LowCost Generatoren für einfache Windräder.

[Bernd]

Hallo Leute

In letzter Zeit habe ich so einige mögliche Kandidaten für einen LowCost Generator bei mir untersucht.
Gerade dieser Tage kamen einige durch meine letzte Pollin Bestellung hinzu.
Ein oder zwei werde ich heute abend mal vorstellen. So viel vorab, es ist nicht einfach einen passenden
Generator zu finden, selbst für kleine Windrad-Erstlingswerke fällt das schwer.
Mindestens einen hab ich aber dann doch noch ausfindig machen können.

Grüsse

Bernd

[miniwindi]

Hallo Bernd,
sollen wir raten?
"Mindestens einen hab ich aber dann doch noch ausfindig machen können"
Viele Grüße und ein schönes Wochenende wünscht Herbert

[Bernd]

Herbert, bevor wieder von der ISS Bilder von meinem Bastelbereich gemacht werden, werde ich schnell mal meine
Erfahrungen der letzten Tage preis geben.

hallo Leute.

Viele von euch stehen sicher vor dem grössten Problem beim Bau eines Windrades. Es ist NICHT das Windrad selbst
sondern die Frage nach dem passenden Generator.
Ich wollte heraus finden welcher günstige Elektromotor gut als Generator für ein kleines Windrad "Erstlingswerk"
geeignet wäre. Bei Ebay findet man bei etwas Suchen eine reichliche Auswahl von "Windgeneratoren".

Beginnen möchte ich mit dem derzeit häufig in Auktionen zu findenden 12 Volt 300 Watt Valeo Motor.



Angeboten wird er derzeit über Ebay für 20 bis 30 Euro. Welch wunderbare Goldgrube ist doch der Verkauf dieses
Motors über Ebay, denn er stammt eigentlich vom Pollin Versand und kostet aktuell (Sep. 2009) dort lediglich 9,95 Euro.
Ebay Wunderland, manchmal auch zu gunsten der Verkäufer.

http://www.pollin.de/shop/shop.php?cf=d ... 4OTg4&ts=0

Ich habe mir also einen bestellt und als er ankam war ich erstmal überrascht über dessen Grösse. Der Durchmesser
beträgt ca. 11,5cm.



Der Motor wirkt sehr robust. Er scheint dem Antrieb eines Kühlerlüfters aus dem Volkswagenkonzern zu entstammen.
Auffallend ist das, an der leider recht winzigen Achse gefühlt nicht ganz geringe "cogging", also eine Schwergängigkeit
hervorgerufen durch die Kombination von Eisen und Magneten im Inneren.
Ich habe das Gehäuse sogleich geöffnet. Was dabei zum Vorschein kam seht ihr auf den folgenden Bildern.







Es handelt sich also um einen Gleichstrommotor mit 4 Kohlebürsten. 4 halbrund geformte Ferritmagnete bilden
die magnetische Antriebskraft. Wie auf dem folgenden Bild zu sehen ist die hintere Seite der Motorachse
als einfache Bronzebuchsenlagerung ausgeführt, mir scheint da wurde der Rotstift angesetzt.
Für einen Dauerbetrieb wäre das sicher nicht so gut.



Aber schauen wir uns noch einmal die technischen Daten an.
Die Angaben lauten 300 Watt bei 12Volt und max. 25 A. Die Nenndrehzahl beträgt bei 12Volt 3800 U/min.
Nach der Faustformel das ein Motor als Generator bei gleicher Drehzahl ca. 1/3 weniger Spannung erzeugt wie die
Nennangabe auf dem Motor lautet, folgere ich das bei 3800 U/min etwa 8 Volt Spannung aus dem Teil heraus zu
holen wären und genau hier liegt unser Problem...
Man müsste diesen Motor also rund 5000 mal die Minute drehen lassen bevor er mal 12V ausspucken würde.
Mit anderen Worten, ohne sehr grosse Übersetzung per Getriebe ginge hier nichts.
Einer sehr starken Übersetzung steht aber das Leerlaufmoment dieses Motors von ca. 0,1 Nm entgegen das im gleichen
Maße wie die Übersetzung mitverstärkt würde. Wollte wir z.B. bei 250 U/min schon 12 Volt erreichen, müssten wir
eine 1:20 Übersetzung benutzen. Das würde aber einem Leerlaufmoment von ca. 2Nm entsprechen, das geht gaaar nicht...
Meine Beurteilung daher: für die aller meisten Anwendungen im Kleinwindradbereich durch die Kombination von
nötiger hoher Drehzahl und realtiv hohen Leerlaufmoment völlig ungeeignet.

Zur Ehrenrettung sei gesagt das der Motor einen super geringen Innenwiderstand von kaum messbaren ca. 0,1 Ohm
besitzt, was ihn als Motor sehr kräftig anlaufen lässt. Auch kann man dem Motor kurzzeitig weit mehr als die
300 Watt zumuten. Für grosse Modellantriebe oder ähnliches eine tolle Sache, für unsere Zwecke leider nicht zu gebrauchen.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Als nächstes möchte ich euch zwei weitere, oft bei Ebay zu findende, "Generatoren" vorstellen.
Es handelt sich um Motoren der Marke "Okin". Diese Firma baut Antriebe zur Verstellung von Möbeln.
Man kann daher davon ausgehen das diese Motoren eigentlich für z.B. die Verstellung eines Sessel gedacht
waren.
Auch diese beiden Motoren stammen vom Technik-Versandhaus Pollin. Dort findet man sie in der Gleichstrommotoren
Rubrik. Auch hier findet eine wundersame Geldvermehrung statt, denn über Ebay muss man den doppelten oder
dreifachen Preis bezahlen wie im Direktbezug über Pollin. Hier beide Links zur Pollinseite.

http://www.pollin.de/shop/shop.php?cf=d ... 4OTg4&ts=0

http://www.pollin.de/shop/shop.php?cf=d ... 4OTg4&ts=0

Das Modell Okin 540 ist für 18 Volt ausgelegt und erreicht bei dieser Spannung eine Nenndrehzahl von 1800 U/min.
Das silberne Modell Okin 304 ist auf 40 Volt ausgelegt und erreicht bei dieser Spannung eine Nenndrehzahl von 2400 U/min.









Beide Motoren haben die gleichen Dimensionen. Was sofort auffällt ist das der 18Volt Motor deutlich schwerer zu drehen ist.
Das Modell 304, das auf 40 Volt ausgelegt ist, lässt schon beim Drehen von Hand eine weisse Power LED hell aufleuchten.
Einige technische Daten:

Nötige Drehzahl zur Erzeugung von 12 Volt beim Modell 504 = ca. 1600 U/min
Nötige Drehzahl zur Erzeugung von 12 Volt beim Modell 304 = ca. 930 U/min

Innenwiderstand des Modell 504 = 2,5 Ohm
Innenwiderstand des Modell 304 = 9 Ohm

Leerlaufmoment Modell 540 = 0,032 Nm
Leerlaufmoment Modell 304 = 0,017 Nm

Beide Motoren machen einen sehr robusten Eindruck, sind allerdings Einwegprodukte, was angesichts der gekapselten
Kugellagerung und des sehr günstigen (Pollin) Preises von 4,95 (Modell 504) sowie 7,95 (Modell 304) zu verschmerzen ist.
Die Pollin-Angabe für die Maximalleistung beträgt für beide Motoren stolze 75 Watt, jeweils bei Nennspannung.

Objektiv bestätigte sich bei den Messungen der subjektive Eindruck das das 40 Volt Modell wesentlich leichter zu drehen
ist und das das 18 Volt Modell (504) zusätzlich auch stärkere magnetische Rastungen spürbar werden lässt.
Da die 40 Volt Variante (Modell 304) auch eine viel geringere Drehzahl benötigt um die gleiche Spannung abzugeben
scheint das Modell 304 besonders interessant zu sein.

Für ein kleines Miniwindrad das z.B. kleine Akkus für eine LED-Gartenbeleuchtung laden soll, scheint mir das Modell
Okin 304 auch aufgrund seinen geringen Anlaufmoments gut geeignet. Der hohe Innenwiderstand von 9 Ohm vereitelt
grössere Nutzleistungen, was aber angesichts der anvisierten Windradbaugrösse und des günstigen Generatorpreises
verschmerzlich erscheint.
So lassen sich z.B. 3 in Reihe geschaltete NimH Akkus, wie sie für den Direktbetrieb von weissen LEDs nötig sind,
schon bei relativ geringen Drehzahlen laden. ( um die 300 U/min)
Dieser Generator ist nach meiner Meinung gut für erste Windradexperimente geeignet und wäre auch aufgrund seines
Preises für Schulprojekte sehr interessant.

Das Modell 504 benötigt mehr Drehmoment und auch mehr Drehzahl, kann dafür bei gleicher Spannung mit einer höheren
Leistungsabgabe glänzen. Wer für dieses Modell einen passenden "Windradantrieb" bauen kann, erhält für sehr wenig
Geld viel nützliche und robuste Technik.
Für die meisten Anwendungen dürfte aber das Modell 304 weitaus interessanter sein.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Jetzt einige Fragen:
300 Umdrehungen schafft ein moderner Horizontalläufer ja schon bei mittleren Windgeschwindigkeiten, unsere Vertikalen sind da weit langsamer. Gerade bei kleineren Windraedern fallen die Reibungsverluste die ein Übersetzungsgetriebe zur Erhöhung der Drehzahlen am Generator mit sich bringt schwerer ins Gewicht. Die eh schon geringe Leistung bei kleinen Rotordurchmessern wird hier empfindlich vermindert, unsere mittleren Windgeschwindigkeiten an den meisten Standorten in Bodennähe und in bebauten (windgeschützen) Gegenden könnten deshalb einen Ladebeginn in weite Ferne rücken lassen.
Obwohl die vorgestellten Modelle sehr günstig sind, da sie als Gleichstromer Kohlebürsten haben, macht sie das in längeren Intervallen wartungsbedürftig.
Ich weiss aus Erfahrung, das man sauer reagiert, wenn in einem unpassenden Moment wegen Abnutzung dieser Bürsten oder Verdreckung des Kommutators der Strom ausfällt. Meistens weiss man dann schon garnicht mehr, wo man nach dem Fehler suchen soll.
Na ja, fuer ein Einsteigerwindrad spielt das kaum eine Rolle, dennoch wäre es super, ähnlich wie mit dem Nabendynamo für das 50cmx50cm Model einen erschwinglichen wartungsfreien Generator mit halbwegs brauchbarer Leistung für unsere Mittelklasse der 1mx1m Rotoren zu finden.
Wo ist also der erschwingliche direktbetriebene Generator für Vertikalläufer für den lohnenden Einsatz am mittleren Windrad im Garten, der schon mit wenig Wind anfängt zu laden und dabei noch einen leidlichen Wirkungsgrad hat? Gibt es sowas als fertiges Massenprodukt? Was sind die Alternativen?
Gruss, Carl

[Bernd]

Carl über dem Thread steht "low Cost Generatoren für einfache Windräder" und nicht "Lösungen für mittlere Windradgrössen".

Ich habe versucht etwas Licht in den Dschungel der Angebote von "Kleingeneratoren" zu bringen.
Ein "Generator" der nicht mal 10 Euro kostet darf wirklich auch mal kaputt gehen und der muss auch nicht 20 Jahre halten,
so wie du Carl das immer für alles zwingend voraus setzt.
Gerade bei solchen günstigen Einstiegsmaterialien wäre eine extrem lange Haltbarkeit eine übertriebene Forderung.

Die gezeigten Generator Modelle sollen einen einfachen Einstieg und lohnende erste Windradexperimente äusserst
kostengünstig ermöglichen. So kann man schnell mal verschiedene Flügelformen, z.B. durch einfachen Bau mit Hilfe
von Heißkleber, ausprobieren und hat eine schöne Experimentierplattform. Erfahrungen sammeln in Reinkultur.

Wichtig erschien mir auch das mal das Dreigestirn aus Anlaufmoment, Spannung pro Drehzahl und Innenwiderstand
dieser Modelle gemessen und die ermittelten Werte der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt wurden, besonders auch
um Fehlkäufe mangels Beurteilungsmöglichkeiten vermeiden zu können.
Jeder kann selbst entscheiden ob diese "unter 10 Euro" Modelle etwas für seinen Einstieg in die Materie sind oder nicht
und vor allen kann er jetzt beurteilen ob sie denn überhaupt was taugen.

Von einer Getriebenutzung war beim positiv beurteilten Okinmodell keine Rede, ebensowenig von einem anvisierten
Einsatz zur 12V Ladung, wenngleich das unter Umständen auch möglich wäre.

Carl wie wäre es wenn DU dich mal bemühst und uns die Traummodelle zeigst deren Nennung du hier abforderst und die alles
können und 20 Jahre halten und auch noch günstig und robust sind, anstatt nur zu mäkeln und durch dein in Frage stellen die
Mitlesenden zu verunsichern ?

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ich hätte noch das eine oder andere Modell oder Bastelidee vorzustellen gehabt, jeweils keine "Traumlösungen" denn
die gibt es in der untersten Preislage einfach nicht, aber wie ich finde trotzdem interesannte Minigeneratoren.
Daher die Frage an alle in die Runde ausser an Carl, ob ich mir derartige Berichte und Messungen an kleinen
potentiellen MiniGeneratoren lieber sparen kann und sie sowieso für euch uninteressant sind ?

Grüsse

Bernd

[miniwindi]

Also ich finde das schon interessant. Auch die Fotos, die Du dazu gemacht hast. Es muß ja vielleicht vom Text her nicht immer so aufwendig sein. Wenn jemand gezielt eine Frage zu einem Motor/Generator hat, kann er die ja anschließend stellen. Also die Wicklungsart von Foto 4 hatte ich noch nicht gesehen. Und wenn da prinzipiell herauskommt - ist nicht geeignet, können sich andere die Geldausgabe schenken. Und manches bekommt man leider erst heraus, wenn man es in den Händen hält.
Viele Grüße Herbert

[Carl von Canstein]

Nein, ich kenne auch keinen Wundergenerator. Ich wollte Dich, lieber Bernd auch nicht verletzen oder Deine mühevolle Arbeit kritisieren. Vielleicht bekommst Du das in den falschen Hals bei mir. Auch habe ich die Angabe, dass bei Deinen günstigen Modellen der Ladebeginn bei mindest 300 Umdrehungen erst beginnt wohl missverstanden. Für den Minirotor 50cmx50cm, waere ja schon ein leuchtendes Ledlämpchen ein Erfolg. Es gibt auch einige kleine Generatoren, die das nicht schaffen bei geringen Drehzahlen. Leider muss ich mich immer wieder bei Dir entschuldigen, weil Du so sehr viel Gewicht auf meine Worte legst.
Als Nörgelei war mein Beitrag nicht gemeint.
Gruss, Carl

[unregistred_1]

Hallo Bernd,
Ein großes Dankeschön!
Das hast du super gemacht. Wenn ich mich bei Pollin einlogge, erscheint immer erst der Warenkorb mit der Frage behalten oder verwerfen. Ich hatte verschiedene Motoren schon mehrmals im Korb -habe gezögert und sie wieder rausgeschmissen. Zum Schluß kommt es immer wieder auf den Punkt hinaus, dass Gleichstrommotoren für 12 V Betriebsspannung eben bei geringen Drehzahlen keine ausreichende Spannung bringen. In einem Punkt, da kann ich dem Carl aber kompromißlos folgen. Auch ich lehne Generatoren mit Kommutator konsequent ab. Ich habe bisher viel Zeit und Geld verschwendet und hatte dabei mehr Frust als Erfolg. Die besten Erfolge hatte ich bisher mit großen Steppermotoren mit geblechten Rotor und Statorpaketen. Die Einfachen "Presslinge" aus Blech, die nach dem Prinzip des Klauenpolmotors aufgebaut sind bringen bei geringen Drehzahlen problemlos 24 oder auch 48 LED's hell zum Leuchten. Eine Messung bringt aber die Wahrheit an den Tag. Die 57 mm Büchsen bringen nur ca. 0,7 Watt. Kein Wunder, wenn man sich einen solchen primitiven Blechpressling mal von innen anschaut.
Ganz anders sind da die "geblechten" Steppermotore, die bei Pollin unter den Bestellnummern 310421 und 310435 zu haben sind. Der Kleine bringt ca. 4 Watt und der größere etwa 6 W . Ich experimentiere schon eine Weile mit diesen Motoren und versuche die Spulenwicklungen im Stator anzupassen. Wenn es mir noch gelingt, den schwachen Magnetring im Rotor gegen einen 52er Neodymring auszutauschen und endlich mal eine Statorwicklung ohne Masseschluss hinzukriegen, schreibe ich hier mal einen Beitrag dazu.