Hallo zusammen, ich möchte gerne einen Gleichstrom Motor als Generator verwenden und die entnommene Leistung an die optimale Rotorgeschwindigkeit anpassen. Hatte einige Beiträge gelesen, aber kann mir meine Frage noch nicht abschließend selbst beantworten. (Nur mal 'theoretisch', es geht nicht um das Beispiel, es geht nur um das Wirkprinzip): Angenommen ich habe ein Fließgewässer, ein Welle mit Schaufelrad und einen Gleichstrommotor als Generator. Das Gewässer treibt das Schaufelrad mit 600 RPM an, der Generator benötigt 300 RPM für den optimalen Betrieb (z.B. 10V / 10A). Würde ich nun eine Last mit 10V und bis zu 20A anschließen, schafft das Drehmoment des Schaufelrads nur noch eine Drehgeschwindigkeit von 100 RPM. Mein Ziel wäre es nun also, die entnommene Leistung am Generator so zu steuern, dass dieser immer mit 300 RPM arbeitet. Die RPM würden über einen Hall-Sensor ermittelt. Ich weiß, dass ohne eine Last kein Wiederstand im Generator besteht und der Rotor 'quasi' mit 600 RPM drehen sollte. Nun zur Frage: Sollte es möglich sein, die Last am Motor/Generator über einen PNP-Transistor Mosfet IGBT mit PWM Signal eines mC zu regeln, sodass die 300 RPM beibehalten werden?
Schau ins Datenblatt des Motors, dort sollte es eine Kennlinie geben. Ansonsten nennt man das Verfahren MPPT.
Meiner Meinung nach liefert das Schaufelrad nur ein bestimmtes Drehmoment, abhängig von der Schüttung. Das wird nicht mehr, wenn es langsamer dreht. Höchstens in Grenzen bei unterschlächtigen Wasserrädern, wenn der Oberwasserspiegel durch Rückstau steigt. Wird das lieferbare Drehmoment überschritten, bleibt es stehen. Ziel muss also sein, die Last so zu steuern, dass sich passend zur Schüttung die Drehzahl für maximale Leistung einstellt. Bei einer Widerstandslast (Heizung?) wird das mit PWM funktionieren. Zum Akkuladen wird man ein stromregelbares Schaltnetzteil brauchen. Oder man nimmt einen Generator, den man über eine Erregerwicklung steuern kann.
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Hallo Daniel, magst du einfach posten, was du genau machen willst? Daniel schrieb: > ich möchte gerne einen Gleichstrom Motor als Generator verwenden Vermutlich benötigt er dann eine ziemliche hohe Drehzahl. Mit deutlich niedrigeren Drehzahlen kommt da ein Schrittmotor aus. Ansonsten fressen Übertragungen Leistung. Möchtest du eine konstante Last treiben oder ändert die Last jenachdem ihren Widerstand?
Da wäre ein Fremderregter DC-Motor wohl besser geeignet. Das Schaufelrad abzubremsen finde ich keine gute Idee. Irgendwie wie die Erregerspannung zu ändern wäre besser. Beim Windgenerator ist das einfacher. Ich denke mal da wird ein Akku geladen? Irgendwo gibt es was im Netz. Weis nicht ob das MPPT war. Seite finde ich gerade nicht. Mache mal ein Foto von dem Typenschild oder einen Link von dem Motor.
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Was soll denn eigentlich geregelt werden, MPP oder eine konstante Spannung? Hat der Motor Dauermagneterregung oder eine Erregerspule?
Daniel schrieb: > Das Gewässer treibt das > Schaufelrad mit 600 RPM an, der Generator benötigt 300 RPM für den > optimalen Betrieb (z.B. 10V / 10A). Würde ich nun eine Last mit 10V und > bis zu 20A anschließen, schafft das Drehmoment des Schaufelrads nur noch > eine Drehgeschwindigkeit von 100 RPM. Wie hast Du das berechnet? Je mehr Drehzahl der DC-Motor (Generator) hat je mehr Leistung gibt er ab. Zumindest bei einem permanent erregtem Gleichstrommotor (Generator).
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Naja wenn sich Dein Fließgewässer in Deutschland befindet, dann solltest Du Dich evtl. mal über Wassernutzungsrechte und deren Beantragung informieren. Danach hast Du keine Lust mehr auf ein paar Watt Wasserkraft.
Da gibts kaum eine Regelungsmöglichkeit. "Wasserstrom" muss man so nehmen wie es kommt. Wie bei Wind und Solar. Wasserturbinen müssen verstellbare Schaufeln in Stator und Rotor haben, deren Stellung genau auf die ankommende Wasserleistung (Menge und Höhe) passt. Wenn die Einstellung nicht mit der abgenommen Leistung übereinstimmt spritzt es an der Turbine vorbei oder der nicht passende Wasseranteil staut sich und bremst die Turbine. Bei zu wenig Last an der Turbine kann die sogar "durchgehen", auf die doppelte Drehzahl. Man kann bei kleinen Anlagen Speicher (Akkus) verwenden, um auszugleichen, bei größeren muss halt das Netz herhalten. den Grünen gesagt: Massenakkuspeicher- Wasserstauanlagen und ein weit ausgespanntes Stromnetz können/müssen mit Dampf- Gas- Kraftwerken oder Staukraftwerken das Netz stabilisieren umm das naturgegebene Wind- Solar- Wasser- Dilemma
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Das hört sich alles so an, als wäre eine KFZ-Lichtmaschine die beste Option.
Anlagen wie Wasserkraft-Turbinen oder Wasserräder haben eine Leistungskennlinie (das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment). Bei einem Drehmoment von Null wird die Drehzahl maximal sein, aber ohne Drehmoment keine Leistung. Genauso wird bei einer Drehzahl von Null keine Leistung erzeugt. Wird eine Wasserkraft-Turbine oder ein Wasserrad durch einen Generator mechanisch belastet, steigt das abgegebene Drehmoment und sinkt die Drehzahl. Das heißt, daß es irgendwo auf der Leistungskurve ein Maximum gibt, an dem man die Anlage betreiben muss, um das Maximum an Leistung aus dem Generator zu bekommen. Dieser Punkt verschiebt sich mit dem Druck und der Geschwindigkeit des zufließenden Wassers. Kleine Anlagen vor allem mit Wasserrädern oder ineffizienten Schaufelrädern lassen sich so auslegen, daß die Drehzahl bei einem plötzlichen Lastabwurf nicht so weit ansteigen kann bis Teile zerstört werden. Wenn dafür die Gefahr besteht, dann muss man die Wasserzufuhr im Fehlerfall ausreichend schnell unterbrechen (evtl. plus mechanische Bremse), bevor die Anlage eine gefährlich hohe Drehzahl erreichen kann. Edit: > Das hört sich alles so an, als wäre eine KFZ-Lichtmaschine > die beste Option. Die dafür verwendeten Klauenpolgeneratoren haben einen schlechten Wirkungsgrad und brauchen schon eine recht hohe Drehzahl. Ich weiß jetzt nicht, welche Leistung der TE erwartet, aber ich würde eher in Richtung BLDC bzw. permanent erregter Generator gehen, bei sehr wenig Leistung als reine Technik-Demo evtl. zu einem Schrittmotor. Die erzeugen bei wenig Drehzahl schon nutzbare Spannungen, erreichen aber auch keinen hohen Wirkungsgrad.
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in manchen Fällen ist es nützlich der Anfrage ein paar Zahlen oder vielleicht gar eine Skizze hinzuzufügen. Hat sich im letzten Jahr gut bewährt. Die einzige Information die es hier gibt, sind 2 Angaben zur Drehzahl 600/300rpm. Für Fließgewässer doch etwas hoch. * Welcher Typ Wasserrad? siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserrad . Oder vielleicht gar so etwas: https://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_stream_generator * Was soll mir der erzeugten Leistung passieren? * Fallhöhe? - falls vorhanden * Strömungsgeschwindigkeit? * Wassermenge l/s; m³/s; ... Daniel schrieb: > (Nur mal 'theoretisch', es geht nicht um das Beispiel, es geht nur um > das Wirkprinzip): > Angenommen ich habe ein Fließgewässer, ein Welle mit Schaufelrad und > einen Gleichstrommotor als Generator. Also nicht real sondern nur im Kopf. Trotzdem sind die Angaben recht dürftig.
Ben B. schrieb: > Die dafür verwendeten Klauenpolgeneratoren haben einen schlechten > Wirkungsgrad und brauchen schon eine recht hohe Drehzahl. Hmmm ... also ich hab eher den Eindruck, dass moderne Lichtmaschinen durchaus auf den Wirkungsgrad achten (müssen). Die machen eher den Eindruck fremderregter BLDCs. Hab aber schon lange kein Auto mehr von innen gesehen. Ich bin nur drüber gestolpert, weil einer den Generator eines Toyota zum Antrieb eines e-Rollers verwendet hat. Und das war definitiv ein BLDC-Regler. Noch dazu vom Format her ein Scheibenläufer. Und das hat mich letztendlich getriggert, weil ich das als potentiellen Servomotor für eher niedrige Drehzahlen identifiziert habe. Ich kann aber auch komplett danaben liegen.
Bei allen Wasserrädern oder Turbinen wird das Wasser am Rad geführt, daß es nicht seitlich ausweichen kann. Setzt man ein Wasserrad von oben in einen Bach, so bleibt es bei Belastung schnell stehen, weil das Wasser lieber vorbeifließt. Nur versenkte Achsialturbinen wurden schon mal realisiert. Und nur dann macht man sich über die Regelung Gedanken.
Es gibt da inzwischen bei diesen MILD-Hybridfahrzeugen Startergeneratoren, also Drehstrom-Asynchronmaschinen mit weiß nicht 5..10kW, die mit 48V und über den Rippenriemen laufen (anstelle des sonst üblichen Generators). Würde ich aber nicht kaufen, vor allem bei Audi reißen die verbauten IGBT-Module oft schon nach sehr kurzer Laufzeit den Arsch hoch und dann muss man diesen Startergenerator als Klumpen wechseln, die IGBTs zu ersetzen ist nicht ohne größeren Aufwand möglich. Sowas für ein Wasserkraftwerk einsetzen... bestimmt möglich, erfordern aber eine recht hohe Drehzahl und für 5..10kW braucht man schon ein größeres "richtiges" Wasserrad.
-------------------------------- Nochmal hallo an alle...hatte gestern noch mitgelesen, bin aber nicht dazu gekommen zu antworten. Wie geschrieben und von Giovanni richtig erfasst, geht es noch nicht um ein konkretes Projekt sondern die Konzeptionierung und den Aufbau von Verständnis für Generatorleistung bzw. die mögliche automatische Kalibrierung / Ansteuerung. Daniel schrieb: > magst du einfach posten, was du genau machen willst? Derzeit nur das Verständnis bilden. Praktisch kann man das Beispiel ja auch auf die Rekuperation in E-Autos (meinet wegen bei der Talfahrt) übertragen. In unserem, wie wohl in fast allen, kann man die Rekuperation für One-Pedal-Drive vorgeben bzw. mit dem Tritt aufs Bremspedal punktgenau einstellen. Also die Bremswirkung des Generators bzw. die Menge an entnommener Energie. Als "hinterhängende" Last könnte z.B. auch ein Kondensator + Akku geschaltet sein. Der müsste ja lediglich die mittels PWM -> PNP Transistor Fet IGBT zerhackte Leistung glätten. Soweit ich es einschätzen kann wird ein Schrittmotor / Fremderregter DC als Generator geringere Wirkungsgrade als ein normaler permanent erregter DC-Motor oder BLDC erreichen. Der Generator soll quasi mit einer automatischen Rekuperation arbeiten. Daher kamen meine Überlegungen zur Umsetzung.
Wenn eine "klsssische" Gleichstrom-Nebenschlussmaschine (ob auf dem Typenschild nun 'Motor' oder 'Generator' steht, ist egal, die anderen Daten sind relevant) zur Anwendung kommt, wird die (sog. 'ideelle', d.h. die Lagerreibung ausser Acht lassende) Leerlaufdrehzahl durch den Erregerstrom (und der Magnetisierungskennlinie) bestimmt. Die sich dann einstellende wirkliche Drehzahl hängt dann vom gegebenen Lastpunkt (motorisch-generatorisch) ab. Das dürfte aber, wie hier bei einem Fliessgewässer mit Schaufelrad, ziemlich nachrangig sein. --- Ist die Maschine permanent erregt, ist die Motorspannung (ziemlich) proportional zur Drehzahl bzw. umgekehrt; bei einer Reihenschlussmaschine wird's komplizierter.
Du hast immer noch gesagt, was das Ziel der Regelung sein soll. Maximale Leistung? Eine bestimmte Drehzahl, Leistung, Spannung? Wie definierst du "optinale Rotorgeschwindigkeit"?
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