Welcher der folgenden Motoren eignet sich am besten als Windgenerator? [geschlossen]

Zitat von Hugh Piggott

Blattleistung = 0,15 x Durchmesser^2 x Windgeschwindigkeit^3
= 0,15 x (2,4 Meter)^2 x (10 Meter/Sekunde)^3
= 0,15 x 6 x 1000 = ca. 900 Watt (Rotor mit 2,4 m Durchmesser bei 10 m/s oder 22 mph)

Stecken Sie Ihre Zahlen ein:

(1) 0,7 m Durchmesser
= 0,15 x (0,7 Meter)^2 x (10 Meter/Sekunde)^3
= 0,15 x 0,5 x 1000 = ca. 75 Watt

(2) m Durchmesser
= 0,15 x (1 Meter)^2 x (10 Meter/Sekunde)^3
= 0,15 x 1 x 1000 = 150 Watt ca.

Dies ist die vom Wind verfügbare Energie. Wenn Sie dasselbe für 11 mph (5 m / s) ausrechnen, sollten Sie feststellen, dass 1/8 der Leistung verfügbar ist, oder nur knapp 10 und 20 W. Sie haben uns Ihr lokales Windgeschwindigkeitsprofil nicht mitgeteilt, daher müssen Sie diese Berechnung selbst erneut durchführen.

Bevor wir herausfinden können, wie wir etwas von dieser Kraft extrahieren können, müssen wir wissen, wie schnell sich die Klingen drehen.

U/min = Windgeschwindigkeit x tsr x 60/Umfang
=3 x 7 x 60 /(2,4 x 3,14)= 167 U/min

Angenommen, Sie folgen seiner Empfehlung eines Spitzengeschwindigkeitsverhältnisses von 7 und interessieren sich nicht für Geschwindigkeiten unter 5 m/s (11 mph), bei denen weniger als 10 W verfügbar sind:

(1) 0,7 m Durchmesser = 5 * 7 * 60/(0,7 * Pi) = 954 U/min

(2) 1 m Durchmesser = 5 * 7 * 60/(1,0 * Pi) = 668 U / min und diese Geschwindigkeiten verdoppeln sich möglicherweise bei 11 m / s.

Jetzt können wir uns einen Ihrer Motoren ansehen: den CA-80-80, den ersten auf Ihrer Liste

Dieser hat Kv=160rpm/V und einen Motorwiderstand von 0,011 Ohm.

Kv=160 bedeutet, dass es direkt angetrieben 954/160 = 6 V (AC) aus dem 0,7-m-Rotor erzeugen sollte.

Da Kv in Bezug auf die treibende Gleichspannung definiert ist, kann sich herausstellen, dass dies eher die erzeugte Spitzen-Wechselspannung als die Effektivspannung ist. Was Sie bekommen, geht aus den Motordaten nicht hervor. Wenn ja, werden Sie nach dem Gleichrichter knapp 5 V erreichen, aber wenn diese 6 V die Effektivspannung sind, beträgt die Wechselstromspitze 8,3 V und Sie sehen nach der Gleichrichtung etwa 7 V.

Vom 1-m-Rotor erhalten Sie 668/160 = 4,1 V (AC) bei 5 m / s (es gelten dieselben Überlegungen).

Jetzt bedeutet 10 W bei 6 V, dass Sie 1,66 A extrahieren können, indem Sie den Lastwiderstand auf 3,6 Ohm einstellen. Wenn Sie mehr Strom nehmen, werden die Klingen einfach blockiert. Alternativ bedeutet 20 W bei 4 V, dass Sie 5 A mit einer Last von 0,8 Ohm extrahieren können.

Sie verlieren etwas Leistung im Eigenwiderstand des Motors: Bei 5 A verlieren Sie I ^ 2 * R = 25 * 0,011 = 0,275 W (von 20 W: vernachlässigbar).

Lassen Sie uns aus Interesse sehen, wie sich der 1-m-Rotor bei 10 m/s verhält: Die Geschwindigkeit beträgt 1336 U/min, die Spannung 8,35 V. Die verfügbare Leistung beträgt 150 W, also Strom = P/V = 18 A. Um also die volle Leistung zu extrahieren, müssen Sie den Lastwiderstand auf 8,35/18 = 0,46 Ohm einstellen, und Sie verlieren 3,5 W im Motorwiderstand.

Das Einstellen des Lastwiderstands, um die verfügbare Leistung optimal zu extrahieren, liegt außerhalb des Rahmens dieser Antwort: Dies wird normalerweise von einem Schaltwandler wie einem intelligenten Batteriecontroller wie den "MPPT" -Ladegeräten in Solarstromsystemen durchgeführt. Aber um die Stromerzeugung zu demonstrieren, können Sie einfach Leistungswiderstände ein- und ausschalten und Spannung und Strom messen.

Offensichtlich wird dieser Motor ziemlich effizient arbeiten, um die verfügbare Leistung aus jeder angemessenen Windgeschwindigkeit mit den von Ihnen vorgeschlagenen Rotorgrößen zu extrahieren. Ebenso klar ist es mit 99,53 £ eine unverschämt teure Art, 10-150 W zu erzeugen. Als Motor hat er eine Nennleistung von leicht über 30 V und 100 A, das sind also kaum 5 % seiner Nennleistung.

Aber jetzt können Sie diese Übung mit den Schlüsselparametern für die anderen Motoren wiederholen und sehen, ob ein anderer Ihrer Definition von "am besten" oder am besten Wert entspricht.

(Ein Punkt zu "Lichtmaschinen" aus Hugh Piggots Schriften: Er erinnert uns daran, dass sie, weil sie nicht auf Permanentmagneten basieren, Strom benötigen, um das Magnetfeld zu erzeugen. Etwa 40 W im Fall von Autolichtmaschinen, was sie für kleinere weniger attraktiv macht Anwendungen in Windkraftanlagen)

Der „Beste“ ist derjenige, der am weitesten wattskontinuierlich produzieren kann. Watt = Volt * Ampere, und keine der Spezifikationen listet dies unter Lastbedingungen auf, sodass es unmöglich ist, dies zu bestimmen. Vielleicht könnten Sie es als ersten Test mit einem kleineren versuchen, z. B. von eBay . Nehmen Sie einige Messungen vor, machen Sie einige Berechnungen, und dann haben Sie eine Vorstellung davon, wie ein größerer Generator funktionieren wird. Aber das Endergebnis ist Watt - wenn Sie diesen Generator verwenden möchten, um etwas mit Strom zu versorgen, ist eine bestimmte Anzahl von Watt erforderlich, die über so viele Stunden (Wattstunden) gemittelt wird. Der Generator muss also mehr als so viele Watt auffüllen -Stunden im Laufe des Tages, um die Batterien geladen zu halten.

Es ist erwähnenswert, dass nicht alle Motoren als Generatoren funktionieren. Permanentmagnetmotoren funktionieren, aber "Induktion" und "bürstenlos" möglicherweise nicht. Eine moderne Lichtmaschine (wie sie in Autos verwendet wird) wurde speziell für diesen Zweck entwickelt, ist jedoch schwieriger zu bedienen. Anstelle eines Permanentmagneten haben sie einen Elektromagneten. Sie benötigen also zunächst etwas Strom, der an diese „Feldwicklung“ angelegt wird, um mit der Stromerzeugung zu beginnen. Und dies wird heutzutage normalerweise vom ECU-Computer des Fahrzeugs aus durchgeführt, was viel zu viel Komplexität mit sich bringt. Aber ist es möglich? Sicher. Eine typische Pkw-Lichtmaschine kann 50–70 A bei 14 V oder 700–1000 Watt liefern.

Einer der Vorteile von Lichtmaschinen ist das Fehlen eines Permanentmagneten. Permanentmagnete verlieren ihren gesamten Magnetismus (dauerhaft), wenn sie zu heiß werden. Lichtmaschinen haben auch eine Temperaturgrenze, die jedoch höher sein kann. Einige dieser Flugzeugmotoren haben eine höhere Wattzahl, funktionieren also möglicherweise besser, haben aber Permanentmagnete, sodass ihre Temperatur überwacht werden muss.