Windgenerator (ontwikkeling & bouw van wind-genset)

[m.bouwer]

Als je iets met windenergie wil is het goed om de kenmerken van deze molen nader te bekijken.

Getuide strijkbare buismast
Kruilager buis in buis / staart
Wieken en generator uit het Piggott boek
Gestuurde wiekverstelling

[m.bouwer]

In het filmpje is de wiekverstelling mooi in beeld gebracht.

https://www.youtube.com/watch?v=9jaz3soqXLo

[m.bouwer]

Midwoud heeft zelf de hoofdas gedraaid. Dat geeft meer mogelijkheden.
Anderen nemen vaak een auto-onderdeel.

[midwoud1]

Windmolen met wiekverselling op Fieldlines forum. 150.000 v.

http://www.fieldlines.com/index.php/topic,145925.0.html

ScreenShot065.jpg

ScreenShot066.jpg

mvg Fbm midwoud1

[Adriaan Kragten]

Ik heb net het filmpje van de bladverstelling bekeken. Dit is duidelijk een systeem dat extern aangestuurd wordt. Wat mij opvalt is dat het draaipunt van het blad ongeveer in het midden van het blad ligt. Dit geeft een aerodynamisch moment dat tegen de normale bewegingsrichting van positieve bladverstelling ingaat. Daardoor is een extra groot pitchmoment nodig. Bij positieve bladverstelling kun je het draaipunt beter op het kwart-koordepunt leggen. Hoe de momentcoëfficiënt verloopt als het draaipunt verschuift t. o. v. het kwart-koordepunt wordt uitgelegd in hoofdstuk 4 van KD 463. In figuur 4 van dit rapport worden de Cm-alfa krommen gegeven voor vier verschillende plaatsen van het draaipunt.

[m.bouwer]

Aandachtspuntje: Draaipunt wiek op kwart-koordepunt (Al is de benodigde kracht voor het pitchmoment hier natuurlijk erg klein)
Hieronder een afbeelding uit KD-Report 463

[Adriaan Kragten]

Het in de bijlage van de vorige post opgenomen profiel klopt niet. Het getoonde profiel is de Gö 623. De figuuraanduidingen staan in KD 463 onder de getoonde profielen.

Dat het aerodynamisch moment klein zou zijn kun je niet zeggen zonder het berekend te hebben. Daarvoor moet je het blad verdelen in een aantal secties en voor elke sectie de relatieve aanstroomsnelheid en de aanstroomhoek berekenen voor een bepaalde snellopendheid en een bepaalde windsnelheid. Je kunt dan voor elke sectie de momentcoëfficiënt bepalen en daarmee de bijdrage van elk segment aan het totale aerodynamisch moment berekenen. Deze berekeningen worden uitgevoerd in hoofdstuk 8 van rapport KD 437.

Bij het draaipunt op het kwart-koordepunt is de momentcoëfficiënt ongeveer - 0.07 voor alfa tussen -6 graden en + 15 graden (zie KD 463 figuur 14). Het moment wordt rechtsom positief genomen en een negatieve momentcoëfficiënt geeft dus een moment dat het profiel linksom verdraait en de aanstroomhoek wil verkleinen en dus de instelhoek wil vergroten. Je kunt bij benadering voor elke aanstroomhoek met dezelfde waarde - 0.07 van de momentcoëfficiënt rekenen.
Bij het draaipunt op 0.5 c hangt de Cm waarde zeer sterk af van de hoek alfa en kan zeer groot positief worden. Hoe groot is niet direct af te lezen uit figuur 14 omdat de grootste waarde die in deze figuur wordt weergegeven die voor een draaipunt op 0,4 c is, maar ik schat dat de maximum waarde ongeveer 0,2 is voor alfa = 10 graden. Bij hoge toerentallen zal dit toch een aanzienlijk groot aerodynamisch moment opleveren wat bij positieve bladverstelling door een externe aansturing tegengewerkt zal moeten worden.

[m.bouwer]

Goed dat je het opmerkt. Het is belangrijk de juiste maten van een profiel zo goed mogelijk aan te houden.

Het instellen van de spoed van de wieken gaat bij Midwoud door middel van een moer op een spindel.
Het verdraaien van de moer kost weinig kracht.

[m.bouwer]

Binnenkort weer Vakbeurs Energie in Den Bosch

[m.bouwer]

Om verder te gaan met het zoeken naar een geschikt ontwerp voor een kleine direct drive generator met bekrachtigde magneten
wil ik nu een bestaande stator als invalshoek nemen.

[m.bouwer]

Net een stukje gelezen van Jon Olson van Siemens over aerodynamische verbeteringen aan de wieken zoals vortex, dino tail en dino shell.
Kunnen wij zelf ook toepassen natuurlijk

[Adriaan Kragten]

Om verder te gaan met het zoeken naar een geschikt ontwerp voor een kleine direct drive generator met bekrachtigde magneten
wil ik nu een bestaande stator als invalshoek nemen.

De in de bijlage getoonde stator is afkomstig uit een autodynamo. Als je elektromagneten wilt gebruiken dan kom je voor het anker waarschijnlijk weer uit op het klauwanker van een autodynamo en dan krijg je weer alle nadelen die aan het gebruik van autodynamo's kleven. Deze nadelen worden genoemd in hoofdstuk 2 van mijn rapport KD 341. Het belangrijkste nadeel is het grote vermogen dat nodig is om het veld op te bouwen. Bij maximum veld loopt er ongeveer 2 A en bij 13 V is dit 26 W. Het generatorrendement is maar ongeveer 50 % wat inhoudt dat de molen ongeveer 50 W mechanisch moet opwekken voordat er elektrisch ook maar iets uit komt.

Een autodynamo is 12 polig en voor dit pooltal is het mogelijk om een PM-anker te maken met ceramische magneten zoals bijvoorbeeld Ferroxdure. Met radiaal geplaatste magneten kun je het veld concentreren als je het magneetoppervlak veel groter maakt dan het pooloppervlak en daardoor kan het statorblik zelfs voor ceramische magneten in verzadiging gaan wat de hoogste spanning bij een bepaald toerental oplevert. Op deze manier heb ik al in 1977 mijn eerste PM-generator gebouwd toen neodymium nog niet op de markt was. Dit concept wordt beschreven in hoofdstuk 3 van KD 341. Het nadeel blijft dat je toch nog een behoorlijk hoog toerental van ongeveer 900 omw/min nodig hebt voordat de gelijkgerichte spanning 12 V wordt. Je kunt het toerental verlagen door een wikkeling met meer windingen per spoel te gebruiken maar het nadeel hiervan is dat het rendement lager wordt.

Als je toch opnieuw gaat wikkelen kun je ook overwegen om een 34-polig anker te gebruiken zoals beschreven wordt in o. a. rapport KD 580 maar je hebt dan wel weer neodymium magneten nodig omdat je met tangentieel geplaatste magneten geen concentratie van het veld kunt realiseren.

[m.bouwer]

Het gaat om een proefopstelling om te komen tot een type generator waar Enercon zeer succesvol mee is.
Het formaat maakt nog even niet uit.

Ik heb nu de hoofdas en ben bezig met de naaf.
Daar moet groot aantal kerntjes op komen met een wikkeling linksom/rechtsom zodat ze magnetische noordpolen/zuidpolen vormen.

Het lijkt mij dat bij bijvoorbeeld een 3 meter molen de verhouding veldvermogen / opbrengst al heel anders wordt.

[Adriaan Kragten]

Het kan zijn dat er bij 12 losse spoelen minder vermogen gaat zitten in het opbouwen van het veld. Bij een klauwanker moet het veld een lange weg afleggen voordat het bij de uiteinden van de klauwen aangekomen is en onderweg zal een aanzienlijk deel van het veld weglekken. Maar je zult de veldstroom aan het draaiende anker moet toevoeren via borstels en de borstelwrijving geeft een wrijvingskoppel.

Bij een klauwanker zijn de klauweinden konisch waardoor de spleten tussen de klauwen afwisselend een positieve en een negatieve hoek maken met de rotoras. Dit geeft vermindering van de rimpel op het koppel. Als je de losse spoelkernen rechthoekig maakt dan kun je verwachten dat er een sterke rimpel op het koppel zit.

[m.bouwer]

Een proefopstelling kan meer inzicht brengen.

Ik heb hier nu blikpakket van 234 mm inwendig.
De dikte wou ik terugbrengen op 5 mm en ook de buitendiameter veel verkleinen.