Schaltung für AC-Generator 230V auf 12V DC

Hallo zusammen,
Ich bin neu hier im Forum und habe gleich eine frage .
Ich beschäftige mich seit ca.2 Monaten mit Windkraft und Windkraftanlagen und habe nun meinen ersten Horizontalachser fertiggestellt. Lagerung, Übersetzung und das Alles funktioniert bereits. Mein Problem besteht darin, dass der Generator 230V AC liefert, ich aber ein Inselsystem auf 12V DC Basis habe. Meine Frage wäre nun, wie bzw. mit Was ich 230V AC auf 12V DC transformiert bekomme. Mit einem normalen Trafo funktioniert es durch ständige Spannungsschwankungen (Böen, Verwirbelungen etc.) nicht oder ?
Vielleicht weiß jemand etwas darüber oder hat sogar schon selbst Erfahrungen damit gemacht.
Danke im Vorraus für die Antworten.

Lg Florian

Sind das gemessene 230V?

Hallo Florian

Das wird mit einem normalen Trafo-Gleichrichter sicher gehen.
Wichtig wäre noch die Frequenz des Generators bei 230 V.
Bei 50 Hz ginge es sehr gut.
Ist die Frequenz niedriger muß der Trafo eine entsprechent höher Nennspannung haben, (halbe Frequenz (( 25 Hz )), gleich doppelte Nennspannung).
Man kann zur Not auch 2 hintereinander in reie schalten.
Sinkt die Spannung am Generator, sinkt auch die Drehzahl gebundene Frequens, das ist kein Problem für den, oder die Trafos.
Als Übertrager in Röhrenverstärkern, arbeiten sie mit 2 bis 20 000 Hz !
Hinter dem Trafo mit Gleichrichter, sollten die 12 V erreicht werden, wenn der Rotor die Startdrehzahl erreicht.
Damit ist der Ladebeginn erreicht.
Welche Leistung ist vom Generator den zu erwarten ? das muß der Trafo dann auch können.

Gruß Aloys.

Hallo Florian,

Zum Verständnis:

Mit einen Trafo kannst du die Spannung herunter transferieren und dann gleich richten (mit Verlusten natürlich).
Das Verhältnis sollte passen und zwar in der Form,
dass erst bei einer zu ermittelnden Drehzahl die Akku Spannung erreicht wird (Ladebeginn.),
der Rotor nicht zu früh überfordert wird aber auch nicht unterfordert wird.

Der Akku hält die Spannung quasi konstant (12. 5 .. 16 V).
Die mehr Spannung die der Generator bei höheren im Leerlauf generieren würde werden durch den Akku begrenzt
und führen zu mehr Strom in den Akku, was ja Sinn des Ganzen ist.

Der fließende Strom erzeugt ein Drehmoment (Bremsmoment) was mechanisch auf den Rotor einwirkt.
Passt die Trafoübersetzung nicht kann es zu folgenden Problemen kommen:

a) Die Spannung steigt zu früh mit der Drehzahl
Man hat zwar einen recht frühen Ladebeginn, aber:
Es wird zu früh zu viel Strom produziert der Rotor wird abgewürgt und kommt nicht auf Touren.
Leistung ist Drehzahl * Drehmoment -> kaum Leistung weil Drehzahl fehlt,
und Strömungsabriss.

b) Die Spannung steigt zu Langsam mit der Drehzahl
Es wird zu wenig Strom produziert der Rotor dreht durch weil unterfordert (kann sich auch zerlegen).
Leistung ist Drehzahl * Drehmoment -> kaum Leistung weil das Drehmoment fehlt.

Grüße Frank

Hallo Florian,

mit Trafos welche direkt mit dem Generator verbunden sind habe ich die Erfahrung machen müssen dass der Rotor erst gar nicht startet.
Beim Start ist die Generatorfrequenz sehr klein, um nicht zu sagen Null. Also fast wie Gleichstrom. Der Trafo wirkt dann wie ein Kurzschluss vom Generator aus gesehen.

Meine Versuche bezogen sich auf einen 120 Volt, Drehstromgenerator. Mittels 3-Phasentrafo wollte ich auf 240 Volt hoch transformieren. Ich habe nie eine brauchbare Lösung gefunden.

mfG

strawberry

Hallo,
danke für die Info strawberry.
Würde es helfen eventuell eine Art Anlaufkondensator zu verwenden oder macht es das Ganze nur noch schlimmer ?

Grüße,
Florian

Hallo Florian,
hallo Aloys,

wie und wo ein "Anlaufkondensator" helfen kann weiß ich nicht zu sagen. Bei meinen Versuchen hatte ich Generator und Trafo einfach wie auf diesem Bild zusammen geschaltet.



Die Angaben gelten für Nenndrehzahl des Generators. Wenn der Generator von einer fetten Dieselmaschine angetrieben wird läuft alles wie angedacht.
Bei Windantrieb geht die Drehzahl auch mal runter, logisch. Die Frequenz und die Spannung auch. Und dann entsteht das beschriebene Phänomen des "kurzgeschlossenen" Generators.

mfG

strawberry

Hallo,
danke für die Tipps und die Richtigstellung mit dem normalen Trafos.
Ich denke, ich werde so ein Schaltnetzteil verwenden, da ich schon bei ca. 80 rpm 120VAC erzeuge.
Danke an Alle
Grüße,
Florian

Hallo

schön das Frorian nun geholfen ist.

Mich hat das mit dem Trafo aber doch so gefuchst und interessiert, das ich ein paar Messungen gemacht habe.
An meinem Basteltrafo 230 V 50 Hz und 400 W belastbar.

Der ist schon alt, und zu seiner Zeit noch sehr human gewickelt, so wird ohne Last eigentlich nicht mal das Blechpaket handwarm.
Nach einem Verbrauchsmesser für die Steckdose nimmt er sich im Lehrlauf nur ~ 16 W für die Ummagnetisierung.
Nur den Strom gemessen braucht er aber 0,14 A , also 32,2 W durch Kosinus Phi ist das wohl Blindstrom.
Den braucht er also zum Ummagnetisieren aber keine 32,2 W.
Dazu hab ich dann einen 4 µF MP Kondensator parallel geschaltet, mal so auf dem Tisch.
Ergebnis auch 0,14 A und 32,2 W ??? also mal den Kondensator alleine gemessen, und, 0,28 A und 64,4 W.
Hm -- die verbraucht der ja auch nicht, also wieder Phasenverschiebung, und ein zu starker Kondensator.
Dann mal mit 1,5 µF versucht und nun 0,08 A gemessen sind dann 18,4 W hm schon viel besser.
Also geringerer Strom aus dem Netz durch Kompensation.

Weiter zum Trafo von strawberry .

Wenn ich nun die Spannung senke, würde bei gleicher Frequenz auch der Strom sinken da das Magnetfeld nicht so stark werden muss, leider sinkt die Frequenz aber mit, und das Feld muss für die niedrigere Spannung trotzdem gleich stark sein im Trafo.
Das erfordert dann leider den gleichen Strom in der Spule vom Start aus , also die 0,14 A .

Nun zum Kondensator, der nimmt aber den Strom synkron mit der Spannung auf, die beim Start ja noch nicht anliegt.
Von Ihm ist also auch keine Hilfe zu erwarten durch Kompensation.

Trafos neuerer Bauart sind sicher nicht so human wie meiner, was den Lehrlaufstrom angeht, sondern eher Richtung klein, bei grosser Leisung ausgelegt.

Alles eine zusätzliche Erkentniss für mich, und ich denke eine logische dazu.
Einfach nur "geht nicht" ist ja keine Begründung .

Sehe grade das Frank noch eine Reienschaltung mit Kondensator ins Spiel bring, die den Startstrom verhindert und mit der Frequenz zunahme aktief wird.
Der soll natürlich hinterher keinen grossen Spannungsverlust verursachen !
Also schon ein ziemlich dicker sein.
Die Kondensatoren für Wechselspannung sind in der Regel aber gross und teuer, bei kleinen Werten.
Um durch Vorwiderstände keine Leistung und Wärme zu erzeugen hab ich mal Elkos gegensinnig geschaltet an Wechselspannung betrieben.
Das geht tatsächlich ganz gut.
Meiner hatte 2 mal 6000 µF und wirkt wie ein 1 Ohm Widerstand , also bei 5 V auch 5 A .
Keine Wärme -- nix .
Die müssen natürlich auch für die Scheitelspannung in ihrem Betriebszustand ausgelegt sein.
Das sind aber nicht die 230 V sondern nur geschätzte 10 V, um die sie die 230 V bei Vollast senken würden.
Also alles ein Experiment, ich denke 1000 µF und 63 V würde da schon passen.
Frank kann das sicher besser berechnen.

In diesem Sinne
Gruß Aloys.

Hallo ein paar Messungen.

Ein Autoladegerät (Trafo mit Gleichrichter) für 4 A.
Lehrlaufstrom ohne Ladung, ist 0,19 A , mit parallelem 1,5 µF Kondensator dann 0,11 A, alles gemessen.
Danach einen Akku angeklemmt und bei 2,5 A Ladestrom (12 V ) sind es dann 0,25 A~ am Ladegerät mit Kondensator.
Danach hab ich dann den besagten Bipolaren aus zwei 6000µF Elkos eingeschleift, aber die Werte blieben etwa gleich.
Ich habe dann die Wechselspannung am Bipolaren gemessen, die lediglich 0,11V [automatisch zensiert], also keine Gefahr für die Kondensatoren bei dem geringen Strom.
Den hatte ich wie beschrieben schon fest an 5 V ~ angeschlossen und einen Strom von 5 A gemessen, alles bei 50 Hz !

Gruß Aloys.