Generator und e-Motor in Einem?

[looksjoa]

Hallo liebes Windrad-Forum!
Erstmal vorweg: ich bin schwer beeindruckt von diesem Forum. Wieviel Fachwissen hier zum Wohle einer gemeinsamen Vision zusammengetragen wurde, erschlägt mich fast. Mit meinem Schulwissen, das nun fast 50 Jahre geschlummert hat, komme ich meist nicht mehr mit.

Nun meine Frage: Ich habe mir einen Rotor gebaut, bei dem ich einen Nabendynamo mit Flügeln versehen habe und den gewonnen Strom nutze, um eine Fahrradlampe zum Leuchten zu bringen. Funktioniert (nach einigen Verbesserungen zur Sturmsicherheit) ganz gut. Foto kann ich noch nachschicken. Nun will ich mehr: aus der Schule weiß ich noch, dass ein Generator und ein E-Motor im Prinzip dasselbe sind. Aber gibt es soetwas auch praktisch?
Ich träume von einem Rotor, der - verbunden mit einem Akku - sich immer dreht! Entweder dreht ihn der Wind (und der Akku wird geladen), oder der Akku treibt ihn an (bis der Akku leer ist, oder der Wind wieder weht). Gibt es so ein Teil - Generator und Motor in Einem? Ich weiß noch, dass ich einen Laderegler benötige, damit der Akku nicht überladen bzw. tiefentladen wird. So ein Teil habe ich auch schon mal verbaut in einem SolarRadio (Solarzelle, Akku, Autoradio, Laderegler, Zeitschaltuhr).

Soll ich meinen Traum aufgeben, weil das alles sehr kompliziert ist, oder gibt es da eine einfache Lösung?
Freundliche Grüße - looksjoa

[andreas]

Hallo looksjoa,

Soll ich meinen Traum aufgeben, weil das alles sehr kompliziert ist, oder gibt es da eine einfache Lösung?

es gibt eine einfache Lösung dafür. Sie ist natürlich ein Kompromiß, aber letztlich leben wir alle damit. Ein Permanentmagnet-erregter Gleichstrommotor (also ein gewöhnlicher Kleinmotor mit Kollektor) erfüllt alle diese Bedingungen. Er liefert Spannung als Generator und läuft als Motor an einem Akku. Du müßtest lediglich beide parallel schalten und einen Parallelregler für die Ladeendspannung mit anklemmen, damit der Akku nicht überladen wird.

Leider wird dann im Motorbetrieb der Akku ohne Wind über alle Maßen entleert, so daß dazu ggf. noch eine Unterspannungsabschaltung sinnvoll wäre - die meisten Akkus nehmen eine Tiefentladung recht übel. Die Ausnahme bildet vielleicht eine einzelne Nicd- oder Nimh-Zelle, welche auch eine Entladung bis Null herunter klaglos verträgt. Das setzt aber auch einen Motor für kleine Spannungen voraus, insgesamt eher ein Spielzeug, ein Windspiel...

Machbar ist das, wenn aber auch nur in kleinem Rahmen.

MfG. Andreas

[Bernd]

looksjoa was du da vor hast erinnert mich an das was in einigen grossen Windrädern geschieht.
Dort wird ein Asynchronmotor, der eigentlich als Motor fungiert durch das Windrad schneller gedreht
als er von selbst bei Stromzufuhr drehen würde, dadurch erzeugt er Leistung.

So ähnlich, aber nicht so kompliziert, wäre eine Lösung für dich.
Im Augenblick bin ich mir noch nicht ganz sicher ob das auch so einfach mit einem Gleichstrommotor
klappt den hier kehrt sich ja die Stromrichtung um wenn man ihn als Generator einsetzt.

Grüsse

Bernd

[looksjoa]

Danke für Deine Nachricht, Andreas. Du hast Recht, es geht hier um ein Spielzeug, ein Windspiel.
Deine Hinweise haben mich ein gutes Stück weiter gebracht. Natürlich habe ich jetzt Anschluss-Fragen. Der Rotor, den ich verwenden will (Typ Savonius) macht ohne Last gefühlte Drehzahlen von 100 bis 500, allerhöchstens 1000. Wenn er jetzt noch einen Generator drehen soll, wird es sicher weniger. Als Motor/Generator finde ich 2 Typen:

ohne Getriebe mit Nenndrehzahlen um 3000 (Conrad Art-Nr. 129620-52)
mit Getriebe und Nenndrehzahlen z.B. bei 70 (Conrad Art-Nr. 198425-52)

Welchen sollte ich nehmen?
Kann man einen Getriebemotor überhaupt an der Welle drehen?
Kommt bei dem getriebelosen Motor überhaupt Strom raus, wenn er nur mit 100 RPM statt 3000 läuft?

Für die Verkabelung würde ich einen Laderegler mit Tiefentladeschutz (Conrad Art-Nr. 110173-52) benutzen.

Grüße - looksjoa

[andreas]

Hallo looksjoa,

so wirklich geeignet sind die von Dir gezeigten Teile nicht. Der Motor mit Getriebe hat mit Sicherheit einen Schneckenantrieb, den bekommst Du nicht von außen gedreht. Der Solarregler ist vermutlich ein Längs- oder Schaltregler, er verhindert außerdem den Antrieb des Motorgenerators durch den Akku. Du brauchst einen Parallelregler...

Schau Dich mal bei Pollin um, da sind auch die Preise für Motore bastlerfreundlich. Und hier
http://www.daswindrad.de/forum/viewtopic.php?f=19&t=391&st=0&sk=t&sd=a&start=40
findest Du als aktive Z-Diode einen recht simplen Parallelregler, mußt ihn letztlich nur auf deine Akku-Ladeendspannung anpassen.

MfG. Andreas

[looksjoa]

Hallo Andreas und Danke für Deine Hilfe.
Wieder hast Du mich ein gehöriges Stück voran gebracht. Ich sehe jetzt, dass die Motoren, die ich anvisiert hatte, nicht geeignet sind. Von Pollin wußte ich bisher überhaupt nichts. Interessant, was man da alles finden kann . . .

Was hältst Du von diesem Gerät?
http://www.pollin.de/shop/dt/OTc1OTg2OT ... n_304.html

Übrigens, mein Rotor dreht schon eine Weile, ohne dass er Strom erzeugt. Hier ist er:
http://www.youtube.com/watch?v=9VHy308bVRo
Du kennst ihn, das Forum-Mitglied Lumar hat ihn entworfen und die Teile gefertigt. Das Video ist aus meinem Garten . . .

Dein Hinweis auf den Parallelregler hat mich noch nicht weiter gebracht. Ich sehe zwar, wo ich Generator und Akku anschließen kann, aber alles dazwischen ist für mich ein Buch mit 7 Siegeln. Kann man so ein Teil fertig kaufen?

Freundliche Grüße - looksjoa

[andreas]

Hallo looksjoa,

die Okin-Motore von Pollin waren hier schon mal ein Thema, aber genial sind sie natürlich nicht. Sie haben wie alle eisenhaltigen Teile ein gehöriges Rastmoment, was einen Rotor mit genug Drehmoment aus dem Keller heraus erfordert. Drehzahlmäßig sind sie auch anspruchsvoll, unter einige hundert Touren kommt da nicht viel an Spannung raus. Das ist aber normal für diese Bauart. Vielleicht geht es, wenn Du einen Akku mit wenig Spannung ansetzt, so um 4 oder 6 V etwa.

Die Zusammenschaltung der Teile ist eher simpel. Ich habe Dir das mal aufgemalt:

windspiel.JPG (16.43 KiB) 12680-mal betrachtet

Die Diode D1 sorgt dafür, daß der Akku geladen wird - auch, wenn er schon wegen Unterspannung abgeschaltet worden ist. Über die Unterspannungsabschaltung und D2 wird das Windrad vom Motor angetrieben, bis der Akku leer genug ist. Der Parallelregler begrenzt die Generatorspannung auf die Akkuendspannung plus Flußspannung von D1.

Ach so: Ich wüßte nicht, daß so etwas fertig zu bekommen ist. Solche Lösungen erstellt man meist im Eigenbau...

MfG. Andreas

[Bernd]

Ich bin auch der Auffassung das die Okinmotore bei dem Durchmesser deines Windrades nicht für
einen Direktantrieb ohne Getriebe zu gebrauchen sind.
Ich habe den von Dir favorisierten Motor mal durchgemessen gehabt, die Ergebnisse hatte ich vor
einiger Zeit hier ins Forum gestellt.

Ideal würde ein Nabendynamo oder auch zwei zu deiner Konstruktion passen... aber nur als Generator.
Leider sind es aber Wechselstromgeneratoren die man nicht als Gleichstrommotor einsetzen kann, schade.
Drehmoment hat dein Savonius ja genug, so das wir auch nach einem kleinen Getriebemotor Ausschau
halten können.

Ich habe noch einen super fetten Gleichstrommotor den ich bei Ebay verkloppen wollte.
Er wäre zwar im Grunde "oversized", aber dennoch evtl. passend für dein Vorhaben.
Einziger Nachteil, es ist ein ziemlich grosses Teil, hier ein Foto :



Grüsse

Bernd

[Bernd]

Hmm.... habe mir gerade noch mal meine Messwerte zu dem Ding angeguckt.
So gut geeignet wie zunächst angenommen ist er nun auch nicht, leider, denn er braucht ca. 350 U/min
um einen 12 volt Akuu zu laden, das ist zuviel.

Grüsse

Bernd

[looksjoa]

Hallo Bernd und Andreas,
ich bin Euch wirklich dankbar, dass Ihr Euch für meine Hobby-Angelegenheit so viel Zeit nehmt und mir an entscheidenden Stellen die Ratschläge gebt, ohne die ich bestimmt längst verloren gewesen wäre.
In der Sache ist nun eine gewisse Ernüchterung eingetreten. Die ursprüngliche Idee "Generator und e-Motor in Einem" werde ich begraben. Vor allem, weil es in der vorgesehenen Umgebung kein passendes Gerät gibt.

Der "oversized" Motor, Bernd, täte mich wegen seiner Größe nicht abschrecken, auch die Drehzahl von 350 ist vorstellbar, aber ist das Ding auch wetterfest?

Mit einem Nabendynamo habe ich schon ein bißchen Erfahrung (schrieb ich schon). Habe so einem Ding Flügel verpasst und monatelang erfolgreich ein Kofferradio damit spielen lassen, ehe das Radio merkte, dass es sich um Wechselstrom handelte und dann lieber irgendein Stück Elektronik durchbrennen ließ. Habe statt des Radios eine Fahrradlampe montiert und erfreue mich an der nächtlichen Gartenbeleuchtung. - Spaß beiseite: beim Nabendynamo dreht sich das Äußere, während die Welle (und damit die Anschlüsse) feststehen. Wie geht das - rein baulich - bei meinem Vertikal-Rotor? Da brauche ich ein feststehendes Gehäuse mit seinen Anschlüssen, während die Welle mit der Rotor-Achse verbunden wird . . .

Was mich weiter abschreckt ist die Frage der Regelung. Andreas hat sich gutgemeint der Sache angenommen und mir Schaltpläne aufgezeigt. Sorry, meine Physikkenntnisse haben 50 Jahre geschlummert und waren damals schon nicht besonders. Ich wäre nie in der Lage, mir soetwas selbst zusammen zu löten.

Also Plan B. Keine Batterie, keine Ladereglung. Ein passender Generator muss her, der aus den 100-500 Umdrehungen direkt Strom erzeugt. Und eine Idee, diesen Strom direkt und unmittelbar zu nutzen. Nicht schon wieder eine Fahrradlampe, aber vielleicht einen e-Motor, der irgendwas Witziges zum Drehen bringt, was sich durch Wind nicht drehen würde. Da fällt mir bestimmt noch etwas ein, z.B. eine Pumpe für einen Springbrunnen? Also Plan B: Generator (was für einen Strom erzeugt er?) und e-Motor seperat (der mit dem frisch erzeugten Strom gleich loslegt). Keine Regelung! Alles wetterfest und wartungfrei!

Macht Ihr mit bei Plan B?

Freundliche Grüße - looksjoa