Ladeelektronik

[jb79]

Ich glaub die meisten haben einfach nen Gleichrichter und dahinter den Akku angeschlossen.

[Wolle]

Das vermute ich auch langsam.
Bloß dürfte bei dieser Methode das Problem sein, dass der Generator bzw. das Windrad sehr "schwergängig" (an)läuft, da der Bleiakku mit seinen paar Milliohm (differenzieller) Widerstand den Generator wie ein Kurzschluss belastet.
Habe gerade mal ne kleine Konstantstromquelle mit den LM317 nach dem Motto "quick and dirty" aufgebaut, zum testen.
Den R1 habe ich durch ein Trimmpoti ersetzt um mit verschiedenen Konstantströmen meinen Nabendynamo zu belastet.
Je mehr Strom ich eingestellt habe umso schwieriger lies sich der Generator drehen, ist ja logisch und sind ja keine neuen Erkenntnisse.

KSQ quick and dirty.png (39.16 KiB) 10985-mal betrachtet

Möchte das demnächt mal mit einem Schaltregler aufbauen zwecks Wirkungsgrad!

Habe dafür folgende Schaltungen gefunden:
- http://www.ledhilfe.de/viewtopic.php?t=2919
- http://www.mikrocontroller.net/articles ... s_im_Forum

Nur ist das Problem folgendes: Wenn ich meinen Generator nun mit 150mA Konstantstrom belaste und mit Hand drehe,
dann liegt noch eine Spannung um die 13-16V DC am LM317 an.
Mir ist klar, das der LM317 die überschüssige Energie verbrät, (nächster Aufbau mit Schaltregler) deshalb müsste der Strom weiter ansteigen damit der Generator weiter belastet werden kann --> Spannung sind weiter.
Vermutlich geht das in die Richtung MPPT aber vllt. kann man mit geringen Schaltungsaufwand die Konstantstromquelle (=KSQ) so beeinflussenmit das mit ansteigender Spannung (bei hohen Windgeschwindigkeit) der Stromfluss weiter ansteigt und bei niedrigen Windgeschwindigkeit wieder ein sinkender Strom aus der KSQ fließt.

Vllt. verseht ja jemand was ich meine, lässt sich bestimmt auch einfacher erklären....sry

Wolle

[bernhard8]

Mit Gleichrichter läuft der Generator nicht schwer an. Wie auch wenn kein Strom fliessen kann solange die Generatorspannung unter der Akkuspannung (plus Diodenspg) liegt.

Falls bei deiner Schaltung der Generator schwer anläuft (unter der Ladespannung) dann muss Strom von der Batterie rausfliessen! Würde ich kontrollieren bzw. eine Diode einbauen.

[Wolle]

das ist richtig: "Wie auch wenn kein Strom fliessen kann solange die Generatorspannung unter der Akkuspannung (plus Diodenspg) liegt."
--> praktisch Leerlauf, aber wenn die Generatorspannung jetzt nur geringfügig über die Akkuspannung steigt,
wird das Windrad doch wieder sofort stark ausgebremst durch das Laden (hoher Strom)
--> Generatorspannung fällt unter Akkuspannung --> wieder praktischer Leerlauf --> Generatorspannung steigt wieder über die Akkuspannung
--> und das ganze Beginnt von vorne

--> Kurzes laden --> kein laden --> kurzes Laden --> und so weiter...

Oder hab ich nen Denkfehler drin??

[bernhard8]

--> Kurzes laden --> kein laden --> kurzes Laden --> und so weiter...

Oder hab ich nen Denkfehler drin??

Das mag sein, aber diese Vorgängen laufen so schnell ab dass sie nichtmal messbar sind. Es stellt sich ein stationärer Wert ein. Den Wert gibt die Strom/Spannungskurve der Diode bzw. des Akkus vor. Schwingen wird hier aber nichts. Stationär gilt natürlich nur für den Moment in dem die Drehzahl am Rotor konstant ist.

Fazit: mit Gleichrichter zwischen Generator und Akku passiert folgendes:
Unter der Akkuspannung (genaugenommen plus Flussspannung von ca. 1V für 2 Dioden) fliesst kein Strom, der Rotor dreht frei.
Ab der Akkuspannung beginnt Strom zu fliessen (schon bei ein bisschen mehr Drehzahl/Spg. steigt der Strom sehr stark an) und es wird Energie vom Rotor in den Akku geschoben. Dadurch kann der Rotor nur schwer beschleunigen und die Akkuspannung steigt langsam. Hier passiert automatisch ein Regelmechanismus zwischen Rotordrehzahl und Akkuspannung/Strom.

Jedenfalls stellt sich immer je nach Rotordrehzahl ein passender Strom, also auch Momentanleistung ein. Der Rotor dreht viel schwerer. Ein Schwingen wird es nicht geben, da machen die Windgeschwindigkeitsänderungen (Böen) viel mehr aus.

Ich kann von meiner Anlage berichten dass diese Lösung extrem simpel und robust ist (habe einen extrem starken Gleichrichter). Sie ist auch von der Effizienz nichtmal so schlecht weil die Regelung (analog) sehr schnell durch die Diode erledigt wird.

Ideal ist die Situation aber nicht weil mein Generator einen Innenwiderstand hat (errechnet etwa 1.8 Ohm inklusive Generator, etwa 18m Zuleitungen und Gleichrichterdioden - differentieller Widerstand). Diesen Wert hab ich durch meine Messwerte ungefähr bestimmt. Wenn der Strom zu gross wird sinkt die Leistungsausbeute weil irgendwann der Großteil der Leistung im Innenwiderstand verbraten wird. Bis zu mittleren Windverhältnissen ist diese einfache Situation aber sogar sehr effizient (Thema: Leistungsanpassung - maximal kann die halbe Generatorleistung erzielt werden).

Zum Effizienzvergleich könnt ihr meine Grafik hier sehen:
http://www.scheisstechnik.at/windrad/ef ... 03.10.2010

Hier ist die erzielte Leistung über der Windgeschwindigkeit aufgetragen. Die blaue Linie stellt den Soll-Wert dar. An diesem Tag war die simple Diodenladung aktiv. Man sieht deutlich dass bis zu etwa 5m/sek Wind alles gut läuft. Dann bleibt aber die erzielte Leistung (rote Punkte) weit hinter der blauen Linie (Soll-Leistung) zurück. Grund ist der Generator-Innenwiderstand samt Verlusten. Hier ist der Strom viel zu hoch und die Spannung fällt in den Keller. Ab diesem Punkt würde eine andere Lademethode (guter Step-Down Wandler) besser funktionieren.

[Bernd]

Bloß dürfte bei dieser Methode das Problem sein, dass der Generator bzw. das Windrad sehr "schwergängig" (an)läuft, da der Bleiakku mit seinen paar Milliohm (differenzieller) Widerstand den Generator wie ein Kurzschluss belastet.

Das gilt nur für eine ohmsche Last, wie einen Heizstab.
Der Akku fungiert überhaupt erst als Last wenn die Ladespannung erreicht und überschritten wird.
Zuvor kann das Windrad völlig frei hochdrehen.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

das ist richtig: "
--> Generatorspannung fällt unter Akkuspannung --> wieder praktischer Leerlauf --> Generatorspannung steigt wieder über die Akkuspannung
--> und das ganze Beginnt von vorne

--> Kurzes laden --> kein laden --> kurzes Laden --> und so weiter...

Oder hab ich nen Denkfehler drin??

So krass ist das in der Realität nicht, zumal die anfänglichen Ströme noch nicht so hoch und damit die
rsultierenden Leistungen ebenfalls noch nicht sehr gross sind. Legt man den Ladebeginn aber zu tief,
kann das zu einem Abwürgen des Windrades führen.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Zum Effizienzvergleich könnt ihr meine Grafik hier sehen:
http://www.scheisstechnik.at/windrad/ef ... 03.10.2010

Super geile Auswertung Bernhard. Kein anderer kann so etwas schönes vorweisen.
An sich ist es eine Marktlücke, biete an was man dazu benötigt, möglichst als fertige
Einheit mit Software. Es gäbe sicherlich einige Abnehmer.

Grüsse

Bernd

[bernhard8]

echnik.at/windrad/effizienz.pl?datumvon=03.10.2010
Super geile Auswertung Bernhard. Kein anderer kann so etwas schönes vorweisen.
An sich ist es eine Marktlücke, biete an was man dazu benötigt, möglichst als fertige
Einheit mit Software. Es gäbe sicherlich einige Abnehmer.

Grüsse

Bernd

Herzlichen Dank Bernd. Ehrlich gesagt hab ich aber dzt. kein Interesse daran etwas zu verkaufen. Ich studiere aktuell und will mich aktuell möglichst gut fortbilden. Falls jemanden Details interessieren wie man sowas macht kann ich gerne Tipps dazu geben. Ich stelle auch gerne meine Codes zur Verfügung. Immerhin ist ja einiges davon auch wieder von anderen und fast jede nötige Software frei verfügbar. Falls ihr interessiert seid dann erstelle ich mal einen ausführlicheren Artikel von der Messung, Übertragung der Daten und Auswertung.