Hallo, da dies mein erster Beitrag hier ist, erst mal ein paar Infos zu mir: Ich heiße Herbert, bin nicht mehr ganz der Jüngste und habe (fast) keine Ahnung von Elektronik. Also bitte nicht gleich steinigen wenn ich gerade mal etwas begriffsstutzig bin oder dumm Frage. ich experimentiere mit kleinen vertikalachsigen Windrädern, genauer, ich möchte deren Wirkungsgrad etwas verbessern. Zum Messen der entnehmbaren Leistung habe ich mir einen kleinen Generator gebaut, welcher auch schon bei relativ niedriger Drehzahl Spannung liefert, so dass ich über den Strom den ich entnehme die Leistung errechnen kann. Das große Problem bei dieser Geschichte ist, dass der WInd (zumindest bei uns (in Mittelfranken)) nie mit konstanter Geschwindigkeit weht und es mir deshalb manuell nicht möglich ist entsprechend schnell nachzuregeln. Ich möchte mir deshalb einen Strombegrenzung bauen, welche abhängig von der Spannung die der Generator gerade liefert nur einen bestimmten Strom durchlässt. - und da gehen dann meine Probleme an... Ganz laienhaft habe ich mir den (für mich) idealen Stromregler etwa so vorgestellt: Ich nehme einen Miicrokontroller und gebe ihm Sekundentakt die Spannung die der Generator liefert. Der MC schaltet ab einer bestimmten Spannung einen begrenzten Strom frei (unter dieser Spannung soll keine Strom entnehbar sein) und merkt sich die Werte für Sannung und Strom. Kommt der nächste Spannungswert, vergleicht er diesen mit dem vorhergehenden und trifft eine Entscheidung: Etwas mehr Strom freigeben wenn die neue Spannung höher ist etwas weniger Strom freigen wenn die neue Spannung niedriger ist gleich viel Strom freigeben wenn die Spannung gleich ist. Des weiteren sollte der MC und die ganze Schaltung möglichst wenig Verlustlestung haben, den die Testrotoren sind nur 0,25m^2 groß, liefern entsprechend wenig Energie und ich möchte den MC möglichst nicht mit Fremdenergie versorgen müssen. Der Generator bringt bei 25U/min (das ist die interessante Einstiegsdrehzahl) etwa 2,75V (nach Gleichrichtung) und man darf bei dieser Drehzahl etwa 0,005A entnehmen um den Rotor nicht zu überbremsen. Was denkt Ihr? ist so etwas realisierbar? Wenn ja mit welchen Komponenten? Wenn nein, welche alternativen gäbe es? Danke schon mal Herbert
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Herbert K. schrieb: > bei 25U/min (das ist die interessante > Einstiegsdrehzahl) etwa 2,75V (nach Gleichrichtung) und man darf bei > dieser Drehzahl etwa 0,005A entnehmen um den Rotor nicht zu überbremsen. 5 mA also fast nix. Einfach wäre: grundsätzlich den Strom durch einen Vorwiderstand zu begrenzen? 2. Idee wäre: Drehzahl auswerten oder bei zu kleinerer oder Spannung (durch geringe Drehzahl) Last abschalten. Allerdings brauchst Du z.B. einen Komparator, der bei so kleiner Spannung noch ausreichend funktioniert. 3. Idee wäre Weitbereichs-Schaltnetzteil (was leider auch Eigenverbrauch hat)
Such mal unter den Stichworten Solarladeregler, mppt, maximum power point tracking... Dann wird dir klar wo dein Problem liegt. Und wie du es löst
Eine Möglichkeit wäre auch, mit einem Schwellwertschalter (also z.B. einem -> Komparator) eine (Wirbelstrom-)Bremse hinzuzuschalten, die von dem überflüssigen Strom des Rades gespeist wird. Dann hättest du so eine Art Auto-Begrenzer.
Herbert K. schrieb: > Und weiterhin noch etwas Theorie in Windkrafttechnik, Schnelllaufzahl und so Sachen. Dann weiss man auch, wie die Drehzahlregelung aussehen soll. Denn eigentlich regelt man über den Strom indirekt die Rotordrehzahl, damit die im optimalen Bereich bleibt.
Herbert K. schrieb: > Der Generator bringt bei 25U/min (das ist die interessante > Einstiegsdrehzahl) etwa 2,75V (nach Gleichrichtung) und man darf bei > dieser Drehzahl etwa 0,005A entnehmen um den Rotor nicht zu überbremsen. > > Was denkt Ihr? Windkraft ist Blödsinn. Kauf dir eine Batterie, 5mA ist ein Witz. Überlege dir, was du mit deinem Generator versorgen willst. Einen Akku laden = Gut, der benötigt nicht immer dieselbe Leistung sondern nimmt was er bekommen kann (so lange es nicht zu viel ist oder er voll ist). Achsoja, voll: Dann den Akku abklemmen heisst, das Windrad nicht mehr bremsen, bei Sturm kann es dann schon mal so schnell drehen daß es sich zerlegt, man muss also entweder das Windrad absichtlich belasten, oder aus dem Wind drehen. Man könnte den Akku per MPP Maximum Power Point Regler laden, dann wird das Windrad immer genau so belastet, daß es maximale Leistung bringt. Aber das ist bei der Winzleistung witzlos, der Regler hat immer einen Verluist und der wäre grösser als der Gewinn. Nutze lieber aus, daß das Windrad bei vielen Windgeschwindigkeiten eine fast immer gleich hohe Spannung bringt, und so viel Strom wie der Wind eben Kraft hat, und lege den Akku mit seiner Nennspannung passend aus damit er zur Generatorspannung des Windrades passt. Viel besser wird auch ein MPP nicht. Wenn du keinen Akku hast, sondern einen Verbraucher wie ein Radio oder eine Glühlampe: Die brauchen eine konstante Spannung und entweder das Windrad hat genug Leistung um sie zu betreiben oder eben nicht. Da tut es ein Spannungsregler (entweder shunt-Regler oder Linearregler) der die überschüssig produzierte Leistung verheizt. Leider überschätzen viele Leute die Leistung des Windes und glauben an ein Perpetuum Mobile. Doppelt so viel Wind bringt 4-fache Leistung, wenn also das Windrad bei Windstärke 10 noch nicht kaputt geht, dann bringt es bei Windstärke 1 oder 2 eigentlich fast gar nichts.
Michael B. schrieb: > Windkraft ist Blödsinn. Kauf dir eine Batterie, 5mA ist ein Witz. TS Herbert K. schrieb: > (fast) keine Ahnung von Elektronik. Kurz: seine Windmühle ist ein "Forschungsobjekt", an dem Herbert noch viel basteln kann. Verderbt ihm jetzt noch nicht den Spaß. http://www.elektronik-kompendium.de/
Hallo zusammen, hm, wenn ich mir die Antworten so ansehe... Ich hab wohl nicht rübergebracht was ich möchte... Also, wie oszi40 richtig erkannt hat: das ist ein Windrad welches ausschließlich Forschungszwecken dient. Mit dem erzeugten Strom wird nichts anderes gemacht als ihn durch ein Messgerät zu schicken. Für alle die mir Solar- und MPPT Regler empfohlen haben: Solarregler funktionieren nicht wirklich. das wurde schon von vielen probiert, aber ich kenne keinen der glücklich damit ist. Wenn man in einer Gegend wohnt, wo der Wind einigermassen konstant ist, dann geht ein MPPT einigermaßen - wenn man einen zur Windradgröße passenden findet. Die Problematiken der Windenergie kenne durchaus, ich beschäftige mich jetzt einige Jahre damit. Ich hab' auch keine Angst vor abmontierenden Flügeln, das provuziere ich manchmal sogar bewust um die Grenzen zu erkennen. Sascha schrieb: > Und weiterhin noch etwas Theorie in Windkrafttechnik, Schnelllaufzahl > und so Sachen. > Dann weiss man auch, wie die Drehzahlregelung aussehen soll. Die Schnelllaufzahl und Leistungsfähigkeit neuer Flügel möchte ich mit diesem Teststand ja erst herausfinden > Denn eigentlich regelt man über den Strom indirekt die Rotordrehzahl, damit > die im optimalen Bereich bleibt. jep, genau so... aber weil ich den obtimalen Bereich ja noch nicht kenne, brauche ich eine Methode mit der ich diesen Bereich erst mal herausfinden kann. Bisher mache ich das mit einem (regelbaren) Widerstand den ich vorschalte, Spannung und Strom messe und die daraus errechnete Leistung aufzeichne. Aus dieser Aufzeichnung kann ich dann entnehmen, bei welcher Schnelllaufzahl der Flügel den optimalen Wirkungsgrad hat. Das funktioniert allerdings nur wenn über einen längeren Zeitraum die Gleiche Strömung anliegt (also im Windkanal (oder hinter einem Gebläse wenn man sich den Windkanal nicht leisten kann ) ) ;-) Und aus dieser Vorgehensweise ist auch die oben beschriebene Idde entstanden: warum nicht "einfach" den ganzen Vorgang von einem MC erledigen lassen?... Der MC soll in einem kontinuierlichem Prozess aus Spannung und Strom die aktuelle Leistung ermitteln, sie mit der vorhergehnden Messung vergleichen und entsprechend dem Vergleichsergebnis handeln: Mehr Leistung als bei vorhergegangener Messung - Last erhöhen weniger Leistung als bei vorhergegangener Messung - Last senken gleiche Leistung als bei vorhergegangener Messung - Last bleibt gleich Gruß Herbert
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Das IST ein MPPT. Nur halt im Gegensatz zur Solarzelle keiner der nur den Strom variiert, sondern der zudem auch noch die Drehzahl berücksichtigt. Dass man mit nem fertigen Solar MPPT Modul nicht glücklich wird ist klar, die wissen ja vom Rotor nichts, die denken der Generator wäre ein Solarmodul. Was du vorhast, leuchtet ein. Da bräuchtest du eigentlich einen geschachtelten MPPT: Einer der den Generatorstrom regelt und einer der die optimale Rotordrehzahl ermittelt. Da hat man halt leider nur 2 pseudo-Regler die gegeneinander arbeiten. Ich würde für den Generatorstrom ein Kennfeld ermitteln und den MC nur die optimale Drehzahl suchen lassen. Vom Vorgehen her Perturb and Observe wie bei Solar MPPTs, nur mit deutlich längerer Zeit zwischen den Messungen. Hast du ein Anemometer? Das könnte man zur Messung der Windgeschwindigkeit heranziehen, dann hat man noch ne zusätzliche Größe zur Auswertung.
Hallo Sascha, Sascha schrieb: > Hast du ein Anemometer? Das könnte man zur Messung der > Windgeschwindigkeit heranziehen, dann hat man noch ne zusätzliche Größe > zur Auswertung. ja klar hab' ich das... :-)) Das bringt aber nicht wirklich etwas, weil die Rotordrehzahl deutlich hinter der Windgeschwindigkeit her hinckt. Ich meine damit das Verhalten des Rotors bei Windböen, - aus solchen besteht bei uns der Wind eigentlich ausschließlich. Ich glaube nicht mal dass man die Rotor- bzw. Generatordrehzahl zusätzlich einbringeb muss. Die währe doch bei der von mir angedachten Vorgehensweise eigentlich gar nicht nötig weil die Drehzahl doch linear zur gelieferten Spannung verläuft. Ich guck mir das mit denn MPPT Reglern noch mal an... Bei MPPT habe ich immer Solar MPPT Regler gesehen... Gruß Herbert
Herbert K. schrieb: > ich experimentiere mit kleinen vertikalachsigen Windrädern, genauer, ich > möchte deren Wirkungsgrad etwas verbessern. > Zum Messen der entnehmbaren Leistung habe ich mir einen kleinen > Generator gebaut, welcher auch schon bei relativ niedriger Drehzahl > Spannung liefert, so dass ich über den Strom den ich entnehme die > Leistung errechnen kann. Hallo Herbert, das ist ja witzig. Auch ich habe die Idee noch etwas an der Windkraft zu schrauben. Allerdings dauert das noch eine Weile. Zu deinem Problem: Dein Generator ist sicher nicht fremderregt, oder? Du könntest über die Fremderregung (wie bei einer Lima) die Leistung regeln. Da du die Effektivität der Windräder messen willst, ist das auf den ersten Blick sicher nicht die richtige Lösung, denn so weißt du ja nicht, was sie wirklich leisten. Aber ich vermute, dass du eher an der Leistung bei sehr wenig Wind interessiert bist. Sicher kennst du dich mit Aerodynamik gut aus und weißt um die verschiedenen Wirkungsweisen von verschiedenen Profilen, deshalb wäre es gut, wenn du das mal genauer beschreibst und auch und vor allem deinen Generator.
F. F. schrieb: > Zu deinem Problem: Dein Generator ist Herbert hat mindestens 2 Baustellen: 1.Sein Windmühlenaufbau/Flügel 2.DER Generator und die zugehörige Drehzahl werden nicht linear sein und bei Last noch absinken. https://www.mikrocontroller.net/attachment/238973/Lima_Drehzahl.jpg
Ja, die sehe ich auch. Aber ich denke mir, dass ich ungefähr weiß was er wirklich ermitteln will und da muss er noch einiges mehr machen. Er braucht auch noch eine Drehzahlerfassung von seinem Windrad und da ist dann einiges zu regeln und zu berechnen. Das ist ein sehr umfangreiches Thema und deshalb habe ich das auch noch nicht angefangen. Obwohl ich wieder schnell in Aerodynamik drin bin und auch elektrisch/elektronisch das hin bekomme, so braucht das doch alles sehr viel (Voll-)zeit.
Herbert K. schrieb: > Die Problematiken der Windenergie kenne durchaus, ich beschäftige mich > jetzt einige Jahre damit. Nicht ernsthaft. Dir fehlen ja noch alle möglichen Grundlagen, immer noch. Was hast du denn all die Jahre getrieben ? Nicht mal einen Akku aufgeladen, wenn ich das so lese. Herbert K. schrieb: > Der MC soll in einem kontinuierlichem Prozess aus Spannung und Strom die > aktuelle Leistung ermitteln, sie mit der vorhergehnden Messung > vergleichen und entsprechend dem Vergleichsergebnis handeln: > Mehr Leistung als bei vorhergegangener Messung - Last erhöhen > weniger Leistung als bei vorhergegangener Messung - Last senken > gleiche Leistung als bei vorhergegangener Messung - Last bleibt gleich Ja, macht jeder MPP. Das ist ja schliesslich das Prinzip vom MPP. Problem ist die Multiplikation, die ist analog eher mühsam zu ermitteln, daher ist ein uC recht angemessen, der kann dann auch gleich Zahlenwerte anzeigen.
Hallo, F. F. schrieb: > Herbert K. schrieb: >> ich experimentiere mit kleinen vertikalachsigen Windrädern ich denke da gibt es auch noch etwas was ich erklären sollte: Vertikalachser sind nicht die üblichen 3 Blättrigen Windräder die überall 'rumstehen, das sind Horizontalachser... ;-) Vertikalachser sind z.B. "Darrieus", der daraus abgeleitete "H-Rotor", "Savonius" und "C-Rotor". Wer sich dafür interessiert was wir (gibt noch ein paar so verückte) so treiben, kann ja mal bei "www.daswindrad.de/forum" reinsehen. Bei Vertikalachser kann ein sehr breiter Drehzahlbereich genutzt werden, weil sich der schnellste Teil des Rotors nur mit max 4 Facher Windgeschwindigkeit bewegt, bei mir deutlich darunter. Deshalb kann auch der Generator nicht auf eine "Wunschdrehzahl" ausgelegt werden, auf die der Rotor dann mittels Blattverstellung und Energieentnahme eingestellt wird. Bei meinem C-Roto liegt der max. Wirkungsgrad z.B. bei einer Schnelllaufzahl von 0,6, relativ unabhängig von der Windgeschwindigkeit. Das bedeutet, dass sich der Rotor (und damit der Generator) be 2m/s Wind mit ca. 46U/min und bei 5m/s mit ca. 114U/min.
Die Schnelllaufzahl gibt die Drehzahl des Rotors im Verhältnis zur Windgeschwindigkeit an, per Definition ist die unabhängig von der Windgeschwindigkeit! Aber die Drehzahl halt nicht. Daher brauchts dafür ein Kennfeld, damit die Elektronik weiss wie stark sie durch Stromentnahme den Rotor abbremsen darf. Alternativ zum Kennfeld der MPPT, ein pseudo-Regler der die optimale Leistung sucht. Und der Suchalgorithmus braucht in dem Fall halt 2 Angaben: Drehzahl und die entnehmbare Leistung bei dieser Drehzahl. Und dann erhöht oder verringert er die Drehzahl und guckt dann, ob die Leistung mehr wird (Perturb and Observe). Ohne Drehzahlangabe funktioniert die Suche nicht, weil der "Regler" nicht weiss ob er jetzt Windenergie aus dem Generator zieht oder nur gespeicherte Rotationsenergie des Rotors.
Ja, ja, Sascha, du hast das etwas ausführlicher geschrieben, aber auch alles nur ein Teil der Problematik. Ich denke schon sehr lange darüber nach und man muss das ganze Konzept komplett neu angehen. Man muss die gesamte Einheit überarbeiten. Vielleicht schaffe ich das ja doch irgendwann mal. Denke mein Konzept (das übrigens sich mittlerweile in nahezu allen Vertikalsystemen in Teilen wieder findet) war schon ganz richtig. Bevor überhaupt eine Schraube geschraubt ist, bedarf es aber eine riesige Menge an Grundarbeit.
Ich würde an Hand der Drehzahl eine Last zu- bzw. wegschalten, das geht ohne MC, Du brauchst nur einen Drehimpuls zu integrieren, der dann die Last zuschaltet - sinkt die Drehzahl leicht ab, wird die Last abgeschaltet... Von der Drehzahl her würde ein Reed-Kontakt schon ausreichen...
Herbert K. schrieb: > Bisher mache ich das mit einem (regelbaren) Widerstand den ich > vorschalte, Spannung und Strom messe und die daraus errechnete Leistung > aufzeichne. Da Du geschrieben hattest, dass Du von Elektronik fast keine Ahnung hast, frage ich mal: Dass sich Spannung und Strom an einem Widerstand proportional verhalten ist bekannt? D.h. Wenn Du die Spannung verdoppelst, verdoppelt sich auch der Strom. Das bedeutet automatisch, dass sich die Leistung quadriert. Mit folgender Aussage ... Herbert K. schrieb: > Die währe doch bei der von mir angedachten Vorgehensweise eigentlich gar > nicht nötig weil die Drehzahl doch linear zur gelieferten Spannung > verläuft. ... ergibt sich dann automatisch die Aussage, dass bei doppelter Geschwindigkeit die vierfache Leistung entnommen werden kann. Ist das so? Aber grob gesagt passiert hier genau das, was Du möchtest: Bei mehr Spannung fließt automatisch mehr Strom. Wie steil diese Linie ist, kannst Du mit dem Faktor Volt pro Ampere -auch Ohm (Ω) genannt- einstellen. Nun scheinst Du aber auch mit der Lösung mit dem Widerstand nicht zufrieden zu sein. Was stört Dich daran? Stört Dich, dass unterhalb einer bestimmten Spannung Strom verbraucht wird? Und: Da Du im Moment nur den Generator vermessen möchtest und Dich die Windänderungen ärgern: Was spricht dagegen, den Generator direkt mit z.B. einem Akkuschrauber zu verbinden? Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass ein Windrad (ich nenne das jetzt einfach mal so) mit einer Fläche von 1/4m² und einer Umdrehung in 2s nur eine Leistung von 14mW abgibt Herbert K. schrieb: > Was denkt Ihr? ist so etwas realisierbar? Ja, schon. Vermutlich auch relativ einfach. Aber ich habe das Problem noch nicht erkannt. :-/ --- So, nach nochmaligem Lesen, bin ich der Meinung erkannt zu haben, dass Du die Spannung hinter dem Generator konstant halten möchtest. Die Lösung wäre also eine Z-Diode!? Gruß Jobst
Hi Sascha, Sascha schrieb: > Daher brauchts dafür ein Kennfeld, damit die Elektronik weiss wie stark sie > durch Stromentnahme den Rotor abbremsen darf. so ein Kennfeld gibt es aber für neue Rotoren (Flügel) nicht... Sascha schrieb: > Ohne Drehzahlangabe funktioniert die Suche nicht, weil der "Regler" nicht weiss > ob er jetzt Windenergie aus dem Generator zieht oder nur gespeicherte > Rotationsenergie des Rotors. Der Anteil an im Rotor gespeicherter Energie ist so gering, dass es sich m.E. der Aufwand nicht lohnt das herauszufiltern. Kommt dazu dass diese Energie ja auch durch den Wind in den Rotor gekommen ist. Ich denke ich werde mal versuchen einen MPP regler zusammenzubasteln... Jobst M. schrieb: > Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass ein Windrad (ich nenne das > jetzt einfach mal so) mit einer Fläche von 1/4m² und einer Umdrehung in > 2s nur eine Leistung von 14mW abgibt Der (einer meiner) Rotor ereicht 25U/min bei etw 1m/s Windgeschwindigkeit. Bei einem angenommen Wirkungsgrad von 20% (und das ist schon sehr optimistisch für einen so kleinen Rotor...) entspricht das eine Rotorleistung von 0,03W. davon gehen dann die Lager und Generatorverluste ab...
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F. F. schrieb: > Herbert K. schrieb: >> 25U/min bei etw 1m/s > > Respekt! Das ist den eher beschissenen Eigenschaften von vertikalen Windrädern (Darrieus oder Savonius) geschuldet. Ganz abgesehen davon dass Windkraft in Richtung "klein" halt echt schlecht skaliert.
Ist denn nun meine Vermutung mit der konstanten Spannung korrekt? Gruß Jobst
Hallo Jobst, Jobst M. schrieb: > Ist denn nun meine Vermutung mit der konstanten Spannung korrekt? nein, das ist nicht korrekt. Der Generator dient ja nur als Bremse für den Rotor und das einzige was ich mit dem Strom mache der da rauskommt ist ihn messen. Das Problem bei Vertikalrotoren ist, das man den Rotor durch zu viel Leistungsentnahme überlasten kann. Besonders die Darrieus und H-Rotoren sind da sehr empfindlich. Deshalb dachte ich ja an einen kleinen MC, der kontinuierlich die Leistungsentnahme vergleicht und nach dem oben genannten handelt. Sascha schrieb: > Das ist den eher beschissenen Eigenschaften von vertikalen Windrädern > (Darrieus oder Savonius) geschuldet. jep, und trotzdem haben sie unter bestimmten Umständen auch Vorteile. > Ganz abgesehen davon dass Windkraft in Richtung "klein" halt echt > schlecht skaliert. noch mal ein klares: "so ist es", - leider... Der Rotor der bei weniger als 1m/s schon anläuft ist auch ein C-Rotor (Widerstandsläufer). Mein bester H-Rotor (Auftriebsläufer nach Darrieus Prinzip) läuft erst bei etwa 2m/s Wind an. Gruß Herbert
Herbert K. schrieb: > das einzige was ich mit dem Strom mache der da rauskommt > ist ihn messen. Das hätte evtl. in den ersten Post gehört. Mir stellen sich da Fragen (obwohl ich z.B. das Verhalten von vert. Windrädern nicht kenne): Was genau soll bei der Messung herauskommen? Welchen Wert willst Du damit bestimmen? Wozu genau soll das Meßergebnis dienen? Das Windrad dient in dem Fall entweder als Grundobjekt, dessen Verhalten bei versch. Windverhältnissen ermittelt werden soll, oder als "Meßumformer" für den Wind, oder beides - wenn an der Stelle gleichzeitig die Windverhältnisse/Geschw. über Zeitverlauf, sowie die Reaktionen des Rades und Generators erfaßt werden sollen. Richtig? Aber wenn man in die Erzeugung eines zu messenden Signals eingreift, wird man Schwierigkeiten bekommen, keine verfälschte Messung zu erhalten. Ab dem/den "Eingreifmoment(en)" stimmt es ja nicht mehr. Dann müßte/dürfte man ja immer nur kurz vor Einsetzen der Überlast-Regelung messen. Was verstehe ich hier nicht, Herbert? P.S.: Außer, es soll näherungsweise ermittelt werden, wie viel / mit welchem Wirkungsgrad Leistung erzeugt werden könnte mit so etwas.
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Herbert K. schrieb: > Hallo Jobst, > > Jobst M. schrieb: >> Ist denn nun meine Vermutung mit der konstanten Spannung korrekt? > > nein, das ist nicht korrekt. Der Generator dient ja nur als Bremse für > den Rotor und das einzige was ich mit dem Strom mache der da rauskommt > ist ihn messen. > > Das Problem bei Vertikalrotoren ist, das man den Rotor durch zu viel > Leistungsentnahme überlasten kann. Besonders die Darrieus und H-Rotoren > sind da sehr empfindlich. Das Widerspricht dem ja nicht. Wenn die Aussage, dass die Ausgangsspannung nur von der Drehzahl abhängt, stimmt, dann kann man mit einer Begrenzung der Ausgangsspannung also die Drehzahl des Rotors einstellen. Wird diese Drehzahl überschritten, fängt an massiv Strom zu fließen. Wird diese Drehzahl unterschritten, fließt kein Strom mehr. Wenn das das ist, was Du möchtest, dann ist eine Z-Diode (mit Amperemeter in Reihe) Deine Lösung. Herbert K. schrieb: > Der MC schaltet ab einer bestimmten Spannung > einen begrenzten Strom frei (unter dieser Spannung soll keine Strom > entnehbar sein) Erfüllt eine Z-Diode Herbert K. schrieb: > Etwas mehr Strom freigeben wenn die neue Spannung höher ist > etwas weniger Strom freigen wenn die neue Spannung niedriger ist > gleich viel Strom freigeben wenn die Spannung gleich ist. Erfüllt eine Z-Diode Und: Damit begrenzt Du die Spannung auf einen konstanten Wert! Gruß Jobst
Damit hängt man ja die Drehzahl dann auch wieder auf einen konstanten Wert fest. (1)An Ua = k*Drehzahl zweifle ich ausserdem auch ein wenig. Was der TE will, ist die Drehzahl varrieren zu können um für jede Windgeschwindigkeit die optimale Drehzahl herausfinden zu können. Das wiederum ist Berechnungsgrundlage für die Schnelllaufzahl. Man bräuchte also eine variable Z-Diode...ein Spannungswandler der die Eingangsspannung regelt. Wegen (1) würde ich stattdessen eher die Drehzahl regeln und Strom und Spannung dabei messen.
(hab auch Lust mitzuschreiben :-)
> (1)An Ua = k*Drehzahl zweifle ich ausserdem auch ein wenig.
Dies ist abhängig von der Bauart der E-Maschine!
Z.B. ein eisenloser (Glockenanker-)Motor ist sehrsehr nahe an der
Linearität - egal ob im Motor- oder Generatorbetrieb.
Klassische E-Motoren mit Blechpakete in den Wicklungen nicht.
- - -
Zum Problem des TO: ich erkenne da 2 Stufen.
1.Stufe
Die Eingangsleistung liefert der Wind (Pi): Luftmasse wird linear innert
einer Zeit über eine Strecke geschoben.
Ich sag mal Pi ~ vwind^2 (die Windleistung ist proportional zum Quadrat
d. Windgeschwindigkeit siehe kinetische Energie)
Ausgangsleistung geht ab Rotorachse (Pa): daran kann ein bestimmtes
Lastdrehmoment * eine Drehzahl abgenommen werden.
1.Problem: bei welcher Windgeschwindigkeit ist welche (Drehzahl *
Drehmoment) am Höchsten?
Pa = f(Pi) resp Pa = f(vwind) werden wohl wg. "aerodynamischen"
Komplikationen alles andere als prportional sein.
Ich denke zu verstehen dass Herbert (der TO) sein Rotor theoretisch im
Griff hat, aber diese Eigenschaften messtechnisch nachvollziehen will.
Nun kommt Stufe 2 (und diese hat der TO nicht im Griff, sagt er)
2. Stufe
Die Eingangsleistung ist die Drehzahl der Rotorachse * Drehmoment am
Generator. (Pa)
Die Ausgangsleistung ist eine Spannung an den Generatoranschlüssen *
Laststrom. (Pe)
2. Problem: wie ist die Übertagungsfunktion Pe = f(Pa)?
Immerhin haben wir Glück und Pa wird mit 100% Wirkungsgrad vom
Lastwiderstand in Wärme umgesetzt :-)
Schwierig ist nun die Wechselwirkung: durch vorgeben des
Widerstandwertes wird der Generator auf eine bestimmte (unlineare?)
Kurve n=f(M) gezwungen, was wiederum den Rotor(Windrad) in eine
bestimmte Kurve zwingt.
Ich frage mich nun: was will Herbert nun genau?
Ich meine zu verstehen eben die Rotoren(Windräder) Messtechnisch zu
erfassen.
Also eigentlich gilt es Drehzahl und Drehmoment zu erfassen, wobei durch
bremsen das Drehmoment vorzugeben ist und die Drehzahl einfach zu messen
ist.
Bei <5W ein schwieriges Unterfangen...
Die ganzen Unlinearitäten beim bisher (unbekannten) Generator und die
indirekte Drehmomentvorgabe via ohmsche Last machen mehr Schwierigkeiten
als dass sie nützen; ebenso eine wie auch immer angepasste MPPT
Regelung.
Guten Morgen Motorenfütterer, Motorenfütterer schrieb: > Ich frage mich nun: was will Herbert nun genau? > Ich meine zu verstehen eben die Rotoren(Windräder) Messtechnisch zu > erfassen. ja, ganau das, - und zwar nicht unter Laborbedingungen (hinter einem Gebläse) sondern unter natürlichen Gegebenheiten mit sehr rasch wechselnden Strömungen. > Also eigentlich gilt es Drehzahl und Drehmoment zu erfassen, wobei durch > bremsen das Drehmoment vorzugeben ist und die Drehzahl einfach zu messen > ist. Drehzahl messen ist via Frequenz ja gar kein Problem. Um das Drehmoment zu messen scheidet Mechanik aus, weil das ja ständig und schnell wechselt, mechanisch aber nicht schnell genug nachgeregelt wird. > Dies ist abhängig von der Bauart der E-Maschine! > Z.B. ein eisenloser (Glockenanker-)Motor ist sehrsehr nahe an der > Linearität - egal ob im Motor- oder Generatorbetrieb. > Klassische E-Motoren mit Blechpakete in den Wicklungen nicht. Der Generator Ist ein speziell für den Teststand gebauter eisenloser Scheibengenerator und die Linearität ist weitgehend gegeben, das habe ich am Oszi nachgemessen. Der Strangwiderstand einer Phase ist 5,8Ohm, ich habe 3 Phasen, welche ich einzeln mit Schottkydioden gleichrichte und in Reihe schalte, - das allerdings nur zum spielen (damit eine weiße LED schon bei 25U/min brennt). Zum Messen klemme ich allerdings nach Stern um und hänge die Last (ohne Gleichrichter) zwischen 2 Außenleiter. > Die ganzen Unlinearitäten beim bisher (unbekannten) Generator und die > indirekte Drehmomentvorgabe via ohmsche Last machen mehr Schwierigkeiten OK, die Unbekannte "Generator" ist nun bekannt (zumindest etwas, - wenn noch was fehlt bitte sagen...) > als dass sie nützen; ebenso eine wie auch immer angepasste MPPT > Regelung. Hm... welche Alternativen siehst Du? Gruß Herbert
Herbert, ich würde das mit dem Generator insgesamt noch mal überdenken. Mit einem fremderegtem DC Motor hättest du nahezu alle Möglichkeiten.
Reicht für die Tests nicht eine einstellbare Stromsenke (ev. auch schaltbare Widerstände) die während Strom erzeugt wird geschalten werden? Aufgezeichnet müssten Drehzahl, Spannung, Strom und die Windgeschwindigkeit werden. Das funktioniert aus meiner Sicht so: Wenn die Windgeschwindigkeit ansteigt, kommt kurze Zeit später das Windrad nach, und Strom wird erzeugt. Wenn die Belastung mit der Stromsenke erhöht wird kann man aufgrund der Drehzahlwerte zwischen Windgeschwindigkeit und Drehzahl feststellen, ob der Drehzahlabfall wegen der Last oder der Windgeschwindigkeit ist. Gleichzeitig gibt es auch die Leistungsinformation. Auch die Begrenzung auf max. Spannung sollte so möglich sein.
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