Hallo,

für ein Wasserrad soll die Drehzahl konstant gehalten werden, damit auch die Leerlaufspannung des Scheibengenis. Allerdings kann es vorkommen, dass weniger Leistung aufgrund Wassermangels vorhanden ist. Das Wasserrad erzeugt Energie für eine 24V Akkubank.

Funktioniert das mittels eines PWM Ladereglers? Ich denke schon, oder? Diese regeln ihre Impedanz ja so, dass die Ladespannung konstant gehalten wird und die Differenz aus Leerlaufspannung und Ladespannung dabei im Gleichrichter und im Generator abfällt, während die Ladespannung konstant bleibt. Ist nun weniger Leistung vorhanden, muss die Impedanz entsprechend höher sein (weniger Strom und damit weniger Spannungsabfall). Er regelt dann die Impedanz doch so, dass die Ladespannung wieder konstant bleibt.

Stimmt das soweit?

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

....und was bewahrt die Batterie vor Ueberladung ?

So weit mir es bekannt ist wird normalerweise eher ein Dump load controller (PWM) benuzt der bei voller Batterie ein Heitzelement mit zuschaltet um das Wasserrad untet Last zu halten

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

Ja- die Energie wird dann ins Hausnetz eingespeist soweit ich weiß (ist nicht für mich )

Also: Der Laderegler guckt eben, dass er die Ladespannung erreicht, indem er das Wasserrad unterschiedlich belastet. Ist die Leistung der Wasserrads geringer, tastet er sich ran und unterschreitet dabei oft die Ladespannung. Irgendwann ergibt sich ein Gleichgewicht zwischen Erzeugbarer/Abgenommener Leistung.

Es sieht jetzt so aus: Weniger Leistung/Wasser verfügbar → weniger Düsen eingeschaltet → trotzdem gleiche Drehzahl, aber weniger Drehmoment → Gleiche Spannung, aber weniger Strom.

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

Nein, der Akku soll zwischendrin sein, damit man den Strom nicht billig verkaufen muss. Ist eigentlich nicht mein Problem, aber ich wollte das eben abklären, weil ich den Generator dafür bauen soll.

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 Daniele,



Das Verhalten hat nix mit dem Laderegler zu tun, das macht die Physik, automatisch,
wenn die Leistung vom Wasserrad weniger ist, als der Akku fordert, stellt sich genau diese Situation ein.

Der Akku 'bremst' (durch das Laden) das Wasserrad solange runter,
bis das Wasserrad eine Drehzahl hat wo es weniger Spannung liefert, gerade so wenig,
dass sich ein kleiner, passender Strom in den Akku ergibt, der genau zur Leistung des Wasserrades passt.
Hihi, nett die Physik, nicht

Ein 'Laderegler' wie auch immer greift nur ein, wenn der Akku (fast) voll ist.
Dann gibt es zwei Möglichkeiten:
a) Den Stromfluss zum Akku unterbrechen (normaler Solarregler), hier würde das Wasserrad durchdrehen, nicht gut
b) Den Stromfluss zum Akku in eine Dumpload ableiten, hier würde das Wasserrad weiter, konstant belastet, PWM vorausgesetzt.

Alles Klar?

Gruß Frank

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 Much,



Das ist definitiv nicht so,
Ein Windrad schließt man gerne einfach 1:1 an den Akku an.
Je nach Größenordnung leitet man den überflüssigen Strom dann an eine Dumpload ab,
hier wird dann auch gerne PWM Technik eingesetzt.
Oder man lässt den Akku einfach ein wenig 'kochen'.
Oder das Windrad wird bei Erreichen der maximalen Spannung abgebremst.
Oder es wird MPPT Technik mit Dumpload eingesetzt oder oder oder,
aber niemals so wie du das dort oben skizzierst, weil das Windrad dann durchdrehen und sich zerstören würde.

Bitte lasse doch einfach mal das Windrad weg, es geht um ein Wasserrad oder nicht?

Wenn du dort einen PWM Laderegler verwendest, der den Ladestrom ggf. zerhackt,
wenn der Akku (fast) voll ist, dann dreht das Wasserrad höher und erzeugt noch mehr Spannung...
Wenn das Wasserrad ggf. auch ohne Last auf Dauer stabil drehen kann,
also eine eigene Drehzahlbegrenzung z.B. durch den Aufbau mit bringt ist das OK und man kann so den Akku laden.

Gruß Frank

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

Hallo Much,

das was du meinst sind MPP Regler, keine PWM Regler. Das ist das Missverständnis.

MPP oder MPPT Regler lassen dann das Windrad im optimalen Drehzahlbereich laufen.
Lassen also, so wie du es beschreibst, das Windrad hoch laufen, indem der Ladestrom durch zerhacken reduziert wird.

'MPP' steht für max powerpoint. 'T' für Tracking.
Bei Kleinwindanlagen wird z.B. MPP für Netzeinspeisung verwendet,
indem die Powerkurve im Wechselrichter programmiert wird.
Bei Solar wird MPPT gemacht, d.h. ohne Powerkurve, wird permanent
der maximale Powerpunkt getrackt (gesucht).
Das wird vermutlich von einem Mikroprozessor gesteuert und ist mehr als reine PMW Technik.

Auch für Akkuladung gibt es Wind MPP(T) Regler, da ist MPP aber noch eher unüblich.

Schau mal hier: vielleicht ist das ja was für dich (es gibt dort auch Hydro Anwendungen):
http://www.midnitesolar.com/pr…ccessories

Wobei ich auch denke für dein Wasserrad ist kein MPP Regler erforderlich,
wenn du ungefähr den optimalen Arbeitspunkt mit dem Generator triffst sollte das passen,
auch weil die Drehzahl vom Wasserrad ja relativ konstant ist.

Gruß Frank