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leXsolar -Wind Ready-to-go Anleitungsheft

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leXsolar-Wind Ready-to-go
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Inhaltszusammenfassung für leXsolar leXsolar-Wind Ready-to-go

  • Seite 1 Ready-to-go Anleitungsheft...
  • Seite 2 Layout diagram leXsolar-Wind Ready-to-go 2.0 Item-No.1405 Bestückungsplan leXsolar-Wind Ready-to-go 2.0 Art.-Nr.1405 1400-19 leXsolar Wind machine 2xL2-06-012/013 Test lead black/red 25 cm 2xL2-06-012/013 Messleitung schw./rot 25 cm 1400-19 leXsolar Windzeuger 1100-19 leXsolar-Base unit L2-06-014/015 Test lead black/red 50 cm 1100-19 leXsolar-Grundeinheit groß...
  • Seite 3 Layout diagram leXsolar-Wind Ready-to-go 2.0 Item-No.1405 Bestückungsplan leXsolar-Wind Ready-to-go 2.0 Art.-Nr.1405 Wind turbine with 16 1400-08 LED-module 2mA, red Windturbine mit 16 1400-08 LED-Modul 2 mA, rot 1100-25 Buzzer module 1100-27 Motor module without gear 1100-27 Motormodul ohne Getriebe 1100-25 Hupenmodul...
  • Seite 4 Allgemeine Hinweise 1 Bezeichnungen der Bauteile .................... 5 2 Hinweise zur Handhabung ....................8 3 Diagramme zu den Experimenten ..................9 Experimente 1.2 Einfluss der Windgeschwindigkeit auf eine Windturbine (Spannungsmessung) ...... 12 1.3 Abstandsabhängigkeit der Windgeschwindigkeit (Leistungsmessung) ........14 2.1 Anlaufgeschwindigkeit an einer Windkraftanlage ..............16 2.2 Vergleich der Anlaufgeschwindigkeit zwischen Savonius- und Dreiblattrotor ......
  • Seite 5 11.3 Einfluss der Windrichtung (Leistungsmessung) ..............53 12.1 Einfluss des Anstellwinkels der Rotorblätter (phänomenologisch) ......... 55 12.2 Einfluss des Anstellwinkels der Rotorblätter (Spannungsmessung) ........56 12.3 Einfluss des Anstellwinkels der Rotorblätter (Leistungsmessung) ......... 58 12.4 Anlaufgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Anstellwinkel der Rotorblätter ......60 13.1 Einfluss der Flügelform (phänomenologisch) ................
  • Seite 6 Handhabung der Experimentiergeräte leXsolar-Wind 1 Bezeichnungen der Bauteile Grundausstattung von leXsolar-Wind Bauteil Bezeichnung Symbol im Versuchsaufbau Grundeinheit Winderzeuger universal Windgenerator auf Modulplatte Naben (Dreifach-Einsatz, Vierfach-Einsatz, Winkel: 20°, 25°,30°,50°,90°) Rotorflügel (4x optimiertes Profil, 4x flaches Profil) © leXsolar GmbH, alle Rechte vorbehalten...
  • Seite 7 LED-Modul (Leuchtdiode) Savoniusrotor (mit Generatormodul) Widerstandsmodul R = 33 Ω Kondensatormodul C = 220 mF Potentiometermodul R = 0 Ω …1,1 kΩ Motormodul (mit Drehschreibe und Farbscheiben) oder Glühlampenmodul oder © leXsolar GmbH, alle Rechte vorbehalten...
  • Seite 8 Hupenmodul oder Digitalmessgerät mit Messleitungen Stromversorgungsgerät 3-12 V, 24 W Windstärkemessgerät mit Halterung © leXsolar GmbH, alle Rechte vorbehalten...

  • Seite 9: Hinweise Zur Handhabung

    2 Hinweise zur Handhabung Bei der Durchführung der Experimente mit leXsolar-Wind sind einige Hinweise zum Umgang mit Geräten und Bauteilen zu beachten. 2.1. Messung der Windgeschwindigkeit (Erweiterung Windgeschwindigkeitsmesser): Um die Windgeschwindigkeit an der Stelle der Windturbine möglichst genau messen, wird Modulplatte Windturbine von der Grundplatte entfernt.
  • Seite 10 3 Diagramme zu den Experimenten Im Folgenden werden die benötigten Diagramme gegeben, um für einzelne Experimente die Windgeschwindigkeit ermitteln zu können, falls die Erweiterung Windgeschwindigkeitsmesser nicht vorhanden ist. 3.1. Windgeschwindigkeit bei konstanter Spannung am Winderzeuger 3.2. Windgeschwindigkeit bei konstantem Abstand vom Winderzeuger...
  • Seite 11 3.3. Dichte der Luft (abhängig von der Raumtemperatur)
  • Seite 12 Untersuche die Helligkeit einer Leuchtdiode, die durch einen Windgenerator betrieben wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeuger mit Stromversorgung (variabel) - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) - LED-Modul - Kabel Bei diesem Experiment kannst du untersuchen, wie sich der vom Windgenerator erzeugte Strom ändert, wenn die Windgeschwindigkeit verändert wird.
  • Seite 13 Untersuche die Spannung am Generator, wenn die Windgeschwindigkeit am Winderzeuger verändert wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung - Windturbinenmodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) - Kabel - Spannungsmessgerät 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung auf. 2. Verändere die Windgeschwindigkeit durch Variation der Netzteilspannung U am Winderzeuger.
  • Seite 14 1. Trage deine Messwerte in das vorgegebene Diagramm ein. 2. Beschreibe, wie sich die Spannung U an der Windturbine ändert, wenn die Netzspannung am Winderzeuger verändert wird. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Windgeschwindigkeit und der Spannung U an der Windturbine?
  • Seite 15 Untersuche die Leistung, die der Windgenerator liefert, wenn er durch einen festen Widerstand belastet wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät - Strommessgerät 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung auf.
  • Seite 16 1. Berechne für die entsprechenden Abstände die jeweilige elektrische Leistung. Trage die Wertepaare anschließend in die zugehörigen Diagramme ein. 2. Beschreibe den Zusammenhang zwischen Leistung und Windgeschwindigkeit am Windgenerator. 3. Welche Schlussfolgerungen können daraus für den Betrieb realer Windkraftanlagen gezogen werden? Zusatz: Bei realen Windkraftanlagen, deren Rotorblätter fest an der Nabe befestigt sind, existiert der folgende Zusammenhang zwischen Leistung und Windgeschwindigkeit des Rotors.
  • Seite 17 Untersuche, wie groß die Windgeschwindigkeit sein muss, damit die Windkraftanlage starten kann. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul Stromversorgung - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) Eine Windkraftanlage beginnt erst ab einer genügend großen Windgeschwindigkeit sich zu drehen. Man nennt sie Anlaufwindgeschwindigkeit. Mithilfe dieses Experimentes kannst du untersuchen, wie groß die Anlaufgeschwindigkeit bei diesem Modell einer Windkraftanlage ist.
  • Seite 18 1. Welche Schlussfolgerungen kannst du aus diesen Erkenntnissen für den Betrieb von Windkraftanlagen ziehen? 2. Informiere dich über die Startgeschwindigkeiten realer Windkraftanlagen und vergleiche diese mit deinen ermittelten Werten. Kannst du Unterschiede erklären? 3. In der angegebenen Karte sind durchschnittliche Windgeschwindigkeiten in Europa dargestellt. Quelle: http://www.wind-energie.de/de/technik/entstehung/windpotential (16.11.2010) Begründe anhand dieser Darstellung, in welchen Gebieten Windkraftanlagen effizient einsetzbar sind.
  • Seite 19 Untersuche die Anlaufwindgeschwindigkeit eines Savoniusrotors und vergleiche sie mit der eines Dreiblattrotors. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Savoniusrotor mit Generatormodul Eine Windkraftanlage beginnt sich erst ab einer genügend großen Windgeschwindigkeit zu drehen. Man nennt sie Anlaufwindgeschwindigkeit.
  • Seite 20 Der Dreiblattrotor… Der Savoniusrotor… …startet. …startet nicht. …startet …startet nicht U in V … Anlaufwindgeschwindigkeit 1. Vergleiche die beiden experimentell ermittelten Werte für die Anlaufgeschwindigkeit miteinander. Welcher der beiden Rotoren startet schon bei geringerer Windgeschwindigkeit? 2. Überlege dir, welcher Windrotor für den Betrieb in Gebieten mit hoher, niedriger oder stark wechselnder Windgeschwindigkeit besser geeignet ist und begründe deine Entscheidung.
  • Seite 21 Untersuche, wie sich die erzeugte Generatorspannung ändert, wenn an den Generator ein Verbraucher (Widerstand) angeschlossen wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät 1. Baue den Versuchsaufbau vorerst ohne das Widerstandsmodul auf.
  • Seite 22 1. Berechne die Differenz zwischen der Leerlaufspannung und der Spannung unter Last durch Anschluss des Widerstandes. 2. Warum ändert sich die Spannung einer Spannungsquelle (hier ein Generator), wenn an diese ein Widerstand angeschlossen wird. Versuche eine Erklärung zu formulieren.
  • Seite 23 Untersuche, wie sich die erzeugte Spannung ändert, wenn an den Generator verschiedenartige Verbraucher angeschlossen werden. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Hupenmodul - Motormodul (mit Drehscheibe) - Glühlampenmodul - Kabel - Spannungsmessgerät 1.
  • Seite 24 1. Welches Bauteil führt zur größten Änderung der Spannung am Generator, welches zur geringsten? 2. Erkläre das beobachtete Verhalten der Spannungen. 3. Welche Schlussfolgerungen kannst du daraus für die Widerstände der einzelnen Geräte ziehen? Vergleiche sie untereinander (> , < , = ).
  • Seite 25 Untersuche mithilfe des Windstärkemessgerätes die Windgeschwindigkeit hinter einem Windgenerator. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Windstärkemessgerät mit Halter 1. Baue zunächst die Versuchsanordnung wie oben abgebildet auf. Die Grundeinheit ist bei diesem Versuch um 90°...
  • Seite 26 1. Berechne die mittlere Windgeschwindigkeit (arithmetisches Mittel der beiden Messwerte links und rechts) und berechne das Verhältnis der Windgeschwindigkeiten mit und ohne Windkraftanlage (siehe Tabelle). 2. Nenne eine Ursache für die Reduzierung der Windgeschwindigkeit durch die Windkraftanlage. 3. Albert Betz hat in den 1920er Jahren berechnen können, dass eine Windkraftanlage, die ideal arbeitet (d.h.
  • Seite 27 Untersuche experimentell die Energiebilanz der Windkraftanlage, wenn diese durch einen festen Widerstand belastet wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät - Strommessgerät Die Energiebilanz stellt einen Vergleich der kinetischen Energie der Luft (Windenergie) vor dem Rotor zur davon durch die Windkraftanlage genutzten Energie dar.
  • Seite 28 Den Wert für die Dichte ϱ der Luft Wind kannst mithilfe ϑ =  ϱ = Raumtemperatur ϑ entsprechenden Diagramm (siehe Seite 10) entnehmen. 1. Berechne die Angriffsfläche des Windrotors für die strömende Luft und die Energie des Windes vor dem Windrotor.
  • Seite 29 Ermittle experimentell den Wirkungsgrad der Windkraftanlage, wenn diese durch einen festen Widerstand belastet wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät - Strommessgerät Die Energie des Windes kann durch eine Windkraftanlage nicht vollständig genutzt werden. Der Physiker Albert Betz berechnete den maximalen Leistungswert, den eine Windkraftanlage erreichen kann.
  • Seite 30 Den Wert für die Dichte ϱ der Luft kannst du mithilfe Wind Raumtemperatur ϑ ϑ =  ϱ = entsprechenden Diagramm (siehe Seite 10) entnehmen. 1. Berechne die Angriffsfläche des Windrotors für die strömende Luft und die Energie des Windes vor dem Windrotor.
  • Seite 31 Beobachte die Speicherung von elektrischer Energie durch einen Kondensator am Modell einer Windkraftanlage. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (9 V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Kondensatormodul - LED-Modul - Kabel ACHTUNG! Beachte die Polaritäten beim Aufbau des Versuchs. (Minus an Minus und Plus an Plus) Bei Versuchsbeginn ist die Diode noch dem Aufbau entnommen.
  • Seite 33 Nutze eine Windkraftanlage um eine Glühlampe zum Leuchten zu bringen und eine Hupe zu betreiben. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12 V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) - Glühlampenmodul - Hupenmodul - Kabel 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung mit der Hupe auf (auf Polarität achten!).
  • Seite 34 Nutze einen Windgenerator, um die Farbmischung mithilfe von Farbscheiben zu beobachten. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12 V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Motormodul mit Drehscheibe und Farbscheiben - Kabel 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung auf und lege eine Farbscheibe auf den Motor.
  • Seite 35 Scheibe grün-rot: Scheibe rot-blau: Scheibe grün-blau: Scheibe grün-rot-blau: Male nun mithilfe deiner Beobachtung die Zeichnung zur Farbmischung aus. Kennzeichne auch die einzelnen Farbbereiche. blau grün...
  • Seite 36 Vergleiche einen Savoniusrotor mit einem Dreiblattrotor, indem du die Helligkeit einer Leuchtdiode untersuchst, die zum Leuchten gebracht wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12V) - Savoniusrotor mit Generatormodul - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - LED-Modul - Kabel 1.
  • Seite 37 Untersuche den Savoniusrotor genauer. Welche Unterschiede im Aufbau kannst du zwischen den verschiedenen Rotoren feststellen? Fertige dir auch eine Skizze der beiden Rotoren an Antwort:...
  • Seite 38 Vergleiche einen Savoniusrotor mit einem Dreiblattrotor, indem du die erzeugte Spannung untersuchst. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12V) - Savoniusrotor mit Generatormodul - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Kabel - Spannungsmessgerät 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung auf. Verwende zunächst den Savoniusrotor.
  • Seite 39 1. Untersuche den Rotor genauer. Versuche anschließend, das Funktionsprinzip des Savoniusrotors zu erklären. Fertige dir eine Skizze an. 2. Wie groß ist die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Rotorarten bei diesem Modell? Kannst du den Unterschied erklären? Notiere deine Vermutungen. 1. Skizze:...
  • Seite 40 Vergleiche die Leistung eines Windgenerators, der durch einen Savoniusrotor angetrieben wird, mit der Leistung eines Dreiblattrotors in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit - Stromversorgung (9V) - Savoniusrotor mit Generatormodul - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät...
  • Seite 41 Experiment L 8.3 Savoniusrotor 3-Blatt-Rotor netz netz in V in m/s in V in mA in mW in V in m/s in V in mA in mW Die Werte für die Geschwindigkeit kannst du mit dem Windstärkemessgerät bestimmen oder aus dem entsprechenden Diagramm (siehe Seite 9) ablesen.
  • Seite 42 Savoniusrotor Dreiblattrotor äußeres Erscheinungsbild Drehachse Drehgeschwindig keit Nennleistung Funktionsprinzip...
  • Seite 43 Untersuche die Helligkeit einer Leuchtdiode, wenn diese durch einen Windgenerator mit zwei, drei oder vier Rotorblättern betrieben wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (9 V) - Windgeneratormodul (mit zwei, drei und vier Rotorblättern, optimiertes Profil,25°) - LED-Modul - Kabel 1.
  • Seite 44 Wie verändert sich die Helligkeit der Leuchtdiode, wenn sie durch unterschiedliche Rotoren betrieben wird? Beschreibe deine Ergebnisse. Zusatz: In Deutschland kommen für Windkraftanlagen hauptsächlich Dreiblattrotoren zum Einsatz. Versuche eine mögliche Erklärung zu finden. Zusatz:...
  • Seite 45 Untersuche die Spannung am Windgenerator bei unterschiedlicher Anzahl von Rotorblättern. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (7,5 V) - Windgeneratormodul (mit zwei, drei und vier Rotorblättern, optimiertes Profil,25°) - Kabel - Spannungsmessgerät Die einzelnen Rotoren brauchen unterschiedlich viel Zeit, bis sie eine konstante Umfangsgeschwindigkeit und damit eine konstante Spannung erzeugen.
  • Seite 46 1. Trage deine Messwerte in die entsprechenden Diagramme ein. 2. Mit welcher Anzahl an Rotorblättern kann die größte Spannung erzeugt werden, welche erzeugt die geringste? Welcher Zusammenhang zwischen der Anzahl der Rotorblätter und der erzeugten Spannung lässt sich vermuten? 3. Für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten verändert sich auch die am Windgenerator erzeugte Spannung.
  • Seite 47 Untersuche die Leistung des Windgenerators bei unterschiedlicher Anzahl von Rotorblättern. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12 V) - Windgeneratormodul (mit zwei, drei und vier Rotorblättern, optimiertes Profil,25°) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät - Strommessgerät Die einzelnen Rotoren brauchen unterschiedlich viel Zeit, bis sie eine konstante Umfangsgeschwindigkeit und damit eine konstante Spannung erzeugen.
  • Seite 48 Vierblattrotor: d in cm v in m/s U in V I in mA P in mW Die Werte für die Geschwindigkeit kannst du mit dem Windstärkemessgerät bestimmen oder aus dem entsprechenden Diagramm (siehe Seite 9) ablesen. 1. Trage deine Messwerte in die entsprechenden Diagramme ein. 2.
  • Seite 49 Nimm die Strom-Spannungskennlinie des Windrotors auf. Bestimme außerdem den Lastwiderstand, bei dem die maximale Leistung erreicht wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12 V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) - Potentiometermodul - Kabel - Spannungsmessgerät - Strommessgerät Bevor mit der Messung begonnen wird, muss das Potentiometermodul auf den größtmöglichen...
  • Seite 50 1. Trage deine Messwertpaare in die entsprechenden Diagramme ein. 2. Bestimme aus dem Diagramm den Spannungswert, bei dem die Leistung der Windkraftanlage am größten ist. Wie groß ist der Lastwiderstand, bei dem die maximale Leistung am Generator erreicht wird? 3. Welche Konsequenz ergibt sich aus diesen Ergebnissen für den Betrieb realer Windkraftanlagen? 4.
  • Seite 51 Untersuche, wie sich die Helligkeit einer Leuchtdiode ändert, wenn die Richtung des Windes auf den Windgenerator verändert wird. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (9V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25° (Flügel: optimiertes Profil) - LED-Modul - Kabel 1. Baue den Versuch nach obiger Versuchsanordnung auf. Hinweise dazu findest du auf Seite 8.
  • Seite 52 Untersuche die Spannung, die ein Windgenerator liefert, wenn sich die Richtung der Luftströmung auf den Rotor ändert. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12 V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Kabel - Spannungsmessgerät ACHTUNG! Beim Verdrehen des Standfußes nicht in die Rotorblätter fassen – Verletzungsgefahr! – Zum Verdrehen sollte der Winderzeuger auch abgeschaltet werden.
  • Seite 53 1. Trage die Messwerte in die entsprechenden Diagramme ein. 2. Die Größe cos α ist ein Maß für die Angriffsfläche des Windes am Windrotor (wie in der Abbildung dargestellt). Beschreibe die Abhängigkeit der Spannung vom Drehwinkel und der Angriffsfläche des Windes am Windrotor, die durch cos α...
  • Seite 54 Untersuche die Leistung des Windrotors, wenn der Wind aus unterschiedlichen Richtungen auf den Windgenerator trifft. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12 V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler 25°(Flügel: optimiertes Profil) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät - Strommessgerät ACHTUNG! Beim Verdrehen des Standfußes nicht in die Rotorblätter fassen – Verletzungsgefahr! – Zum Verdrehen sollte der Winderzeuger auch abgeschaltet werden.
  • Seite 55 1. Trage die Messwertpaare in die Diagramme ein. 2. Die Größe cos α ist proportional zu einer bestimmten Fläche der gedrehten Windkraftanlage. Wie könnte man diese Fläche nennen? Beschreibe die Abhängigkeit der Spannung vom Drehwinkel und der genannten Fläche. Fertige dir dazu eine Skizze an. 3.
  • Seite 56 Untersuche den Einfluss des Anstellwinkels der Rotorblätter gegenüber der Rotorebene auf die Helligkeit einer Leuchtdiode. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (9V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler (alle Winkel, optimiertes Profil) - LED-Modul - Kabel 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung auf.
  • Seite 57 Untersuche den Einfluss des Anstellwinkels der Rotorblätter gegenüber der Rotorebene auf die Spannung am Windgenerator. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler (alle Winkel, optimiertes Profil) - Kabel - Spannungsmessgerät 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung auf.
  • Seite 58 1. Trage die Spannung U über dem Anstellwinkel  ab. Falls du auch die flachen Profile verwendest, kennzeichne die Kurve in einer anderen Farbe. 2. Beschreibe den Zusammenhang zwischen Spannung und Anstellwinkel der Rotorblätter. 3. Welchen Verlauf des Graphen erwartest du für Winkel kleiner 20°?
  • Seite 59 Untersuche den Einfluss des Anstellwinkels der Rotorblätter gegenüber der Rotorebene auf die Leistung des Windgenerators. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (12V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler (alle Winkel, optimiertes und flaches Profil) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät - Strommessgerät 1.
  • Seite 60 1. Trage die Leistung P über dem Anstellwinkel  jeweils für das optimierte und das flache Profil ab. 2. Beschreibe den Zusammenhang zwischen Leistung und Anstellwinkel der Rotorblätter. Welchen Einfluss könnte dieser Effekt auf den Betrieb realer Windkraftanlagen haben? 3. Welchen Einfluss hat die Flügelform?
  • Seite 61 Untersuche den Einfluss des Anstellwinkels der Rotorblätter gegenüber der Rotorebene auf die Anlaufgeschwindigkeit einer Windkraftanlage. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (5...12V) - Windgeneratormodul - 3-Flügler (alle Winkel, optimiertes Profil) - Kabel - Spannungsmessgerät 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung auf.
  • Seite 62 Anstellwinkel 25°: v in m/s in V Anlaufgeschwindigkeit v Anstellwinkel 30°: v in m/s in V Anlaufgeschwindigkeit v Anstellwinkel 50°: v in m/s in V Anlaufgeschwindigkeit v = Anstellwinkel 90°: v in m/s in V Anlaufgeschwindigkeit v 1. Trage die Spannung am Windgenerator über der Windgeschwindigkeit für die verschiedenen Anstellwinkel im Diagramm ein.
  • Seite 64 Untersuche die Helligkeit einer Leuchtdiode bei unterschiedlicher Form der Rotorblätter. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (9V) - Windgeneratormodul (drei Rotorblätter,25°, optimiertes Profil und flaches Profil) - LED-Modul - Kabel 1. Baue die Versuchsanordnung wie oben dargestellt auf. 2. Stecke den Dreiblattrotor mit dem optimierten Profil auf den Windgenerator und schalte den Winderzeuger ein.
  • Seite 65 Untersuche die Spannung am Generator bei unterschiedlicher Form der Rotorblätter. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (9V) - Windgeneratormodul (drei Rotorblätter,25°, optimiertes Profil und flaches Profil) - Kabel - Spannungsmessgerät 1. Stecke den Dreiblattrotor mit dem optimierten Profil auf den Windgenerator und schalte den Winderzeuger ein.
  • Seite 66 Untersuche die Leistung eines Windgenerators bei unterschiedlicher Form der Rotorblätter. - leXsolar-Grundeinheit - Winderzeugermodul mit Stromversorgung (9V) - Windgeneratormodul (drei Rotorblätter,25°, optimiertes Profil und flaches Profil) - Widerstandsmodul - Kabel - Spannungsmessgerät -Strommessgerät 1. Baue den Versuch entsprechend der Versuchsanordnung auf.
  • Seite 67 1. Trage deine Messwerte in die entsprechenden Diagramme ein. 2. Mit welchem Profil lassen sich höhere Leistungen erzeugen? 3. Welcher physikalische Effekt könnte für das Verhalten des optimierten Flügels verantwortlich sein? Vergleiche den Flügel mit einer Flugzeugtragfläche. 4. Welches Profil wird daher bei realen Windkraftanlagen eingesetzt? Begründe deine Entscheidung. □...
  • Seite 68 GmbH Strehlener Straße 12-14 01069 Dresden / Germany Telefon: +49 (0) 351 - 47 96 56 0 Fax: +49 (0) 351 - 47 96 56 - 111 E-Mail: info@lexsolar.de Web: www.lexsolar.de...