Vinddriven julgran

[bobobo]

Hej
Jag vill bygga en ute-julgran med belysning driven av en vind-turbin.

Tänker mig en turbin på c:a 60-70cm (DIY PVC tube wind turbine) och vill driva c:a 2-10w vid 4-8m/s. Jag gissar att turbinvarvtalen skulle kunna hamna ungefär i storleksordningen 200-1200rpm.
Önskat effektuttag verkar inte helt orimligt efter lite googlande och beräkningar, eller vad tror ni?

Jag har varken förhoppningar eller önskemål om jämn stadig energileverans utan ljuset varierar med vindhastighet och turbulens.
Tänker mig att driva 2-3 slingor liknande denna: https://www.jula.se/catalog/jul/julbely ... 562/#tab02 eller något liknande om lämpligare alternativ finns.
Vid låg vind, en slinga som glöder, vid kraftig vind alla slingor lyser starkt. Hur kan man koppla det på enklaste vis?
Likriktning, glättning, dc/dc omvandlare, en arduino och programmerbara ledslingor skulle jag nog klara av, men jag skulle mycket hellre se en enklare, mer "direktkopplad" analog lösning.

Som generator funderar jag på BLDC från rc-världen eller stegmotor. Men vad är lämpligt KV, alternativt stegmotor-storlek, impedans osv.?

Några motorer jag tittat på:
BLDC 320 KV: https://hobbyking.com/en_us/quanum-mt-s ... y-dys.html Får jag spänning så det räcker...?
BLDC 30KV: https://hobbyking.com/en_us/gm6508d-hol ... motor.html Hög inre resistans? får jag ström så det räcker?
Stegmotor: https://www.ebay.com/itm/Schrittmotor-S ... SwUsJYWQ~Q Hur gissar jag vilken spänning och ström jag kan få ut här? Får jag högre spänning ur en längre motor om jag belastar med konstant ström vid konstant varvtal?

Sammanfattningsvis:
-Tips på dimensionering av generator?
-Tips på koppling av last som ökar med ökad tillgänglig effekt?
-Någon som har någon stegmotor eller annan lämplig liten generator att sälja? börjar bli sent för ebay/aliexpress.

Jag ska inte lämna någon garanti på detta bygget så lite går-det-så-går-det chansningar är ok

[sodjan]

Har inte mycket att bidra med mer än att det är trevligt
att du satsar på en "grön" jul (-belysning)...

[bobobo]

Tja, skulle man göra en LCA så tror jag det vore betydligt miljövänligare att använda två hål i väggen...

Men det är ju skoj, och ger ju en "miljö-signal" så folk som inte orkar bygga vindsnurra kanske sätter upp en slinga mindre

[Gizmo]

Jag skulle börja i omvänd ordning. Ska du få ut några som helst watt av en liten vindturbin så börja med tornet. Du vill komma upp så högt som det bara är möjligt, plus ha bra stag så inte allt blåser ner. Helt ärligt, förvänta dig inte för mycket av den. Och ska du använda det ändå, överdimensionera uteffekten rejält, dvs behöver du driva något med 10W, ta i med en snurra som genererar betydligt mer än så.

Tror risken är stor att man bränner generatorn om man försöker ha bromsning med hälp att hänga på nån extra last som bränner energi. Betydligt smartare med antingen en liten arm via en axel och så en platta, som påverkar rodret efter vindturbinen som vrider den ur vind om det blåser för mycket. Alternativt så mäter du vad den levererar och styr med ett litet servo istället.

När jag frågade om generatorer som ger hyggligt med effekt på låga varv så fick jag tips om att använda gimbal-motorer de funkar bättre på låga varv (jämfört med andra motorer t. ex. små borstlösa motorer som kanske är gjorda för att gå i 7000 varv per minut eller nått) så av de du länkade till är nog gimbal varianten bäst.

[bobobo]

Min bror slängde ihop ett fulmek för några år sedan som fungerar ganska mycket som jag vill.
Där är en rotor på gissningsvis 50-60cm som inte är det minsta aerodynamisk, 4st platta blad monterade i en godtycklig vinkel och bredast längst ut.
Med en Nema14 stegmotor (6v 9ohm står det på den) och en 350mA 1W powerled kopplad direkt på ena lindningen och någon, några high-int 5mm dioder på andra lindningen. Denna lyser fint.

Denna sitter på 1,8m torn som är en 2"-2" nedstucken lite i jordgubbslandet.

Jag tänkte mig därför att med lite större turbin (+30-40% area); lite högre torn (2.5-3m); bättre turbin (pvc-pipe modellen); och en större generator så känns det inte orimligt att plocka ut 2-10W i vindbyarna med lite tur.
Högt torn känns viktigt om man är intresserad av energiproduktion. Jag är ju egentligen mer intresserad av effektproduktion Dvs det gör mig inget att granen blinkar i takt med vindbyar och turbulens (men det är ju förödande om man ser till output i kWh)

Ang. bromsning så inbillar jag mig att en enkelt byggd turbin får så dålig verkningsgrad vid högt varv att det inte är någon större risk för övervarvning...
I andra hand skulle jag gärna se ett torn utan stag men med en slak förankringslina så att om det blåser för kraftigt så faller det helt enkelt...
Men visst tankarna har löpt iväg mot elektrisk bromsning också, men skulle helst se att det inte blir nödvändigt.
Om generatorn skulle brinna i en storm gör mig inget.

[bobobo]

Jag beställde en stegmotor för att testa
http://www.ebay.de/itm/162494040280

[arvidb]

Ljusslingan i länken drivs på 4,5 V. För 4,5 V vid 1000 varv/min krävs en motor med Ke på 4,5/1000 = 0,0045 V/(varm/min). Kv = 1/Ke = 222 (varv/min)/V.

Nu är ju spänningen så låg så det är nog bra att räkna med spänningsfallet över likriktaren också, så säg 5,2 V istället. Och sen vet jag inte vilket varvtal som är lämpligt att sikta på. Du kan nog gissa bättre än vad jag kan där.

Varje ljusslinga drar 1,1 A vid 4,5 V, så generatorn bör väl klara att leverera runt 5 A.

För att styra inkoppling kanske man kan använda en "logiknivå"-MOSFET med gaten kopplad till plus (via lämpligt begränsningsmotstånd) samt lämpligt antal dioder för att få rätt spänningsfall? Och en pull-down mot minus.

[Gizmo]

Hur mycket fick du ut ur stegmotorn?
Och hur går projektet? Vore intressant med lite uppdateringar, om det finns.