Motor als Generator nutzen

[Windnutzer]

Sehr geehrte Damen und Herren,

ich würde gerne einen Ihrer Motoren als Generator an einem kleinen Windrad nutzen und würde dazu gerne die Spannung in Abhängigkeit von der Drehzahl berechnen. Lässt sich z.B. zur Berechnung der Leerlaufspannung des Motors/Generators die von Ihnen unter Back-EMF beschriebene Formel nutzen oder hätten Sie dort ggf. noch andere Formeln oder Tricks?

Mit vielem Dank und vielen Grüßen

der Windnutzer

[TRINAMIC_BD]

Hallo,
Sie müssten überlegen, welche Leistung Sie in etwas benötigen. Optimal für etwas größere Leistungen sind BLDC-Motoren mit niedriger Drehzahl bei hoher Spannung, damit eine nennenswerte Spannung erzeugt wird. Schrittmotoren (am besten Typen mit möglichst geringem Spulenstrom) erzeugen bereits ab sehr geringer Drehzahl von z.B. 1RPS eine gut nutzbare Spannung von einigen Volt, es sind aber nur wenige Watt Nutzleistung zu erzeugen, da aufgrund der hohen Spuleninduktivität schnell der Punkt erreicht ist, ab dem der induktive Widerstand den ohm'schen Widerstand überschreitet.

Bei den QBL4208 ist die Enddrehzahl ca. 4000 RPM bei 24V bei Nennleistung, d.h. z.B. bei 1000 RPM bekämen Sie (über einen Schottky-Gleichrichter) 6V.
Bei den QBL5204 ist die Enddrehzahl ca. 4000 RPM bei 36V bei Nennleistung, d.h. z.B. bei 667 RPM bekämen Sie 6V.

Höhere Spannungen bei niedriger Drehzahl lassen sich aber auch einfach erzeugen: Beispielsweise kann die Motorinduktivität als Step-Up-Wandler genutzt werden, indem Sie den (gleichgerichteten) Motorausgang beispielsweise zyklisch über einen MOSFET kurzschließen, erhöht sich die effektive Spannung auf einen Wunschwert. Dies entspricht prinzipiell sogar -wenn auch invers- dem normalen, gechopperten Betrieb so eines Motors.

[Windnutzer]

Hallo Herr Dwersteg,

vielen Dank für die ausführliche Antwort und den Tipp mit den BLDC-Motoren, die hatte ich gar nicht mehr so auf der Rechnung, da ich vorher nur nach BLDC-Motoren für Flugzeugmodelle geschaut hatte. die dann sehr viel schneller drehen...

Für das geplante Windrad Typ Savonius (http://de.wikipedia.org/wiki/Savonius-Rotor), wollte ich im ersten Schritt mit einer kleineren Variante anfangen, um Betriebserfahrungen zu sammeln, bevor es dann nachher an größere Modelle geht.
Die "Tücke" bei den Windrädern ist, dass die Leistung in 3. Potenz mit der Windgeschwindigkeit steigt. Die Windgeschwindigkeit ist dann wiederum weitestgehend linear zur Drehzahl des Windrades.

Für meinen erstes Windrad habe ich folgende Leistungsdaten berechnet:

Umdrehungen [U/min] 64 191 318 446 573 700
Leistung [W] 0,02 0,63 3 8 17 31

Alles darüber geht dann in den Bereich "Sturm" und da wäre der induktive Widerstand sehr hilfreich, um Spannung und Strom klein zu halten bzw. wenig ansteigen zu lassen.

Viele Grüße

vom Windnutzer