung kleiner Generatoren.
Den oft genutzten Einsatzzweck eines Miniwindrades hattest du ja schon genannt, und für eine LED Beleuchtung braucht es
völlig richtig keine 12 volt.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Ja richtig, Sand und Fett bildeten bei mir allerdings eine Schmirgelpaste! Doch das genügt nicht immer für einen Ausfall. Nicht alle Radiallager sind in ihrer Belastbarkeit die Gleichen! Wenn ein Autolager oder die Lager der teureren Nabendynamos für solche Belastungen konzipiert sind, dann muss das nicht für alle anderen Generatoren gelten die vielleicht in Frage kommen. Was mir wichtig erscheint, ist, dass man sich von vorneherein die Lager auf ihre Belastbarkeit anschaut wo nötig und nicht erst hinterher. Bei einem Radiallager gibt es solche mit tiefem Laufbett und solche wo dieses nur eine sehr flache Mulde ist! Bei der letzteren treten besonders grosse Scherkraefte und Reibung auf, wenn es senkrecht zur Radialebene belastet wird. Mir liegt etwas daran, die Aufmerksamkeit auf diesen Faktor zu lenken weil es eine mögliche Fehlerquelle ist. Wer schaut denn normalerweise auf die Lager, wenn er Neuling im Windradbau ist?
Gruss, Carl

[Bernd]

Gehst du davon aus das die von dir genannten Lager noch weniger als 10% oder vielleicht überhaupt keine
Axiallast vertragen ?
Oder kann es so sein das die ganz schlechten Lager 10 % und die "guten" Radiallager weit mehr vertragen ?
Das erscheint mir eher wahrscheinlich.

...dass man sich von vorneherein die Lager auf ihre Belastbarkeit anschaut

Dafür bräuchte man eine Beurteilungsmöglichkeit, derzeit gehe ich vom schlechtesten Fall 10% aus.
Ich las jedenfalls für Radiallager noch nie einen Wert geringer als 10% und das is ne Menge Gewicht das
da dauerhaft axial ohne Nachteile für das Lager drücken kann.

Das ganze schweift aber vollkommen vom Thema ab, das lautete nämlich LowCost Generatoren für einfache
Windräder, und ein LowCost Generator muss nicht 10 Jahren Außeneinsatz durchhalten, der DARF auch weit weit
früher seinen Geist aufgeben, das muss einfach mal akzeptabel sein !!

So kommen wir nicht weiter wenn jetzt selbst schon in einem Thread für Einstiegsversuche nur noch Carls warnender
Zeigefinger zu sehen ist. Es ist immer, aber wirklich immer das gleiche. Dieses völlig unangemessene verbreiten
von Skepsis erstickt jede Kreativität im Keim, wie schon so häufig in diesem Forum.
Da muss einem ja die Lust vergehen wenn man nur noch liest wie problematisch alles sei.

Wann, wenn nicht an einem kleinen Miniwindrad für Experimente, darf denn mal was kaputt gehen ?
Warum muss denn auf jeden Fall alles unbedingt viele Jahre überstehen müssen, selbst bei einem 10 oder 20 Euro Windrad?
Warum ???
Wenn immer alles für die Ewigkeit sein muss macht Basteln doch überhaupt keinen Spass mehr, dann kann man sich
einen Thread wie diesen, der gerade zum einfachen, schnellen Basteln und Forschen anregen sollte, total sparen.

Ich glaube nicht das noch viele User Lust haben werden diesem Thread weiter zu folgen oder eigene Experimente
mit diesen "kurzlebigen" Generatoren durch zu führen, dabei ist die Kurzlebigkeit nicht mal bewiesen sondern wird
"vorsichtshalber" einfach mal unterstellt.
Ich hab keinen Bock mehr hier weiter zu schreiben.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Ich krieg darauf keine Antwort mehr raus, Bernd. Was sollte mir daran liegen, jemandem das Tuefteln zu vergraulen? Was ist daran so schlimm, wenn jemand dabei helfen will, und bereits gemachte Erfahrungen hier einbringt?
Gruss, Carl