Drehzahl bei variabler Leistung konstant halten

Hallo Daniele,

ein PWM Laderegler, also z.B. die einfachen Solar Laderegler,
halten, wie du schon richtig gesagt hast, die Ladespannung konstant (für den Fall die maximale Ladespannung ist erreicht).
Ist das nicht der Fall, schalten die quasi 1:1 durch (Volle Leistung).

Damit wird die Drehzahl des Wasserrades eben nicht konstant gehalten.
Die Drehzahl, steigt mit der verfügbaren Wassermenge/Zeit.
Sie sinkt mit dem Bremsmoment, durch die entnommene Energie.

Ein PWM Laderegler funktioniert wie ein flotter, automatischer Schalter.
Ist die maximale Ladespannung nicht erreicht, schaltet er fest, 1:1 die volle verfügbare Leistung zu.
Ist die maximale Ladespannung erreicht, schaltet er ab und wieder zu und zwar genau so,
dass er die maximale Ladespannung hält.
Im letzteren Fall dreht dann das Wasserrad hoch, weil nicht (mehr) die volle Leistung abgefordert wird.

Anders, wenn das Wasserrad weniger Leistung hat, also nicht die maximale Ladespannung erreicht wird.
Hier macht der PWM Laderegler (im Idealfall) gar nichts, er schaltet 1:1 durch.
Damit wird das Wasserrad maximal belastet, bis es in der Drehzahl soweit gesunken ist dass die erzeugte Spannung
unterhalb der Akkuspannung liegt, bzw. gerade so wenig drüber dass sich ein Gleichgewicht zwischen
erzeugter Energie und abgenommener Energie ergibt.

Gruß Frank

Hi ja,

Lars hat recht,
hier nimmt man einen PMW Dumpload Controller wie z.B. den Morningstar
oder eine Schaltung, wie sie hier im Forum zu finden ist.

Überschüssige Energie wird dann verheizt um das Wasserrad nicht durchdrehen zu lassen.

http://www.morningstarcorp.com/de/tristar

Gruß Frank

Hi

Ist es ein Wasserrad oder eine Turbine mit Druck im Rohr , will nur mal nachfragen ! Du scheinst eher bBedenken zu haben wegen Unterlast , ich eher wegen Ueberlast ....

Bei direkt einspeisung ohne Akku wuerd ich ja eher auf einen AC Netzwechsel richter gehen anstatt Laderegler

aber trozdem das Bremsen des Wasserrads bzw Turbine ist schon ein wichtiger Punkt auch

Ok .... i see

Keine Ahnung wie das Budget ist oder die Groesse der Wasserrades .... und gehe ich recht in der Annahme das Du die Volt der Wasserturbine irgendwie der Durchflussmenge anpassen musst willst und Du deshalb hier fragst ???

Ich mag mich taeuschen ..... aber vielleicht ist es einfacher bei variablen Durchflussmengen die Spannung des Generators eher weit hoeher als die BatterieSpannung anzugehen , und den PWM Ladereglegedanken vergessen und eher einen MPPT Laderegler der zb bis 250 Volt DC Spannung des Generators effizient in eine say 24 oder 48 Volt Batterie laden kann ???

Kommt weniger Wasser liegt doch weniger Spannung an am Generator , oder ? Das stell ich mir ohne MPPT schwierig vor zu loesen

Aber wie gesagt ... mag ich da falsch liegen

Gruss

Edit : Ok ich hab mir Deine Anfangspost nochmal durchgelesen , es geht um eine 24 Volt Batterie ..... , ich gehe weiterhin davon aus das es so ist wie bei meinem Windrad , ist nicht genug Wasser (Wind) da , kommt der Generator nicht ueber die 24 Volt und bleibt deshalb fuer die Batterie unerreichbar .... , das wird in meinen Fall sogar noch schlimmer wenn meine 4000 watt PV die Batterievolt am Tag schon gut ueber 26 Volt gehoben haben , dann seh ich mein Windrad erbaermlich rumdrehen ohne an der 26 Volt Marke zu kratzen , deshalb habe ich mir hierfuer einen Netzwechselrichter besorgt , oder einen MPPT Laderegler waere eine Alternative

Hallo zusammen!

Ich vermute, es geht hier um mein Projekt. Ich suche einen geeigneten Generator für eine Wasserturbine zum Laden von 24V Bleiakkus.
Die Idee mit dem Laderegler habe ich für diesen Fall bereits verworfen.
Um die Sache besser zu verstehen habe ich eine Berechnung durchgeführt. Betrachtet man den Stromkreis Generator – Gleichrichter – Akku als einen rein ohmschen (alle Induktivitäten sind null), so kann man den Verlauf von Strom und Spannung abschätzen.
Bis zu einer gewissen Drehzahl – dem Ladebeginn – gibt der Generator keine elektrische Leistung ab. Steigt die Drehzahl und damit die Leerlaufspannung, so beginnt Strom zu fließen.
Der Lastpunkt, der sich einstellt, hängt nun vor Allem vom Innenwiederstand des Generators und der Kennlinie der Turbine ab. Ein idealer Generator mit Innenwiederstand null würde mit einem idealen Akku bei ebenfalls null Innenwiederstand eine senkrechte Kennlinie haben. Der Strom und damit die Leistung würden bei Erhöhung der Drehzahl ins Unendliche steigen. Das bedeutet, die Drehzahl kann nicht steigen, es kann nur das Drehmoment erhöht werden um die Leistung zu steigern.
Der reale Generator hat allerdings einen Innenwiederstand. Je größer die Summe der Innenwiederstände im Stromkreis, desto weiter wird die Kennlinie von der Senkrechten abweichen.
Die Turbine hat in diesem Punkt eine nahezu horizontale Kennlinie. Das bedeutet, die beiden Kennlinien haben einen stabilen Schnittpunkt und es wird sich die gewünschte Drehzahl einstellen.
Ist die Kennlinie des Generators steil genug (Innenwiederstand 0,1 Ohm oder weniger), so wird der Betriebspunkt immer getroffen, unabhängig davon, welches Drehmoment (abhängig von der Düsenzahl), die Turbine bietet.
All das funktioniert jedoch nur dann, wenn die Leerlaufspannung bei der gewünschten Drehzahl tatsächlich dort ist, wo man sie haben will.
Trifft das nicht zu, so muss die Anlage über Änderung des Übersetzungsverhältnisses angepasst werden.
Das ist in meinem Fall bedingt möglich, da zwischen Turbine und Generator ein Zahnriemen vorhanden ist.
Derzeit habe ich das Verhältnis 1:8. Das ist ein Grenzverhältnis, das bedeutet, mehr Drehzahl am Generator ist nicht möglich, weniger jedoch schon.
Grundsätzlich gilt das Alles auch für Windräder. Da hat man dann allerdings das Problem, dass der Generator eine Drehzahlsteigerung nicht zulässt. Kann die Drehzahl der Windturbine mit der Windgeschwindigkeit aber nicht steigen, so führt das zu massivem Wirkungsgradverlust.
Deshalb denke ich, man sollte bei der Kombination Windturbine mit Generator und direkter Akkuladung einen PWM Regler verwenden, der es ermöglicht – durch Zerhacken des Ladestroms – auch höhere Drehzahlen zu fahren.
Die Höhe der Drehzahl richtet sich dann natürlich nach der Windgeschwindigkeit.
Ich denke, mit einem einfachen Mikroprozessor ließe sich eine derartige Schaltung verwirklichen.
Ein Windgeschwindigkeitsmesser am Eingang der Schaltung, ein programmiertes Kennfeld und die Sache läuft.
Leider habe ich keine Ahnung von Elektronik. Im Forum gibt es aber mit Sicherheit das erforderliche Wissen zum Aufbau einer derartigen Schaltung.

Grüße,
Much

Hallo Frank,

hier liegt ein Missverständnis vor.
Es geht mir nicht um die Frage, was mit überschüssiger Energie geschieht, sondern um die Frage, wie die Ausbeute maximiert werden kann.
Bei meinem Wasserrad brauche ich den Regler nicht, da die Drehzahl unabhängig von der Last fast konstant bleiben wird. Gut für das Wasserrad!
Bei einem Windrad ist aber genau das ein Problem, will man den möglichen Wirkungsgrad auch nur halbwegs ausnützen.
Der Wind bläst stark aber leider dreht das Rad viel zu langsam, da der Generator ein zu hohes Lastmoment hat. Da soll der Regler eingreifen. Dann kann das Potenzial des starken Windes in höhere Ladeleistung an den Akkus umgesetzt werden.

Gruß,
Much