Direct drive generator

Overal om ons heen worden molens opgericht t.b.v. alternatieve energie.
Wat zou de reden kunnen zijn dat ik op dit forum, en ook daarbuiten, niet meer mensen ontmoet die ook graag een kleine windmolen willen bouwen?

Kosten/opbrengstverhouding van een kleine windmolen is ongunstig, dus zijn er weinig zelfbouwers en de paar zelfbouwers zullen niet direct naar CO rennen omdat de meeste problemen van mechanische aard zijn.

Het praktische aspect?

Mijn buren worden er vast niet blij van als ik zo'n wapperding in mijn tuin ga zetten. Daarnaast heb ik eigenlijk wat meer open ruimte nodig om het ding ook maar in de buurt van rendabel te maken.

Een paar zonnepanelen is een stuk makkelijker / goedkoper en brengt in mijn situatie gegarandeerd meer op.

@ohm pi,

Bij zelfbouw van een kleine molen zijn de kosten te verwaarlozen.
Het maken van de besturing vind ik complex.

@Sine,

Ik denk aan een veilige rustig draaiende zelfgebouwde molen.
Belangrijk is een redelijk ongestoorde windaanstroming.

Je kunt er (waarschijnlijk) een fluister stille molen van maken. Maar die moet nog steeds op een (flinke) mast/paal om het ding een beetje zinvol te laten zijn.

Op 5 december 2019 19:58:44 schreef m.bouwer:
Overal om ons heen worden molens opgericht t.b.v. alternatieve energie.
Wat zou de reden kunnen zijn dat ik op dit forum, en ook daarbuiten, niet meer mensen ontmoet die ook graag een kleine windmolen willen bouwen?

Ik kende dit topic niet, heel interessant. Toevallig heb ik een tijdje terug daar wat mee zitten spelen. Wat verschillende motortjes aangedreven met een accuboor. En een minimolentje van RC helicopter wieken (maar nog niks er mee aangedreven. Dat dat was geen echt succes... De rotor heeft vies veel wind nodig en de output van de motortjes was (veel te laag toerental) nagenoeg niks. (nu ik een deel van dit topic heb gelezen begin ik te begrijpen waarom.

Ik ben wel van plan daar op termijn wat meer mee te gaan doen omdat mijn huis redelijk in het open veld staat is er aan wind geen gebrek. Ik dacht zelf aan zo'n verticale versie omdat die mechanisch wat eenvoudiger te maken zijn en juist omdat ze geen direct drive zijn (zodat ik zelf geen generator hoef te bouwen en de koppeling is eenvoudig omdat het ding niet de wind hoeft te volgen.

Ik heb geen zonnenpanelen ofzo maar het lijkt mij een mooie combinatie. Als het flink waait is er vaak minder zon, swinters idem en zo'n ding doet ook 's-nachts. Ik heb alleen geen idee van de opbrengst die haalbaar is. Ik was ooit in Engeland bij een LandRover liefhebber die zijn
werkplaats van stroom voorzag mbv een zelfgebouwde windmolen (zo'n multi-wiek ding wat je in USA films veel ziet. Ik schat dat de rotor zo'n 2 meter was en een 6 meter van de grond) en een generator voor als er geen wind was.

Die RC helicopter wieken zijn waarschijnlijk gemaakt voor een veel grotere luchtsnelheid, dus een flinke mismatch met de wind waarmee je ze nu probeert aan te drijven. Daarmee is de pitch waarschijnlijk veel te klein, en kunnen ze niet eens genoeg koppel maken om de koppelrimpel van jouw kleine motortje te overwinnen. Tegelijk was die motor waarschijnlijk gemaakt voor een hoog toerental bij een relatief lage spanning, en heeft dus een hele lage motorconstante (KV in de modelbouw wereld), waardoor deze in zo'n situatie dus heel weinig spanning opwekt.

Je hoeft geen generator te bouwen, je kunt ook een direct-drive wielnaafmotor gebruiken (Sparta ION, Bionx, etc.), die geven ongeveer 20V bij 200rpm. Nu is 200rpm best voor, ook voor een kleine molen, maar met iets minder kun je er ook al bruikbare energie uit halen. Afhankelijk van het type kun je die spanning nog wat hoger krijgen door de wikkelingen in de motor anders aan te sluiten. Dat kan niet of heel moeilijk bij een motor met gedistribueerde wikkelingen, zoals deze Toprun motor,

maar is vaak eenvoudig bij motoren met geconcentreerde wikkelingen, zoals deze:

Zelf was ik ook van plan een een windmolen te maken. Op het internet zag ik dat ze een direct drive wasmachine motor van LG of Fisher & Paykel gebruikte. Die windingen kun je makkelijk aanpassen om zo hogere voltage te kunnen krijgen bij een laag toerental.
https://www.youtube.com/watch?v=KLzHr0Qntgo

Ik ben in het bezit van 2 zulke motor die van een LG wasmachine afkomen waarvan het lage stuk was. Hierdoor moet ik zelf een constructie maken zodat de motor zou kunnen draaien en daar heb ik het gereedschap niet voor. Ik het dat idee dus ook maar opgegeven.

Ben nu bezig met het maken van een hand aangedreven generator en ik gebruik daar de koolborstelloze motoren voor die van een bosch wasmachine komen. Die motoren zijn ook stuk kleiner. Dit project is gewoon voor de fun en zal niet gebruikt gaan worden om energie te besparen. Ik zit aan zoiets te denken:https://www.youtube.com/watch?v=XhBoqTZHHfY&t=66s

Maar ben eigenlijk opzoek naar een goedkope oplossing de v-snaar te vervangen voor tandwielen die compact in elkaar steken om het geheel zo klein mogelijk te maken.

Op 6 december 2019 14:44:03 schreef m.bouwer:
@ohm pi,

Bij zelfbouw van een kleine molen zijn de kosten te verwaarlozen.
Het maken van de besturing vind ik complex.

Bij het maken van een kleine molen is de besturing een fluitje van een cent (alleen heb ik een tijd geen tijd gehad), mechanisch is echter een andere zaak. Dat is moeilijk en ik heb er de materialen niet voor....

Het is afhankelijk van wat voor ervaring je hebt wat je makkelijk vind en wat niet.

@#jeffrey#

Wat betreft die direct drive van LG
Ik wil graag dat mechanisch gedeelte voor je maken.
Geen kosten.

@rew,

Het gaat dus om het samenbrengen van kennisgebieden.
Denk je dat het mogelijk is om via dit forum een windmolengenerator te ontwerpen en te bouwen?

Ik heb al eens een voorzetje gedaan: https://www.circuitsonline.net/forum/view/message/2018029#2018029

Ik denk zeker dat het mogelijk is, ik kan wel een keer een schema en board tekenen, dan rest vooral nog de software.

Op 7 december 2019 15:03:33 schreef SparkyGSX:
Ik denk zeker dat het mogelijk is...

Het zal heel heel moeilijk zijn als je zelf geen windmolen hebt met ongeveer dezelfde eigenschappen om daarvoor software te ontwerpen.

Misschien een algemeen programma met veel parameterinstellingen.

Het grootste deel van de software zal niet afhankelijk zijn van de exacte eigenschappen van de windmolen, en afhankelijk van het ontwerp van de MPPT zullen er meer of minder parameters ingevuld of aangeleerd moeten worden. Ik zie dat niet echt als hele grote beperking voor een eerste opzet, en als die er eenmaal is, wordt het voor degene die meer mechanisch aangelegd zijn ook gemakkelijker om met zo'n regeling te spelen.

Daarbij hoeft het niet extreem ingewikkeld te zijn om een redelijk model te maken in Simulink of zo, en daar met cosimulation de controller tegenaan te ontwikkelen. Als alternatief zou je wat curves op kunnen nemen van een gebouwde windmolen, en daarmee een soort system identification doen.

Op 7 december 2019 15:54:16 schreef SparkyGSX:
Daarbij hoeft het niet extreem ingewikkeld te zijn om een redelijk model te maken in ....

Tussen redelijk eenvoudig en extreem ingewikkeld zitten veel gradaties.
Gezien de TS dat zelf niet kan is de hoofdvraag... wie voelt zich geroepen?

Op 7 december 2019 12:52:13 schreef m.bouwer:
@#jeffrey#

Wat betreft die direct drive van LG
Ik wil graag dat mechanisch gedeelte voor je maken.
Geen kosten.

Bedank voor je aanbod, maar ik ga niet meer verder met dat idee. Omdat er best wat werk in gaat zitten, maar ook best wat ruimte nodig heeft wat ik niet heb. Het idee met van de hand aangedreven heeft ook het voordeel dat het niet groot is en dus ook makkelijk te vervoeren. Mischien ga ik het in combinatie met een accu of supercaps gebruiken. Maar daar moet ik nog tijd voor maken.

Op 7 december 2019 16:04:18 schreef MGP:
[...]
Tussen redelijk eenvoudig en extreem ingewikkeld zitten veel gradaties.
Gezien de TS dat zelf niet kan is de hoofdvraag... wie voelt zich geroepen?

2 lagen, 50x72mm. Alle draden worden aangesloten via SMD pads, zodat de onderkant vlak blijft, en daarmee eenvoudig op een koelblok geplakt kan worden, als dat nodig is. Het idee is dat een microcontroller de uitgangsstroom en -spanning meet, en een PWM signaal maakt voor de aansturing van de onderste MOSFETs. Dat kan een willekeurige microcontroller zijn; een Arduino is geschikt, maar het kan ook een STM32, ESP32, o.i.d. kan ook.

Het ding heeft nog wat poetswerk nodig, waaronder goede teksten bij de aansluitingen e.d.

Beste m.bouwer,

ik heb je projecten gevolgd, het ziet er prachtig uit. Vraag: ben je kunstenaar?
Het wekt namelijk de indruk van een Kunstwerk waar de artistieke vrijheid het wint van de technische basiseisen.
Je mechanieken en de bladbevestiging lijken zo ielig dat ze naar mijn mening alleen voldoen bij een demo binnenshuis of in de sporthal.
We ontwerpen gebouwen op een windsnelheid van 40m/s, dat komt neer op een druk van ca 1000N/m2, dat is 1 kg/dm2.
Ik heb de indruk dat je constructie dat nog niet eens kan kan hebben terwijl hij stil staat. En daar moet hij wel tegen kunnen.
Ogenschijnlijk onderschat je de zware mechanische eisen én weersomstandigheden.
Ik spreek even voor mezelf: mensen die je zouden kunnen helpen houden zich daarom afzijdig, zij willen hun vingers hier niet aan branden.
Misschien ben ik te hard in mijn oordeel.
Het zou best kunnen dat je je windmolen alleen op koninginnedag bij goed weer aan het publiek wilt tonen.
Dat is óók een te rechtvaardigen toepassing, maar dat leek niet het doel.

Als je iets wilt wat buiten ook nog kan overleven zijn de ontwerpen van Adriaan Kragten wel het minimale en het eenvoudigst.
Ik ken de man persoonlijk. Wij waren ooit collega's. Hij is in ieder geval een goede werktuigbouwer die weet waar het om gaat.
Hij heeft alles in het publieke domein gegooid: https://kdwindturbines.nl/kd-reports/
Probeer eerst een windmolen te maken die zonder toeters en bellen niet stuk gaat, zonder electronica (die uit kan vallen). Laat hem lekker onbelast draaien.
Die generator is niet het grootste probleem. Het lastigs is het starten, terwijl er wel voldoende wind is.
Als je het machien op orde hebt kunnen we hiervoor eventueel een electronisch starthulpje maken.

Op 7 december 2019 14:48:34 schreef m.bouwer:
Het gaat dus om het samenbrengen van kennisgebieden.
Denk je dat het mogelijk is om via dit forum een windmolengenerator te ontwerpen en te bouwen?

Ik wilde dus de boel in perspectief brengen: Wat voor de een simpel is kan voor iemand anders lastig zijn.

Anyway, ik had aangeboden om de mini-ESC te bouwen voor de wiekverstelling-motor. De hardware is al enige tijd geleden klaar gekomen en ik moest tijd vinden om de software te schrijven. Die heb ik nu werkend: Mijn motortje draait. Voor jou moet er nog eea bij: de interpretatie van het aan/uit signaal en het richtingsignaal. Maar dat is triviaal.

Ik kan een PWM percentage instellen waarmee de lage kant ge-PWM-ed wordt en nu iedere 200ms naar een volgende fase overstappen. Werkt wat mij betreft nu prima. Mijn motortje trok toen de boel op de labvoeding zat en de PWM op 25% stond zo'n 38mA. Ik heb de PWM op 50% gezet en toen begon ie te draaien via de reverse-biased LM1117 gevoed uit de programmer.... niet meer op de labvoeding aangesloten.

De hardware is gemaakt om met de ADC de ingangsspanning, en de fasespanningen te kunnen meten. Dat gebruik ik nu niet.

De hardware is gemaakt om de stroom te kunnen meten. Dat gebruik ik nu niet.

Huidige implementatie is de stomste BLDC sturing ooit. Maar het werkt wel.

Firmware compileert nu naar 736 bytes: 2.3 procent van wat er beschikbaar is.

Zoals Tesla ook doet: Een motor controller is HAAST geschikt als laad-controller.
* Er is een tweede condensator nodig.(nu 1 ingangscondensator).
* de voeding+ leiding moet tussen de 2e en 3e halve-H onderbroken worden.
* tussen de 1e (of 2e)_ en de derde motor uitgang moet een spoel gemonteerd.
* het zou fijn zijn als er ook op de + ge-PWM-ed kan worden. Anders kan ie eigenlijk beter alleen voor "step-up" gebruikt worden.

Nu is mijn driver voor de P-fet-gate te simpel daarvoor: een 1k pullup en een pulldown met een BC847. Op de N-fets kreeg ik dan een RC van ongeveer 2 microseconden. En bovendien zitten de H drivers niet aan PWM-capable pinnen.

Als er behoefte is van anderen om de hardware te kopen, dan kan dat. Normaliter reken ik "kosten van de componenten * 2", maar laten we zeggen 33% korting voor CO? Dan houd ik 16% van de normale verkoopprijs over als "fee" om de boel in mekaar te zetten. Ik heb nog ruim 30 PCBs leeg liggen.

@REW: Als jouw controller geschikt is voor 5-10A, kun je daar ook de generator regelaar van maken, door simpelweg de high-side MOSFETs uit te laten, en de onderste MOSFETs allemaal hetzelfde PWM signaal te geven.

Je hebt helemaal geen extra condensators of spoelen nodig, de motor heeft alle inductie die je nodig hebt, zolang je alleen hoeft te boosten.

Oh, op die fiets! Ja natuurlijk! De vorige keer dat ik hierover nadacht, ging het over een zonnepaneel waar MPPT op gedaan moest worden.

De SO8 mosfetjes die als diode dienst moeten doen aan de topside die zullen van 5 of 10A te warm worden. Dat gaat niet zomaar. Op de bottom side kunnen we alles monteren wat bij 5V voldoende geleidt voor de verwachte stroom. Dus dat gaat goedkomen.

Maar 10A * 0.6V (dat is optimistisch) = 6W. Ik reken liefst met "max 1W" voor zo'n ding. Daarboven moet je gaan rekenen en koelvinnen gaan bedenken.

Door de body diodes van de low-side MOSFETs loopt dezelfde stroom, want je moet ze allemaal sperren om de lading van je motor naar de condensators te krijgen. Het idee van de hele constructie is dat je niets hoeft te weten over de snelheid en positie van de rotor.

Als de onderkant van je board vrij is van componenten, en je wat via's hebt geschoten voor thermische geleiding, is 6W nog wel te doen. Die stroom loopt maar een deel van de tijd door de diodes (een kleiner deel naarmate je verder moet boosten), en dan ook maar door 2 van de 6, dus 1/3de deel van de tijd door elke diode. Ik denk dus dat dat wel goed komt.

Oh, verrek, die ook, ja!

Kun je anders niet een zwaardere diode parallel aan de body diode zetten met een lagere Vf ?

Dat zou kunnen, maar ik heb nu een netjes 50x50 mm printje met CPU d'r op die haast geschikt is. Zodra je toch niewe printjes gaat maken dan kan je het net zo goed in 1x goed doen. Sparky heeft een printje ontworpen wat gewoon grotere mosfets gebruikt waardoor weer een factor twee aan vermogen gewonnen wordt.

Op 6 december 2019 17:49:56 schreef #jeffrey#:
Zelf was ik ook van plan een een windmolen te maken. Op het internet zag ik dat ze een direct drive wasmachine motor van LG of Fisher & Paykel gebruikte. Die windingen kun je makkelijk aanpassen om zo hogere voltage te kunnen krijgen bij een laag toerental.

Ik heb geinvesteerd in zo'n wasmachine motor. Blijkt dat die gebruik maakt van het lager elders in de machine: ik moet nog een constructie bouwen die de rotor op de juiste plaats in de stator houdt.....