Zelfbouw windgenerator van plafondventilator

Ik ben sinds gisten bezig met de bouw van een wind generator.

Van een plafon ventilator gebruik ik de dynamo, as, lagers en de wieken.

Zelf had ik nog de nodige onderdelen zoals een mast van koolstof en de nodige lagers om de mast te laten draaien.

Ik heb als basis voor een plafon ventilator gekozen omdat deze een zeer degelijk gelagerde af heeft en een laag toerige motor is.

De ventilator heeft een vermogen van ca 60 watt, dit houdt dus in dat deze een stroom van ca 0.25A terekt bij 230v.

Om de motor om te bouwen naar dynamo moet het weekijzer vervangen worden door 32 neodymium magneten met een formaat van 20*10*10 mm.

De plafon ventilator heeft twee spoelen, op de buitenste krijg ik een spanning van ca 6 volt tijdens een test met een magneet als ik de dynamo met de hand draai.

Bij 32 magneten zou de spanning theoretisch 32 x zo hoog moeten zijn, en dus 32*6 = 192 v ac.

Dit is enkel van de buitenste spoel,ik ga er van uit dat de binnenste spoel wat minder spanning genereerd.
Stel dat de binnnenspoel 150v ac levert en ik de twee spoelen in serie zet dan heb ik ca 340v ac en een maximale stroom van ca 0.25A.

Deze spanning wil ik met een transformator naar beneden brengen, ik heb nog een trafo van 150 watt liggen, primair 220v, sec 22v.
dus Verhouding 1 op 10.

Hiermee zou de spanning dus van 340v naar 34v gebracht kunnen worden, en de max stroom van 0.25A naar 2.5A.

Na gelijkrichten wordt dat 34ac*1.4 = ca 45v dc, max stroom 2.5/1.4 = 1.7A

Ik wil graag een spanning van 14.4volt(voor het lade van een accu), dit dacht ik te doen met een buck converter.

Bij een rendement van 85% van de buck zou ik dan een laad stroom krijgen van (45/14.4)*1.7A*85% = 4.5A.

Dit is een vermogen van 14.4V*4.5A = 65 Watt :)

Wat is een realistisch vermogen ?

Wat is de maximale stroom is die ik door de spoelen mag pompen ?

Hoe zit dat met de binnenste en buitenste spoel tijdens normaal gebruik van de ventilator? Gaat mij er namelijk om of de 60 Watt voor een van de twee spoelen is of voor alle 2 !

Ik denk er aan om voor de binnenste en buitenste spoel een aparte trafo en brugcel te pakken. De brugcellen komen daarna in serie en gaan dan naar de buck. Per brugcel een eigen buck is misschien ook wel een idee.

Wat is de beste manier om de energie van de windmolen om te zetten naar een laadstroom voor een accu ?

uiteindelijk wil aan het net gaan terug leveren met een inverter.

Als iemand nog een goed idee heeft ik een deel van de stator af kian halen zodat ik de magneten er in kan zetten dan hoor ik het graag!
Ik heb helaas niet de beschikking over een draaibank :(

Ik ben van plan om de stroom uit de generator via de kogellagers te geleiden.
gaat dat werken ? zo niet dan bestel ik wel een sleep ring contact.

http://www.uploadarchief.net/files/download/resized/2014-09-04%2023.49.36.jpg
Afbeelding 1 De Stator
http://www.uploadarchief.net/files/download/resized/2014-09-05%2023.47.35.jpg
Afbeelding 2 de Rotor
http://www.uploadarchief.net/files/download/resized/2014-09-05%2023.47.23.jpg
Afbeelding 3 RVS buis waar twee zelfstellende lagers in opgeloten worden.
http://www.uploadarchief.net/files/download/resized/2014-09-05%2023.21.56.jpg
Afbeelding 4 gemonteerd blad
http://www.uploadarchief.net/files/download/resized/2014-09-05%2023.22.04.jpg
Afbeelding 5 bovenkant generator

Hou het allemaal, in ideale omstandigheden en veel wind, op max 60W.
Al uw berekeningen zijn heel overmoedig om het zacht uit te drukken.

Als je wilt experimenteren, zet op de ene wikkeling een lage dc spanning van 12v of minder en kijk wat er in de ander wordt opgewekt tijdens het draaien.

En stroom hoe klein ook door kogellagers is not done!

LDmicro user.

Hiermee zou de spanning dus van 340v naar 34v gebracht kunnen worden, en de max stroom van 0.25 naar 25A!

Fout, het is 2,5A. En daarmee vallen ook alle achterliggende berekeningen om.

It's the rule that you live by and die for It's the one thing you can't deny Even though you don't know what the price is. It is justified.

Als je echt een beetje serieus bezig wilt zijn met windenergie moet je het toch wat groter aanpakken. Autodynamo ofzo.
En de diameter van de wieken moet toch echt wel groter zijn dan 1 meter.
Er is eens een onderzoek geweest van kleine windmolens <750W.
Conclusie: de investering haal je er NOOIT meer uit.
Die kleine molentjes zijn te duur, levensduur te kort, en vangen gewoon te weinig wind. Er stond ook letterlijk dat je beter een zonnepaneel kon kopen.

Er ist wieder da...

@hobby-ist, heb je toevallig een link naar dat onderzoek?

Waarschijnlijk is dat het geval als je alle onderdelen nieuw moet kopen, en de manuren moet betalen voor het assembleren van het geheel. Voor zo'n hobbyprojectje als dit, is dat natuurlijk helemaal niet ter sprake.

@TS: je haalt de stator en rotor door elkaar, en aangezien de spoelen stilstaan, snap ik niet waarom je nog ergens stroom door een lager wil gaan trekken.

Om eerlijk te zijn, is bijna alles wat je zegt fout; de spanning zal niet 32 keer groter worden met 32 magneten, maar hoeveel het wel zal zijn, is heel moeilijk te voorspellen. Ook het apart gelijkrichten en dan in serie zetten van de wikkelingen zal niet zomaar gaan, omdat ze in fase verschoven zijn. Als je er nog een flinke buffercondensator bij zet voor elke wikkeling, kan het wel, maar het is nog maar de vraag of het wel handig is om beide wikkelingen dezelfde stroom te laten leveren.

Die rotor hoeft niet van weekijzer te zijn; immers, het magnetische veld is daar statisch als je magneten hebt geplaatst. Je kunt dat weekijzer dus vervangen door gewoon ijzer, maar om een passende ring te maken zou je natuurlijk alsnog een draaibank nodig hebben.

Wat je wel zou kunnen doen, is de ring maken van een lange, dunne strip ijzer die je oprolt, of een hele dunne plaat in stroken knippen en ringen buigen die in elkaar passen, en daarbij de openingen steeds een stukje laten verspringen. Op die manier kun je de ring dus opbouwen uit lagen. Het zal natuurlijk niet meevallen om die lagen mooi rond en strak in elkaar te krijgen; waarschijnlijk moet je ze op een of andere manier aan elkaar maken, bijvoorbeeld met bouten met een verzonken kop van binnen naar buiten door de ring, of de plaatjes aan elkaar te lassen of lijmen, terwijl je ze met lijmtangen of zo strak tegen elkaar drukt. Nog een optie zou kunnen zijn om iets om de stator heen te doen dat net iets dikker is dan de magneten dik zijn (dus de dikte van de magneten + het gewenste luchtgat), en daar een stalen strip strak omheen te wikkelen en lijmen, zodanig dat deze ook strak in de rotor past.

Mogelijkheden genoeg; wees creatief! De totale dikte is overigens niet heel erg kritisch; ik denk dat 4-5mm wel genoeg is om het veld te sluiten, en dat meer dan dat niet heel veel toevoegt.

Als het maken van zo'n ring te moeilijk is, kan het in principe ook wel zonder; je kunt de magneten ook in kunststof of epoxyhars of zo zetten, maar als je de achterkant van de magneten niet magnetisch "verbind", zoals je met een stalen ring doet, verlies je wel een deel van de veldsterkte.

Nog een optie (niet geweldig, maar beter dan niets) kan zijn om de stator te omwikkelen met plastic of tape of zo, daar de magneten tegenaan te leggen (ze blijven natuurlijk zelf wel zitten), en te proberen daar met redelijk dun ijzerdraad een ring omheen te wikkelen, dus door netjes windingen strak tegen elkaar te leggen zonder te kruisen, als het kan in meerdere lagen, en het geheel met epoxy aan elkaar te maken. Waarschijnlijk moet je de epoxy tijdens het wikkelen op de draad aanbrengen om een goede verbinding te krijgen; eenmaal gewikkeld krijg je de epoxy natuurlijk niet meer goed op de magneten.

Houd er overigens wel rekening mee dat de magneten afwisselend noord en zuid naar de binnenkant gericht moeten zitten. Je hebt 16 spoelen in de stator, en het is erg ongebruikelijk om hetzelfde aantal magnetische poolparen te gebruiken; ik verwacht eigenlijk dat je een enorme cogging torque zal krijgen, of in ieder geval een hele grote koppelrimpel onder belasting. Nu is die koppelrimpel op zich niet zo'n ramp, als je ervoor zorgt dat het draaiende deel een groot massatraagheidsmoment heeft (vliegwieleffect). Je loopt wel het risico dat het ding behoorlijk wat herrie gaat maken.

De cogging torque (stapjes zoals je ook bij veel BLDC motoren, stappenmotoren etc. voelt als je ze langzaam draait) is een groter probleem; bij stilstand is het koppel dat zo'n propeller kan ontwikkelen erg laag, en als je pech hebt, is hij niet sterk genoeg om zelf op gang te komen.

Aangezien ik gewend ben met 3-fase motoren te werken, vind ik het lastig om hier een uitspraak te doen over een betere keuze voor het aantal magneten. Je hebt 16 polen in elke rij, en aangezien 16 niet deelbaar is door 3, kun je het ding niet eenvoudig anders bedraden om er een 3-fase generator van te maken.

Ik zou je aanraden om de rotor zo te maken dat je nog een beetje kunt spelen met het aantal magneten, want het zou toch zonde zijn als je straks met veel moeite een rotor hebt gemaakt met 16 magneten (of een ander aantal), en dat uiteindelijk niet bruikbaar blijkt te zijn.

EDIT bijna vergeten: gewoon DOEN! Zeker als je dit een klein beetje wetenschappelijk aanpakt, door ook met een scope te kijken wat er gebeurd, met verschillende configuraties te experimenteren, en te proberen te verklaren wat je ziet, is dit ontzettend leerzaam! Ik denk dat je wel realistisch moet zijn; als je snel en gemakkelijk een windmolen wilt maken, is dit niet de handigste manier, dan kun je beter een bestaande motoren met magneten gebruiken. Als je het voornamelijk doet omdat je het leuk vind om op deze manier te leren en experimenteren, ben je zeker op de juiste weg.

Nog een klein idee: ik vraag me af hoeveel ijzerpoeder je in een epoxyhars kunt mengen zonder dat het mechanisch te slecht wordt? Op die manier kun je de magnetische ring rond de magneten helemaal gieten, door de magneten met een spacer op de stator te zetten, in de rotor te hangen, en de ruimte tussen de rotor en de magneten te vullen.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Op 6 september 2014 10:06:09 schreef The Headhunter:
@hobby-ist, heb je toevallig een link naar dat onderzoek?

Helaas, ik kan op internet het exacte repport niet meer vinden.
Maar ik vond met even zoeken wel diverse andere rapporten met veld-testen van kleine en middelgrote windmolens.
De windmolens met een wieken-diameter van kleiner dan 1.7 meter komen hier zeer slecht uit.

Mijn persoonlijke mening (val mij daar niet op aan) is dat je het beste een windmolen kunt aanschaffen van boven de 1000W vermogen, waarbij je een goede garantie kunt bedingen van een betrouwbare europese leverancier. Zo'n molentje moet niet na 6 jaar al kapot zijn, want dan heb je je geld er niet uit.

Die kleine windmolentjes van 300-500W zijn spielerij.
Consumentenelektronica..

Er ist wieder da...

Op 6 september 2014 09:58:03 schreef hobby-ist:
Er is eens een onderzoek geweest van kleine windmolens <750W.
Conclusie: de investering haal je er NOOIT meer uit.

Ook grote windmolens zijn onrendabel. Dat zie je in de praktijk. Als de subsidiepot leeg is, dan stagneert de bouw van nieuwe molens. Als de minister opnieuw de subsidiekraan opendraait, staan de investeerders ineens in de rij om nieuwe parken uit de grond te stampen.

Maar het gaat hier om een hobbyproject en dan gelden andere overwegingen.

Op 6 september 2014 12:52:48 schreef KlaasZ:
[...]Ook grote windmolens zijn onrendabel.

[offtopic]En kwa leverantie onbetrouwbaar: ca 4% van het effectief geinstalleerd vermogen is maar te garanderen. Al die windenergie is een groene lobby met subsidies.[/offtopic]

1-st law of Henri: De wet van behoud van ellende. 2-nd law of Henri: Ellende komt nooit alleen.

ALLE vormen waarmee we nu energie opwekken is gesubsidieerd. Ik kies toch liever voor een berg molens en solarpanels dan een stel carbon/nuclear centrales.
Maar goed... nogmaals gezegd, dat speelt voor de TS allemaal niet, en daarmee zijn we volledig off-topic.

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein
Arco

Special Member

Verticale as windturbines (VAWT) worden ook steeds beter, en zijn een stuk mooier om naar te kijken, en je hoeft ze niet te richten.
Rendement is nog wel iets lager gemiddeld.

http://www.solar-constructions.com/verticale%20windTurbine%203kW.jpg

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Arco, dat ding in de foto, hoe starten ze die? Elektrisch?

Wat is de maximale stroom is die ik door de spoelen mag pompen ?

Als je een 60W - bij 230V motor hebt, dan loopt daar ongeveer 0.26A. Dat is dan de maximale stroom. Als de draden geschikt zouden zijn voor 1A, hadden ze dunnere draden genomen. Het gevolg is dat je ruwweg aan die 60W vastzit. Die factor tien vergissing van je (is hierboven al op gewezen) resulteert dus in die 600W.

De uitzondering is bijvoorbeeld een 250W direct drive fietswiel aandrijving. Die levert 250W bij 5m/s, dus bij 2.5 omwenteling per seconde. Dat is 150 omwentelingen per minuut. Laat je hem nu niet 150 RPM draaien, maar 3000, kan je van 250W naar 5kW. Maar let op: de lagers en mogelijk het blikpakket kunnen mogelijk op de lage snelheid berekend zijn en dus bij 3000RPM problemen geven.

[Bericht gewijzigd door rew op zondag 7 september 2014 08:48:13 (87%)

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 6 september 2014 12:05:35 schreef hobby-ist:
[...]

Helaas, ik kan op internet het exacte repport niet meer vinden.

http://www.solacity.com/smallwindtruth.htm#RealWorld

Het mag dan mss niet rendabel zijn, het is wel een leuk project waar ts mee bezig is en altijd leerzaam.

@Roland van Leusden
Ik heb het even aangepast.
@ hobby-ist, De investering haal ik er zeker wel uit.
Onderdelen:

  • PMDC motor 10 euro
  • Magneten 80 euro
  • 2x Lagers voor mast gratis
  • Wieken gratis
  • Mast koolstof gratis
  • Kabels gratis
  • Sleepcontact 8x 2A 10 euro
  • Metaal (oa rvs) 30 euro
  • electronica 20 euro
  • Centrifugaal rem (koppeling scooter) gratis

Totaal ca 150, als ik alles zou moeten kopen zat ik al lang aan de 300 euro.

@SparkyGSX
stator en rotor had ik bewust zo gelaten omdat ik het verwarrend vond, heb het nu toch effe omgedraaid.
Spanning zal idd niet 32x zo groot zijn, weet effe niet meer hoe ik dat moet berekenen.
Apart gelijkrichten (en afvlakken) en dan in serie gaat wel lukken naar mijn idee.
Van fase verschuiving is geen sprake bij goede afvlakking.
Mooier is natuurlijk per spoel een buck(en diode brug en afvlakking) zodat de stroom per spoel kan verschillen.
Ik ga de rotor uitslijpen met de flex(ca 1 cm) en dan de magneten een voor een met seconde lijm er in lijmen.
Als eerste ga ik testen met twee magneten.
Als het allemaal werkt dan giet ik zowel de rotor als de stator af met polyester hars.
“”Je hebt 16 spoelen in de stator, en het is erg ongebruikelijk om hetzelfde aantal magnetische poolparen te gebruiken; ik verwacht eigenlijk dat je een enorme cogging torque zal krijgen, of in ieder geval een hele grote koppelrimpel onder belasting. Nu is die koppelrimpel op zich niet zo'n ramp, als je ervoor zorgt dat het draaiende deel een groot massatraagheidsmoment heeft (vliegwieleffect). Je loopt wel het risico dat het ding behoorlijk wat herrie gaat maken
De cogging torque (stapjes zoals je ook bij veel BLDC motoren, stappenmotoren etc. voelt als je ze langzaam draait) is een groter probleem; bij stilstand is het koppel dat zo'n propeller kan ontwikkelen erg laag, en als je pech hebt, is hij niet sterk genoeg om zelf op gang te komen.
””
Ik heb 16 spoelen en 32 pool paren, dus heb ik 2x zoveel poolparen als spoelen en daardoor hoop ik dat het cogging torque mee valt.

@ Arco
Verticale as windturbines is zeer interessant, is namelijk heel makkelijk te bouwen kwa contructie

@rew
250W direct drive fietswiel aandrijving is misscien wel de perfecte motor voor een wind molen.
Hier ga ik zeker even naar kijken voor de volgende molen.

Nog even in het algemeen.
De windmolen komt uiteindelijk bij mijn boot te staan.
Aan een vermogen van ca 20 Watt zou ik al voldoende hebben.
Het gaat er om dat het degelijk en lekker goedkoop is.
Voor thuis wil ik ook een keer een 1kw molen bouwen, maar dat is een totaal andere aanpak en daar komen heel wat kosten bij kijken.

Op 7 september 2014 09:52:52 schreef Stefan999:
Ik heb 16 spoelen en 32 pool paren, dus heb ik 2x zoveel poolparen als spoelen en daardoor hoop ik dat het cogging torque mee valt.

Dat veranderd er niets aan; alle magneten staan precies tegen voor een statorpool, wat je een enorme cogging torque gaat opleveren; juist daarom zou ik je sterk aanraden de constructie zo te maken dat je gemakkelijk met een verschillend aantal magneten kunt testen.

Staan alle wikkelingen van elke rij in serie?

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Arco

Special Member

Verticale as molens kunnen over het algemeen een veel hogere windsnelheid aan. Wel moet de lagering stevig zijn omdat die veel te verduren krijgt.
Bij lage windsnelheden is 'ie niet altijd zelfstartend, dan wordt de generator als motor gebruikt om hem een zetje te geven.

Interessant artikel: http://www.lr.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/LR/Organisatie/Afdelingen…

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Op 7 september 2014 11:59:31 schreef SparkyGSX:
[...]
Dat veranderd er niets aan; alle magneten staan precies tegen voor een statorpool, wat je een enorme cogging torque gaat opleveren; juist daarom zou ik je sterk aanraden de constructie zo te maken dat je gemakkelijk met een verschillend aantal magneten kunt testen.
Staan alle wikkelingen van elke rij in serie?

Wat is de oplossing tegen het cogging torque ?
Ik denk dat ik aan elke magneet aan een boutje lijm en ze op die manier vast zet.
Ik kan dan testen wat ik wil.
Na het testen giet ik de boel af met polyester hars.
Alle wikkelingen staan in serie ( binnen en buiten spoel zijn gescheiden)
Er zijn wel diverse midden aftakkingen en heb dus de mogelijkheid om de spoel in 4 a 5e op te delen.

Op 7 september 2014 12:40:18 schreef Arco:
Verticale as molens kunnen over het algemeen een veel hogere windsnelheid aan. Wel moet de lagering stevig zijn omdat die veel te verduren krijgt.
Bij lage windsnelheden is 'ie niet altijd zelfstartend, dan wordt de generator als motor gebruikt om hem een zetje te geven.
Interessant artikel: http://www.lr.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/LR/Organisatie/Afdelingen…

Dat is zeker een interessant artikel!
Voor bij me boot wil ik een verticale as wind generator(ca 10 watt).
Dit vanwege de eenvoud en compacte bouw.
Zou een roterende windkap(voor op een schoorsteen) wat zijn ?

Arco

Special Member

Zo'n windkap is een Savonius molen. Lopen makkelijker aan, maar hebben een slecht rendement...

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Savonius_VAWT_in_operation_%4030rpm.gif/189px-Savonius_VAWT_in_operation_%4030rpm.gif

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Om cogging torque te verminderen, kun je de magneten onder een hoek zetten t.o.v. de stator, dus zodanig dat de zijkant van de magneet dus niet parallel staat met de slots in de stator, en gelijkmatiger "aangrijpt". Daarbij is de combinatie van het aantal statorpolen en rotorpolen cruciaal, maar er is geen verdeling die perse optimaal is, dat is afhankelijk van de toepassing. Het lastige daarbij is dat zo'n beetje alles wat daarover geschreven is, over 3-fase BLDC / PMSM motoren gaat, terwijl deze motor maar 1 fase heeft, het aantal statorpolen geen veelvoud is van 3, en alle wikkelingen in serie staan. Ik heb dus ook geen idee wat de optimale verdeling van de magneten zou zijn, aangezien je ook moet oppassen dat de spanningen die je in de verschillende spoelen opwekt elkaar zo weinig mogelijk tegenwerken. Je kunt niet voorkomen dat de spanningen op sommige moment tegengesteld zijn, en dat is ook niet zo erg, als ze maar niet even groot en tegengesteld zijn.

Je zou de spoelen kunnen verdelen in 4 sets, waarbij elke spoel in serie staat met de spoel 4 plaatsen verderop, en elke set een eigenlijk gelijkrichter geven, met de DC zijde parallel aan een buffercondensator. Als het aantal magneten dan deelbaar is door 4, maar niet door 8 (en dus niet door 16 en 32), zou de cogging torque al kleiner moeten zijn. Het meest logische aantal lijkt me dan natuurlijk 12 magneten. Op die manier is de spanning in elke 4de spoel wel gelijk, en heb je dus nooit spoelen met tegengestelde polariteit in serie staan.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken