Verständnisfragen Generator & Spannungsregler

 
Solarwind
 
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Verständnisfragen Generator & Spannungsregler

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Gepostet: 07.01.2023 - 11:39 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen, wie so viele andere auch, möchte ich gern ein kleines Windrad bauen, und damit Strom in mein Hausnetz einspeisen. Mit Solar habe ich letztes Jahr angefangen und meine Erfahrungen gesammelt. Mir ist inzwischen klar, das ich vermutlich nur geringe Erträge damit erziele, aber ich möchte wie so viele andere auch, meine eigenen Erfahrungen sammeln.
Nun zu meinen Fragen.
Generator und ich sage jetzt mal Spannungsregler, wie verhält sich das? Ich lese 12V / 24V / 48V Windräder … Aber bei einem Generator geht doch die Spannung hoch, je nach Umdrehung.
Hält der Spannungsregler die Eingangsspannung dann in seinem zulässigen eingangs Bereich (zum Beispiel 15V – 30V), oder wie funktioniert das ganze? Der Motor wird doch nicht die Spannung regeln können.
Was die Generator Wahl betrifft, so soll ein Langsam Läufer gewählt werden. Kann man da auch einen Schrittmotor nehmen, oder welcher wäre die richtige Wahl?
Gruß Tobi
Carl
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Re: Verständnisfragen Generator & Spannungsregler

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Gepostet: 07.01.2023 - 18:55 Uhr  ·  #2
Für einen Langsamläufer gilt das idealerweise ein Generator mit wenig Drehzahl bei der er den gewünschten Ladestrom für einen Akkuspeicher erreicht. Anders müsste man mit einem Getriebe vor dem Generator arbeiten was einersits mehr Drehmome4nt vom Windrotor verlangen würde und andererseits auch mechanische Verluste durch die Reibung verursacht.

Die Drehzahlen mit denen ein Generatopr seine Nennleistung Volt/Ampere erreicht findet man meistens auf den Typenschildern.

Fehlt Dir dann nur die Drehzahl die Dein Windrad unter Ladeleistung für die Akkunennspannung Deines gewünschten Akkus bei Windverhältnissen die Du im Mittel bei Dir erwarten darfst leisten kann um die Generatorwahl daran anzupassen.

Ob ein Schrittmotor dafür geeignet sein könnte? Ja, aber nicht blind jedes Modell, man sollte schon schauen was die Daten dazu hergeben.

Mit den Angaben der Windradhersteller zu den Spannungen 12 V , 24 V, 36 V oder 48 V - dass sind die gebräuchlichsten Akkuspannungen für Kleinwindkraftanlagen, ist gemeint welche Akkuspannung damit schon ab den moderaten und normal zu erwartenden Windgeschwindigkeiten bedient werden kann. Ein Windrad welches auf hohen Touren ist hat dann höhere Spannungen aber der Ladekontroller soll dafür sorgen dass der Akku nie zu hoch geladen wird. Er trennt den Akku dann von der Ladefunktion.

Höhere Ladespannung macht dem Akku in einigem Spannungsbereich über der Akkuspannung in der Regel wenig Probleme solange dieser noch nicht bis zu seiner maximalen Kapazität vollgeladen ist.

Danach soll ein guter Windladekontroller zu einem Widerstand schalten (Dumpload), zum Beispiel zu einer Heizspirale oder zu einer Heizpatrone in einem Thermo Wasserbehälter oder zumindest bei zuviel Wind die elektrische Abbremsung durch Kurzschluss auslösen und den Akku derweil getrennt vom Generator halten solange bis der Akku durch Verbraucher wieder auf niedrigerem Spannungsstand geleert wurde was der Kontroller dann registriert und neu zu laden beginnt.

Größere Windräder ab 1,5 m Rotordurchmesser sind gut beraten zusätzlich eine mechanische Sturmsicherung zu nutzen weil bei extrem starkem Wind der Rotor auch mit Kurzschlussbremse durchgehen kann. Das wäre dann bei kurzgeschlossenen Kabeln so ähnlich wie ein kleines Feuerwerk.
FamZim
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Re: Verständnisfragen Generator & Spannungsregler

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Gepostet: 08.01.2023 - 13:41 Uhr  ·  #3
Hallo

Ein großer Generator der mit niedrigen Drehzahlen die vorhandene Leistung umsetzen, kann braucht das gleiche Drehmoment am Windrad wie ein kleiner mit Getriebe , die tuen sich da recht wenig.
Getriebeverluste sind etwa 2 bis 5 % , ein kleiner hat aber geringere Ummagnetisiertverluste, also alle verknüpft.
Das Gesetz heißt einfach Aktion und Reaktion.
Zum Schrittschaltmotor , angegeben ist meist die Betriebsspannung für die Elektronik und der max betriebsstrom.
Da muß man meist selber mal messen mit Drehzahl und Spannung.
Also die Achse in eine kleine Ständerbohrmaschine ( feste Drehzahl ) und dann messen.
Das kann man mit der Hand gut festhalten, und zum Drehmomentmessen mal kuzschließen, am besten mit einem Helfer !

Gruß Aloys.
Carl
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Re: Verständnisfragen Generator & Spannungsregler

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Gepostet: 08.01.2023 - 14:18 Uhr  ·  #4
Wenn wir wüssten wie groß der Langsamläufer sein soll wäre das eine Möglichkeit für Angaben zu passenden Generatoren.

Bei kleinen Rotordurchmessern bis 60 cm reicht ein Nabendynamo vom Fahrrad, diese schaffen bei einer Umdrehung in der Sekunde 60 U / min schon einen 12 V Akku zu laden und haben sich auch schon so bewährt.

Einfach mal bei YOUTUBE "Windrad mit Nabendynamo" eingeben, da müsste was zu finden sein.

Und wenn es ein Vertikalrotor sein soll bei dem man gleich 2 Nabendynamos - je einer an einem Achende laufen lassen kann dann kann das auch mit mehr Rotordurchmesser gehen, 100 cm - 120 cm ungefähr.
FamZim
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Re: Verständnisfragen Generator & Spannungsregler

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Gepostet: 09.01.2023 - 10:13 Uhr  ·  #5
Hallo

Mechanische Energie wirt im Luftstallt übertragen.
Je grösser die Fläche , also umpfang im Generator mal die Statorlänge ist um so gröser kann diese Kraft sein.
Ich habe da etwa 2 N für 1 cm² im Kopf bei Motoren.
Bei 10 cm Durchmesser und 31,4 cm Umpfang bei 4 cm Statorlänge wären das dann
31,4 mal 4 cm 125,6 cm² mal 2 N und 5 cm Hebelarm 1256 N/cm Drehmoment.

Gruß Aloys.
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