Bau eines Scheibengenerators mit Getriebe

[haditei]

Hallo miteinander, hallo Bernd,

vor fast 2 Monaten hatte ich an einem "Rohrgenerator" gebastelt, den in die Ecke gelegt und jetzt erstmal mit einem Scheibengenerator weiter gemacht. Mit den berechnen von Generatoren tu ich mich etwas schwer, da die theoretischen Werte meistens in der "Heimwerkerpraxis" nicht zu erreichen sind. Deshalb stell ich mich lieber an die Drehbank und ermittle in Versuchen, was zu erreichen ist. Mein Scheibengenerator steht kurz vor der Fertigstellung und hat seinen Probelauf hinter sich.Nachdem ich bis jetzt etwa 15unterschiedliche Generatoren gebaut habe, ist es schon verblüffend, wenn man beim Andrehen keinen Widerstand bemerkt. Rastfreier Anlauf ist klasse und damit kann eine Kleinwindanlage deutlich besser dimensioniert werden. Aber hier die Daten: Scheibendurchmesser 180 mm, 28 (14 Paare) Magnete(neodym) 25x6x2,5 jeweils zwei übereinander geklebt,auf jede Seite, im Ganzen also 112 Stk. Die Windung ist durchgehend (in Schlangenlinie) gewickelt und hat 35 Windungen 0,75 Cul, etwa 32mm lang im Radius. Der Luftspalt beträgt 7,5mm und das Wicklungspaket ist in 6mm Epox mit Glasfaser eingegossen. Bei 200 U/min bringt er an einer 10 Ohm Last 8V, bei 300 U/min 12,5V und bei 400 U/min 15,8 V. Da ich wegen der Statorstärke nur eine Wicklung eingegosen habe, ist im unteren Drehzahlbereich bei Last ein starkes Rattern festzustellen, das sich bei etwa 350-400U/min durch die dann hohe Frequenz abschwächt. Da ich die beiden Magnetscheiben mit unterschiedlichen Abstandsscheiben montieren kann, werde ich noch einen Stator mit mehreren Wicklungspaketen zusammenzimmern, um so die Laufruhe zu verbessern. Mal sehen, wie bei dem dann notwendigen größeren Luftspalt die erreichbaren Werte aussehen.Vieleicht kann einer von euch grob errechnen, wieviel Leistung bei einer Erweiterung des Luftspaltes um 20% verloren geht.
Herzliche Grüße an alle Praktiker und Theoretiker von Hans.

[Bernd]

Hallo Hans und vielen Dank für deinen interessanten Beitrag.

Super gerne würde ich mir mal ein paar Bilder von deinem Generator angucken.
Habe ich dich richtig verstanden das die neue Statorscheibe auch auf diese Art gewickelt
werden soll, dann aber mit überlappenden Windungen ?
Ich frage weil Dir für Drehstrom nämlich fast nur diese Möglichkeit bleibt, da deine Magnetanzahl
für die "herkömmliche" Methode mit einzelnen Wicklungen ungünstig.
Wenn du den Luftspalt um 20% vergrösserst sinkt der Fluss noch nicht soo stark ab.
Du bekommst aber mehr Kupfer unter, also bleibt es unter dem Strich in etwa gleich.

Ich bin sehr gespannt auf weitere Infos von Dir... vielleicht auch Fotos.

Grüsse

Bernd

[CFD]

Hallo daditei,
ist dir die Ausführung dieses Scheibengenerators bekannt?

http://www.fieldlines.com/story/2008/11/27/211427/37

Hier ist das Ganze in Aktion zu sehen:


So sieht nach meiner Ansicht idealerweise die Wicklung beim Scheibengenerator aus.
Ob eine oder drei Phasen, der Luftspalt bleibt identisch.

Kannst du deinen Stator genauso aufbauen? Der Luftspalt müsste dann nicht zwingend vergrößert werden.

112 Magnete, ist das korrekt?
14 Pole * 2 Magnete zusammengeklebt *2 Scheiben = 56 Magnete?

Gruß CFD

[Bernd]

Stimmt, er schrieb ja 112
Bei 28 Stück (14 Paare) pro Scheibe wären es ja zusammen erst 56 ?? Hmm....

Zu dem verlinkten Generator möchte ich noch sagen das dieser den eigentlichen Vorteil eines
überlappenden Spulenaufbaus nicht wirklich nutzt. Bei der verlinkten Statorscheibe ist mir persönlich
noch viel zuviel Luft zwischen den sehr schmal gehaltenen Spulenschenkeln.
Im Prinzip stimme ich CFD aber voll zu, diese "Wickelart" ist die effektivste.

Grüsse

Bernd

[haditei]

Hallo und guten Abend,

Bernd, die Anzahl der aufgebrachten Magnete ist natürlich pro Scheibe 28, also 56. Da mir aber die Magnetleistung von den dünnen Platten zu gering war, habe ich auf der einen Seite zwei und auf der anderen Seite jeweils drei übereinander geklebt, somit sind im ganzen also 140 Stück verarbeitet. Ich hoffe die beiden Fotos geben etwas Aufschluß. Das eine zeigt die ganze Konstruktion mit dem Zahnriemengetriebe, beim zweiten Foto habe ich die hintere Lagerschale entfernt.
Danke für den Hinweis zum Luftspalt, wenn ich die Wicklungen aus etwas dünneren Cul, aber dafür eben drei Wicklungen anfertige wird der Stator höchstens 8-9 mm stark. In Dreieckschaltung stimmt dann auch der Innenwiderstand wieder. Mal sehen, wann dazu Zeit ist.

Gruß Hans

[Bernd]

Danke für die Fotos, noch ein paar Fragen:

Waren deine Drehzahlangaben die des Windradrotors oder die des Generators ?
Wie hoch ist die Übersetzung ?
Hast du mal den Widerstand deiner Wicklung gemessen ?
Wie beurteilst du die nötige Kraft um den unbelasteten Generator samt Getriebe zu drehen ?
Was ist das für eine Art von Lagerflansch den man oberhalb des Bleches sieht und der die Rotorachse führt ?

Grüsse

Bernd

[haditei]

Hallo Bernd,

ne Menge Fragen, gern beantworte ich sie:
Die Drehzahlangaben waren nur für den Generator. Das Übersetzungsverhältniss ist 1:2,6. Den Widerstand der Wicklung kann ich nicht zuverlässig messen, da mein Meßgerät in diesem niedrigen Bereich nich gut arbeitet. Aber es sind etwa 51m 0,75 Cul verarbeitet. Bei 4,1 Ohm je 100m wären das so rund 2,2 Ohm. Somit hat der Generator bei 10A Belastung rund 45Watt Verlustleistung (Wärme) zu verkraften. Das notwendige Andrehmoment ist verschwindent gering. Stahlscheiben sind 2mm stark und wurden bei 120mm Durchmesser mit Alu-laminierten Plasteplatten verstärkt, damit halte ich das Gewicht der rotierenden Teile niedrig und somit bleibt die Trägheit des Generators im niedrigen Bereich. Auch das Zahnradgetriebe schluckt fast keine Energie. Allerdings kann ich den Riemen mit den Rädern (aus dem Conrad Katalog)nicht weiter empfehlen. Die Zähne sind zu flach und bei etwa 60Watt el. Leistung die dem Generator entnmmen wird, springt der Riemen über. Die Angaben im Katalog sagen 0,3 Kw übertragbare Leistung, aber das Drehmoment reicht nicht. Hab mich nach was Neuem umgeschaut und bin bei "GG-Antriebstechnik" fündig geworden. Die Lagerflansche und die Achse wurden aus einer Drehstromlima entnommen. Beide Flansche habe ich gekürzt und auf der Drehbank wieder plan gedreht. Den Rest kannst du den Bildern entnehmen. Jetzt warte ich auf meinen neuen Riementrieb und werde dann zum "Feldversuch" gehen und das Ding mal dem Wind aussetzen. Das Übersetzungsverhältniss habe ich gewählt, damit ich meinen momentanen 4-Flügler verwenden kann. Der läuft an einer umgebauten Drehstromlima mit 36 Satorspulen(Blechpaket aus zwei Limas) und 30 Magnete auf dem Rotor. Damit geht das Rastmoment auf ein erträgliches Maß zurück. Ladebeginn ist bei 170U/min. Ich hoffe das ich umfassend geantwortet habe.
Viele Grüße von Hans

[haditei]

Hallo Alle miteinander,
nachdem ich mit meinem Scheibengenerator erste Erfolge habe, kommen auch seine Nachteile ans Tageslicht. Er ruckelt im niedrigen Drehzahlbereich und das Zahnriemengetriebe ist auch nicht gerade für lange Lebenserwartung geeignet. Da ich einen weiteren Stator für Dreiphasenbetrieb wickeln werde, überlege ich, ob es nicht sinnvoll ist, einen leistungsbezogenen Umschalter von Stern auf Dreieckscchaltung anzubringen. Damit wäre bereits bei niedrigen Drehzahlen verwertbare Spannung vorhanden und wenn die Drehzahl steigt sollte die Dreieckschaltung einen höheren Strom abhalten. Damit könnte eventuell das Getriebe entfallen. Kann einer von euch mir dazu eine möglichst einfache Schaltung vorschlagen. Mein Elektronikwissen ist beim Transistor, Zenerdiode und Co stehen geblieben(bin Ende 50). Also bitte etwas, was ich verstehe.
Gruß Hans

[Bernd]

Mit dem Ruckeln hast du den typischen Nachteil einer 1 Phasen Konstruktion real erlebt.
Komischerweise kauft mir das kaum einer ab wenn ich das hier im Forum als deutlichen Nachteil aufzähle.

Umschaltung zwischen Stern- und Dreieckschaltung wurde in unserem Forum schon mal beschrieben,
ich finde es aber nicht wieder. Ich glabue Jürgen hatte ein Schaltbild wo man mit einem Relais zwischen
den Varianten umschalten konnte.

Grüsse

Bernd

[haditei]

Hallo Bernd,
ich habe mein WiRa in einem Siedlungsgebiet stehen und liebe selbst die ruhige Nacht. Alles was Schall abstrahlt habe ich schnell wieder abgebaut und verworfen. Genau das lästige Ruckeln verursacht Geräusche und die können wenn es zu einer Resonanz kommt, ganz schön störend werden. Eine Montage von so einer Anlage, eventuell am Dach, ist überhaupt nicht möglich. Ich stimme dir zu, wenn du das als grundlegenden Mangel betrachtest. Das Umschalten von Stern auf Dreieck ist kein Problem, aber wie steuere ich die Relais an? Beim Umschalten entstehen Schwankungen in der Steuerspannung, die dem Umschalten wieder entgegen wirken. Von einer Ansteuerung über sogeannte "Winddruckschalter" halte ich nichts. Günstig wäre, die Frequenz der Wechselspannung einer Phase zur Steuerung zu verwenden, dass ist mir aber elektronisch zu anspruchsvoll. Mal sehen, welche Vorschläge im Forum noch kommen.
Gruß Hans