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Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Am besten geeigneter Generaor für den Antrieb durch handkurbel oder Fahrrad


Autor: Generatius (Gast)
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Hallo

Erstmal: Es geht -nur- um den Spaßfaktor und nicht um Einsparungen oder 
ein echtes Backupsystem zur Überbrückung eines Stromausfalls oder um 
eine Art USV.
Also bitte keine Diskussion und Berechnung zur finanziellen 
sinnhaftigkeit dazu.
Auch die Geräuschentwicklung sollte bitte kein Diskussionsthema sein.

Danke

Welcher Generatortyp bzw. Motor ist am besten geeignet, hat also den 
besten Wirkungsgrad, beim Einsatz einer einfach machbaren mechanische 
(zusätzliche) einstufigen Übersetzungsstufe bei einen Handkurbel- bzw. 
Fahrradantrieb - optimal wäre es aber ganz auf eine mechanische 
Übersetzung verzichten zu können?
Es soll hier um die wirklich entnehmbare Elektrische Leistung gehen, die 
möglichst in einen Spannungs- und Strombereich liegt der geeignet ist 
einen guten Akku (LiPo wäre eigentlich ideal ist aber nicht ganz 
Problemfrei wegen der Ladeanforderung - daher wohl "besser" eine 
Bleibatterie?) mit möglichst wenig Ladewandlerverlusten zu laden.
Der Preis des Generators (Motors) und der Ladeelektronik ist zweitrangig 
soll aber im sinnvollen Bereich liegen (also sowohl Generator als auch 
Ladewandler sollten zusammen unter 350 Euro bleiben - aber Gebrauchtware 
ist kein Problem, es muss eindeutig keine Neuware sein) gerne aber auch 
deutlich weniger - aber eben nicht auf kosten des Mechanischen Aufwands 
oder der Wirkungsgrads, bitte aber jetzt nicht kleinlich auf 1 oder 2 
Prozent schauen - in dem Bereich darf es dann schon die preiswertere 
Variante sein.



Und ja: Mir ist klar das man mit den Fahrrad als "Normalmensch" höchsten 
100W Dauerleistung schafft, eher weniger und das man einen 
Handkurbelantrieb auch Dauer wohl nur 10W oder vielleicht auch 20W 
zuführen kann. Aber die möchte ich auch nutzen, also bitte nicht 
"witzig" sein und jetzt mein einer Handkurbeltaschenlampe kommen - der 
begrenzende Faktor soll nicht im Generator oder der Mechanik sein 
sondern ausschließlich in der leistungsfähig bzw. Fitness der 
"Antriebsquelle"
Trotzdem: Welcher Generaltortyp (umgebauter Motor), welcher Akku und 
welche (möglichst fertige Ladeelektronik bzw. Ladewandler)?
Da eine Übersetzung wohl notwendig sein wird was am besten verwenden - 
jede Art von Keilriemen dürfte ausscheiden - aber was ist von einer 
Fahrradkette zu halten - schluckt die viel Energie?

mfg


Generatius

: Verschoben durch Moderator
Autor: ● J-A V. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite
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Handkurbel = Z-förmiges Stück Draht.
In'n Akkuschrauber einspannen und Kurbeln.
Dabei den Trigger gedrückt halten.

Dann kannst Du damit schon mal telefonieren
(Anschluss des Akkus im Schrauber herausführen)

der Strom reicht dazu aus.
mit ca 3 UPM kurbeln

Autor: Der Andere (Gast)
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Übersetzung via Fahrradkette oder Zahnriemen frisst nicht so viel 
Energie.
Als Generator ein kleiner permanenterregter DC oder BLDC Motor, der eine 
möglichst kleine Nenndrehzahl bei möglichst hoher Nennspannung hat, 
damit er im Generatorbetrieb auch bei niedriger Drehzahl eine hohe 
Ausgangsspannung erzeugt.
Nennleistung ca. 100-200W.

Autor: Michael B. (loetmichel)
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Ich würde einen Mopdellbau-aussenläufer-brushless für 4S mit möglichst 
niedrigem rpm/V nehmen. Dann einen Dreiphasen-Gleichrichter aus 6 
schnellen Schottkydioden bauen, da dran ein paar Elkos zum sieben, dann 
einen weitbereichs-schaltwandler von ebay der aus 3-50V (oder so) 12V 
machen kann mit der gewünschten Leistung. Brushless auf etwa doppelte 
erwartete Dauerleistung dimensionieren.

Dann sollte man nur noch sehen daß man mit der Motordrehzahl in der 
Mitte des "muskelfreundlichen" Drehzahlbandes zu Liegen kommt.

Beispielrechnung:

Dieser Motor: 
https://hobbyking.com/en_us/turnigy-3639-brushless... 
sollte etwa 20kRPM Drehen um 12V unter 400W Last am Gleichrichter 
rauszuhauen.

Macht bei einer erwünschten Trittfrequenz am Fahrrad von ~50RPM eine 
übersetzung von 1:400... da wirste wohl ein mindestens 2 stufiges 
Getriebe brauchen.

Autor: Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)
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Es muss sehr gute Generatoren für Tretkurbelantrieb geben, wenn der 
koreanische Hersteller des E-Bike "Mando Footloose" es schafft, ein 
Fahrrad ohne Kette, mit einer Direktverbindung Generator-zu-Motor zu 
bauen.

Hier kann man darüber lesen:

https://www.emotion-technologies.de/e-bike-marken/...

Autor: MaWin (Gast)
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Generatius schrieb:
> Welcher Generatortyp bzw. Motor ist am besten geeignet, hat also den
> besten Wirkungsgrad

Grosse permanentmagneterregte, also z.B. brushless-DC.

ABER: gross heisst viel Leistung, Megawatt statt Kleckerkram, du wirst 
kaum die nötigen Muckies haben.
Kleine Generatoren (so 100 Watt) haben immer einen miesen Wirkungsgrad.

Autor: TomH (Gast)
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Frank E. schrieb:
> Es muss sehr gute Generatoren für Tretkurbelantrieb geben, wenn
> der
> koreanische Hersteller des E-Bike "Mando Footloose" es schafft, ein
> Fahrrad ohne Kette, mit einer Direktverbindung Generator-zu-Motor zu
> bauen.

Diese Kombination wird aber trotz vollmundiger Werbung "nicht ganz" den 
Wirkungsgrad eines Kettenantriebs erreichen.

Autor: ● J-A V. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite
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gute Generatoren sind die aus Direct-Drive Waschmaschinen.
an so'm Ding kannst direkt kurbeln anflanschen,
um brauchbaren Strom zu bekommen.

Autor: MaWin (Gast)
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Frank E. schrieb:
> , ein Fahrrad ohne Kette, mit einer Direktverbindung Generator-zu-Motor
> zu bauen

Unsinn, das ist ein normales eBike, wenn der Akku leer ist hilft treten 
nicht weiter.

Wirkungsgrad von 400W Motor/Generator dürfte so bei 75% liegen, mit nur 
50-100W benutzt sogar unter 50%.

Autor: TomH (Gast)
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Eigentlich hat doch ein ebike mit Tretlagerantrieb alles, was man 
braucht:
- Einen permanenterregten Motor
- Tretkurbeln
- Eine solide Übersetzung, welche die hohe Motordrehzahl auf normale 
Tret-Drehzahl bringt, demnach auch den als Generator betriebenen Motor 
vernünftig schnell drehen läßt
- Gestell, Sattel, Lenker zum Festhalten beim Treten

Müßte man nur ein gebrauchtes defektes organisieren.
Kaputt sein darf:
- Räder
- Ansteuerelektronik des Motors
- Akku

Keine Ahnung, ob da aus Kostengründen doch Bürstenmotoren drin sind 
statt dreiphasiger Brushless.

Autor: R. M. (Gast)
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Eventuell versuchen, Kontakt mit dem TE von
Beitrag "Keinen Transistor zufinden"
zu bekommen (leider Gast), er hat anscheinend Probleme mit kaputten 
Schalttransistoren in der der BLDC-Ansteuerung.
Wenn die nicht mehr reparabel sein sollte (Treiber), wäre das vielleicht 
eine Möglichkeit...

Autor: MiMa (Gast)
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Endlich mal alle Infos im Startbeitrag :-)

Michael B. schrieb:
> Macht bei einer erwünschten Trittfrequenz am Fahrrad von ~50RPM eine
> übersetzung von 1:400... da wirste wohl ein mindestens 2 stufiges
> Getriebe brauchen.

Der verlinkte Motor hat 1100kV (kV-> rpm/V jeweils Nenn-Daten)
Es gibt durchaus auch BLDC`s mit 150kV oder weniger. Einfach mal bei 
grösseren Drohnen nachsehen. Mit einem passenden Motor könnte man mit 
nur einer Getriebestufe auskommen.

Was machst du eigentlich damit?

Ps: Auf Youtube gibt es ein Video von einem Fahrrad-betriebenen-Toaster. 
Beeindruckend zu sehen wie der Spitzensportler kämpfen muss um 2 Toasts 
zu bekommen ;-)

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Michael B. schrieb:

> Dann einen weitbereichs-schaltwandler von ebay der aus 3-50V
> 12V machen kann mit der gewünschten Leistung.

Betrieb eines Schaltwandlers an einer Stromquelle klappt nicht so ohne
Weiteres. Es sollte ein Akku direkt parallel zum Generator geschaltet
werden, so, wie es in praktisch allen KFZ o.ä. gemacht wird.

Autor: Bernhard D. (pc1401)
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Als Anregung für die praktische Umsetzung kann man mal in die 
Vergangenheit schauen. Vor fast 80 Jahren gab die "Tretmaschine TM5a1" 
zur Versorgung von Funkgeräten, siehe z.B. hier:

https://www.liveinternet.ru/community/3629085/post268896543/
https://forum.ww2.ru/index.php?showtopic=4638986

Die Daten auf dem Typenschild scheinen plausibel zu sein. Um die 
Nennleistung von ca. 54 W zu erzeugen, musste der schwitzende Landser 
mit ca. 79 W in die Pedale treten.

Derzeit sogar auf ebay erhältlich:

Ebay-Artikel Nr. 232858257025

Ansonsten gibt noch neuzeitlichere Überlegungen zum Thema:

http://www.lowtechmagazine.com/2011/05/bike-powere...

Autor: Florian S. (sevenacids)
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Michael B. schrieb:
> Macht bei einer erwünschten Trittfrequenz am Fahrrad von ~50RPM eine
> übersetzung von 1:400... da wirste wohl ein mindestens 2 stufiges
> Getriebe brauchen.

50 RPM ist eindeutig zu wenig. Sage ich als jemand, der seit vielen 
Jahren Radsport betreibt, auch semi-professionell. Man tritt bei dieser 
Drehzahl zu schwer, was dazu führt, dass die Muskeln schneller ermüden. 
Außerdem werden die Gelenke dadurch unnötig belastet. Der optimale 
Drehzahlbereich, sowohl anatomisch (gelenkschonend) als auch vom 
Kraftaufwand (biomechanisch) dürfte bei um die 75 RPM liegen, eher etwas 
mehr, bei einem Puls unter der anaeroben Schwelle (55-70% der maximalen 
Herzfrequenz). Für eine optimale Kraftübertragung spielen dann noch 
Sitzhöhe, Kurbellänge und Position des Fußes auf dem Pedal (die gedachte 
Linie zwischen dem Grundgelenkknochen des großen und kleinen Zehs sollte 
sich mittig über der Pedalachse befinden) eine Rolle. Klingt vielleicht 
übertrieben, aber Profis holen damit durchaus noch ein paar Watt raus. 
Und wenn alles passt, sitzt man auch bequemer auf dem Rad. Von daher 
auch der Tipp an alle Normal-Radler: Tretet nicht so schwer. Die meisten 
Leute, die ich sehe, fahren eine Trittfrequenz, die eindeutig zu niedrig 
ist.

PS: Eine Schuhbindung (Klick-Pedale) wäre sicherlich auch noch sinnvoll, 
wenn man einen Motor antreiben möchte. Dann kann man während einer 
Kurbelumdrehung nicht nur "drücken", sondern auch "ziehen". Bringt 
nochmal etwas Mehrleistung.

: Bearbeitet durch User
Autor: L. H. (holzkopf)
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Generatius schrieb:
> Der Preis des Generators (Motors) und der Ladeelektronik ist zweitrangig
> soll aber im sinnvollen Bereich liegen (also sowohl Generator als auch
> Ladewandler sollten zusammen unter 350 Euro bleiben - aber Gebrauchtware
> ist kein Problem, es muss eindeutig keine Neuware sein) gerne aber auch
> deutlich weniger -

1)
12V-Lima vom KFZ-Ausschlächter für ca. 50 bis 60Euro holen

2)
Für externen Aufbau/Verwendung so einer Lima brauchst Du nur noch die 
Lade-Kontroll-Lampe "dranzudrapieren".
Schaltplan dazu findest Du im Netz haufenweise

3)
12V-Akku kannst Du Dir auch beim Ausschlächter holen oder einen 
kleineren neu kaufen.
Kostet so oder so ca. 30 bis 50Euro

4)
Generator-Kennlinien usw. findest du hier:
http://www.fahrzeug-elektrik.de/Edee.htm

5)
Der generell "springende Punkt" bei derlei Generatoren ist v.a. in 
mehrerlei zu sehen:
a) sie sind so konzipiert, daß sie ab ca. 1800 bis 2000U/min bereits 
12V-Bleiakkus aufladen können.

b) hinter so einer "DC-Lima" steckt an sich ein Drehstrom-Synchron-Gen. 
mit integrierter Gleichrichtung

c) wie sie angetrieben wird, spielt dabei keine nennenswerte Rolle; d.h. 
wenn Du Dir eine mit Keilriemen-Antrieb holst, kannst Du Keilriemen 9,5 
oder 10xLänge Keilriemen einsetzen, die in x-beliebigen Längen 
handelsüblich sind.
Längere Keilriemen als in KFZ verwendet, kosten (höchstens) 20 bis 30 
Euro.

d) dazu passende "große" Antriebs-Keilriemenscheiben findest Du in jeder 
Schrott-Waschmaschine incl. passendem Keilriemen.
Mußt Du halt nur ausbauen.
Kostet höchstens 10 Euro.

Insgesamt hast Du damit eine zuverlässige und robuste Lösung, wobei nach 
etwas "Beschaffungsarbeit" für den ganzen Sums die Hauptarbeit darin 
liegt, alles in einem tauglichen Rahmen/Gestell unterzubringen.

Zum technischen Hintergrund:
Die Ladekontroll-Lampe signalisiert Dir nicht nur die einwandfreie 
Funktion der Lima, sondern auch die Drehzahl, ab der die Lima laden 
kann.
Der Akku fungiert als Energie-Puffer, weshalb es ganz gut ist, wenn Du 
per
VM auch mal die Spannung des Akkus messen kannst.
Damit Du auch weißt, wann Du mit dem Kurbeln aufhören und Dich wieder 
"ausruhen" kannst. :D

Generell ist es einfacher und effektiver, sowas mit den Füßen 
anzutreiben.

Grüße

Autor: Harald W. (wilhelms)
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L. H. schrieb:

> 1) 12V-Lima vom KFZ-Ausschlächter für ca. 50 bis 60Euro holen

Hmm, Auto-Limas haben m.W. einen ziemlich schlechten Wirkungsgrad,
zumal sie bei dieser Anwendung stark überdimensioniert sind.
Vielleicht wäre eine kleinere Zweiradlichtmaschine da besser
geeignet.

Autor: Sepp (Gast)
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Kann man eigentlich mit einer dynamisch-intelligenten Belastung seitens 
des Ladereglers eine konstante und angenehme Pedalkraft erhalten ?

Autor: Sepp (Gast)
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Der Totpunkt wenn die Pedale senkrecht stehen nervt auch...vielleicht 
könnte man da auch was machen.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Sepp schrieb:

> Der Totpunkt wenn die Pedale senkrecht stehen nervt auch...vielleicht
> könnte man da auch was machen.

Ja, man nehme eine Schwungmasse.

Autor: L. H. (holzkopf)
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Harald W. schrieb:
> L. H. schrieb:
>
>> 1) 12V-Lima vom KFZ-Ausschlächter für ca. 50 bis 60Euro holen
>
> Hmm, Auto-Limas haben m.W. einen ziemlich schlechten Wirkungsgrad,
> zumal sie bei dieser Anwendung stark überdimensioniert sind.
> Vielleicht wäre eine kleinere Zweiradlichtmaschine da besser
> geeignet.

Naja, so übel ist eta von Auto-Limas gar nicht.
Wenn man sich die Entwicklung von denen ansieht, so begann die mit 
außenliegenden "Kühlblechrädern"(kombiniert mit Keilriemenscheibe), ging 
dann über innenliegende Kühlräder (bei der Kompaktklasse) weiter bis hin 
zu mit Kühlluft "angeblasenen" Limas oder auch wassergekühlten.
Mit Letzteren ist eta von knapp 80% möglich.
Aber nur im Auto, wo keiner großartig danach fragt, welche 
Antriebsleistung für 120A-Limas und noch höher eigentlich "verbraten" 
wird. ;)

Diese Entwicklung zeigt auch auf, daß die Problematik einerseits darin 
lag, den Limas immer mehr A abzuverlangen und andererseits darin, sie 
bei solchen Leistungen zunehmend zwangskühlen zu müssen.

Realistisch gesehen wird man unter den Bedingungen des TE nicht recht 
viel mehr als eta von 50% erwarten können.
Was man auch der bereits w.o. verlinkten Kennlinie von KFZ-Limas 
entnehmen kann. Hier nochmal:
http://www.fahrzeug-elektrik.de/Edee.htm

Allerdings spricht dennoch für Lima-Einsatz die Möglichkeit, relativ 
kostengünstig eine Lösung erhalten zu können, die auch einen Puffer-Akku 
beinhaltet.
Und auch eine, die todsicher funktioniert, ohne ewig daran 
"herumfrickeln" zu müssen.
Im Fall des TE würde ich ein fixes Drehzahl-Verhältnis zwischen den 
Keilriemenscheiben anpeilen, das max. 1500U/min der Lima sicherstellt.
Weil das nämlich völlig ausreicht, um ca. den halben Nennstrom erreichen 
zu können.
Zumal ja, anders als im KFZ, keinerlei andere Verbraucher "auch noch"
laufen dürften.
Und falls doch, diese auch eine Zeit lang aus dem Puffer-Akku 
"bedriedigt" werden können, bis man halt wieder "strampeln" muß, bis der 
Akku voll ist. :D

Wie sich das bei anderen Gen. (z.B. bei Zweirädern, (genau)) verhält, 
weiß ich offengestanden nicht.
Denke jedoch, daß man sich auch da manchmal von den möglichen 
Nennleistungen blenden läßt.

MaWin schrieb:
> Wirkungsgrad von 400W Motor/Generator dürfte so bei 75% liegen, mit nur
> 50-100W benutzt sogar unter 50%.

Das sehe ich exakt genau so.
eta von ca. 50% setzt voraus, daß man für 50-100W nutzbarer Leistung das 
Doppelte erst mal körperlich "aufbringen" können muß.
Kurzfristig kann man das schon:
Deshalb auch unbedingt m.E. einen Puffer-Akku vorsehen.

Harald W. schrieb:
> Sepp schrieb:
>
>> Der Totpunkt wenn die Pedale senkrecht stehen nervt auch...vielleicht
>> könnte man da auch was machen.
>
> Ja, man nehme eine Schwungmasse.

Ist zweifellos die eleganteste Lösung, weil E_rot. mühelos über 
Totpunkte hinweg weiterdreht. :)

Grüße

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