Model-Windrad bauen. Welchen Dynamo bzw Elektro

Hallo, ich möchte für ein Schulprojekt (10 Klasse) ein Mini-Windrad bauen. Ich möchte das die Rotorblätter ca 50cm sind-. Also einen Gesamtdurchschnitt von ca 1 m. Ist das für ein Modell zu groß? Wenn ja welche Größe wer richtig. Ich möchte das Windrad nicht nur für das Projekt verwenden. Wer schon echt cool, wenn man damit in der Freizeit z.B. einfach aus Spaß draußen sein Handy aufladet oder sein Notebook damit betreibt. Welcher Motor wer der richtige? Welche Leistung, welche Drehzahl… sollt es haben? Es gibt ja 12V Motoren 7V Motoren… usw. Gibt es denn da Unterschiede außer der Leistung. Also lässt sich ein 12V Motor wenn der Wind weht schwerer bewegen als der 7V Motor. Oder macht das kein Unterschied? Wer echt dankbar, wenn ihr mir weiter helfen könnt. Ich bedanke mich schon mal im Voraus

Hallo,

Ob nun Dynamo, Lichtmaschine oder Modellbaumotoren mit Permanentmagneten ( für den einfachsten Aufbau ):

Ausschlaggebend für den Gegenwiderstand der Generatordrehung ist an sich schon mal zum größten Teil die elektrische Leistung, die am Ausgang abgenommen wird. ( bzw. je nach Generator möglich wäre )

Je mehr Leistung abgegriffen würde, desto mehr Drehmoment wäre nötig, den Generator auf stabiler Drehzahl zu halten.
Für eine annähernde Berechnung wären neben eingeplanter Ausgangsleistung z.B. 100 Watt noch Wirkungsgrade von Generator und Getriebe zu berücksichtigen.
Wirkungsgrad bedeutet, das z.B. eine Leistung am Eingang nicht 1:1 am Ausgang herauskommt. ( ein Teil wird z.B. durch Reibung und elektrische " Verluste " in Wärme umgewandelt )
Hier ein Beispiel für Wirkungsgrade:
Generator : 0,85
Getriebe : 0,7

Ergibt einen Gesamtwirkungsgrad: ~ 0,638
Es wären also an der Flügelwelle mindestens ~ 170 W oder 170 Nm/s nötig, damit am Generator ~ 100 W entnommen werden könnten.
Nun bliebe für Dich noch zu ergründen, bei welcher Drehzahl der Generator seine Nennleistung abgeben würde. ( Z.B. an einen Ladestromregler, der seinerseits einen Akku auflädt, an dem Du widerrum den Verbraucher betreibst.)
Eine 12 V - Anlage wäre grundlegend die beste Alternative, da sich hier etliche Gebrauchsmöglichkeiten aus der KFZ - Technik ergeben.

mfg

nutzlos

Moin,

geht doch ganz einfach.
Nimm eine Fahrradgabel mit Rad und Dynamo, versieh die Speichen mit Flügeln aus Sperrholz oder Pappe, und wenn der Wind ausreicht, funzt das auch.

Gruß Detlev

Hallo !

Die Leistung des Generators(oder Motor als Generator)ist entscheidend,dann noch die erzeugte Spannung. Denn zum Laden von Handy oder Laptop braucht man ja einen Mindestspannung plus Zugabe für die Ladeelektronik. Also besser höhere Spannung.

Grundsätzlich eignen sich Elektromotoren mit Permanentmagnet auch als Generator.
Das kann man sehr schön mit einer regelbaren Bohrmaschine austesten. Testmotor am Bohrfutter(oder besser über Biegsame Welle mit eigenem Bohrfutter) anschließen und die Motoranschlüsse mit einem Voltmeter versehen.
Dann Bohrmaschine langsam anlaufen lassen und die erzeugte Spannung beobachten. Zur Leistungsmessung die Motorklemmen mit einer Last(Glühlampe,Widerstand) belasten und die Spannung dabei beachten.

So läßt sich ein geeigneter Generator finden.

Zur Motorauswahl:
Besser mehrpolig,Motoren haben mind. 3 Pole,es gibt aber auch 5 oder 7 polige(kann man am Kollektor(Schleifring) sehen.
Wenn kugelgelagerter Anker(das drehende Teil), dann wäre das die bessere Wahl.

Gutes Gelingen bei Deinem Projekt wünscht
duck313

Hallo

Hallo auch.

Welcher Motor wär der richtige?

Gleichstrommotor, Permanenterregt (mit „echten“ Dauer-Magneten)

Welche Leistung, welche Drehzahl… sollt es haben?

Gucke morgen mal ob ich was zur Leistungsabschätzung finde. Diese brauchst du um den Motor passend zu wählen.
–> Motor zu groß: Motor schwerfällig, also schwer in Gang zu setzen.
–> Motor zu klein: Motor dreht leicht durch und wird evtl. zerstört.

Es gibt ja 12V Motoren 7V
Motoren… usw. Gibt es denn da Unterschiede außer der
Leistung. Also lässt sich ein 12V Motor wenn der Wind weht
schwerer bewegen als der 7V Motor. Oder macht das kein
Unterschied?

12V oder 7V ist die Nennspannung des Motors. Für diese Spannung gelten die Werte aus dem Technischen Datenblatt.
Generell gilt: Spannung U ~ Drehzahl n (~: Proportional, beides ändert sich stets im gleichen Verhältnis. Doppelte Spannung Motor, Doppelte Drehzahl Motor)
Strom I ~ (Dreh-)Moment M (M ist wie schwer der Motor sich dreht „gegen welche Last“)
Die Leistung P ist P = U * I

Beispiel:
12V Motor mit 30W: I = P / U
I = 30W / 12V ==> I = 2,5A

7V Motor mit 30W: I = P / U
I = 30W / 7V ==> I = 4,3A

Fazit: Da der Strom I sich änlich dem Moment ändert, ist der 12V Motor „leichtgängiger“. Denn I = 2,5 A ist kleiner als I = 4,3 A (Bei gleicher Leistung!)

Wer echt dankbar, wenn ihr mir weiter helfen
könnt. Ich bedanke mich schon mal im Voraus

Die Leistung des Windrades musst du schätzen (wie gesagt, gucke morgen mal ob ich dazu was finde!). Dazu wählst du einen permanent-erregten Gleichstrommotor.
Und dann sollte es schon klappen! :smile:

PS: Der Einfachheit halber haben dir glaubich alle einen Gleichstrommotor vorgeschlagen. Dieser erzeugt dir natürlich dann auch Gleichstrom. Eine Lampe kannste damit zum leuchten bringen, dein Handy oder Laptop kriegst du allerdings nicht ohne weiteres aufgeladen! …Das wäre schon wieder ein anderes Projekt :wink:

Viel Erfolg und liebe Grüße,
Olli87

Ein Bekannter hat ein Deckenventilator verwendet wie er in den Südlichen Ländern viel gebraucht wird, mit 3 Blätter.Die gibts von 70cm bis 132cm Gesamtdurchmesser und hat den Vielpoligen Motor etwas Umgebaut, (ich glaube er hat nur die Elektronik entfernt), es war kein Getriebe oder Untersetzung, er erzeugt zirca 160Volt 50-60VA Wechselspannug schon bei sehr niederer Drehzahl.Die Frequenz weis ich nicht,jedenfalls >> mehr als 50Hz.
Gruß Transitron

Hallo,
die maximal nutzbare Leistung ist [1]:
Pmax = 1/2 * rho * A * U1^3 * 16/27

Wobei:
rho = 1,29 kg/m^3 (Dichte der Luft)
A = D^2 * pi/4 m^2(D: Rotordurchmesser)
U1: Windgeschindigkeit m/s (Vor dem Windrad)

Damit habe ich 37 W als maximal mögliche Leistung errechnet. Deine Motorauswahl sollte somit auf jeden Fall kleiner als 37 W sein!

Grüße,
Olli87

Literatur:
[1]: Jochen Unger, Alternative Energietechnik, 3. Auflage

160 V ? Damit wäre ich etwas vorsichtig…
Hallo,

Das wichtigste Gegenargument wäre an der theoretisch erreichbaren Spannung gegeben. ( _ Daher bitte auf Details zur technischen Umsetzung verzichten _

Bleiben wir bezüglich der Masse an leicht zugänglichen Generatoren besser in Bereichen bis max. 24 V für den elektrotechnischen Laien.
( Wozu jetzt mal Personen gezählt werden, die keine entsprechende berufliche Ausbildung besitzen )

mfg

nutzlos