2 kW-Anlage

[Bernd]

Noch eins fällt mir auf CFD, bei deinen Berechnungen gehst du immer von je einer Spule pro
Magnetpaar aus. Das bedeutet aber einen 1 Phasengenerator zu bauen, denn wir überlappen bei
der bewusst einfach gehaltenenen Bauform ja nicht.
Richtiger sollten wir von 1/4 weniger Spulen ausgehen als Magnete vorhanden sind um auf die
übliche Kombination für Drehstrom zu kommen.

Grüsse

Bernd

[Wilfried]

Hallo Zusammen,

zunächst mal Respekt vor dieser angelaufenen Superplanung. Zu den Details kann ich im Moment noch wenig sagen, oder besser nix - muss mich in das Thema in den nächsten Tagen nun wohl doch einarbeiten

Beste Grüße
Wilfried

[Bernd]

muss mich in das Thema in den nächsten Tagen nun wohl doch einarbeiten

Ja ja... aber immer auf Eisen schwören. *Spass*

Grüsse

Bernd

[Wilfried]

Ja ja... aber immer auf Eisen schwören.

Wenn da wirklich ein Wirkungsgrad von 94% wahr wird, dann schwöre ich dem ab

[CFD]

Anbei aktualisierte Ergebnisse mit etwas längeren Wickelköpfen (2 x 0,1m anstatt vorher 2 x 0,06m)
Der Wirkungsgrad sinkt geringfügig.

Ringgenerator_D1500_07.png (9.52 KiB) 10197-mal betrachtet

Ich habe mir auch mal die Momentenbilanz angesehen.
Das Drehmoment des Windrades (Bei 10 m/s Wind sind das 104 Nm) muss ja mit dem vom Generator erzeugten Drehmoment im Gleichgewicht stehen, damit es ein stabiler Betriebspunkt ist.

Momentenbilanz.png (9.64 KiB) 10195-mal betrachtet

Wie man sieht reicht das Bremsmoment des Generators (45,4 Nm) nicht aus, um mit den 104 Nm vom Windrad im Gleichgewicht zu stehen. Es handelt sich also um keinen stabilen Betriebspunkt!

Frage: Wie stellt sich ein stabiler Betriebspunkt ein? Passt diese Generatorauslegung überhaut zum Windrad?

Anmerkung: Mit einer etwas höheren Schnellaufzahl und kleinerem Kupferdurchmesser (höherer Innenwiderstand) würde sich ein stabiler Betriebspunkt einstellen.

Gruß CFD

[CFD]

Hallo Bernd,
ich denke ohne Überlappung der Spulen wird es nicht gehen. Es wird sonst zu viel Magnetlänge für die Spannungserzeugung nicht genutzt.
Ich gehe deshalb bei meinen Berechnungen immer von überlappenden Spulen aus und würde auch nur einen Generator mit überlappenden spulen Bauen, auch wenn sich dadurch die Fertigung verkompliziert.
Aber ich denke, dass bei den flachen Spulen, wie hier, die Überlappung ohne großen Aufwand zu machen sein sollte.

Gruß CFD

[Bernd]

und würde auch nur einen Generator mit überlappenden spulen Bauen, auch wenn sich dadurch die Fertigung verkompliziert.

Du ja, das weiss ich, aber es geht hier ja mehr um das Bauvorhaben von Wilfried und er legt die
Prioritäten bislang anders, was ich durchaus verstehen kann.
Es geht ja Wilfried zu recht um einen einfachen und unkomplizierten Aufbau.
Genau das sollte ja das prägende Element der ganzen Konstruktion sein.
Überlappende Spulen sind nach meiner Meinung aber IMMER mechanisch sehr aufwändig, so das man das
Gegenteil dessen bewirkt was man eigentlich erreichen wollte, nämlich KEINEN unkomplizierten Aufbau.
Ich möchte mal sehen wie jemand 2mm dicke Drähte überlappend in Form "knetet".

Dann wäre es meiner Meinung nach schon einfacher einen herkömmlichen Scheibengenerator zu bauen.
Effektiver wäre er ausserdem auch noch als dieser hier, mit ungünstiger einseitiger Magnetflussnutzung.
Er hätte einen geringeren Inenwiderstand und einen kleineren Durchmesser und sehr einfach herzustellende (Einzel)Spulen.

Ich finde wenn die Priorität auf bewusst einfachen Aufbau gelegt werden soll, dann sollte man davon auch nicht
beim Spulenaufbau abweichen, denn dann machen die bislang zu Gunsten eines einfachen Aufbaus in Kauf genommenen
Nachteile, wie z.B. der Verzicht auf eine effektive Nutzung des Magnetfeldes, ja gar keinen Sinn mehr.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Frage:
Wie kann dieser Generator aus nur 45 Nm (Bremsmoment) bei 47,7 U/min 170 Watt machen ?
Irgendwas stimmt doch da nicht denn wenn ich 170 Watt entnehme, was aufgrund der induzierten Spannung
problemlos möglich wäre, dann MUSS das Bremsmoment in diesem Beispiel auch ca. 104 Nm betragen.

Irgendwie scheint mir das Verhätlnis aus vorhandenen zu "nicht vorhandenenen" bzw. fehlenden
Bremsmoment in etwa mit dem Verhältnis von aktiver Leiterlänge zu inaktiver Leiterlänge
zu korrespondieren.
Sicher das deine verwendete Formel so korrekt ist ?

Anmerkung: Mit einer etwas höheren Schnellaufzahl und kleinerem Kupferdurchmesser
(höherer Innenwiderstand) würde sich ein stabiler Betriebspunkt einstellen

Das kapiere ich nun gar nicht. Für das Bremsmoment ist doch laut deiner Formel maßgeblich der Strom
und die aktive Leiterlänge verantwortlich. Wir bräuchten also mehr Strom oder/und mehr Leiterlänge und
das bei gleicher Leistung, was für sich schon ein Ding der Unmöglichkeit ist.

Grüsse

Bernd

[Wilfried]

Hallo Bernd,

das mit den überlappenden Spulen möchte ich nicht ganz ausschließen. Die Herausforderung wäre, dafür eine Fertigungshilfe zu entwickeln. Allerdings, so glaube ich, macht das für meinen Rotor gar keinen Sinn.

Zunächst habe ich aber überlegt, dass bei meiner Konstruktion der Stator mit den Spulen innen sitzen müsste, weil dort der Mast sitzt und nur 30 cm daneben die Welle. Der Rotor kann also nur drehen, wenn er als Ring um den Mast herum läuft. Das ist gut machbar, denn der Ring lässt sich gut unter den Flügeln befestigen und sorgt dort auch für Stabilität. der Magnetkreis wäre dann innen ca. 1700 mm. Und zur Lösung des Wetterschutzes habe ich auch schon eine Idee.
Ich will das am Nachmittag mal zeichnen. Bei D=1700 habe ich für Spulen reichlich Platz und könnte die dann sinnvoll miteinander verschalten. Magnete werde ich wohl 30x30x10 nehmen.

Weiters hatte ich schon vor ein paar Wochen zu bedenken gegeben, ob es überhaupt wirtschaftlich ist, die Generatorleistung auf die max. Rotorleistung auszulegen. Um das zu beurteilen habe ich eben mal die Daten der Wetterstation Jade für 2009 ausgewertet - und dort ist ja nicht gerade ein windschwaches Gebiet. Trotzdem gab es 2009 nur 4 Tage mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von über 10 m/s und nur 19 Tage über 8 m/s. Da könnte man die Anlagenleistung zu >95 % mit einem 1 kW-Generator abernten und dann ca. 400,00 € sparen.

Gruß
Wilfried

[Bernd]

Ich sehe das auch so das eine Nutzung hoher Windgeschwindigkeiten den Generator teurer werden lässt.

Wenn man einen Direktläufer Generator für sehr niedrige Drehzahlen baut, dann wird dieser aber ob man das
im Pflichtenheft hatte oder nicht, sehr leistungsfähig ganz einfach weil er "notgedrungen"so gross wird und daher
unter anderen durch seine grosse Oberfläche sehr gut Abwärme abführen kann.
Es wäre wahrscheinlich ein schwieriges Entwicklungsziel einen direkt angetriebenen Generator für dein Windrad zu
bauen, der nicht wenigstens 2 KW Nennleistung aufweisen würde.
Da müsste man schon bewusst zu dünnen Draht wählen.

Bei einem Direktläufer für langsam drehende Windräder kann man daher quasi "ob man will oder nicht" auch noch
relativ hohe Windleistungen mit abernten. Ich finde das eine tolle Sache !

Die grösste Frage lautet bei der "Ernte" hoher Windgeschwindigkeiten aber meist " wohin blos mit der vielen Energie ?"
Wenn ich in Akkus lade dann habe ich aller Regel ein Problem wenn plötzlich die 10 fache Energiemenge wie sonst
üblich Richtung Batterien strömt.
Nutze ich einen Einspeiser um ins 230 Volt Netz zu speisen, dann wäre der sehr teuer wenn ich ihn für die Spitzenleistung
dimensioniere.
Am günstigen fahren ich vermutlich wenn ich Heizpatronen einsetze um mit der "Übeschussenergie" meinen Boiler oder
Pufferspeicher zu erwärmen.

Noch einen Punkt zum Nachdenken: Auch wenn ich nur einen Tag mit sehr hoher Windgeschwindigkeit im Jahr habe, oder wenige
Tage mit ziemlich hoher Windgeschwindigkeit, dann können diese wenigen Tage durchaus mehr an Energie einbringen
als 100 und mehr Tage mit "normaler" Windgeschwindigkeit, das haben wir dem Umstand zu verdanken das die
Windgeschwindigkeit mit der dritten Potenz in die Leistugnsberechnung eingeht.
Bei einem leistungsfähigen grossen Direktläufer kann man zumindest einen Teil der hohen Windgeschwindigkeiten abernten.
Was man mit der vielen Energie dann anstellt muss sich allerdings jeder selber überlegen.
Zum "Wegschmeissen" finde ich sie aber irgendwie zu schade.

Grüsse

Bernd