Kennlinie Wirbelstrombremse?

[Bernd F. (metallfunk)]

Es geht um eine Drehzahlbegrenzung eines Windspiels für
den Garten.
Das Teil dreht sich bereits bei einem sehr leichten Wind. 2-3 U/min.

Bei Sturm könnte es sich selbst zerlegen.

Also muss eine Bremse her.

https://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelstrombremse

Soweit, so gut. Das kann ich auch witterungsfest bauen.
Aber wie ist eigentlich die Bremswirkung im Verhältnis zur
Drehzahl? Linear?

Viele Grüße
Bernd

[Achim M. (minifloat)]

Bernd F. schrieb:
> Aber wie ist eigentlich die Bremswirkung im Verhältnis zur
> Drehzahl? Linear?

Spannung ~ Drehzahl.

Annahme, dass U/I=const:
Leistung ~ Drehzahl²

Leistung ~ Drehzahl × Drehmoment

Also:
Drehzahl ~ Drehmoment

mfg mf

PS: Fliehkraftbremse oder Fliehkraft-Ausgelöste Sperrklinke könnte auch 
gut gehen.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Das mit der Sperrklinke ist keine so gute Idee. Wenn die abrupt in ein 
schnell drehendes Rad eingreift, geht sie fliegen oder das Rad bekommt 
Zahnausfall.

Bei Windkraftanlagen gäbe es die Stall-Regelung. Keine Ahnung wie schwer 
es wäre, sowas in einem kleinen Windspiel einzusetzen. Aus dem Wind 
drehen wäre auch eine Möglichkeit.

Eine Wirbelstrombremse greift schon recht früh. Kannst Dir ja mal den 
Spaß erlauben und einen Neodym-Magneten durch ein am besten dickwandiges 
Kupferrohr fallen lassen. Du wirst Dich wundern, wie lange das dauert, 
bis der unten wieder raus kommt.

[Bernd F. (metallfunk)]

Aus dem Wind drehen, geht nicht.
Dem Teil ist es egal, woher der Wind kommt.

Wahrscheinlich ist etwas Probieren angesagt.
Mal eine Kupferscheibe mit Neodym bremsen. Sollte die Bremswirkung
bei den niedrigen Drehzahlen zu hoch sein, könnte ich mir
auch eine Kombination aus Fliehkraftarmen + Magneten vorstellen.
(Arme mit Magneten schwenken aus, Kupferring).

Verschleißfrei sollte das schon werden.

Grüße Bernd

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

> könnte ich mir auch eine Kombination aus Fliehkraftarmen + Magneten
> vorstellen. (Arme mit Magneten schwenken aus, Kupferring).
Das müsste man wirklich probieren, das ist ein recht komplexes System. 
Die induzierten Bremsströme erzeugen ihrerseits ein Magnetfeld, welches 
dem der Magneten entgegenwirkt bzw. diese Magnete werden evtl. vom 
Kupferring weggedrückt.

[Bernd F. (metallfunk)]

So sieht so ein Teil aus.

Ich bau mir die aus Edelstahl und Plexiglas.
(Material zum Nulltarif). 2 schöne Musterboxen konnte ich bei
meinem Kunststoffhändler abgreifen.
Kommentar: "Das liegt schon 20 Jahre da rum"

Viele Grüße
Bernd

[Dirk L. (garagenwirt)]

Dann mach doch die Windschaufeln durch Fliehkraft betrieben klappbar.
Entweder völlig waagerecht, so das der Wind keine Kraft mehr hat.
Oder 50% entgegengesetzt, damit sich die Kräfte aufheben

[Udo S. (urschmitt)]

Die Bremskraft (bzw. das Drehmoment) ist proportional zur 
Geschwindigkeit bzw. Drehzahl.
Siehe https://studyflix.de/elektrotechnik/wirbelstrombremse-1644

[Max M. (Gast)]

Bernd F. schrieb:
> Bei Sturm könnte es sich selbst zerlegen.

Vermutlich nicht, weil bei größeren Windgeschwindigkeiten wahrscheinlich 
die Strömung abreisst und bei höheren Drehzahlen die Wirkung der Unwucht 
größer wird.

[Anselm 6. (anselm68)]

Mittels Fliehkraftmechanik die Magnete immer näher an die Wandung 
bringen.
So hast du bei schwachem Wind kaum Bremswirkung.

o/
Anselm

[Bernd F. (metallfunk)]

Anselm 6. schrieb:
> Mittels Fliehkraftmechanik die Magnete immer näher an die Wandung
> bringen.
> So hast du bei schwachem Wind kaum Bremswirkung.
>
> o/
> Anselm

Genau das will ich ja erreichen. Die Bremswirkung sollte sich
eben nicht linear zur Drehzahl entwickeln.

Nächste Woche komme ich evtl. mal dazu ein Funktionsmodell
zu bauen.

Grüße Bernd

[Mi N. (msx)]

Ein DC-Motor arbeitet bei Drehung als Generator und erzeugt eine 
Spannung proportinal zur Drehzahl. Begrenzt man diese Spannung 
beispielsweise durch Zenerdioden, wird dadurch auch die Drehzahl (nahezu 
schlagartig) begrenzt.

Ich weiß nicht, welche Kräfte bei Deinem Aufbau auftreten, aber 
vielleicht hast Du Schrittmotore, BLDC oder AC-Motore zur Verfügung, mit 
denen Du diesen Effekt für Deinen Aufbau testen könntest. Sie sind 
kollektorlos und haben schon beständige Lager.

Man könnte auch antiparallele LEDs verwenden, die dann bei nächtlichem 
Sturm die Geschichte beleuchten ;-)

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Da kommt dann wieder die Frage auf, welche "Leistung" das Windspiel 
generieren kann und wie klein das Losbrechmoment sein soll.

AC-Motoren funktionieren bei sowas nicht passiv bzw. man muss sie mit 
Gleichspannung beschicken um ein Bremsmoment zu erzeugen.

Schrittmotoren liefern bei geringen Drehzahlen bereits eine sehr hohe 
Spannung und haben keine besonders hohe Leistung. Für so 
Handkurbel-LED-Spielchen ist das super, aber als Bremse?

Ein BLDC erzeugt bei geringen Drehzahlen fast keine Spannung, aber 
bereits einen sehr hohen Strom (und nennenswertes Bremsmoment, einen 
kurzgeschlossenen Modellbau-BLDC kann man kaum noch drehen). Evtl. 
könnte man sowas über einen Riemen angetrieben verwenden, um die 
Drehzahl anzuheben und dadurch einen brauchbaren Spannungsbereich zu 
bekommen. Der Riemen bewirkt aber ein erhöhtes Losbrechmoment bzw. 
bremst das ganze Ding schon ab der ersten U/min und man müsste einen 
BLDC ohne großes Rastmoment nehmen. Dazu darf die Regelschaltung nicht 
durch die verbratene Leistung sterben. Einfache Z-Dioden brennen bei 
sowas weg.

Vielleicht ginge es mit einem Glockenankermotor. Der ist zwar nicht 
brushless, aber hat kein Rastmoment und soweit ich mich an meine 
Spielereien mit solchen Dingen erinnern kann, waren die als Generator 
gar nicht so schlecht - weiß aber leider nicht mehr bei welchen 
Drehzahlen und besonders hohe Leistung haben die wegen dem schlecht 
gekühlten Anker auch nicht.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Nicht mal ein Kat5 Hurrikan macht 220km/h über mehrere Stunden, 
jedenfalls nicht an einem Ort. Das dauert "nur" so lange bis die innere 
Wand ums Auge durchgezogen ist, vielleicht 1..2 Stunden. Kann es sein, 
daß Du ein wenig mit der Gesamtsituation unzufrieden bist?

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Hm, da kein Edit und kein selbst löschen meines Beitrages möglich ist,
Nachtrag an die Moderation:

Also hier hättet ihr meinen Beitrag wirklich mitlöschen können. Der ist 
durch das Löschen des vorangegangenen Beitrages komplett belanglos 
geworden.

[Mi N. (msx)]

Ben B. schrieb:
> Da kommt dann wieder die Frage auf, welche "Leistung" das Windspiel
> generieren kann und wie klein das Losbrechmoment sein soll.

Bevor Du diese Frage nicht selber beantwortest hast, kann man garnichts 
dazu sagen.

Ben B. schrieb:
> Schrittmotor zu schwach ..., ... Einfache Z-Dioden brennen bei sowas weg.

Ich kann diversen Punkten Deiner Einschätzung nicht zustimmen.
Nimm einen 10 kW Generator und speise ins Stromnetz ein.