Ein kleiner Gleichstrommotor * arbeitet normalerweise direkt oder kann zum Arbeiten gebracht werden, ist jedoch möglicherweise nicht die beste Wahl. Ein Gerät, das direkt Gleichstrom erzeugt, wird üblicherweise als "Generator" bezeichnet, und ein Gerät, das direkt Wechselstrom erzeugt, wird als Lichtmaschine bezeichnet.
Ein Generator ist effektiv eine Lichtmaschine, bei der der intern erzeugte Wechselstrom zu Gleichstrom gleichgerichtet wird, üblicherweise unter Verwendung eines mechanischen "Kommutators" - der Anordnung von "Kupfersegmenten" an einem Ende mit darauf aufgebrachten Bürsten. Jedes Segment ist mit dem Ende einer Wicklung oder Wicklungen verbunden, so dass auf die erzeugte Spannung zugegriffen werden kann. Die Bürsten sind so angeordnet, dass eine gegebene "Bürste" immer mit einer Coild gleicher Polarität in Verbindung steht. Wenn sich die Polarität einer Wicklung ändert, wenn sich der Rotor dreht, wird eine andere Bürste so in Kontakt gebracht, dass die Ausgangspolarität konstant bleibt. Der Kommutator hat die gleiche Rolle wie eine Diodengleichrichterbrücke.
Es gibt eine Klasse von Gleichstrommotoren, die als "bürstenlose Gleichstrommotoren" (BLDCM, BLDC, ...) bezeichnet werden und bei denen das Schalten von elektronischen Geräten (normalerweise Transistoren) durchgeführt wird. In einigen Fällen können diese möglicherweise als Generatoren verwendet werden, indem die Schaltelektronik korrekt angesteuert wird. Der normale Ansatz bei der Verwendung eines BLDCM als Stromerzeuger besteht jedoch darin, die Schalter zu umgehen und direkt an die Wicklungen anzuschließen und als Lichtmaschine zu verwenden .
Lichtmaschinen sind das, was Sie normalerweise als Stromerzeuger verwenden - entweder speziell gewickelt * oder basierend auf einem BLDCM (oder in ganz besonderen Fällen basierend auf einem Bürstenmotor, der logisch auf den Kopf gestellt wurde - ignorieren Sie diesen vorerst: -)). * Wie vorgesehen wird ein BLDCM für den Motoreinsatz optimiert.
In einigen Fällen kann eine Konstruktion, die den Anforderungen des Generators besser entspricht, durch Zurückspulen hergestellt werden. Mehr Windungen eines feineren Drahtes als ursprünglich erzeugen mehr Volt pro U / min. Hier nicht anwendbar, aber als Beispiel, spult die RC-Modellgemeinschaft CD-Motoren mit weit WENIGER Windungen eines Kabels mit größerem Durchmesser zurück, um Hochstrom-Hochleistungs-Kompaktmotoren herzustellen.
Je nachdem, was anfänglich vorhanden ist, ergibt das Umstellen von Stern zu Delta weniger Volt pro U / min, aber mehr Strom und das Umordnen von Delta zu Stern ergeben das Gegenteil
Wenn die maximale Spannung pro Windung oder Leistung pro Generatorgröße von ausreichender Bedeutung ist, führt das Ersetzen der vorhandenen Ringmagnete, die normalerweise durch Hochleistungs-Seltenerdmagnete verwendet werden, zu einem erheblichen Leistungsgewinn.
Zunächst ist es viel nützlicher, eine gute Beschreibung dessen zu geben, was wirklich gewünscht wird und welche Ressourcen verfügbar sind, als eine detaillierte Analyse dessen zu versuchen, was bisher hier geschrieben wurde.
Wenn dies ein einmaliger oder weniger einmaliger Auftrag ist, suchen Sie wahrscheinlich am besten nach einem geeigneten BLDCM und entfernen Sie die Schalterelektronik. Normalerweise sehr einfach zu machen. Abhängig von der Leistungsstufe stellen Sie möglicherweise fest, dass ein CD-Motor für Sie funktioniert. Diese sind allgemein verfügbar (normalerweise kostenlos in einem toten CD-Laufwerk. Sie können unverändert verwendet oder zurückgespult werden, um den Anforderungen besser zu entsprechen. Das Zurückspulen ist nicht besonders schwierig. Kommentare hierzu zu gegebener Zeit, falls erforderlich.
Eine größere Herausforderung könnte darin bestehen, Strom aus Ihrem verfügbaren "Wind" zu gewinnen. Wie viel Strom brauchst du? Was ist deine Umgebung? Haben Sie freie Montageposition? Drinnen oder draußen, dh was ist die Windquelle? Ist dies Sonnenschein im Freien ausgesetzt?
Das Folgende kann bei Bedarf aus den 1. Prinzipien abgeleitet werden. Die Leistung, die aus Luft verfügbar ist, die mit Geschwindigkeit V durch den Bereich A der Einheit strömt, beträgt
- Leistung = 0,6 x A x V ^ 3 x Z / 100 Watt
Z ist Wirkungsgrad% <= Z <= 100 (tatsächlich <~ = 59) A = Fläche in Metern ^ 2 V = Geschwindigkeit in Metern / Sek
In einem nicht abgezogenen System kann gezeigt werden, dass Zmax etwa 59% beträgt (Betz-Grenze). Dies kann in einem abgeleiteten System höher sein.
Die Leistung steigt mit der Würfelgeschwindigkeit. Die meisten Windkraftanlagen (WTs) sind aus verschiedenen Gründen für eine Spitzenleistung von etwa 10 m / s optimiert, die bei Bedarf diskutiert werden können. Dies bedeutet, dass sie bei 1 m / s normalerweise nur 1/1000 der Nennleistung erzeugen, bei 2 m / s nur 1/125 der Nennleistung und sogar bei 5 m / s nur 1/8 der Nennleistung. [[Redaktion: Bitte lassen Sie den Bruch wie gezeigt]].
Das Einstecken der Zahlen zeigt, dass ein 2 "x 2" Windkraftanlagenbereich für die meisten Standards extrem niedrige Leistungspegel bietet. Ob dies für Sie ausreicht, hängt von Ihrer Anwendung und der verfügbaren Windgeschwindigkeit ab.
2 "x 2" = 0,00258 m ^ 2 !!! Etwa 1/400 Quadratmeter.
Leistung = 0,6 x 0,00258 x V ^ 3 x Z Watt = ~ 1,55 x ZV ^ 3 MilliWatt
Hinweis * Milli * Watt.
In der Praxis ist ein Wirkungsgrad von 10% nicht schwer, 20% sind mit Sorgfalt erreichbar, 30% sind machbar und 40% sind heroisch. Die Verwendung von 20% Wirkungsgrad ist wahrscheinlich ein guter Anfang.
Erreichbare Leistung = ~ ~ 0,3 MilliWatt x V ^ 3
Ob einer der oben genannten Punkte akzeptabel ist, hängt von der verfügbaren Windgeschwindigkeit und den benötigten Energieniveaus ab. Beachten Sie, dass der WT bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten aufgrund von "Ausprägung" / Rastung und Haftreibung möglicherweise nicht startet. Systeme, die mit sehr geringer Windgeschwindigkeit starten müssen, erfordern besondere Sorgfalt bei der Konstruktion.
Wenn dies ein Open-Air-Standort mit gutem Wind ist, haben Sie Mittel von einigen Metern pro Sekunde erwartet. Dies variiert sehr sehr sehr stark je nach Standort und Umständen. In realen Situationen werden die durchschnittlichen, typischen Geschwindigkeiten in% der Zeit größer als x% usw. durch eine Weibull-Verteilung beschrieben, und es kann und wird viel Spaß machen, zu entscheiden, was Ihren Umständen entspricht.
Wenn Sie Strom benötigen und Flexibilität bei der Montage haben, möchten Sie Höhe, mangelnde Turbulenzen und Abstand zu anderen Objekten. Es gibt eine Vielzahl von Materialien zu diesem Thema im Web. Wenn Sie keine flexible Montageposition haben, müssen Sie sich die oben genannten Leistungsstufen und die Geschwindigkeitsverteilung für Ihren Standort ansehen und entscheiden, ob dies für Sie funktioniert.
Wenn dies ein Freigelände ist dann ein Solarpanel kann besser auf Ihre Bedürfnisse erfüllen. Ein 2 "x 2" modernes Hochleistungspanel erzeugt bei voller Sonne etwa 300 mW.
Ich könnte ungefähr eine Woche lang darüber schreiben :-) - Lassen Sie uns ein Feedback bekommen, um zu sehen, welche Richtung am nützlichsten wäre. Wenn diese Fragen und Antworten abgeschlossen sind, möchten Sie vielleicht mit mir über praktische Implementierungen sprechen. VIEL mehr wenn / nach Bedarf.
WINDBELT
Ich hätte den Windgürtel bemerkt, wenn er eine nützliche Ergänzung gewesen wäre. Es kann sein, aber leider ist es wahrscheinlich noch nicht in diesem Stadium. Ich würde gerne Windgurttechnologie verwenden, wenn sie nützlich und kostengünstig wäre. Bisher scheint es keine zu sein, außer vielleicht in einigen sehr sehr Nischenanwendungen.
Wie zu sehen sein wird, liegt die reale Leistung verfügbarer Demonstrationsmodule unter 5% der Leistung des von mir oben behaupteten Systems mit bescheidenen Dimensionen - dh was Sie tatsächlich kaufen können, liegt so weit unter der Leistung alternativer Systeme, wie es behauptet, über ihnen zu liegen .
Der Windgürtel [tm] hat seinen Platz und ist eine clevere Idee, ABER leider wurde eine große Menge Müll und viele falsche Behauptungen aufgestellt und werden weiterhin aufgestellt. Effizienzansprüche im Vergleich zu anderen Systemen sind entweder "einfach falsch" oder beruhen möglicherweise auf besonderen Umständen, die nie erklärt werden und auf jeden Fall verdächtig sind.
Windbelt-Werbeliteratur behauptet, sie sei 10 bis 30 Mal wirksamer als Mikroturbinensysteme. Bei einem maximal möglichen Wirkungsgrad von ~ = 60% (Betz-Grenze) deutet eine Behauptung von 10 bis 30 x effizienter als Mikroturbinen darauf hin, dass uTs einen Wirkungsgrad von 1% bis 3% erzielen, wenn ein Windgurt 30% beträgt.
Hier ist ein realer Humminger-Mikrogürtel
mit einer sehr ähnlichen Fläche wie der oben beschriebene, aber Wechselstrom (nicht Gleichstrom) gibt 20- oder 30-mal WENIGER aus als das konservative Beispiel, das ich oben gegeben habe.
Wind Turbine versus / Windbelt claimed milliWatts
1 m / s ..... 0,3 / -
2 m / s ..... 2,5 / -
3 m / s ..... 8 / 0,1
4 m / s ..... 20 / 0,5
5 m / s ..... 40 / 1,5
10 m / s ..... 300/8
Wenn Sie zulassen, dass meine berechneten Zahlen um den Faktor 10 hoch sind (2% Wirkungsgrad statt 20%), ist die Windkraftanlage (auch bekannt als bescheidener Lüfter) im Vergleich zu den veröffentlichten Ergebnissen des Windgürtels mehr als günstig.
Seit der ursprünglichen Ankündigung ist es lange genug her, dass Sie erwarten würden, dass einige wesentliche Produkte der realen Welt erscheinen. Sie können in der Tat einige kleine Demonstrationsgeräte kaufen, wie das oben aufgeführte Gerät mit 8 mW und 10 m / s. Die Kosten liegen jedoch näher bei 20.000 USD / Watt als bei 2 USD / Watt. Ein Blick auf die Websites "Coming soon" verspricht, dass die Daten gut abgelaufen sind. Mehr ist die Schande. Ein Durchbruch dieses Sots wäre sehr zu begrüßen. Aber es scheint nicht, dass diese Technologie es bald liefern wird, leider. Schau dir diesen Raum an :-).
Wikipedia
Shawn Frayne erklärt seine Erfindung - mit Video
Funktionierender DIY-LED-Windgürtel - sehen Sie sich jedoch die Öffnungsgröße an.
Skalierungsversuche - Notizen zu Windgeschwindigkeitsbereichen
