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Hallo zusammen,
vor ein paar Tagen fiel mir zufällig ein schon etwas älterer Modellbau-Motor in die Hände, und spontan kam mir die Idee, mal zu testen, ob sich so ein Teil als Drehstromgenerator benutzbar wäre.
Erste Überlegung: Der Gleichrichter und die nachgeschaltete Elektronik wäre relativ einfach zu realisieren.
Zweite Überlegung: Der Wirkungsgrad sollte deutlich über dem eines normalen Fahrraddynamos liegen
Dritte Überlegung: Für die straßenverkehrsordnungstaugliche Beleuchtung ist auf jeden Fall ein normaler Dynamo an Bord (Seitenläufer).
Vierte Überlegung: Der Generator sollte für Bergabfahrten und rekuperatives Bremsen deutlich mehr als 3W bringen.
Fünfte Überlegung: Die Montage und die mechanische Kopplung ans Rad sollte so ausgelegt sein, dass mindestens 70 - 100W "verbraten" werden könnten.
Sechste Überlegung: Der Akku und die daran hängende Ladetechnik muss die Leistung auch verarbeiten können.
Das waren die Gedanken, die mir so spontan durch den Kopf gegangen sind. Vielleicht gehört einiges davon (noch) ins Reich der Utopie, wohlgemerkt, ich will mit der Lösung kein Fahrrad antreiben, sondern eher vorhanene Bremsenergie (a la Hybridauto) besser ausnutzen, statt sie nur in Wärme umzuwandeln.
Ich habe also damit begonnen, an die drei Anschlussdrähte des Motors eine einfache Gleichrichterschaltung anzulöten, einen Elko drüber und das Ganze mittels eines zweiten Motors und mechanischer Kopplung anzutreiben. Das ist der derzeitige Stand der Dinge. Der Motor hat eine deutlich zu hohe Drehzahl pro Volt (in dem Fall, dass er als Antrieb verwendet wird), als dass da eine nennenswerte Ausgangsspannung zu erwarten ist. Tatsächlich kamen da bei ca. 2500 U/min etwa 2V (über den Elko gemessen) raus. Es müsste also ein Motor mit einer deutlich geringeren Nenndrehzahl verwendet werden. Hier bieten sich kleine Modellbaumotoren an, mit einer Nenndrehzahl von 300 k/V an (300 Umdrehungen pro Volt Betriebsspannung). Damit sollten sich im Drehzahlbereich eines Seitenläufers bei mittleren Geschwindigkeiten schon Spannungen um 12 - 18V erreichen lassen, das auch unter Last. Ausprobiert habe ich das nicht, ist also reine Spekulation.
Der nächste Schritt wäre die Konstruktion eines Getriebes, das sowohl die passende Übersetzung vom Rad zum Motor aufweist, als auch die mechanische Festigkeit hat, möglichst viel Leistung vom Rad zum Generator zu übertragen. Die Wahl ob elektrisch "gebremst" wird oder mechanisch die Bremsenergie in Wärme umgewandelt wird, würde ich als Fahrer zuerst ein Mal selbst bestimmen, in dem ich mehr oder weniger stark am Bremshebel ziehe. Die Schalter dafür sind sowieso vorhanden, da ich vorhabe am Trike ein Bremslicht anzusteuern.
Die Ladetechnik und der Akku müssten bei 12V Nennspannung (4xLiFePo4, 9 Ah) einen Ladestrom von ca. 10A verkraften, das sollte weder für die Elektronik noch für den Akku ein Problem darstellen. Der Schalter am Bremshebel würde also einfach den Ladestrom um den Faktor 10 - 20 anheben (damit der Generator nicht wertvolle Tretenergie verpulvert). Ist der Akku voll, oder beinahe voll und der Ladestrom deshalb eher gering, würde eine LED dem Fahrer anzeigen, dass nicht elektrisch gebremst wird und er entsprechend fester am Bremshebel ziehen muss um die mechanischen Bremsen in Betrieb zu setzen. Die Regelung wieviel Energie elektrisch verbremst wird, könnte später u. U. auch proportional zum Hebelweg umgesetzt werden.
Mechanisch würde ich den Motor über einen Zahnriementrieb mit dem Hinterrad koppeln (ähnlich wie mit dem Nabendynamo), ggf. mechanisch über eine Slipperkupplung von Hand entkoppelbar und im Drehmoment begrenzt.
Meine Hoffnung ist, auf dem Fahrrad, wo die (wertvolle!) kinetische Energie der Vorwärtsbewegung mühsam mit den Muskeln aufgebaut wurde, diese teilweise in elektrische Energie umzuwandeln, statt sie einfach in Form von Wärme zu verbraten. Mein Auto kann das schon seit über 11 Jahren, also sollte das doch auch auf dem Rad, wo die Energie ja noch "wertvoller" ist, auch möglich sein. Das Ganze soll aber nicht für den Antrieb verwendet werden (wäre auch ein wenig schwächlich), also kein Pedelec-Antrieb o.ä. darstellen.
Ich werde in den nächsten Wochen mal Experimente dazu durchführen und weiter berichten. Hat schon mal jemand von Euch so etwas versucht? Erfahrung mit Drehstrom-Generatoren gesammelt? Oder mit regenerativen Bremsen?
To be continued...
Viele Grüße
Stefan
vor ein paar Tagen fiel mir zufällig ein schon etwas älterer Modellbau-Motor in die Hände, und spontan kam mir die Idee, mal zu testen, ob sich so ein Teil als Drehstromgenerator benutzbar wäre.
Erste Überlegung: Der Gleichrichter und die nachgeschaltete Elektronik wäre relativ einfach zu realisieren.
Zweite Überlegung: Der Wirkungsgrad sollte deutlich über dem eines normalen Fahrraddynamos liegen
Dritte Überlegung: Für die straßenverkehrsordnungstaugliche Beleuchtung ist auf jeden Fall ein normaler Dynamo an Bord (Seitenläufer).
Vierte Überlegung: Der Generator sollte für Bergabfahrten und rekuperatives Bremsen deutlich mehr als 3W bringen.
Fünfte Überlegung: Die Montage und die mechanische Kopplung ans Rad sollte so ausgelegt sein, dass mindestens 70 - 100W "verbraten" werden könnten.
Sechste Überlegung: Der Akku und die daran hängende Ladetechnik muss die Leistung auch verarbeiten können.
Das waren die Gedanken, die mir so spontan durch den Kopf gegangen sind. Vielleicht gehört einiges davon (noch) ins Reich der Utopie, wohlgemerkt, ich will mit der Lösung kein Fahrrad antreiben, sondern eher vorhanene Bremsenergie (a la Hybridauto) besser ausnutzen, statt sie nur in Wärme umzuwandeln.
Ich habe also damit begonnen, an die drei Anschlussdrähte des Motors eine einfache Gleichrichterschaltung anzulöten, einen Elko drüber und das Ganze mittels eines zweiten Motors und mechanischer Kopplung anzutreiben. Das ist der derzeitige Stand der Dinge. Der Motor hat eine deutlich zu hohe Drehzahl pro Volt (in dem Fall, dass er als Antrieb verwendet wird), als dass da eine nennenswerte Ausgangsspannung zu erwarten ist. Tatsächlich kamen da bei ca. 2500 U/min etwa 2V (über den Elko gemessen) raus. Es müsste also ein Motor mit einer deutlich geringeren Nenndrehzahl verwendet werden. Hier bieten sich kleine Modellbaumotoren an, mit einer Nenndrehzahl von 300 k/V an (300 Umdrehungen pro Volt Betriebsspannung). Damit sollten sich im Drehzahlbereich eines Seitenläufers bei mittleren Geschwindigkeiten schon Spannungen um 12 - 18V erreichen lassen, das auch unter Last. Ausprobiert habe ich das nicht, ist also reine Spekulation.
Der nächste Schritt wäre die Konstruktion eines Getriebes, das sowohl die passende Übersetzung vom Rad zum Motor aufweist, als auch die mechanische Festigkeit hat, möglichst viel Leistung vom Rad zum Generator zu übertragen. Die Wahl ob elektrisch "gebremst" wird oder mechanisch die Bremsenergie in Wärme umgewandelt wird, würde ich als Fahrer zuerst ein Mal selbst bestimmen, in dem ich mehr oder weniger stark am Bremshebel ziehe. Die Schalter dafür sind sowieso vorhanden, da ich vorhabe am Trike ein Bremslicht anzusteuern.
Die Ladetechnik und der Akku müssten bei 12V Nennspannung (4xLiFePo4, 9 Ah) einen Ladestrom von ca. 10A verkraften, das sollte weder für die Elektronik noch für den Akku ein Problem darstellen. Der Schalter am Bremshebel würde also einfach den Ladestrom um den Faktor 10 - 20 anheben (damit der Generator nicht wertvolle Tretenergie verpulvert). Ist der Akku voll, oder beinahe voll und der Ladestrom deshalb eher gering, würde eine LED dem Fahrer anzeigen, dass nicht elektrisch gebremst wird und er entsprechend fester am Bremshebel ziehen muss um die mechanischen Bremsen in Betrieb zu setzen. Die Regelung wieviel Energie elektrisch verbremst wird, könnte später u. U. auch proportional zum Hebelweg umgesetzt werden.
Mechanisch würde ich den Motor über einen Zahnriementrieb mit dem Hinterrad koppeln (ähnlich wie mit dem Nabendynamo), ggf. mechanisch über eine Slipperkupplung von Hand entkoppelbar und im Drehmoment begrenzt.
Meine Hoffnung ist, auf dem Fahrrad, wo die (wertvolle!) kinetische Energie der Vorwärtsbewegung mühsam mit den Muskeln aufgebaut wurde, diese teilweise in elektrische Energie umzuwandeln, statt sie einfach in Form von Wärme zu verbraten. Mein Auto kann das schon seit über 11 Jahren, also sollte das doch auch auf dem Rad, wo die Energie ja noch "wertvoller" ist, auch möglich sein. Das Ganze soll aber nicht für den Antrieb verwendet werden (wäre auch ein wenig schwächlich), also kein Pedelec-Antrieb o.ä. darstellen.
Ich werde in den nächsten Wochen mal Experimente dazu durchführen und weiter berichten. Hat schon mal jemand von Euch so etwas versucht? Erfahrung mit Drehstrom-Generatoren gesammelt? Oder mit regenerativen Bremsen?
To be continued...
Viele Grüße
Stefan