Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Hier worden verschillende vormen van windenergie besproken

Moderator: Moderators

Plaats reactie
Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door Adriaan Kragten » 03 mar 2016, 12:30

In rapport KD 607 worden de rotor en de 8-polige, 3-fasen axial flux generator beschreven van de VIRYA-2.2 windmolen. De bouwtekeningen van de rotor en de generator staan in een aparte manual welke te vinden is onderaan het menu KD-reports op mijn website. Informatie over het verkrijgen van de overige tekeningen staat in de manual.

In rapport KD 608 wordt een alternatieve 8-polige, 3-fasen axial flux generator beschreven voor de VIRYA-1 windmolen. De originele generator, die beschreven wordt in rapport KD 574, heeft een 6-polige anker en een 2-fasenwikkeling met vier spoelen die op een stalen statorplaat gemonteerd zijn. Het nadeel hiervan is dat er wervelstromen in de statorplaat ontstaan waardoor de generator een kleefkoppel heeft dat ongeveer evenredig toeneemt met het toerental. Omdat er geen ijzer in de spoelkernen zit, zit er echter geen rimpel op het kleefkoppel.

De alternatieve 8-polige generator heeft een 3-fasenwikkeling met 6 spoelen die op een kunststof statorplaat gemonteerd zijn. Hierdoor ontstaan geen wervelstromen en daardoor heeft de generator helemaal geen kleefkoppel. De rotor loopt hierdoor erg gemakkelijk aan en de molen is daardoor geschikt voor gebieden met lage windsnelheden. Het nadeel van het gebruik van een kunststof statorplaat is wel dat het veld dat door de spoelen loopt behoorlijk wat lager is dan bij een stalen statorplaat maar dit wordt gecompenseerd doordat behoorlijk zware magneten gebruikt worden en doordat een 3-fasenwikkeling effectiever is dan een 2-fasenwikkeling. Een bijkomend voordeel van een 8-polige generator met zes spoelen is dat de generator geschikt is voor twee accuspanningen bijvoorbeeld 12 V en 24 V of 6 V en 12 V.

De generator maakt voor de lagering gebruik van de voornaaf van een mountain bike en is daarom eenvoudig te maken. In figuur 1 van KD 608 wordt een vooraanzicht en een doorsnede gegeven waarin goed te zien is hoe de generator is opgebouwd. Als ik wat meer tijd en zin heb ga ik misschien een prototype bouwen en meten of de karakteristieken overeenkomen met de geschatte karakteristieken.

Ik heb een nieuwe folder gemaakt waarin alle vijf de VIRYA-molens waarvoor geen licentie nodig is, vermeld worden. Deze folder staat op mijn website: http://www.kdwindturbines.nl onder het menu VIRYA-folders. Een specificatie van deze vijf molens staat op de folder "Extended specification" bovenaan het menu VIRYA-folders.

m.bouwer
Berichten: 683
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door m.bouwer » 03 mar 2016, 20:52

Adriaan,

Het is met bewondering dat we je KD-Reports lezen, en het zou plezierig zijn om een generator te maken aan de hand van jouw ontwerp.
Maar kun je ook, gezien de schade aan het milieu bij de winning van neodymium, een generator tekenen zonder neodymium ( bijvoorbeeld met bekrachtigde magneten zoals Enercon dat toepast )

Groet Rinus

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door Adriaan Kragten » 04 mar 2016, 11:51

Volgens mij moet een generator voor een kleine windmolen permanente magneten hebben. Als je geen neodymium gebruikt maar bijvoorbeeld ferroxdure dan is de fluxdichtheid in de spoel maar ongeveer een kwart van die van neodymium en dan is een axial flux generator geen optie meer omdat de fluxdichtheid in de luchtspleet dan wel erg laag wordt. Met ferroxdure kun je alleen werken als je het veld concentreert en dat gaat alleen voor een veelpolige radial flux generator. Eén van mijn eerste PM-generatoren was een 12-polige generator met ferroxdure magneten (zie KD 341). Of het gebruik van neodymium zoveel meer vervuilend is dan het gebruik van een elektromagnetisch anker waag ik ook te betwijfelen. Voor een elektromagnetisch anker is ook materiaal nodig zoals koper voor de winding, ijzer voor het klauwanker en koolstof voor de borstels en het delven van dat materiaal geeft ook vervuiling.

In mijn rapport KD 341 worden de ervaringen beschreven met het gebruik van een autodynamo die een elektrisch bekrachtigd anker heeft. Een autodynamo heeft heel veel nadelen en één van de belangrijkste is het benodigde veldvermogen. Bij maximum veld loopt er een stroom van ongeveer 2 A. Bij een spanning van 14 V vereist dit dus elektrisch 28 W en bij een rendement van 50 % (veel hoger komt een 12 V autodynamo niet) moet er dus door de molen mechanisch 56 W geleverd worden terwijl de opbrengst nog nul is. Dit leidt tot een cut-in windsnelheid die veel hoger is dan voor een vergelijkbare molen met een PM-anker. Bij lage windsnelheden is de opbrengst dan veel lager en of een windmolen een al of niet een zinnig ding is hangt af van hoe lang het duurt voordat de energie die nodig was voor de fabricage, opgewekt is. Het rendement van een kleine PM-generator is bij hogere toerentallen ook aanzienlijk hoger dan dat van een veldbekrachtigde generator, vooral als de PM-generator geen ijzer in de stator heeft. Dit maakt ook dat een windmolen met een PM-generator eerder rendabel is dan één met een veldbekrachtigde generator.

Een groot bezwaar van een elektrisch bekrachtigd anker, zoals dat in een autodynamo toegepast wordt, is dat dan een klauwanker nodig is met één centrale spoel. Een klauwanker is een gecompliceerd stuk smeedwerk en dit soort fabricagetechnieken zijn niet geschikt voor kleinschalige productie. Omdat het fabriceren van de radial flux generatoren uit mijn normale VIRYA-windmolens vaak al te moeilijk is, heb ik het afgelopen jaar diverse axial flux generatoren ontworpen. Vooral omdat deze maar één ankerschijf met magneten hebben, zijn die eenvoudig te maken.

Grote windmolens werken gemiddeld op een veel hoger percentage van hun piekvermogen omdat de windsnelheden op grote hoogte veel hoger zijn en dan is het vermogen dat verloren gaat in de bekrachtiging van het anker acceptabel. Ik denk dat de keuze voor een elektrisch bekrachtigd anker voor grote netgekoppelde molens ook gemaakt wordt omdat de generator dan beter te regelen is.

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door Adriaan Kragten » 02 apr 2016, 10:21

Rapport KD 608 over de VIRYA-1 is geheel herzien en wel zodanig dat het nu de rotorberekeningen en gedetailleerde tekeningen van de rotor en de 8-polige axial flux generator bevat. De 6-polige generator zoals beschreven wordt in rapport KD 574 komt hierbij te vervallen en rapport KD 574 is afgevoerd als openbaar rapport. Het is gepland om binnenkort een prototype van de VIRYA-1 generator te bouwen en door te meten.

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door Adriaan Kragten » 21 apr 2016, 10:07

Rapport KD 608 over de VIRYA-1 generator is opnieuw gewijzigd. Hoofdstuk 9 is toegevoegd waarin metingen worden beschreven die nodig zijn om de draaddikte en het aantal windingen per spoel te bepalen. De wikkeling is nu een 6 V / 12 V wikkeling wat inhoudt dat de twee spoelen van één fase met elkaar in serie geschakeld moeten worden voor 12 V acculaden. De folder en de extended specification zijn ook aangepast.

m.bouwer
Berichten: 683
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door m.bouwer » 22 apr 2016, 18:58

Doorboorde fiets-as nemen t.b.v. wiekverstelling?
Bijlagen
mog. wk.verst..JPG
mog. wk.verst..JPG (14.06 KiB) 1501 keer bekeken

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door Adriaan Kragten » 23 apr 2016, 08:25

m.bouwer schreef:Doorboorde fiets-as nemen t.b.v. wiekverstelling?


De rotordiameter is maar 1 m en om voor zo'n klein molentje bladverstelling te bedenken vereist een relatief erg complexe en dure constructie. Omdat de as stil staat heb je dan ook nog een taatslager nodig. De vraag is ook waarmee de stang die door de as loopt aangestuurd moet worden. Ik geloof alleen in bladverstelling voor kleine windmolens als die direct aangestuurd wordt door het toerental of door het aerodynamisch moment in de bladen en in dat geval hoeft er helemaal geen bedieningsstang door de as te lopen. Wat betreft eenvoud kan er niets op tegen de scharnierende zijvaan beveiliging die nu toegepast wordt en waarvoor de kop van de VIRYA-1.04 gebruikt wordt.

Gebruikersavatar
midwoud1
Berichten: 259
Lid geworden op: 12 aug 2012, 08:47

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door midwoud1 » 23 apr 2016, 11:07

Doorboorde fietsas .Een fietsas heeft al een kleine diameter Als we die gaan doorboren blijft er weinig over om de krachten op
te vangen. De wiekverstelling geeft ook nog extra gewicht op de as die aan één kant vast gezet wordt aan de masttop.

mbouwer wil graag de proef nemen met een super lichte molen met actieve wiekverstelling .
Als actuator mogelijk een servo van modelvliegtuig.
Niet zozeer voor anderen om na te bouwen ,maar meer om zelf te zien wat mogelijk is.

De hoeveelheid neodymium die wij gebruiken in onze molens is minimaal , in de harde schijven van computers wordt het wel op grote schaal gebruikt. De toepassing van bekrachtigde magneten op deze kleine schaal valt in het nadeel ten opzichte van neodymium.
Te denken aan het gewikkelde anker met automatische spanningsregeling .Berekening en proefnemingen bij laag toerental.

Een zeer ervaren molenbouwer op Fieldlines heeft gebruik gemaakt van Ferriet magneten . Grote blokmagneten.Millieu vriendelijker.
Door de geringe magneet kracht moest het rotor toerental flink verhoogd worden.
Bij harde wind ,en hoge rpm ,vlogen de magneten van de rotor schijf, de magneet fragmenten kwamen in het gazon.
Tijdens het gras maaien had hij hier lange tijd enorm veel last van.

pelletpower
Berichten: 2008
Lid geworden op: 12 nov 2011, 13:21

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door pelletpower » 23 apr 2016, 12:04

Harde schijven upcyclen zou mooi zijn.

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door Adriaan Kragten » 23 apr 2016, 17:49

[quote="midwoud1"]Doorboorde fietsas .Een fietsas heeft al een kleine diameter Als we die gaan doorboren blijft er weinig over om de krachten op
te vangen. De wiekverstelling geeft ook nog extra gewicht op de as die aan één kant vast gezet wordt aan de masttop.

De door mij gebruikte fietsnaaf heeft een as met een buitendiameter van ongeveer 9.5 mm. Daar zit echter ook nog fijne draad op waardoor de kerndiameter van de draad maar ongeveer 8,5 mm is. Daarbij veroorzaakt de schroefdraad ook nog kerfwerking in de as is daarom aan de dunne kant voor een rotor met een diameter van 1 m hoewel de as wel van hoogwaardig staal gemaakt is. Het grootste buigend moment in de as wordt veroorzaakt door het gyroscopisch moment en dat is evenredig met het traagheidsmoment van de rotor. Hoewel ik in het filmpje dat op mijn website staat zeg dat je voor rotorbladen beter geen aluminium kunt gebruiken omdat dat gevoelig is voor vermoeiing, heb ik dat voor de bladen van de VIRYA-1 en de VIRYA-1.04 toch gedaan omdat ik bang was dat voor roestvrij stalen bladen het traagheidsmoment van de rotor te groot zou worden. Omdat de bladen elastisch zijn wordt het buigend moment in de bladvoet wel sterk verlaagd omdat het blad naar achteren buigt en de centrifugaalkracht in het blad het blad weer in één vlak wil trekken. De praktijk zal moeten uitwijzen of de rotor en de as sterk genoeg zijn.

Ik verwacht dat de VIRYA-1 een maximum vermogen van ruim 30 W kan leveren. Dit is meer dan een factor vijf hoger dan de maximum 6 W van de VIRYA-1.04 met een Nexus naafdynamo. Hoewel het maken van de axial flux generator van de VIRYA-1 toch wel wat werk is en er aan materiaal meer geld in gaat zitten dan dat wat de Nexus naafdynamo kost, heb je wel een aanzienlijk hogere opbrengst. Maar de maximum laadstroom van ruim 2 A bij 12 V acculaden is nu weer niet zo hoog dat je bij een voldoende grote accu een spanningsregelaar met dump load nodig hebt om overladen van de accu te voorkomen. Daardoor heb je behalve een 3-fasen gelijkrichter verder geen elektronica nodig wat voor ontwikkelingslanden een groot voordeel is.

Gebruikersavatar
midwoud1
Berichten: 259
Lid geworden op: 12 aug 2012, 08:47

Re: Nieuwe rapporten KD 607 en KD 608

Bericht door midwoud1 » 24 apr 2016, 07:39

@ Rinus
Om aan de vraag tegemoet te komen een beschrijving van de Bosch alternator met bekrachtigd magneetveld van het anker.
Dit wordt gedaan door een voltage regelaar ( excitation ).
Het principe staat duidelijk beschreven ,ook schemas van de regelaar.
Bij volle accus wordt de veldstroom onderbroken.
Dit mag bij toepassing als windturbine niet gebeuren , dus de regelaar moet aangepast worden .
Ook moet met het generator ontwerp rekening worden gehouden met het toerental , statorspoelen , draaddikte , stator en anker diameter.
De formules voor de berekeningen zullen we vinden moeten in de technische literatuur .
Voor de kleine windturbine ben ik dit nog niet eerder tegengekomen , dus er is veel onderzoek en ontwikkelings werk .
De PMG houdt het een stuk eenvoudiger ,lichter van gewicht , en efficiëntere stroom opwekking.

http://www.h-peters.com/bosch/

Plaats reactie