Photovoltaik, Windkraft, Lichtmaschine, Savonius usw.

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Autor
Photovoltaik, Windkraft, Lichtmaschine, Savonius usw.

    







BID = 899001

covenant1969

Gesprächig



Beiträge: 137
Wohnort: Alsleben
 

  


Hallo zusammen,

habe mich länger nicht gemeldet. Auch damals ging es um Verständnisfragen, die mich nun auch mal wieder quälen.

Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom über Solarmodule. Um eine Batterie/Akku aufzuladen werden Solarladeregler verwendet. Nun weiss ich, dass bei den Solarmodulen die Spannung relativ konstant ist, aber der Strom je nach Sonneneinstrahlung variiert.

Bei Windkraft wird der Wind eingefangen und in Bewegung umgesetzt. Gut finde ich an sich das Savonius Prinzip, aber das ist hier nicht das Thema. Ein Generator setzt dann die Bewegungsenergie in Strom/Spannung um. Hier variiert aber Spannung und Strom. Richtig?

Bewegungsenergie in Strom/Spannung umwandeln, das macht auch die gute alte Lichtmaschine. Ist das bei der auch so? Spannung und Strom variieren?

Habe gelesen, und ich weiss im Internet steht viel und nicht alles ist soweit richtig, dass sog. Laderegler für Windkraft auftretenden Strom/Spannung bei voller Batterie/Akku mit einer Heizpatrone verbrennen. Ein Solarladeregler dagegen trennt nur die Verbindung zu den Solarmodulen. Da stand dann nun dass ein Generator/Lichtmaschine (ist doch fast dasselbe vom Prinzip her oder) kaputt geht (Wicklungen brennen durch), wenn auftretende Energie durch Bewegung nicht verwendet wird.

Ist das beim Auto auch so? Nö oder? Stört das eine Lichtmaschine wirklich, wenn Sie dreht aber nirgends die Energie hin kann? Wie kann denn eine Wicklung durchbrennen wenn zwar eine Spannung am Generator/Lichtmaschine zwischen + und - Pol auftaucht aber der Stromkreis nicht geschlossen ist?

Ich möchte da wirklich gerne mehr wissen und was dazu lernen.

Danke
Gruss
Michael.

BID = 899009

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17417

 

  

Du solltest mal im Netz die Grundlagen zum Generator durchlesen.
Egal ob du zum Antrieb des Generators Windräder oder Wasserturbinen oder einen Automotor benutzt die Grundlagen dazu sind gleich.
Bei Windrädern werden nicht ohne Grund Tragflächenprofile verwendet. Den durch die Stellung der Tragflächen lässt sich die Drehzahl und auch die Leistung regeln. Jeder Generator benötigt eine Regelung um erstens die Drehzahl und damit die Frequenz und zweitens die Spannung konstant zu halten. Eine Wicklung im Generator brennt durch den Strom durch, nicht durch die Spannung.
Steigt die Spannung eines Generators zu stark an kann höchstens die Isolierung beschädigt werden und dann bekommt die Wicklung auch einen Schaden, denn sie wird dann teilweise kurzgeschlossen.

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Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

BID = 899018

powersupply

Schreibmaschine



Beiträge: 2921
Wohnort: Schwobaländle

Der Grund ist ganz einfach:
Der Windgenerator wird durch den Wind angetrieben und ist im einfachsten Fall nicht verstellbar.
Was passiert wenn nun der Genrator nicht mehr durch die (Netz)Last gebremst wird?
Er geht im schlechtesten Falle durch und wird durch Überdrehzahl zerstört. Daher benutzt man hier eine Ersatzlast.
Im Auto hingegen kann das durch den Motor nicht passieren da der eh nicht schneller dreht als mit Maximaldrehzahl.

powersupply

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powersupply
Es gibt 10 Arten von Menschen. Solche die Binärtechnik verstehen und die anderen.

BID = 899020

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17417


Zitat :
powersupply hat am  9 Sep 2013 20:57 geschrieben :


Der Windgenerator wird durch den Wind angetrieben und ist im einfachsten Fall nicht verstellbar.
Was passiert wenn nun der Genrator nicht mehr durch die (Netz)Last gebremst wird?
Er geht im schlechtesten Falle durch und wird durch Überdrehzahl zerstört.

powersupply


nein die Windkraftanlagen verstellen zuerst die Flügel und reduzieren die Drehzahl über das Generatorgetriebe, zudem haben die eine mechanische Bremse am Generatorantrieb. Reicht das immer noch nicht drehen sie sich aus dem Wind. Bei Anlagen mit 1,5 MW wird es mehr als problematisch diese Leistung zu verheizen.

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BID = 899023

Murray

Inventar



Beiträge: 4665


Zitat :
der mit den kurzen Armen hat am  9 Sep 2013 21:05 geschrieben :

Bei Anlagen mit 1,5 MW ...


Ob TE sowas im Sinn hat?
Von Interesse ist doch eher was man sich zu Hause hinstellen kann.

BID = 899038

Verlöter

Schreibmaschine



Beiträge: 1658
Wohnort: Frankfurt am Main


Zitat :
Ein Generator setzt dann die Bewegungsenergie in Strom/Spannung

Zunächst liefert der Generator eine Spannung. Ein Strom fließt erst wenn der Generator belastet wird. Die Spannung ist die Ursache für den Strom.

Zitat :
Bewegungsenergie in Strom/Spannung umwandeln, das macht auch die gute alte Lichtmaschine. Ist das bei der auch so? Spannung und Strom variieren?

Bei einer ungeregelten Lichtmaschine wäre die Spannung proportional zur Drehzahl. Ist die Lichtmaschine belastet, wir betrachten es mal als ohmschen Widerstand, dann würde der Strom sich proportional zur Spannung verhalten. Also doppelte Drehzahl = doppelte Spannung = doppelter Strom = vierfache Leistung. Da dieses Verhalten unerwünscht ist (wer will schon langsamer fahren weil die Batterie schon voll ist), hat man den Regler ersonnen. Wird nicht die volle Leistung der Lichtmaschine benötigt drosselt dieser das Erregerfeld in der Lima, die Ausgangsleistung sinkt. In Wirklichkeit mißt der Regler lediglich die Bordspannung und versucht diese auf 14,4 zu halten. Wird im Fhzg sehr wenig Strom benötigt wird die Feldwicklung praktisch abgeschaltet, die Lima liefert nichts. Da brennt also nichts durch. Bei primitiven Motorradlichtmaschinen sieht das ein wenig anders aus, ist allerdings so ausgelegt dass auch hier nichts durchbrennt, da wie schon angemerkt gewisse Drehzahlen nicht überschritten werden.

Zitat :
Stört das eine Lichtmaschine wirklich, wenn Sie dreht aber nirgends die Energie hin kann?

Wenn sie geregelt ist nicht, eine ungeregelte Lichtmaschine würde durchgehen, die Spannung also unzulässig hoch ansteigen, die Feldwicklung oder Rotorwicklung würde durchbrennen. Dies war vor hundert Jahren ein großes Problem als es noch keine Regler gab. Einziges Problem wäre die unbelastete Drehtstromlichtmaschine. Hier können Spannungssitzen auftreten die die Gleichrichterdioden zerstören können. Diese Lima braucht eine Batterie als Puffer.

BID = 899059

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Ich auch noch!


Zitat :
Ein Generator setzt dann die Bewegungsenergie in Strom/Spannung um.
Nein, er erzeugt nicht Strom DURCH Spannung (S), sondern Strom MAL Spannung (W).


Zitat :
Hier variiert aber Spannung und Strom. Richtig?
Das passiert bei einem Solarmodul, je nach Sonneneinstrahlung und Belastung, auch.
Verantwortlich dafür sind unterschiedliche Kennlinien und auch andere Kopplungskoeffizienten.
Ein Generator dreht sich wesentlich schwerer, wenn er belastet wird, und deshalb muss man beim Kraftwerk ein paar Schaufeln Kohle mehr einlegen, wenn morges alle Kaffee kochen.
Die Sonne aber wird nicht wirklich dunkler, wenn du deinem Solarmodul Energie entnimmst.


Zitat :
das macht auch die gute alte Lichtmaschine. Ist das bei der auch so? Spannung und Strom variieren?
Wenn du mal in eine qualifizierte technische Anleitung schaust, dann liest du auch beim Auto nur "Generator" und nicht "Lichtmaschine".


Zitat :
dass sog. Laderegler für Windkraft auftretenden Strom/Spannung bei voller Batterie/Akku mit einer Heizpatrone verbrennen. Ein Solarladeregler dagegen trennt nur die Verbindung zu den Solarmodulen.
Das kann so sein, muß aber nicht.
Man kann auch die Steigung der Propellerblätter verstellen, damit die Drehzahl nicht unzulässig hoch wird, und manche Solarregler schliessen das Solarmodul kurz, anstatt es nur abzuschalten.


Zitat :
Da stand dann nun dass ein Generator/Lichtmaschine (ist doch fast dasselbe vom Prinzip her oder) kaputt geht (Wicklungen brennen durch), wenn auftretende Energie durch Bewegung nicht verwendet wird.
Ist wie gesagt das Gleiche, nicht das Selbe, und die Wicklungen brennen normalerweise nicht durch, sondern das ist erst ein Folgeschaden.
Wenn man dem Generator keine Leistung mehr entnimmt, dann bremst er nicht mehr, und deshalb steigt gewöhnlich die Drehzahl stark an.
Das kann zur mechanischen Zerstörung führen, aber auf jeden Fall steigt die gelieferte Spannung, und diese wiederum kann zu Schäden an der angeschlossenen Elektronik führen. Wenn es dadurch zu einem Kurzschluß kommt, können auch mal die Wicklungen verschmoren.


Zitat :
Ist das beim Auto auch so? Nö oder?
Doch ja.
Bei allen Autos, die ich in den letzten 30 Jahren gefahren habe, stand in irgendeiner Anleitung, daß man keinesfalls bei laufendem Motor die Batterie abklemmen darf.

Zitat :
Stört das eine Lichtmaschine wirklich, wenn Sie dreht aber nirgends die Energie hin kann?
Der Generator wird beim Erreichen einer bestimmten Spannung (ca. 14V) vom Laderegler abgeregelt.
Im Generator dreht sich ja ein Magnet, und hier ist das ein Elektromagnet.
Wenn man dem Elektromagneten den Strom wegnimmt, erzeugt er kein Magnetfeld mehr, und der Generator erzeugt keine Spannung mehr.
So einfach geht das.

BID = 899068

covenant1969

Gesprächig



Beiträge: 137
Wohnort: Alsleben

Danke für die Antworten. Im übrigen war die Formulierung Strom/Spannung nicht mathematisch gemeint

Die unterschiedlichen Generatorkonzepte (Windkraft vs. Auto) orientieren sich wie ich verstand daran, dass im Auto eine gewisse Maximaldrehzahl festgelegt ist, bei der Windkraft aus Effizienz Gründen aber eine niedrigere als die theoretische (Sturm) Maximaldrehzahl des Windrades angenommen wird.

Der Bereich der Spannung eines Solarmodules ist nicht so gross wie der eines Generators. Das macht die Photovoltaiktechnik wohl auch elektrisch einfacher verarbeitbar. Ich formuliere es mal einfachst. Während bei der Photovoltaik einfache PWM Regler Ihr gutes tun, aber ein MPP Regler 20-30% mehr bringen kann, muss es bei der Generatortechnik immer ein MPP Regler sein. Zumindest so wie ich das Prinzip PWM/MPP verstanden habe.

Gibt es denn Generatorkonzepte bzw. Generatoren die sich da elektrisch ähnlich oder ähnlicher verhalten im Vergleich zu Solarmodulen?

Ich denke da natürlich weniger an Megawatt Anlagen. Daher fügte ich auch Savonius als Windradkonzept mit in den Text ein. Da kann ich keine Rotoren in/aus dem Wind drehen oder so. Zu Savonius Windkraftanlagen gibt es dann nur die Möglichkeit das System zu bremsen indem der Generator als Motor verwendet wird. Richtig?

Ich las von Euch, dass Solarladeregler die Module entweder trennen (offener Stromkreis) oder kurzschliessen, wenn die Batterie/Akku voll ist. Was gefällt (bitte in Anführungszeichen verstehen) denn den Solarmodulen aus dem Aspekt Langlebigkeit heraus besser?

Gibt es hier jemand der eine Solar- oder Windkraftanlage oder sogar beides betreibt?

Gruss
Michael.

BID = 899079

Verlöter

Schreibmaschine



Beiträge: 1658
Wohnort: Frankfurt am Main


Zitat :
Zu Savonius Windkraftanlagen gibt es dann nur die Möglichkeit das System zu bremsen indem der Generator als Motor verwendet wird. Richtig?

Nein der Generator wird als Generator verwandt. Je stärker der belastete Generator erregt wird je stärker steigt seine Ausgangsleistung, somit benötigt er ein höheres Antriebs-Drehmoment, also bremst er die gesamte Anlage. Je nach Auslegung der Anlage kann dann der Generator überlastet werden. Es wäre unsinnig einen riesigen Generator zu verbauen, nur weil alle 10 Jahre mal Orkan ist. Der kleinere Generator kann dann im Orkan überlastet werden. Dagegen werden dann gewöhnlich Vorkehrungen getroffen, z. B. eine mechanische Bremse.

BID = 899084

Ltof

Inventar



Beiträge: 9255
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
covenant1969 hat am 10 Sep 2013 06:53 geschrieben :

Während bei der Photovoltaik einfache PWM Regler Ihr gutes tun, aber ein MPP Regler 20-30% mehr bringen kann

Nur, wenn vorher eine sehr schlechte Anpassung zwischen Modulspannung und Akkuspannung vorlag. Ansonsten bringt der MPP-Regler bei kleinen Insel-Anlagen nichts bzw. sogar noch weniger. Das liegt zum einen an den Wandlerverlusten und an der Tatsache, dass das MPP-Prinzip falsch verstanden wurde. Meistens wird das Modul im MPP betrieben (ganz Dumme benutzen dafür Längs- oder Shuntregler), ob das Gesamtsystem im MPP arbeitet wird gerne (meistens?, immer?) ignoriert.

Die meisten einfachen Solarregler tun dem Akku mit ihrer großen Hysterese keinen Gefallen und lassen viele Sonnenstunden ungenutzt.


Zitat :

muss es bei der Generatortechnik immer ein MPP Regler sein.

Nein, das ist Unfug. Wenn Repeller und Generator einigermaßen aufeinander und auf den Akku abgestimmt sind, wird da gar nichts geregelt. Erst, wenn der Akku voll ist, muss die überschüssige Leistung verbraten werden.

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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)


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