Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 
WWWFREAK
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Herkunft: Westerwald
Homepage: windsucherwesterwa…
Beiträge: 633
Dabei seit: 03 / 2007
Betreff:

Re: Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 · 
Gepostet: 21.03.2007 - 11:28 Uhr  ·  #21
Hallo Jens,
also wenn dir bei deinen Angaben kein Schreibfehler unterlaufen ist,
dann ist das ja kaum zu glauben. Ich geh mal davon aus, daß du einen
220V/13,6A Heizstab benutzt hast. Der bräuchte als 24V Stab ja
sonst 125A, oder als 12V Stab 250A. Um die Sache betrachten zu können,
müsste man die Spannung kennen mit der du gearbeitet hast.
Bei angelegten 30WATT (nur mal theoretisch), das wäre der 100dertste
Teil der max. möglichen Leistung, einen Heizstab bereits so zu erwärmen,
daß hätte ich nicht geglaubt. Werde mir aber mal so einen zum Testen besorgen.
Ich habe mir zwei 12V Heizstäbe 150WATT aus dem Campingbereich
besorgt, die werden zwar heiß, aber etwas Wasser damit zu erhitzen, das
dauert ewig, also wenn ich damal 30W zugrunde legen würde.......


Du brauchst um 150l Wasser um ca. 20 Grad zu erhitzen
bei 1000W ca. 4 STD.
bei 800W ca. 4,5 STD.
bei 500W ca. 7,7 STD.
bei 300W ca. 12 STD.
bei 170W ca. 23,5STD.


du schriebst:

Wenn ich 100W an einem 500W Heizstab verbrate ist das doch das gleiche als wenn ich 100W an einen 150 W Heizstab verbrate, außer das er nicht so heiß wird aber trotzdem 100W in Wärme umsetzt.

Da stimme ich dir zu, aber nur was das Verbraten der Leistung angeht,
aber nicht was das Umsetzen in Wärme angeht. Es ist doch so, daß ein
150W Heizdraht so ausgelegt ist, bereits bei 150W zu glühen.
Ein 500W Heizstab denkt nicht daran bei angelegten 150W bereits zu
glühen, der wird vielleicht nur handwarm, das bedeutet, daß bei gleicher
angelegter Wattleistung der für diesen Leistungsbereich ausgelegte
150W Stab eindeutig die bessere Wärmeausbeute bringt. Die
Kaskadierung hätte also schon ihre Berechtigung.


du schriebst:

Du regelst einen Ausgang mit PWM solange bis er 150 W (100%)erreicht hat, schaltest über ein Mosfet den nächsten 150W Heizstab zu, regelst zugleich PWM wieder auf 0% falls Spannung immer noch steigt PWM höher
bis wieder 100%-nächsten Heizstab zuschalten-PWM wieder auf 0% usw.


Ich befürchte daß das nicht so gehen wird. Wenn du die
Generatorspannungshöhe als Bezug nimmst, sobald du z.B. zweiten
Heizstab zugeschaltet hast, der Wind läßt nach, eingang befand sich aber
auf 0%, was dann, Nuller als Null?


Du brauchst allerdings eine Strommessung über Shunt oder Hall-Generator. Du regelst also nur ein Ausgang und die anderen beiden Ausgänge schalten nur den Heizstab zu.

Da bin ich nicht sicher ob ich verstehe was du meinst. Du würdest nur das
jeweils letzte zugeschaltete Element auf oder zu regeln und bei Erreichen
der kritischen Oberspgs. Grenze dann die Regelung umschalten auf das
nächste Element?

Diese Art der Ansteuerung erscheint mir doch wesentlich aufwendiger und
komplizierter auch von der Programmierung her als meine momentane
einfachere Drehzahlabfrage mit Relaisausgabe,
die ich im Übrigen nicht über eine Formel errechnet habe, sondern mittels
Spannungs- und Drehzahlmessung draußen am Windrad ermittelt habe
und die funktioniert.
Selbstverständlich bin ich aber der Meinung, daß eine gut durchdachte
PWM Ansteuerung (meiner Meinung brauchst du dann aber mehrere PWM
Ausgänge)und mit entsprechendem Aufwand eine ganz feine weicher
abgestufte Regelung ergäbe.

Mal schaun, vielleicht finden wir ja mal was im Netz, man muß ja nicht immer das Rad neu erfinden.

Was hast du den für ein Rad? Meine Testausrüstung und mein Rad
kannst du unter www.windsucherwesterwald.de
anschauen.

Viel Spass bei der Neuaufstellung deiner Anlage und
Allzeit viel bft wünscht
Günter
Westerwald
doelle4
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Österreich
Alter: 52
Homepage: kopterforum.at
Beiträge: 2350
Dabei seit: 11 / 2006
Betreff:

Re: Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 · 
Gepostet: 21.03.2007 - 13:40 Uhr  ·  #22
@jens:
Hallo Jens: Der Ladecontroller liefert eh Gleichstrom für 24 Volt Akkus und wird daher ca 28 Volt konstant halten.
Kondensator aufladen: Konsator würde statt Batterie am Laderegeler hängen und daher besteht kein Problem mit dem Windradanlauf und ist in einigen Sekunden voll.
Was ich betreiben will? Eine SplitKlimanlage auf kleiner Stufe um mein Passivhaus zu Heizen.
So würd ich den vorhanden Strom optimal nutzen und die abgegebene Wärmemenge vervierfachen.


@wwwFreak
Ich hab zwar nicht soviel Knowhow wie Ihr aber bei Wärmeberechnungen hab ich auch durchblick.
Heizstab 150 / 2500 Watt:
Man kann auch mit 5 Watt was zum glühen bringen - siehe Taschenlampe.
Die Temp bei Jens Heizstab wird ohne Wasserkühlung gewesen sein also trocken am Tisch.
Eine durchschnittliche CPU hat auch 60-80 Watt Abwärme und würde ohne Kühler sofort jenseits von 200 Grad sein - aber das auf 0,8 cm2 Fläche...

Der Unterschied dürfte sein das bei einem 150 Watt Heizstab ist die Wärme auf eine kleinere Fläche verteilt daher wird er mit selber Leistung heißer und erscheint effektiver.
Die abgegebene Wärmemenge ist aber immer diesselbe.
Aus 30 Watt Strom wird 30 Watt Wärme und nicht mehr oder weniger.
Da weder Licht, Bewegung noch sonstige Emissionen erzeugt werden (außer ev. ein geringfügiger Magnetismus der überall auftritt) ist die Effektivität schätz ich mal größer 98%.
WWWFREAK
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Herkunft: Westerwald
Homepage: windsucherwesterwa…
Beiträge: 633
Dabei seit: 03 / 2007
Betreff:

Re: Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 · 
Gepostet: 21.03.2007 - 16:42 Uhr  ·  #23
Hallo doelle4,

Leider bin ich schon zu lange aus der Theorie, um mir Begriffe wie
unzulässige Erwärmung bei zu niedrigem Querschnitt o.ä. griffig zu
erklären. Jedes Wendelmaterial hat ein unterschiedliches
Erwärmungsverhalten je nach z.B. Dicke und Länge des Heizdrahtes.


Wenn ich das mal versimpeln möchte,
das folgende hinkt etwas, ist aber glaube ich nicht unrichtig,

legst du einen Verbraucher von ca. 5000Watt/220V an eine 2,5qmm
Querschnitt, 1m Zuleitung, bleibt die Zuleitung kalt,

legst du denselben Verbraucher an eine 1m/0,5qmm Zuleitung wird die
Zuleitung aber richtig warm, Grund ist doch meiner Meinung nach der hohe
Stromfluß, der durch den höheren Widerstand der dünnen Zuleitung, diese
entsprechend aufheizt.

Wenn man die kurze Zuleitung und Verbraucher mal zusammengefasst
als einen Verbraucher betrachtet, ist es dann wirklich so,
daß bei gleichen ca. 5000W Leistung der beiden Verbrauchergruppen die
abgegebene "Wärmemenge" gleich ist?

Ist es nicht so daß auf Grund des Widerstandeswertes und des Spezif.
Widerstandswertes eines Materials bei Erwärmung, der 100Watt Wendel
sich unterscheidet von den 500Watt Wendeln?

Kann der Generator 150Watt bei 12V abgeben an ein 150Watt Wendel,
entspricht dies einem möglichen Strom von I = P/U = 12,5A. Dies gibt
einen Widerstandswert des angeschlossenen Wendels
R = U/I = 0,96 Ohm.

Ein 600Watt Wendel aus gleichem Materiel würde bei 12V Nennspannung
einen Stromfluß von 50A brauchen um auf seine Leistung zu kommen.

Der Widerstand wäre dann R = U/I =0.24 Ohm. Um auf diese Ohmzahl zu
kommen muß der Querschnitt entsprechend größer sein.

Hier erkennt man glaube ich, daß die Materialien unterschiedlich sein
müssen um diese Ohmwerte zuerreichen.

Liefert der Wind aber nur 30Watt, könnte er ein 150 Watt Element noch
erwärmen, ( die tatsächlichen Werte für die 30Watt setzen sich vielleicht
bei 8V X 4A zusammen). ob die 4A dann den dickeren Wendelquerschnitt
erhitzen können ist die Frage.

Aber probieren geht über studieren, ich werde das einfach einmal
ausprobieren.

Allzeit viel bft wünscht
Günter
Westerwald
doelle4
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Österreich
Alter: 52
Homepage: kopterforum.at
Beiträge: 2350
Dabei seit: 11 / 2006
Betreff:

Vergeleich

 · 
Gepostet: 21.03.2007 - 20:39 Uhr  ·  #24
Hallo. Du dürftest Elektriker sein und ich purer Theoriethist :-)
Soweit so gut.
Für Elektroinstallation stimmt das ja auch da:
eine 2,5er CU Leitung bei 5000 Watt nahezu keinen Widerstand im Verhältnis zum eigentlichen Verbraucher bietet und daher die gesamte Energiemenge an den Verbraucher weiterleitet.

Wenn du diese Menge einem 1mm2 Draht durchlässt hat die Leitung bei dieser Energiemenge schon einen erheblich höheren Eigenwiderstand und schluckt/verbraucht einen Teil der durchgeleiteten Energiemenge selbst in Wärme.

Nimmst du einen 5000 Watt Heizstab so ist der Eigenwiderstand des Heizstab sicher niedrig. Damit die Wärmeumwandlung auch dort gescheiht muß halt die Zuleitung sehr groß dimensioniert sein damit dies effektiv ist.
Bei 40 Ampere und 12 Volt (=480 Watt) brauchst auch dickere Kabel wie bei 2,18 Ampere und 220 Volt (=480 Watt) sonst heizen die Kabel mit und "fressen" einen Teil.

So gesehen gebe ich dir bedingt recht da bei kleinen Windräderen 2500 Watt Heizstäbe nicht zweckmäßig sind. Aber einer der auf die max. Nennleistung ausgelegt ist würde auch nahezu fast so gut wie eine Kaskade arbeiten.


30 Watt bleiben 30 Watt es kommt halt auf die Anspeisung an ob die auch schon einen Teil konsumiert.
jensen1708
****
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Brandenburg
Alter: 55
Homepage: windrad.jgreschke.…
Beiträge: 63
Dabei seit: 01 / 2006
Betreff:

Re: Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 · 
Gepostet: 22.03.2007 - 00:48 Uhr  ·  #25
Hallo Günter und doelle

@Günter
der Heizstab ist 3000W 220 Volt und ich hatte ihn bei 20V und ca 1,4 A betrieben an der Luft. Wie doelle schon schrieb ist der Unterschied doch nur die Oberfläche (natürlich auch der Widerstandsdraht) an der Wärme abgegeben wird. Der Heizstab ist ca 1m lang, wir haben auch welche mit 500W die sind nur 0,5m lang. 30 watt erwärmen ihn halt auf einer großen Oberfläche auf ca 50 Grad und den 500W Heizstab auf mal angenommen 100
Grad auf einer kleineren Fläche. 30Watt sind 30 Watt.
Wenn ich einen Boiler habe , wo ich 70 Grad warmes Wasser habe ist der große Heizstab natürlich wirkungslos.

Jetzt nochmal zur PWM-Ansteuerung.Ich messe also meinen Strom(Gesamt)
und habe somit immer die abgebene Leistung.
Der WG liefert 150W-100%PWM Ausgang1 (1. 150WHeizstab)
Der WG liefert 155W-0%PWM Ausgang1 -Ausgang2 ein (2. 150W Heizstab)
Der WG liefert 300W-100%PWM Ausgang1-Ausgang2 ein (2. 150W Heizstab)
Der WG liefert 350W-ca30%PWM Ausgang1-Ausgang2 ein (2. 150W Heizstab)Ausgang3 ein (3. 150W Heizstab)
Angenommen der WG liefert schlagartig nur noch 100W
ca 70%PWM Ausgang1-Ausgang2 und 3 aus
die PWM -Werte müsste man sich genau ausrechnen. P=U²/R
Es wird also immer nur der 1.Heizstab geregelt die anderen nur zu-abgeschaltet.
Ich hoffe diesmal ist es klarer rübergekommen.

@doelle
Wenn du den Regler betreibst, funktioniert es mit dem Anlauf des WG.
Aber deine Splitklimaanlage hat immer die gleiche Leistung der WG bringt aber mal mehr mal weniger,dadurch wird deine Spannung am C stark schwanken, wie willst du das machen?

Gruß Jens
WWWFREAK
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Herkunft: Westerwald
Homepage: windsucherwesterwa…
Beiträge: 633
Dabei seit: 03 / 2007
Betreff:

Re: Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 · 
Gepostet: 22.03.2007 - 14:22 Uhr  ·  #26
Hallo miteinander,

zu Jens:

wenn ich meine Boiler (2 X 850l) tatsächlich damit unterstützen wollte,
dann natürlich nur im unteren Bereich, der wird hier durch die
Kaltwasserzufuhr für den im Boiler befindlichen Brauchwasserbehälter
immer etwas abgekühlt. Hinzu kommt natürlich die Wärmeschichtung
heiß oben und warm unten.

Meine Zielsetzung war aber eigentlich von Anfang an, daß man mit der
erzeugten Energie eine bestimmte Menge Wasser erhitzen kann. Ich habe
einfach nach einer Möglichkeit gesucht und will sie unter Beweis stellen,
eine bessere Ausnutzung zu haben als bei der Batterieladung. Für mich
war eine Gewächshausheizung angedacht, so als Frostschutz und so.

Mich ärgerte z.B. , daß bei 12V Batterieladung der Generator erst Energie
abgibt, wenn er z.B. 90 U/min hat bei der er dann aber schon 3A liefern
kann. Die Ladung setzt ja erst ein, wenn Generatorspg. die Batteriespg.
übersteigt. Bei 11,5V könnte der Generator theoretisch ja auch schon eine
Leistung von vielleicht 1,5A liefern kann er aber bei Batterieladung nicht.


Hinzu kommen Veruste durch Wirkungsgrad , Alterung, Ladecyclen,
Begrenzungsregler mit Verbratung im oberen Bereich. Es soll nach
Möglichkeit auch der obere Bereich max. ausgenutzt werden, sobald
ca. 80A erreicht sind , dann muß die Mühle bei mir aus dem Wind kippen
damit mir die Spulen nicht durchbrennen. Soweit meine Marschrichtung.


Zur PWM Ansteuerung,
ja ich glaube jetzt zu wissen was du meinst. Verlier noch ein paar Worte
darüber wie du die gemessene Amperezahl auswerten willst.

Bei Erreichen von ca. 4A müßte

1. ein Ausgang ein Relais bzw. Heizelement zugeschaltet werden,

2. gleichzeitig müßte der Eingang wieder auf 0% entspricht 0V gesetzt
werden, um bei ansteigendem Strom über den gleichen PWM Ausgang
immer das selbe Element wieder ansteigend zu regeln?


Bei Erreichen von ca. 8A müßte

3. ein zweiter Ausgang ein zweites Relais bzw. Heizelement zuschalten

4. gleichzeitig müßte der Eingang wieder auf 0% gesetzt werden usw.


Für mich sieht das jetzt so aus:

Für den Bereich 0A - 4A wird eine Vergleichsspg. 0V -5V am Analog-
eingang benötigt.

Für den Bereich 4A - 8A wird die gleiche Vergleichsspg. 0V - 5V am
Analogeingang benötigt, nur für einen anderen
Amperereich.

Du müßtest also bei Erreichen der jeweiligen Amperezahl immer einen
Ausgang zuschalten (Kann ich mir noch vorstellen)

Aber wo nimmst du den Vergleich bei z.B. bei 4A -8A ab, den du für die
Eingangsspannung brauchst? Du müßtest ja die Spg. bei jeder Ampere-
stufe wieder auf 0V haben.


So etwas wie eine Regelung die die folgenden Werte abgreifen lässt:

z.B.
0A entspricht 0V
1A enspricht 1,25V
2A entsprechen 2,5V
3A entsprechen 3,75V
4A entsprechen 5,0V
-------------------------
5A entsprechen 0V plus zugeschaltetem Relais
6A entsprechen 1,25V plus zugeschaltetem Relais
7A entsprechen........................................
8A entsprechen........................................
--------------------------
9A entsprechen 0V plus 1. Relais, plus 2. Relais
10A entsprechen 1,25V plus 1. Relais, Plus 2. Relais
usw.....
Da hab ich irgenwie ein Loch, fehlt mir vielleicht auch das Wissen,
vielleicht kannst du nochmal was dazu sagen, wie und wo man die
jeweiligen 0-5V abgreift.





zu doelle:
Du hast recht, ich habe mal Elektriker gelernt, dann meinen Elektro-
und Elektronik Techniker gemacht. Habe inzwischen aber fast 30 Jahre
nur am Rande mit der Materie zutun gehabt, aber irgendwie kommt man da immer wieder rein.

Zur Kaskadierung
bin ich halt immer noch der Meinung das mehrere gut abgepasste
kleinere Heizelemente eine bessere Wärmeausbeute bringen. Da es im
Moment schwer am Schneien ist, werden ein paar Tage vergehen bis ich
das mal ausgetestet habe, muß mir auch erst noch so ein 220V, vielleicht
1000Watt Element besorgen. Dazu ein kleines Progrämmchen schreiben
für das ich wahrscheinlich die meiste Zeit benötige.


Allzeit viel bft
Günter
Westerwald
doelle4
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Österreich
Alter: 52
Homepage: kopterforum.at
Beiträge: 2350
Dabei seit: 11 / 2006
Betreff:

Re: Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 · 
Gepostet: 22.03.2007 - 16:29 Uhr  ·  #27
Hi Jens!
Keine Ahnung ich werde sie anfangs manuell schalten.
Bei Stromausfall schaltet sie sich ab und nimmt bei Stromwiderherstellung sereinmäßig den Betreib wieder auf.
Stufe 1 auf der Klima benötigt 220 Watt , Stufe 2.??. Watt.
Werde warscheinlich auch einen kleinen Pufferakku für den Anlaufstrom verwenden.


Hallo Günter!
Da du auf absolute Wärmeausnutzung bist würde ich ev folgende Möglichkeit miteinbeziehen.
Du kannst es ja auch mal mit kleineren Peltielementen versuchen die am kühlen Bereich am Metallmantel aufgeklebt werden und am anderen Ende des Peltierelements einen kleinen CPU Kühler.
Dann kannst du kaskadieren und noch ev. von der Kellertemp einige Grade in den Boiler zurückpumpen.
Die Effizienz müsste so bei 1:1.4 liegen und ein peltierelement ist ab 8 Euro erhältlich.
Da du warscheinlich Solarpuffer hast würd ich den Heizstab oben plazieren damit er in dem Hoch Temperturbereich ist wo der Solar WT kaum mehr eine Steigerung erzielen kann.

Der Heizstab würde dann von dem Bereich die Wasstemp um die zugeführte Energie erhöhen. besonders im Winter liefert ein Sonnenkollektor nur einn niedriges Temepraturniveu das eine nachheizung braucht.
jensen1708
****
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Brandenburg
Alter: 55
Homepage: windrad.jgreschke.…
Beiträge: 63
Dabei seit: 01 / 2006
Betreff:

Re: Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 · 
Gepostet: 23.03.2007 - 00:49 Uhr  ·  #28
Hallo oder guten Morgen !
@Günter
Also ich würde es so machen:
µC-Eingang für Spannung vom WG 0-5V entsprechen 0-25V übere Spannungsteiler
µC-Eingang für Strom über Shunt(besser Hall) 0-1V entsprechen 0-100A
Das sind angenommene Werte die auch angepasst werden können

Somit fängt z.B bei 8V dein Windrad an Leistung zu bringen und bei angenommen 25 Volt ist deine Maximalleistung.Wie jetzt genau deine Leistugskurve des WG aussieht weiß ich nicht, hier mal die Einstellhinweise des WindyBoy von Sma:
die flache Kurve ist für den Schwachwindbereich und die Steile für den Starkwindbereich.
Ich werde das mit einem AVR in C mal ausprobieren.
Gruß Jens
WWWFREAK
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Herkunft: Westerwald
Homepage: windsucherwesterwa…
Beiträge: 633
Dabei seit: 03 / 2007
Betreff:

Re: Steuerung mit Focus auf Eigennutzung

 · 
Gepostet: 27.03.2007 - 14:08 Uhr  ·  #29
Hallo Jens und alle Interressierten,
ich habe ein Problem mit dem Ermitteln meiner Leistungskurve, für mich
muß ich erstmal herausfinden, welche Ohmsche Belastung (Bereich) für
meinen Generator die beste Anpassung ergäbe. Zu diesem Zweck will ich
erstmal eine Testreihe aufbauen und Ergebnisse auswerten.


1.) Leerlaufspannung ohne "load" für den Drehzahlbereich 0 - 300 U/min
Ermitteln von Uo = ?V bei welcher Drehzahl.

2.) Spannung Ua= ?V bei welcher Drehzahl mit z.B. mit "load"
150W/12V/0,96Ohm.

3.) Ermitteln von Ui bzw. Ri (innerer Widerstand der Spulen und
Spgs.abfall Ui an Ri) mit verschiedenen Belastungen (Watt) der
ohmschen Verbraucher. (Ri ändert sich ja durch Gegen EMK)

Habe da eine Formel für die beste Anpassung eines Generators an einen
Verbraucher, bin aber nicht sicher, ob ich da einen mittleren Bereich aussuchen soll o.ä.
Wenn die beste Anpassung gegeben ist für Pmax bei Ri = Ra (siehe
Verweis auf Graphik und Formel), müsste dann der Verbraucher Ra nach
Möglichkeit immer dem sich ändernden Ri angepasst werden? Oder nur
bei Abgabe der Höchstleistung, oder für einen mittleren Bereich?

Hier der Link auf meine Bilder (hoffentlich klappt`s)

https://mc.1und1.de/mc/Bt6jtyn754hhVqvtdNGSina0lZuvkJ

Da meine bisher gemessenen Daten entweder ungenau waren oder ich
die Sache nicht richtig angepackt habe (Meine gemessene Leistung liegt
höher als die mit der Formel zu erreichende), hoffe ich daß es jemanden
im Forum gibt, der sich mit dieser Thematik besser auskennt .
Hätte die Bilder gern direkt mit "Img" eingebunden, mein Provider bietet
mir aber nur diese Ordnerfreischaltung an etwas anderes habe ich
jedenfalls noch nicht gefunden.

Gruß
Günter
Westerwald
Gewählte Zitate für Mehrfachzitierung:   0