24V LiMa auf dem Prüfstand

Hallo!
Ich schreibe zum ersten mal in diesem Forum, lese aber schon länger mit. Ich beschäftige mich seit einiger Zeit theoretisch mit Selbstbau WKA.

Letztens beim Schrott wegbringen ist mir nun endlich das Teil unter die Nase gekommen, welches ich schon lange suche: eine riesen 24V LiMa. Aufruck o.ä. ist leider nicht drauf, der Regler ist aber von Bosch. Ich schätze das Ding hat hat locker 2-3kW (=83A-125A) vielleicht auch mehr. Wellendurchmesser ist 30mm, Gewicht bestimmt 30kg.
Das beste: das ding ist noch nagelneu, auf der Welle war sogar noch die Schutzpappe.

Als erstes hab ich das Ding komplett zerlegt und die Diodenplatten rausgerupft. Der Gleichrichter soll mal aus Shottky-Dioden bestehen (besserer Wirkungsgrad).

3 Kabelenden kommen aus dem Stator, bestehend aus jeweils 4 Einzeladern. Diese hab ich nach aussen gelegt.
Die Anschlüsse für die Kohlebürsten hab ich auch seperat nach aussen gelegt, den regler also unschädlich gemacht.

Mit 6 dicken Dioden hab ich nen Gleichrichter (Allerding mit Silizium-Dioden) zusammengefrickelt und die Erregerspule direkt an eine 12V Autobatterie angeklemmt (12,2V um genau zu sein). In der Erregerspule floss ein Strom von 1,4A.

Dann hab ich den ganzen Apperatschik auf die Drehbank verfrachtet und folgende Werte gemessen bzw ausgerechnet:

Drehzahl 100 182 300 400 505 605
Leerlaufspg. 1,6V 4,3V 8V 11V 13V 16V
Kurzschlusspg. 0,5V 2,4V 4,4V 6,1V 8V 10V
Kurzschl.Strom 1,4A 4,3A 8,8A 13A 15,2A 17,6A
Leistung 0,7W 10,3W 38W 79W 121W 176W

Bei 1000 Umdrehungen konnte ich nen herrlichen Lichtbogen erzeugen, der mir glatt die Steckklemmen weggebrutzelt hat. Den Strom konnte ich nicht mehr messen, da mein Messgerät nur 20A schafft.

Ich weiss nicht ob das jetzt gute oder schlechte Werte sind. In Anbetracht der Tatsache, das die Erregerspannung ja bei einer 24V LiMa doppelt so hoch ist (also 4-fache Leistungsaufname) vielleicht garnicht schlecht.

Interessant finde ich, welchen Einfluss die Erregerspg. nun auf die erzeugte Spannung/Leistung hat. Evtl. bei 24V viermal so hoch?
Kann mir jemand nen Tip geben wie sich die Ausgangsspannung bzw. der -Strom verhält?

Ich dachte evtl. die Erregerspannung an 24V zu legen, aber 12V Akkus (Da bestehendes 12V Solarsystem) zu laden.

Hat evtl. schon mal jemand versucht, die wechselspannung vorm gleichrichter hochzutransformieren, gleichzurichten und in die erregerspule zu jagen?
um die Erregerspannung zu regeln, würde sich dann ja ein Stelltrafo anbieten.

Werde morgen mal weiterexperimentieren.

Schöne Grüße
Stefan

Hi!
Habe noch ein paar Tests mit versch. Erregerspannungen gemacht, mehr dazu unten.

Meine Theorie ist, dass der selbsterzeugte Erregerstrom von der Ständerwicklung bei geringer Drehzahl einfach zu niedrig ist.
Wenn man den Rotor über die sowieso angeschlossene Batterie erregt, also schon bei geringer Drehzahl direkt an 12V legt, dürfte eine höhere Leistung entstehen. Klar muss der Rotor die sich dann schwerer drehende Welle trotzdem antreiben können.
Die Welle liess sich bei meinen Versuchen mit mäßigem Kraftaufwand immer locker mit der Hand drehen.

Man muss natürlich vorher berechnen, ab welcher Drehzahl sich das Zuschalten der Erregerspannung lohnt, nicht das der Rotor mehr verbraucht als der Stator liefert, und ohne das man den Repeller abwürgt.

Nun zu meinen Versuchen:
Erstaunlicherweise erhöhte sich nicht wie erwartet mit einer höheren Erregerspannung auch die Leistung in dem Maße. Zieht man die Leistung für die Erregerspule ab, ergaben sich bei verschiedenen Drehzahlen und Erregerspannungen folgene Gesamtleistungen (Feldspulenleistung ist also schon abgezogen):

Bei 12V Erregerspannung (17W Feldspulenleistung):
21W bei 300 Umdrehungen
159W bei 600 U.
305W bei 800 U.

Bei 24V Erregerspg. (61W Feldpulenleistung)
17W VERLUST bei 300 U.
151W bei 600 U.
301W bei 800 U.

Bei 36V Erregerspg. (133W Feldspulenleistung)
84W VERLUST bei 300 U.
99W bei 600 U.
305W bei 800 U.

Lastwiderstand wärend der Messungen war eine normale VW-Glühkerze im Wasserbad (ungefähr konstanter Widerstand).
Eine 24V LiMa scheint also mit 12V Erregerspannung besonders bei niedrigen Drehzahlen einen besseren Wirkungsgrad zu haben als mit 24V.
Die Leistung, die für die Erregung draufgeht, ist scheinbar sogar noch geringer als bei 12V-Limas von Bosch. Laut Einfälle satt Abfälle bei der "BOSCH 14V 35A 20" 2,5A (30W)Feldstrom, bei der "BOSCH 14V 55A 20" sogar 3,4A (41W) Verbrauch - im Gegensatz zu meiner getesteten 24V LiMa, die nur 17 W für die Erregung benötigt.
Vielleicht die ideale LiMa mit gutem Wirkungsgrad im unteren Leistungsbereich, auch ohne den Stator neu zu wickeln?

Ich bin auf jeden Fall an einem Erfahrungsaustausch mit anderen LiMa-Bastlern interessiert.

Gruss, Stefan

Hallo!
Habe heute mal einen Bleiakku 55Ah, fast leer (12,2V) als Last rangehängt.
Bei 500 Umdehrungen passierte noch nix.
Erst ab 600 Umdehungen floss ein Ladestrom, und zwar beachtliche 5A (anfangs), der nach kurzer Zeit auf 3,5A sank. Die Spannung [automatisch zensiert] dabei etwa 13,4V
Bei etwa 800 Umdehungen floss schon 20A in die Batterie, die Spannung stieg sofort über 15V, habs so nur kurz laufen lassen.

Ladebegin bei 600 Umdehungen (bzw. ca. 550, macht die Drehbank aber nicht) ist, wenn ich die WKA ohne Getriebe bauen will, schon ziemlich viel.

Meine Idee wäre, ein 3-Phasen-Trafo bzw. 3 baugleiche zu besorgen (gibts günstig bei eBay) und die Wechsel -Spannung vorm Gleichrichter hochzutransformieren.
Habs mal mit einer Phase probiert und konnte so bei hoher Drehzahl sogar eine 230V Glühbirne zum leuchten bringen.
Bei hoher Drehzahl würden dann 3 Wechsler automatisch den Trafo überbrücken.

Weiss jemand von was von einer (dokumentierten) Anwendung von Trafos in Klein-WKA?

Wie kann man eigentlich den Ladezustand richtig messen, wenn die Akkuspannung dauerhaft (wie bei 800 Umdehungen) 15V und mehr beträgt?
Müsste man den Ladestrom überwachen, und wenn dieser gegen Null geht, ist der Akku voll?
Mit zunehmender Ladung steigt doch die Spannung noch höher, oder?
Überlebt das der Akku (Und die Person, die grad danaben steht)?

Gruss, Stefan

Hi Strawberry,

das Problem mit der zu niedrigen Frequenz habe ich auch erkannt, ebenso das eventuelle abwürgen bzw. garnicht erst anlaufend des Rotors, weil die Spule den Generator bei sehr niedriger Frequenz kurzschliesst.

Ich würde versuchen, die Erregerspannung erst ab einer gewissen Windstärke zuzuschalten. Geht natürlich nicht mit PMG. Wenn man die Erregerleistung abzieht, gibt mein Generator ohnehin erst ab etwa 250 Umdrehungen eine Leistung ab.

Wenn der Rotor beim zuschalten abgewürgt wird, würd ichs dann mit einer (PWM)-Regelung der Rotorwicklung versuchen.

Bei etwa 250 rpm gibts eine Frequenz von 25Hz, das müsste der Trafo packen, wenn auch mit mehr Verlusten.
Höhere Frequenzen vertragen die ganz gut.

Ich habe gerad ein 3-Phasen Trafo mit verschiedenen Übersetzungen an der Hand (1:4,2 - 1:1), wenn ich ihn hab, mache ich mal Versuche.
Die DC-DC Wandler für höhere Ströme sind leider sehr teuer.

Durch einige (Halbleiter)-Relais kann man durch geschicktes Um- oder Abschalten der Wicklungen sicher einiges machen...
Wahrscheinlich kommt man um einen Microcontroller kaum rum.

Mit der Laderegelung und der Theorie von Akkus muss ich mich noch etwas beschäftigen. Habe zwar eine 330 Ah Akkubank und 2 Solarpaneele, die problemlos laufen, dafür sorgt aber allein der Laderegler

Benutzt du den Trafo denn auch in der Praxis, oder ist es bei Versuchen geblieben?

Gruss, Stefan