Erfahrungen und Probleme mit China-Laderegler

Bleibt bei meinem Einwand.
v³ hin oder her. Es ist die Generator-Spannung, die von der Batterie am Hochlaufen gehindert wird.
Ersatzweise zieht sie zu viel Strom.

Hallo

Im Anhang mal die Werte von meinem Generator der nur 650 g Wiegt.
Achtet auf das Drehmoment !
Zwischen 17 und 21 A ist es am Limmit und bei 24 A bricht es ein und reicht keinesfalls zum Bremsen.
Ähnlich ist es bei allen Generatoren, also höherer Strom nützt dann auch nicht mehr.
Drehzahl--- Moment--- Motor V--- Motor A--- Gen.V (Y)- Gen.Strom- Mess Spule
3500 --------20 -------34,4------3,3---------22,6------------0------3,25
3370 --------40 -------33,9------5,5---------21,0------------0------3,09
3010 -------120--------32,6-----13,6---------15,2-----------11,4----2,41
2930 -------140--------32,0-----15,7---------14,0-----------13,7----2,21
2870 ------"160"-------31,6-----17,9---------11,9---------"17,0 "---1,9
2860 ------"164"-------31,5-----18,4---------10,0---------"19,4"---1,62
2880 ------"160"-------31,7-----17,7----------8,5----------"21,0"---1,41
3070 -------"97"--------32,5-----11,2----------2,9-----------24,0----0,75
U/min-------Ncm---------V--------A------------V----------------A--------V

Gruß Aloys.

Hallo zusammen,


Nein

Schon eher.

Vereinfacht:
Vgen = Vwicklung + Vakku

mit
Vgen = generierte Spannung des Generators
Vwicklung = Spannung verbraucht an der Generator Wicklung
Vakku = Spannung verbraucht am Akku

Vakku * Iakku (Strom) = Ladeleistung

MPPT ist eine PWM welche so gesteuert wird dass die Ladeleistung optimiert wird.
Ladeleistung zu erhöhen geht nur indem man Iakku erhöht, Vakku ist ja fix.
Das geht indem eine PWM mit Pulsen die Spannung erhöht (öffnet) und dann schließt (es fließt viel Strom).

Ohne MPPT/PWM kann man die Ladeleistung so nicht signifikant erhöhen.

Vereinfacht:
Iakku ist ohne MPPT wegen der Reihenschaltung überall gleich, das ändern auch keine Kondensatoren oder Spulen
Vgen = Vwicklung + Vakku
Vwicklung = Vgen - Vakku
Iakku = Vwicklung / Rwicklung
Rwicklung = Widerstand der Wicklung

Wenn sich die Spannung am Generator durch höhere Drehzahl (Windgeschwindigkeit) erhöht,
erhöht sich, ohne MPPT nur der Spannungsabfall in den Wicklungen und damit über den Widerstand der Wicklungen,
immerhin der Strom der in den Akku fließt. Dieser Strom ist proportional zum Drehmoment und belastet den Repeller.
Das Drehmoment bremst das Windrad bzw. hindert es weiter hoch zu drehen.

Mit Kondensatoren kann man nur erreichen dass anfänglich nicht so viel Strom gezogen wird,
das Windrad also nicht zu früh abgewürgt wird und die Belastungskennlinie geht dann immerhin mit V² (V³ wäre besser).
Das ist kein MPPT.

Mit MPPT (PWM) würde Vgen hoch gehen und Igen (Generator Strom) von Iakku getrennt.
Vereinfacht:
Leistung = Vgen * Igen = Vakku * Iakku
Vakku ist nach wie vor fix, jedoch kann so Vgen hoch und Igen runter gehen.
Iakku kann so unabhängig von Igen hoch gehen.
Dazu kommt dadurch dass Igen kleiner als Iakku wird:
Weniger Wärmeverluste in den Wicklungen und auf der Leitung zum MPPT Regler.
Weniger Wärmeverluste in den Wicklungen bei gleichzeitig besserer Ladeleistung!
"It's a kind of magic"

Grüße

Hallo Zephyrus

Es sollte eigentlich eine Messreie am Motor werden, aber der Baugleiche Generator schwächelte schon bei halber Leistung sehr stark.
Darum hab ich dann alle 7 Werte gemessen und aufgelistet, einschlißlich einer nicht mit Strom belasteten Meßspule die einen Wert für das momentane Magnetfeld generiert.
Also nochmal etwas übersichtlicher.
Drehzahl--- Moment--- Motor V--- Motor A--- Gen.V (Y)- Gen.Strom- Mess Spule
3500 -------------20 -----------34,4----------3,3------------22,6------------0------------3,25V
3370 -------------40 -----------33,9----------5,5------------21,0--nicht gemessen-3,09
3010 -----------120------------32,6--------13,6------------15,2-----------11,4---------2,41
2930 -----------140------------32,0--------15,7------------14,0-----------13,7---------2,21
2870 ---------"160"-----------31,6--------17,9-------------11,9---------"17,0 "-------1,9
2860 ---------"164"-----------31,5--------18,4-------------10,0---------"19,4"--------1,62
2880 ---------"160"-----------31,7--------17,7---------------8,5---------"21,0"--------1,41
3070 -----------"97"-----------32,5--------11,2---------------2,9----------24,0---------0,75
U/min---------Ncm-------------V-------------A-----------------V---------------A------------V
So.
20 Ncm benötigt der Generator für ummagnetiesierung im Lehrlauf.
Die Messspule zeigt für das Feld 3,25 V, die Generatorspannung ist bei 22,6 V.
Alle Messungen sind nach Gleichrichtung gemacht.
Von 20 auf 120 Ncm , (die Drehzahl , ließ sich nicht genauer halten) um ~16 % geringer.
Die G Spannung auf 15,2 V und die Messspule bei 2,41V, müsste man wieder hochrechnen.
Die Messspulenspannung sinkt weiter mit dem Generatorstrom bis auf 0,75 V , und reicht für die Überbrückung des CU Wiederstandes und den Gleichrichter+ Kabel und Messgeräte .
Durch gesunkene Drehzahl von 3500 auf 3070 U/min, muß von den ursprünglichen 3,25 V, auf 2,85 V runter gerechnet werden.
Somit sind von den dann 2,85 V nur 0,75 V übrig = 26,3 % .
Das ist Spannungsverlust durch die Feldschwächung und nicht CU Verluste.
Obwohl der Strom schon bei 24 A ist bringt das schwache Magnetfeld dann nur noch 97 Ncm an Drehmoment auf die Wage.
Die Leistung des Generators ist dann nicht höher anzusetzen als bei 50 % der Lehrlaufspannung und etwa 60 % Kurzschlußstrom.
Der Strom stellt sich dann selbständig ein..
Wenn ein Generator direckt an den Akku kommt, muß demnach die Drehzahl verdoppelt sein bei max Leistung und Stromstärke.
Ein Stärkerer Generator , oder dieser, an einem kleineren Antrieb kommt aber nicht in diesen kritischen Bereich.
Zum Abbremsen benötigt man daher einiges an Reseven .

Wenn gewünscht kann Ich den gesammten Bericht verlinken über meine BL Generatorforschung.

gruß Aloys.

@erdorf

Also ich muss jetzt nochmal kurz rekapitulieren. Wir gingen ja von der Frage aus was man machen kann um die Spannung am Generator höher laufen zu lassen um die Leistung zu erhöhen und die Erwärmung zu verringern.



Das scheint jetzt also doch nicht in dem Sinne zu funktionieren dass die Spannung im Generator höher laufen kann, sondern nur, dass man damit die Strombelastung begrenzen bzw. verschieben kann kann, so dass das Windrad gerade bei kleinen Drehzahlen nicht ausgebremst wird. In Bezug auf die maximale Leistung und auch die Spannung bleibt aber im Grunde alles wie beim Direktanschluss, nur dass durch die quadratische Belastungskennlinie (im Gegensatz zur linearen) der Rotor bei höheren Drehzahlen nicht so schnell davbongaloppiert. Richtig?


Ich hatte eben gehofft, dass es durch die Kondensatoren zu einer Art Entkopplung zwischen Generatorspannung und Batteriespannung kommt. Dass also der Generator den Kondensator mit höherer Spannung und kleinerer Stromstärke auflädt und der Kondensator seine Ladungen mit Batteriespannung und größerer Stromstärke an die Batterie abgibt.

@ FamZim

Danke für die Mühe aber ich konnte leider nicht folgen - was hat diese Messung jetzt mit dem Thema Kondensatoren zu tun?

Was Du noch vergessen hast, Erdorf: Der Stromfluss in den Spulen bewirkt ein Gegenfeld welches die Erregungsfeldstärke verringert. Auch dadurch geringere Spannung.

Praktisch ist es gewiss so, dass eine Batterie hinter dem Gleichrichter die Sinusverläufe davor schon mal kappt. Nämlich nahe der Batteriespannung + 2* Uf der Gleichrichter.
Und natürlich ist es der Einfluss der Last, der bestimmt, wieviel von der Leerlaufspannung noch übrig bleibt.
Batterien mit ihrer speziellen Wirkung, ähnlich eine Z-Diode, haben da auch einen speziellen Einfluss.

Das Einfachste, den Rotor etwas schneller laufen zu lassen, damit er in den bereich besserer Cp-Werte kommt, ist ein Widerstand auf der Gleichstromseite in Reihe. Natürlich vom Wert so gering, dass die Zusatzverluste noch vertretbar sind.

Hallo Zyperus,



Sorry, ich weiß jetzt nicht mehr genau wer in diesem Kontext 'wir' ist. Jedoch ist diese Aussage falsch oder irreführend.
Die Ladeleistung bestimmt sich durch die Akku Spannung und den Akku Strom. P = U * I.

Nur mit Drehstrombrücke (Kondensatoren oder Spulen) gekoppelt, führt eine höhere Induzierte Spannung,
immer zu mehr Strom in den Akku als auch zu mehr Leistung, jedoch auch immer zu höherer Erwärmung in den Wicklungen.

Mit Kondensatoren kann man nur den Anlauf verbessern, nicht so früh das Windrad belasten, es höher Drehen lassen
um es, für die vor Ort üblichen Windverhältnisse in seiner optimalen Schnellaufzahl TSR zu betreiben.
Hier geht es er darum den Repeller nicht zu früh zu bremsen. Das kann helfen ist jedoch kein MPPT.

Mit MPPT läuft das anders:
Pgen = Ugen * Igen
Die Generierte Leistung kann der Generator über eine hohe Spannung und einen kleinen Strom bereitstellen.
Weil der Strom klein ist, sind die Verluste in der Wicklung geringer. Weil die Spannung hoch ist, ist die generierte Leistung höher.
Pakku = Uakku * Iakku
Weil MPPT die beiden Stromkreise trennt und eben recht tricky eine Anpassung macht (ähnlich wie ein stufenloses Getriebe in der Mechanik) kann für den Akku die Spannung vom Akku so bleiben, es wird in den Akku mit höherem Strom geladen, sehr viel mehr Strom als im Generator fließt.


Da gibt es noch mehr, magnetische Sättigung ... die Realität ist deutlich komplexer.
Famzim und du sind besser im Thema als ich - würde ich meinen.

Recht hast du Aloys,

MPPT wie bei Solar, funktioniert mit Wind nicht.
Das T steht hierbei für Tracking. MPP steht für Max Power Point.

Bei Solar ist es technisch möglich den jeweiligen MPP automatisch zu suchen und zu tracken (verfolgen).

Bei Windanlagen ist mir so eine automatische Technik nicht bekannt.
Hier müssen im Regler Leistungskurven vorgegeben werden.
Insofern ist das streng ausgelegt kein Tracking und in jedem Fall eine komplett andere Steuerung als bei Solar.

Und ja, die Leistungskurven werden üblicherweise in einer Tabelle mit z.B. 10 U/I oder U/P Wertepaaren angegeben.
U ist dann die Ausgangsspannung des Generators,
also abzüglich der Verlustspannung durch den Strom der durch die Wicklung fließt.
Es ist nicht die induzierte Spannung, die 1:1 mit dem Wind und der Drehzahl geht.
Das macht es nicht einfacher eine brauchbare Tabelle zu erstellen.

Beim Umsetzen dieser Wertepaare in eine Leistungskurve sollte fließend interpoliert werden um die von Aloys genannten Leistungssprünge zu vermeiden. MPP für Windräder ist leider deutlich komplexer als für Solar.

Ja

Hinzu kommt, eventuell, dass man den Repeller mechanisch näher an seinem Leistungsoptimum (CP, TSR) fahren kann,
wenn man das Gefühl hat, der Repeller wird zu früh überfordert und kommt mechanisch nicht in sein Leistungsoptimum.
Das geht, wie CHE schon gesagt hat, einfacher über einen zusätzlichen konstanten Widerstand in der Leitung.
Ein konstanter Widerstand hat aber andere Nachteile, wie eine Verlustleistung und die Gefahr das der Repeller "davon galoppieren kann bei viel Wind" ...

Ja, vereinfacht kann man das so ausdrücken.
Tatsächlich dreht der Windgenerator auch bei direkter Akku Ladung höher und produziert intern eine höhere Spannung.
Diese höhere interne Spannung führt dazu dass mehr Strom fließt, auch in den Akku.

Aber wenn dir deine, etwas einfachere, Vorstellung von der Physik an dieser Stelle reicht ist es auch gut
Letztendlich arbeiten wir alle nur mit, mehr oder weniger genauen, Vorstellungen von der Realität.

Ich z.B. lasse komplett die magnetische Feldstärke und den magnetische Fluss weg.
Che und Aloys haben hier noch einmal eine präzisere Vorstellung ...

So what, alles gut