Een paar dagen geleden plaatste ik de bouwinstructies voor een project van mij: WinDIY een 3D geprinte windturbine.
Hoewel ik nog wat werk te doen heb, werken de meeste functies van WinDIY al. Wat helaas nog niet heeft gewerkt, is het hoofddoel van een windturbine: energie opwekken.
Omdat de generator die ik in WinDIY heb geïnstalleerd niet overeenkomt met de verwachte snelheden van de windturbine. Terwijl de generator ongeveer 30W levert vanaf ongeveer 20 omwentelingen per seconde(!), zou de windturbine bij dit aantal omwentelingen waarschijnlijk kapot gaan.
Hier moet ik nog een paar uur op de werkbank investeren. 🙂
Omdat de generator in principe werkt en waarschijnlijk ook. er zijn ook scenario's waarin het zou kunnen passen, maar ik wil het hier toch presenteren. Er moeten in ieder geval tips voor de ontwikkeling van je eigen generator uit te halen zijn. 🙂
En waarom “Nerdiskerator”? Deze bijnaam voor de schijfgenerator komt van “NERdiys DISK genERATOR”= Nerdiskerator. 🙂
Overzicht
- Schijfgenerator die voornamelijk bestaat uit 3D-afdrukbare onderdelen
- De stator bevat 12 handmatig of automatisch gewikkelde spoelen
- De spoelen zijn in de stator gegoten met epoxyhars
- Twee rotorschijven met elk 20 neodymiummagneten
- Elke rotorschijf is op een kogellager gemonteerd
- Daarnaast zijn er drie NTC's in de stator gegoten om de temperatuur in de statorwikkelingen te bewaken
Afbeeldingen
Hieronder staan een paar foto's van verschillende onderdelen uit verschillende stadia van ontwikkeling.
Ontwikkeling
Ik documenteerde het grootste deel van de ontwikkeling en de individuele problemen op Hackaday.io. Je vindt de link hier. 🙂
https://hackaday.io/project/172445-nerdiskerator-a-3d-printed-disk-generator
Elektronica
Naast WinDIY heeft de Nerdiskerator ook een aantal beveiligingsfuncties.
Dit komt omdat er drie NTC's zijn ingekapseld om de spoeltemperatuur in de stator te bewaken. Deze mag natuurlijk niet te hoog zijn, omdat het gebruikte filament dan zacht kan worden.
Om deze sensoren uit te kunnen lezen en eventueel te kunnen reageren is natuurlijk wat elektronica nodig. Hiervoor ben ik begonnen met de ontwikkeling van een printplaat waarop alle benodigde componenten zijn ondergebracht.
Informatie hierover vindt u binnenkort hier op Nerdiy.de.
De volgende componenten zijn er tot nu toe op geïnstalleerd:
- Drieweg bruggelijkrichter
- Stap naar beneden controle
- Drie onafhankelijke laadcircuits voor elk een LiPo-cel
- Drie I2C-motordrivers voor het aansturen van de motoren van de remactuator en de pitch-actuator
- Diverse stroom- en spanningssensoren om de opgewekte en verbruikte energie te meten
- Aansluitingen voor twee Hall-sensoren voor het meten van het generatortoerental
- Aansluitingen voor drie schuifweerstanden om de standen van de pitchactuator en de remcilinder te kunnen meten
- Aansluitingen voor twee krachtsensoren voor het meten van de contactdruk van de remcilinders
- Aansluitingen voor vier NTC's om de temperaturen van de generatorwikkelingen en de belastingsweerstand te meten.
- Aansluiting om de gelijkgerichte spanning af te kunnen voeren naar een verbruiker
- Aansluiting en elektronica om een belastingsweerstand PWM-gestuurd te kunnen inschakelen.
- Trillingssensor om abnormale trillingen te detecteren
- twee temperatuursensoren om de temperaturen op de print te bewaken
- een elektronisch kompas
- een micro SD-kaartsleuf
- een klimaatsensor voor het meten van de omgevingstemperatuur, luchtvochtigheid en luchtdruk
software
De software is ontwikkeld met behulp van de Arduino IDE. U kunt de huidige status vinden in de Nerdiy-Git onder de volgende link:
Nederlands 
Deutsch 
English 
Français 
Español
Leuk idee om zelf een generator te bouwen. Ik speelde al heel lang met het idee om een windturbine helemaal zelf te bouwen.
Met betrekking tot. van de generator zien de plannen in mijn hoofd er echter iets anders uit en ik denk dat dit ook het lage rendement van je generator zou verhogen.
In uw constructie blijft de magnetische flux open. Ik zal proberen dit uit te leggen met eenvoudige ASCII-afbeeldingen: [NS] vertegenwoordigt een magneet, die = de spoel
[NS]=
[SN]=
[NS]=
De magnetische veldlijnen (vergelijkbaar met elektrische stroom) proberen altijd de kortste route te volgen en verspreiden zich gemakkelijker in metaal (of magnetisch geleidende materialen) dan in lucht. In het bovenstaande voorbeeld stromen ze gewoon van links [naar rechts] door de lucht. Dit vertegenwoordigt een zeer hoge magnetische weerstand en slechts enkele veldlijnen ‘doorsnijden’ de wikkeling, wat een voorwaarde is voor het opwekken van elektriciteit.
Een regeling als deze zou beter zijn:
[NS]=[NS]
[SN]=[SN]
[NS]=[NS]
D.w.z. Magneten aan beide zijden van de spoelen. Alleen al door de magneten met tegenovergestelde polen bij elkaar te houden, voel je al de sterke aantrekkingskracht die ontstaat wanneer de magnetische flux ernaar streeft de weerstand van de lucht ertussen te verminderen.
Het geheel zou geoptimaliseerd zijn als er aan de buitenkant een N- en S-pool (tegenover de spoel, gemarkeerd door de 3 I) met elkaar verbonden zou zijn en een magnetisch geleidend materiaal de stroming door de spoel zou versterken, zoals de schroef in jouw geval (lucht werkt als een isolator)
I[NS]=[NS]I
I
I[SN]=[SN]I
I
I[NS]=[NS]I
Mijn tip voor de magneten zou zijn om die van de goede oude draaiende harde schijven te gebruiken (ik verzamel deze al jaren voor mijn project...). In de wat oudere serverschijven (ongeveer 10GB) heb ik tot nu toe de dikste dingen gevonden. De niervorm en opstelling van de palen zijn ideaal voor een dergelijk project. Daarnaast krijgt het een bijzonder duurzaam tintje als het moeilijk te produceren neodymium wordt hergebruikt en niet op de vuilnisbelt belandt.
Nog een tip: als de schroeven dan erg warm worden, komt dit door kernverliezen. Gebruik hiervoor dan transformatorblad. Theoretisch gingen ook de ferrietstaven van de middengolfantennes uit oude radio's.
Blijf verslag uitbrengen over je project, ik volg het met grote interesse en ik zal blij zijn als het “vliegt”!
Hallo Mario,
bedankt voor je tips. Ik ben momenteel bezig met een nieuw ontwerp voor WinDIY. Ik post daar relatief regelmatig onder de hastag https://www.instagram.com/explore/tags/windiy_2/
Er is ook een bericht over het huidige ontwerp van de nieuwe generator. 🙂
Hartelijke groeten
Fabian