Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon DanielCV » Mo 12. Apr 2010, 17:34

Hallo,

da Max und ich mit den vorhanden Tools, insbesondere deren Berechnungsumfang und deren Übersichtlichkeit und Handbahung nicht zufrieden war, habe ich mal eine Excel Version gemacht und es hier zum Download bereitgestellt:

Viel Spass damit !

Beste Grüße,
Daniel
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Mo 12. Apr 2010, 18:06

Hallo Daniel und vielen Dank für das Tool.

Ich habe gerade damit etwas herum gespielt und stelle fest, das das Tool Dinge errechnet die nicht unbedingt
logisch sind. Wenn ich z.B. die Spannung von 24V auf 12V reduziere, halbiert es mir zu diesem Zweck die Schenkelhöhe.
Vielmehr sollte es die Wicklungsdaten anpassen und nun mit dem gleichen Draht doppelt soviele Windungen errechnen.

Auch rechnet es mir bei einer Luftspaltdicke von z.B. 14mm irgendwelche Schenkelhöhen aus die entweder
nicht in den vorgegebenen Lufspalt passen oder aber diesen überhaupt nicht voll ausnutzen.
Anscheinend soll ich dann von Hand mit den Drahtwerten herum experimentieren bis ich eine passende
Schenkelhöhe gefunden habe ? Wäre ja nicht so schlimm, nur wissen muss der Anwender.

Alles in allen finde ich das Tool etwas verwirrend und für diejenigen, für die es sicher gemacht sein soll,
also Leute die sich mit der Materie noch wenig bis gar nicht auskennen, doch schwer zu durchschauen.

Schön wäre es wenn man einen Durchmesser vorgeben könnte, denn oft ist dieser ja durch eine zur Verfügung
stehende Scheibe vorgegeben. Wenn ich das recht verstanden habe muss man sich derzeit durch Veränderung
diverser Variablen langsam an den Wunschdurchmesser heran tasten ?

Das Thema Berechnung eines Scheibengenerators ist sehr komplex und daher finde ich das Tool trotz seiner
zumindest für mich etwas verwirrenden Oberfläche und Bedienung dennoch sehr hilfreich.
Ob die errechneten Werte stimmen habe ich nicht nachgeprüft.

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Mo 12. Apr 2010, 18:19

Je länger ich mit dem Tool rumspiele, desto mehr fällt mir ein das man Verbessern könnte.
Falls mein Gemeckere erwünscht ist würde ich mal ein paar Punkte aufzählen.

Erstmal noch eins, wenn ich lange genug mit den Drahtwerten herum spiele gelingt es mir die
Leistungskurve des Generators mit der des Windes nahezu in Deckung zu bringen.
Die Leistungskruve des Generators verläuft dann nicht mehr linear sondern ähnlich gebogen
wie die des Windes. Bei treffen sich nicht tangential sondern verlaufen nahezu parallel.

Ich kenne es nur so, das doppelte Drehzahl die doppelte Spannung ergibt.
Doppelte Spannung ergibt widerum "nur" die 4 fache Leistung und nicht 5 oder 6 oder 7 fach.
Eine Leistungskurve eines Generators müsste, an einer konstanten Last betrieben, immer gerade verlaufen.
Wie kommt ihr auf diese krumme Leistungskruve ?

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon DanielCV » Mo 12. Apr 2010, 19:02

Hallo Bernd,

also ich denke Du hast schon in etwa so gesehen wie es funktioniert, natürlich muss man nach wie vor noch ordentlich rumfummeln, aber es geht schon viel besser als mit den Tools von 24volt, finden wir jedenfalls.

Das schlagartige Ändern der Spannung etc, macht wenig Sinn, man muss sich eben festlegen und dann damit rechnen.
Und wenn man einen andere Spannung möchte, dann eine 2. Tabelle öffnen und das ganze nochmal eingeben.

Für Tipps sind wir natürlich offen, und wenn es Sinn macht, und leicht machbar ist, werden wir das Tool verbessern und neue Versionen hochladen.

Die Leistungskurve ist nicht Lastbezogen, sondern berücksichtigt nur den Innenwiderstand des Generators.

Ich kenne es nur so, das doppelte Drehzahl die doppelte Spannung ergibt.

Es ist ja unten auch nicht die Drehzahl an der Y Achse, sondern die Windgeschwindigkeit, und die Leistung des Generators steigt mit der Windgeschwindigkeit exponential und nicht linear.

Beste Grüße,
Daniel
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Mo 12. Apr 2010, 20:17

Die Leistungskurve ist nicht Lastbezogen, sondern berücksichtigt nur den Innenwiderstand des Generators.

Leistungskurven, das liegt in der Natur der Sache, sind eigentlich immer lastbezogen. Ohne Last keine Leistung.
Max sagte mir das die Leistungskurve quasi einfach der Windleistungskurve minus Generatorverlusten folgt.
Zumindest habe ich ihn so verstanden.
So ganz richtig ist das aber eigentlich nicht, denn es setzt einen idealen, unlinearen Verbraucher vorraus.
Leistungskurven werden eigentlich, da man den späteren Verbraucher ja nicht kennen kann, immer mit konstanter
Last dargestellt.

Die Drehzahl steigt linear mit der Windgeschwindigkeit.
Doppelte Drehzahl bedeutet doppelte Spannung.
Doppelte Spannung bedeutet vierfache Leistung (bei konstantem Verbraucher)
Doppelte Windgeschwindigkeit bedeutet aber gleichzeitig 8 fache Windleistung !

Die Leistungskurve des Tools stellt also den Idealfall dar, bei der der Generator mit höherer Drehzahl durch den Verbraucher,
den Akku oder den Wechselrichter, überproportional belastet wird um die Differenz aus Windleistungskurve und
elektrischer Leistungskurve durch höhere "Stromabnahme" anzugleichen.
Beide Kurven können nur dann annähernd parallel laufen, wenn sich die elektrische Last unlinear der Drehzahl angleicht.
Davon geht dieses Tool idealisiert aus.

Ist aber nicht so wichtig, andere Punkte sind sicher wichtiger.

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon DanielCV » Mo 12. Apr 2010, 22:57

Hallo Bernd,

jau, genau, das ist der idealisierte Fall, einfach um ein Gefühl zu bekommen, was man da plant.

Max und ich haben uns nochmal ein paar Stunden drangesetzt und haben ein paar Verbesserungen eingebaut. Update (Version 1.1) wurde auf meiner Homepage hochgeladen!
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon DanielCV » Di 13. Apr 2010, 17:42

Hallo,

nun ist Version 1.2 hochgeladen.

Bernd, nochmal was zu Leistungskurven von Generatoren - es ist wohl auch sonst üblich solche Leistungskurven darzustellen, die doch sehr der Windleistungskurve nahekommen, man schau nur mal die Leistungskurve des Black 600 an - nahezu 95% der Windleistung über den gesamten Bereich - schier unglaublich, scheint wohl aber so zu stimmen - auch hier ist das wohl ohne Belastung gemeint !?
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Di 13. Apr 2010, 19:02

Ohne Belastung keine Leistung. Ohne Leistung keine Leistungskurve... ;)
Aber du wirst recht haben, das sind im Grunde keine Praxis Kurven sondern für den Idealfall errechnete,
wenn der Generator das Windrad über die Steuerung ideal belastet. Also nicht KEINE Belastung sondern
eine ideale Belastung, also z.B. keine Heizpatrone.

Was du mit den 95% meinst ist mir aber nicht klar. Ich sehe eine Kurve die ca. 45% der Windenergie zeigt.

Du solltest dich aber nicht so lange damit beschäftigen weil ich meinen Einwand nicht so wichtig finde.
Wenn die Generatorleistungskurve näher an die Repellerkurve kommt, sieht man immerhin schön das
die Verluste durch Optimierungen gesunken sind. (Falls das überhaupt jemanden auffällt :( )

Grüsse

Bernd
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon DanielCV » Mi 14. Apr 2010, 11:37

Hallo Bernd,

ja, ich bin (leider) ein ziemlicher Perfektionist und mich interessieren alle Einwände und Details, nicht aus Klugscheisserei, sondern weil ich sehr gerne alles genau machen möchte und vor allem verstehen möchte was ich mache bzw. was ich falsch mache.

Mit 95% meinte ich nicht 95% der Windleistung, sondern 95% der Betz-Leistung.

Ich sehe, auch grössere Anlagen geben so Ihre Kurven an, es wird also wirklich von einem idealen Belastungszustand ausgeganen, das ist wohl standarisiert so ? Gibt es dafür einen DIN ?

Ja, genau, so wie Du es formulierst, ist das gemeint: Man sollte also versuchen die Generatorkurve möglichst nah an die Repellerkurve heranzubekommen, dann hat man einen recht idealen Generator für diesen Repeller.

Wo ich noch nicht so zufrieden bin, ist der Teil wo ich checken kann, wann der Repeller überfordert ist bzw unterfordert ist. In dieser Darstellung wäre der Repeller (teilweise) immer nur unterfordert... das wäre ja eingentlich ideal, wenn man das minimiert. Zu schön um wahr zu sein ?

Beste Grüße,
Daniel
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Re: Scheibengenerator Berechnungs-Tool

Beitragvon Bernd » Mi 14. Apr 2010, 12:14

Hmm also es gibt keine "Betz-Leistung" im eigentlichen Sinne, sondern Herr Betz hat "nur" heraus gefunden das
bei ca. 59% der Punkt ist wo der Versuch weitere Windenergie zu ernten kontraproduktiv verlaufen würde,
da man den Wind oberhalb 59% so verlagsamen würde das neu anströmender Wind das Windrad nicht mehr durchströmen,
sondern ihm ausweichen würde. Die Leistung muss also immer bezogen auf den Inhalt an Windenergie gerechnet werden,
nur das bei 59% Schluss ist.

Man hätte sich irgendwann auch mal einigen können darauf das man diese 59% als 100% ansieht. Das ist aber nicht erfolgt.
Insofern bezieht sich eine Wirkungsgrad- oder Leistungangabe immer auf die 100% die im Wind stecken.

Wenn du optimieren möchtest:
bestimmt 2min nach Erststart des Tools habe ich gegrübelt seit wann das TSR in U/min angegeben wird. :)
Erst dann merkte ich das die Einheiten wohl zur rechten Spalte gehören sollen, obwohl sie bündig an
der linken Spalte kleben. Die Beschriftung bündig zur jeweiligen Spalte fände ich verständlicher.

Einige Minuten habe ich mit Verändern/Optimieren der Ausgabe der Schenkelhöhe verbracht.
Trotz alles Bemühungen erschien das Ausgabefeld der Schenkelhöhe immer noch rot, was man gemeinhin mit
nicht passender Wert bzw. falsch assoziiert. Erst dann kam ich auf die Idee das dieses rote Ausgabefeld wohl auch bei
passenden Werten nie grün würde. (Das empfände ich übrigens als optimal) Wenn es seine Farbe immer behält, fände
ich einen anderen Farbton als gerade Rot = Fehler besser.

Grüsse

Bernd
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