Permanentmagnet Renerator Regler

Hallo,

Habe vor mir ein Windrad mit Schrittmotor zu bauen (Sinn und zweck: Just for fun, mit den zu verfügung stehenden mitteln so effektiv wie möglich).

Bevor Ich mein Problem erleutere, meine eckdaten.

4 Blatt Repeller (Rotor) Durchmesser 1m.

4A Schrittmotor. 2Phasen (gleichgerichtet und geglättet)

So... meine Tests : Schrittmotor an Bohmaschine ca. 200 U/min.

Ohne last am SM ca 40V.

Verbraucher (DC Elektromotor) am SM 1A Leistung bei 1,5V.
Klar ist, die Spannung bricht zusammen.

Habe nun einen 20W 100Ohm Poti als Verbraucher am SM und so eingestellt das die Spannung bis 14V abfällt.Dann habe ich immer noch einen Strom von 0,25A, sprich 3,5W.

Jetzt möchte ich eine kleinen 12V Bleiakku laden (6AH).

Klar ist, der braucht ein paar Tage bis er geladen ist. Ist ja auch nicht immer Wind :-).

Jetzt mein Problem, wie regel ich am effektivsten den Ladestrom so das die 14V Spannung noch gegeben ist jedoch auch nicht übersteigt wenn die Batterie voll ist und keinen Strom mehr aufnimmt.

Durchforste seit zwei tagen das net, das einzigst Sinnvolle was ich gefunden habe sind regler von Motorrädern mit permanentmagnetgenerator.
Unterschied ist jedoch das der generator soviel dampf hat das die 14V immer erreicht werden und bei batterie voll, der Strom auf masse abgeleitet wird.

Oft gelesen... Autolichtmaschine. Geht aber nicht, zu wenig drehzahl und für eine übersetzung zu wenig kraft.

meine überlegung war gerade noch.

Ich schalte einen Spannungsregler L78S15 Hinter den SM der verbrät die Leistung sollte die Batterie mal voll sein und nichts mehr aufnehen.

Hinter den Spannungsregler eine Strombegrenzung L317 Damit die Spannung nicht unter 14V einbricht.

Aber was macht der L317 bei einer begrenzung des Stroms wenn die Batterie gerade leer ist? Wird die irgendwie geregelt oder setzt er den rest in Wärme um? Dann würde mir ja die Spannung wieder zusammenbrechen.
Wärme ist immer Energieverlust und die soll ja in den Akku :-/


hmmmm grummml denk

Wahrscheinlich genügt es eine Schaltung zu bauen, die Überspannung vom Akku fernhält. Eine Ladestrombegrenzung ergibt sich ja schon durch die begrenzte Leistungsfähigkeit des Windgenerators. Ein 12V Akku darf mit etwa max. 13,8 bis 14V geladen werden (zumindest gilt das für die Strarterbatterien inm Kfz). Vorschlag: Du baust parallel zu Akku eine Schaltung, die bei Spannungen ab ca. 14V leitend wird und somit höhere Spannungen ableitet. Das kann im einfachsten Fall eine Zenerdiode sein, wenn die Zenerdiode zuwenig Leistung hat, kann man das durch ein bis zwei Transistoren verbessern. Hier wird eine Schaltung als Power-Zenerdiode beschrieben, so etwas sollte sich eignen:
http://www.elektronik-kompendium.de/...rer/powzen.htm

Erstmal danke fürs antworten,

mein problem ist ja wenn ich den Akku direkt an den Schrittmotor hänge mir schon die Spannung auf unter 10V zusammenbricht weil der Akku am anfang zuviel zieht. und mit unter 10V wird der Akku ja nicht geladen.

Zitat:

---

mein problem ist ja wenn ich den Akku direkt an den Schrittmotor hänge mir schon die Spannung auf unter 10V zusammenbricht weil der Akku am anfang zuviel zieht. und mit unter 10V wird der Akku ja nicht geladen.

---

Das kann ja eigentlich nur sein, wenn die Leerlaufspannung des Akkus (vor dem Laden) unter 10 V liegt. Das wäre aber schon tiefentladen, das sollte man mit einem Bleiakku eigentlich nicht machen. Möglicherweise ist der Akku auch schon defekt.
Falls der Akku noch soweit funktioniert, dass er noch geladen werden kann, geht das auch mit anfänglichen 10 Volt. Es kommt nicht auf die Spannung, sondern auf die Richtung des Ladestroms an, die Stromrichtung wird über die Gleichrichterdioden vorgegeben. Die Spannung wird sich mit zunehmender Ladung dann schon auf normale Werte einpendeln. Ich vermute aber eher einen Defekt am Akku. Versuche doch mal eine Ladung an einem anderen Ladegerät, damit Du abschätzen kannst, ob der Akku überhaupt noch funktioniert (dabei, falls möglich, in regelmäßigen Abständen Strom und Spannung messen und aufschreiben, dann kann man die hineingeladenen Amperestunden abschätzen und die Ladeschlußspannung feststellen).

Den Schrittmotor hab ich noch gar nicht am Akku angeschlossen. Aber ich hab jetzt ein nicht bedacht, wenn der Akku ja noch sagen wir mal 11V hat kann die spannung vom Schrittmotor ja nicht unter 11V Fallen, richtig ?

Zitat:

---

Den Schrittmotor hab ich noch gar nicht am Akku angeschlossen. Aber ich hab jetzt ein nicht bedacht, wenn der Akku ja noch sagen wir mal 11V hat kann die spannung vom Schrittmotor ja nicht unter 11V Fallen, richtig ?

---

Wenn kein Wind geht, produziert der Generator keine Spannung. Es liegt dann natürlich auch keine Spannung an den Spulen. In diesem Fall kann sich der Akku aber nicht über den Generator entladen, weil die Gleichrichterdioden dann sperren. Die Dioden haben eine doppelte Funktion: sie dienen nicht nur als Gleichrichter sondern auch als Rückstromsperre.

ich werd das ganze mal ausprobieren und mich dann wieder melden , hast mir auf jeden fall unheimlich weitergeholfen.

Könnte sowas gehen ?

http://www.eleccircuit.com/wp-conten...iver-radio.jpg

Zitat:

---

Könnte sowas gehen ?

http://www.eleccircuit.com/wp-conte....iver-radio.jpg

---

Im Prinzip ja, allerdings mit kleinen Änderungen. Die wichtigste Änderung wäre die Ausgangsspannung, der Akku braucht für eine sinnvolle Ladung ca. 13.8 bis 14V, die vorgeschlagene Schaltung liefert etwa 12V. Die Zenerdiode wäre also durch einen Typ mit 13,9 + 0.6 = 14.5 V zu ersetzen (0,6 bis 0,7 V rechnet man für die Schwellspannung, die die Basis positiver sein muss als der Emitter, damit der Transistor leitet).
Die Schwellspannung führt uns zu einem zweiten Verbesserungsansatz: Bei der vorgeschlagenen Schaltung muss die Eingangsspannung mindestens etwa 0,7 V höher sein als die Akkuspannung, vorher geht nichts. Diese Spannungsdifferenz fällt als dauernder Verlust am Transistor ab. Man kann dagegen folgendes machen:
Verbinde den Anschluss 12V direkt mit Masse (C3 und R3 entfallen dann logischerweise, weil kurzgeschlossen). Die Zenerdiode kommt zwischen R2 und die Basis (Anode an die Basis). Parallel zu C2 kommt noch ein hochohmiger Widerstand, etwa 10 kOhm, um Leckströme abzuleiten. Der Akku kommt direkt an Vin. Die Funktion ist jetzt so: Wenn die Spannung an der Basis 0,6 Volt erreicht oder überschreitet fängt der Transistor zu leiten an und leitet den überschüssigen Strom direkt gegen Masse ab. Bei kleineren Spannungen ist die Schaltung hochohmig. Für den Wert der Zenerdiode rechnet man jetzt 14V-0,6V= 13.4V.

Ich würde die Schrittmotorphasen gleichrichten und mit ~10µF "puffern". Dann:
1. Ausreichend großen Akku verwenden: 3,5W ~ 250mA Ladestrom. Ab 1/10C denke ich, dass ein Bleiakku das bei kleineren Flauten + Verbraucher das bei Dauerladung übersteht.

2. Power-Zener: Z-Diode schaltet einen bipolartransistor durch ab Ladeschlussspannung. Ohne Vorwiderstand.

3. Schaltregler mit MPP. Über eine Phase + Kondensator vor dem Gleichrichter ein Drehzalhsignal auskoppeln. 7805 Ersatz auf attiny25, totem pole treiber, ~30A Fet auf Spule und schottky diode. Die MPP Tabelle kann man den µC selbst erstellen lassen (zufällige Veränderung der PWM bei Drehzahl x, schauen ob's besser wird).


Meine Schrittmotoren liefern eine Art Konstantstrom: Die Spannung ist zwar von der Drehzahl abhängig, der Strom ist aber nach oben beschränkt.

Sooo jetzt hab ich die Qual der Wahl :-), danke erst mal für eure antworten.

Ich denke werd mal rankes Verbesserte Variante probieren.

Jetzt ist mir sogar was sinnvolles eingefallen was ich mit dem Gewonnenen Strom mache. Ich werde für meine Kinder eine Art Notbeleuchtung im Flur machen.
Bis jetzt haben wir jede nacht so ein wechsel LED Dingens an, das kostet immer Batterien/Akkus.

Ein paar weiße Led`s in die Normale Flurbeleuchtung mitintegrieren, noch ne kleine dämmerungsschaltung... fertig.

Würde sagen ist ein nettes Sinnvolles Projekt, Morgen gehts los, werde als erstes Repeller aus PVC fertigen und mich dann vortasten und berichten.

Danke Vorab für die Tipps

1/10C bei Dauerladung ist für einen Bleiakku deutlich zu viel. Das führt zu starkem Gasen und wird den Akku wahrscheinlich relativ schnell zerstören (insbesondere bei nicht wartbaren Gel-Akkus). Bei einem 6 Ah Akku ist das nicht mehr so kritisch ( ca. 1/24C ). Ich würde aber dennoch eine Schaltung einbauen, die überflüssige Leistung einfach verheizt.

Ein Schaltregler mit MPP Tracker ist für so ein einfaches Bastelprojekt IMHO viel zu kompliziert. Die Schaltung wird schnell komplizierter, wenn man je nach Windgeschwindigkeit sowohl Step-Up als auch Step-Down machen will. Dazu kommt noch, dass die Drehzahl nicht nur vom Wind sondern auch von der aktuellen Last abhängt, was natürlich den optimalen Punkt beeinflussen kann.

@ Jakob L. Ist ein ganz normaler Mopedakku.

was ist ein MPP Tracker kann man das essen :-).

Ich werd die einfache Schaltung probieren und die überschüssige energie verbraten.

So. bin ein bischen vorrangekommen, die Schaltung hab ich noch nicht aufgebaut jedoch das windrad mit Schrittmotor.

Habe zum Test ein Kleinen Flasher auf ne555 basis gebaut.

Als Puffer dient ein 9V Blockakku.
Das ergebniss ernüchternd.
Mehr oder weniger verbraucht die Schaltung den Strom was der Generator hergibt.
Heute Mittag hatten wir 3 Stunden sehr guten Wind. (Video)
Jedoch ist der Akku nach 10 Min wieder leer
und der Flasher geht aus.

http://www.youtube.com/watch?v=2u4i6eA9n64

Falls du es mit einem anderen Generator noch einmal versuchen willst, dann wäre eventuell ein Fahrrad Nabendynamo die richtige Wahl. Die damit mögliche Leistung liegt bei ein paar Watt und das Ganze funktioniert schon bei einer relativ geringen Drehzahl (ab ca 0,5-1 Umdrehung/Sekunde). Zum Laden eines 12V Bleiakkus braucht man aber doch etwas höhere Drehzahlen.

Ein weiterer Vorteil dabei ist, dass ein Nabendynamo eine relativ robuste Lagerung hat. In den meisten Nabendynamos werden Konuslager verwendet, die man bei Bedarf öffnen, neu fetten und spielfrei einstellen kann.

Mit etwas Glück findet man z.B. bei Ebay für relativ wenig Geld einen gebrauchten Nabendynamo (eventuell mit durchgebremster Felge).

sooo, nach über 2 Jahren hab ich mein Windrad wieder rausgeholt.
Auslöser hierfür war mein Umzug in mein erworbenes Haus.
Der Wind zieht hier übers Feld, ich bin eines der ersten Häuser ziemlich in der höhe.

Hab mein Windrad direkt auf dem Dach montiert (natürlich mit ner Verbindung an den Blitzableiter)

Nabendynamo ist auch montiert.

Jetzt hab ich folgendes Problem, der Repeller läuft ohne last sehr gut an sobald ich aber ein verbraucher aufschalte muß erst ne richtige böhe kommen bis er anläuft.
Wenn er mal läuft dann kann der wind auch wieder etwas abflachen ohne das er stehenbleibt.
Liegt nur an diesem anlaufeffekt.

Jetzt möchte ich mir ne schaltung bauen, die mir erst bei sagen wir mal erst bei 3V die Last durchschaltet und darunter wieder ab. Ich dachte da irgenwas mit Zener dioden oder ähnliches.

Habt ihr mir ein paar tipps oder Ideen ?

Die Nabendynamos haben ein nicht unerhebliches Rastmoment, das den Anlauf erschwert. Beim ursprünglichen Problem sollte ein Akku geladen werden, dabei kommt es erst dann zur Stromentnahme aus dem Generator, wenn die Generatorspannung höher ist als die Akkuspannung. Ein Anlauf ohne Last ist dadurch gewährleistet. Wenn man einen Verbraucher direkt an den Generator hängt, ist das natürlich schwieriger. Man kann ja so etwas wie einen Tiefentladeschutz an den Generator hängen, der die Last abwirft, sobald eine Mindestspannung unterschritten wird.
Bei der Auslegung ist darauf zu achten, dass der Nabendynamo ohne Last recht hohe Spannungen erzeugen kann.

@ranke du hast recht, daran hab ich gar nicht gedacht.
Hab bis jetzt zum testen immer ne glühbirne etc. drangehängt aber die zieht ja sofort strom.
Mein 6V Bleiakku zieht ja somit erst ab 6V strom.

au man man kann sichs echt schwer machen :D

THX

Hey Leute , irgendwie lässt mich die Windenergie nicht los :D . Hab jetzt einige erfahrung mit meinem "kleinen " Windrad gemacht.

Jetzt steht der Plan für ein großes Windrad, Repeller sind schon fertig 6 Stück hat dann einen durchmesser von etwa 2 m.

Nun zu meinem Problem ich bin gerade am studieren des Scheibengenerators. Gibt ja schöne rechner im I-net.

Ein Scheibengenerator hat im besten fall auf der einen und anderen seite des Stators Magnete. Frage : Müssen die gegeüberstehenden Magnete sich anziehen oder abstoßen ? Hab auf verschiedenen videos irgendwie beides gehört, was ist nun richtig ?

Scheibengenerator, das stelle ich mir gerade so vor: scheibenförmiger Stator mit den Wicklungen (eventuell sehr flach und eisenlos). Links und rechts vom Stator der Rotor (Außenläufer) der mit Permanentmagneten so besetzt wird, dass ein möglichst starkes (bei Rotation wechselndes) Magnetfeld in axialer Richtung die Statorwicklung durchdringt. Wenn es so etwas in der Richtung ist und beide Seiten des Rotors mit Magneten besetzt werden sollen, sollte das Magnetfeld von einem magnetischen Südpol in einen gegenüberliegenden magnetischen Nordpol eindringen. Es sollen sich also ungleiche Pole gegenüberliegen, was bedeutet dass sich die beiden Rotorscheiben anziehen.

Es stimmt was ranke sagt...die Magnete müssen sich anziehen. Dann steht ein Nordpol einem Südpol gegenüber und du hast einen anständigen Fluß durch deine Spule.

Wenn du einen Magnet drehst, sodass sie sich abstoßen, wirken die beiden Felder gegeneinander und heben sich auf. In der Praxis wirst du dank Toleranzen und Asymetrien zwar bestimmt auch eine (viel niedrigere) Spannung erzeugen, rein theoretisch würde sich die ganze Geschichte jedoch aufheben.

Danke für die ausführlichen antworten, wenns interessiert kann ich weiter vom bau berichten :-)

Anhang 32810

Wir haben nun 2017, mittlerweile bin ich verheiratet und habe noch einen Sohn bekommen der auch schon 2 Jahre alt ist. :-), vor ein paar Wochen vielen mir meine vor Jahren schon ausgeschnittenen Repeller in die Hände.einen fetten Schrittmotor hatte ich auch noch, also alles auf Neustart. Auf dem Bild ist das Zwischenergebniss. Werde weiter berichten jedoch zieh ich jetzt durch bis zur fertigstellung ;-)
Grüße Sven

Das Thema Windenergie ist in jedem Fall noch aktuell und alle sind gespannt wie es weitergeht.
Beziehe deinen Sohn auf alle Fälle schon mal mit ein, falls es dann doch länger dauert als erwartet. :-)

Hallo Sven,

schönes und interessante Projekt. Manche Themen lassen einen einfach nicht los. Wenn man dann die früher erreichten Zwischenergebnisse auch noch findet, und noch weiss (oder sogar dokumentiert hat), was man sich einmal gedacht hat, kann es immer weiter gehen. Viel Spass und bitte weiter berichten.

Schön zu hören, klar werde weiter berichten.ich finde erneuerbare energie immer wichtiger, leider ist es für dehn Otto normal verbraucher noch nicht wirtschaftlich genug aber das ist ein anderes Thema.
Da ich zwei Schrittmotoren habe fahre ich im moment mit dem einen tests und mit dem anderen fertige ich eine hübsche verkleidung.

Erste tests haben ergeben bei leichtem Wind dreht das Rad schon an und liefert dabei 6-7 volt bei ca 1 Ampere. Ich werde wohl zwei 6v Batterien parallel laden und in reihe dann abgreifen so komme ich auf gebräuchliche 12 volt.
Hier noch ein kleines video vom zwischenstand
https://youtu.be/kfLC9weOY-c

Wo ist der "Like" button :-D werde meinen Sohn zu gegebenem Zeitpunkt miteinbeziehen bevor ich ablebe, wind wirds ja immer geben. Er wird dann meine angefangenen projekte fertigstellen :-P

Hallo,

Zitat:

---

... ich finde erneuerbare energie immer wichtiger, leider ist es für dehn Otto normal verbraucher noch nicht wirtschaftlich genug ...

---

Da widerspreche ich. In sehr vielen Situationen ist erneuerbare Energie die wirtschaftlichste Lösung und wird auch verwendet. Beispiele die mir schnell einfallen sind: Berghütten, Telefon Relais, Rundfunkumsetzer, Parkscheinautomaten, Geschwindigkeitswarner im Strassenverkehr, temporäre Baustellenampeln usw. Also überall dort, wo eine Insellösung den Leitungsbau einspart. Die Grenze der Wirtschaftlichkeit verschiebt sich fortlaufend. Neue Technologien entwickeln sich weiter, die klassischen Technologien geraten immer mehr an bestimmte Grenzen. Und das ist schon lange nicht mehr exotisch kommt dem viel zitierten Otto Normalverbraucher zugute.

Aber zurück zum technischen Thema:
Eine serien-parallel Umschalteng für die Batterien würde ich nicht verwenden. Besser ist die Serienschaltung zweier Generatoren oder ein Generator mit höherer Ausgangsspannung - je nach Beschaffbarkeit.
Wenn die zwei Generatoren bzw. der grössere Generator zur Zeit überdimensioniert sind, ist das auch egal, da die Anlage ja noch wachsen wird. Ja, wird sie, glaub mir das :) .

Sooo, nach ein paar Stunden arbeit, ist nun hier das resultat.
Der Schrittmotor wird intern über Sottkydioden gleichgerichtet dann über Schleifkontakte einer Lichtmaschine nach unten geleitet. Dort läd er im moment direkt eine 6v Batterie auf.
Wie ich den Strom am besten speichere bin ich mir noch nicht schlüssig.Aber soweit der Stand....Anhang 32817

Nett...aber so groß wie das Ding aussieht muß da doch weitaus mehr zu holen sein als läppische (tschuldigung) 7W. Andere hängen da noch ein oder gar zwei Nullen ran, allerdings hat das auch was mit dem zu tun, was der Schrittgenerator (ist ja kein Motor mehr) liefern kann.

Lebt die Idee mit dem Scheibengenerator noch? Über sowas hab ich auch mal nachgedacht

Edit: Anstatt Batterien zu laden und zu leeren würde ich über einen Schaltregler nachdenken-das könnte effizienter sein. Wobei ich die Frage, wie man so wenig Leistung sinnvoll nutzt, interessanter finde.

Nicht falsch verstehen, ich find das Projekt interessant, aber mit 7Watt kriegt man kaum eine Tasse Tee gekocht, zumindest mit vertretbarem Zeit- und Materialaufwand. Etwas mit mehr Gegenmoment hinterm Windrad wäre also wirklich zu überlegen... :)

Die idee war eigendlich aus dem was zu machen was ich eh schon habe, dennoch hab ich den Scheibengenerator auch noch im kopf und lässt mich nicht los. Die kosten und berechnungen stressen mich etwas.
Dennoch hast du recht, 7w sind schon etwas lau

Hmmm, hatte noch keine Sturmsicherung und war etwas zu sicher in mein werk, resultat fast alle flügel hinüber :-(Anhang 32872
Windgeschwindigkeit bis zu 90 Km/h war zuviel