Borstlös AC-motor som generator, transformator?

[FredrikNestor]

Hej!

Jag ska bygga ett vindkraftverk på ca 500W. Som generator använder jag en borstlös navmotor för elcyklar. Den är på ca 500W 24V. Den innehåller inga kugghjul, så den bör hålla länge utan underhåll.

Motorn har tre sladdar, precis som små borstlösa motorer för RC-flygplan m.m.
Kan jag transformera upp spänningen? Hur i så fall, det är ju tre sladdar?
Anledningen till att jag vill ha högre spänning är för att slippa ha en grov, dyr kabel mellan vindkraftverket och huset.

Jag funderar på att lägga upp en byggtråd eller liknande, jag tror att det finns fler som är intresserade av hemmabyggda vindkraftverk, det verkar ganska populärt nu.

EDIT:
http://www.windpower.org/en/tour/wtrb/syncgen.htm står det mer om
"Synchronous Generators".
Problemet med min generator är ju att den bara kommer snurra i 3-10 varv/sek, dvs 3-10Hz, och det går väl knappast att transformera... Verkar som jag får tänka om..

Mvh

Fredrik

[Jonas L]

Under förutsättning att detta är en PMSM så är du rätt på det. Du får ut en växelspänning som du kan transformera. Däremot är det troligt att motorn har ett högre poltal, vilket innebär att den elektriska frekvensen går med en multipel av den mekaniska hastigheten. Du bör försöka mäta frekvensen vid konstant hastighet, alternativt plocka isär den och ta reda på poltalet.

Sen kommer ju frågan om du vill ha AC eller DC ut. Är svaret AC så kan man ju direkt undra om du tycker det är ok att frekvensen varierar så mycket som den kommer att göra? Spänningen kommer också att variera med vind och last.

Om jag skulle byggt motsvarande skulle jag ha gått över till DC så fort det var rimligt och därefter använda en DC-DC-omvandlare. Nackdelen är att du måste köpa eller konstruera omvandlaren, samt att verkningsgraden kan komma att lida beroende på omvandlaren. Fördelen är att ljuset inte kommer att blinka om du har tillräckliga kondensatorer. Att göra avvägningen mellan switchad omvandlare, vanlig trefastrafo eller att använda 24V hela vägen går heller inte att göra om man inte vet vad du vill ha ut eller hur långt det är mellan kraftverket och huset.

[Glenn]

Alltså, snurrar den i 3-10rpm så lär du ju inte få ut i närheten av några 500W.. snarare 5W, och då är väl kanske inte kablarna problemet ?

Jag skulle också likriktat så fort som möjligt.

F.ö brukar motorcyklar ofta ha trefasgeneratorer, som då likriktas direkt.

[danei]

Men i princip all transmission på land är trefas växelström.

[Jonas L]

Sant, men jag gissade (kanske felaktigt) att syftet inte var att fasa in den på nätet. Det är inte direkt meningsfullt att mata nätet med 500W (vilket ju är en toppeffekt, så det blir ju ingen större effekt vid normal vind). Däremot att driva några lampor eller vad man nu kan hitta på gör det ju till ett kul projekt.

Trådskaparen skrev förresten 3-10 varv/s, inte per minut.

[danei]

Nej men ac är smidigt att transformera upp för en överföring.

[Andy]

Med låg eller varierande frekvens är det inte helt enkelt!

[FredrikNestor]

Glenn, vad menar du med att jag bara kommer få ut 5W? Jag har inte provat så jag vet inte. Det jag vet är att kör man motorn med 24V så snurrar den ca 4varv/sek, och är riktigt stark, klarar att åka uppför små backar utan att ens trampa på cykeln.

Jag vet faktiskt inte vad jag ska driva med vindkraftverket. Funderar på att driva ett element, bra nu över vintern, eller att värma vatten i varmvattenberedaren. Det är ju bara som experiment, vad jag driver är inte lika viktigt, det får jag bygga vidare på nästa vår. Vet inte ens var jag ska ha vindkraftverket än, jag vill bara bygga ett vindkraftverk, och testa det över vintern och se vad det klarar. Kul att exprimentera med olika vingar, olika anfallsvinkel o profil på vingarna osv.

[Glenn]

Jag läste ju fel, då jag direktöversatte varv/sek till rpm, vilket ju är helt felaktigt och vilket Jonas L helt riktigt påpekade.

Jag tror dock fortfarande inte att du får ut i närheten av 500W med 180-600rpm, nu har
jag ju inte data på den förvisso, och efterssom den inte är avsedd att köras som generator blir det nog svårt
att hitta också.. möjligen finns det nån uppskattning man kan göra baserat på hur det brukar bli när man kör
liknande motorer som generatorer.

Men man kan ju tänka baklänges, 500W är ganska mycket, det är väl ungefär vad en äldre moppemotor klarar av att
trycka ur sej (0.7hk väl ? och max var 1hk, vilket inte alla hade), ska man tappa ur det ur vind får det nog både blåsa bra och
man får ha en ganska stor propeller på axeln. ..Detta i sin tur kräver ju en ganska stabil konstruktion om det ska hålla.

Med reservation för att jag inte är någon expert på vindkraft, men för att få ut 500W så måste du ju ovillkorligen ha in en
bit mer än så i andra ändan (pga förluster), från vinden alltså, och det är mycket effekt i sammanhanget.

Jag tror att du på sin höjd kan få ut typ 80W utan utväxling och med ordentligt med vind. ..men det är ju bara en ren gissning.


Men tolka det inte som att jag tycker du ska lägga ner, det är väl bara att prova, det skulle jag ha gjort

[bearing]

Om den som motor ger 500W vid 4 varv/sekund kommer den så klart ge ungefär 500W som generator vid samma varvtal. Lite försvinner i lindningsresistansen och över likriktardioderna.

Varför skulle den inte klara 500W? Det finns navmotorer för cyklar på 1000W, ja till och med 2000W. Det är kontinuerlig effekt. Folk tar kortvarigt ut 10kW ur 1000W-motorer.

Propellern måste vara tillräckligt stor så klart. Det finns enkla formler för att räkna ut erfoderlig diameter.

[xxargs]

det man göra för att uppskatta möjlig effekt är att mäta spänningen vid en given rotationsvarvtal (man får en konstant liknande antal Volt per varv per sekund) andra steget är att korsluta lindningarna och rotera så fort att uppmätta strömmen i kortslutna lindningarna inte ändrar sig speciellt mycket även om man varierar varvtalet upp och ned en del (denna test kommer att rotera tyngre än när du mätte spänningen, dock inte tvärstopp som man kanske tror i första skedet) - detta är generatorns maxström och mer ström än så kan du inte få ur motorn/generator ens om du varvar i flera tusen varav per minut och detta bestäms av permanentmagneternas magnetflöden kort sagt.

sedan när man känner till hur många volt per varv per sekund gånger max strömstyrka så kan man finna ut ungefär vilket varvtal (+ 10% eller så) som krävs för 500 Watt uteffekt, och man inser ganska snabbt om man snurrar dubbelt så fort och kan hantera dubbla utspänningen på vettigt sätt så kan man få ut 1 kW etc. om man har en vindturbin som kan leverera så mycket effekt vid dom aktuella varvtalen.

[bearing]

Jag tror att en sån motor bränner lindningarna innan magneterna begränsar.

[Icecap]

Och som det framgick av en annan tråd om vindkraft får man inte utan bygglov sätta upp en vindsnurrar med en diameter över 1m, och en snurrar på 1m i diameter ger som mest 470W efter vad jag minns.

Så det kvittar om motorn kan ge 500W, om man gör den mest optimala propeller får man inte ut mer än dessa 470W och då ska effektiviteten på motorn vara 100% vilket den inte kommer att vara pga. likriktning, den kommer maximalt att kunde vara 91% pga. likriktar spänningsfall (24V & 1V över varje diod). Sedan ska spänningen stegas upp, det sker som bäst med en effektivitet på runt 85%, totalt blir det alltså maximalt runt 360W som kan komma ut. Vid 24V är det runt 17A som mest som kommer och visst, har man LÅNGA kablar kan det bli en förlust men motsvarar dom omvandlarförlusterna?

Men man kan transformera vid att ta 3 st lika transformatorer som man sätter hhv. mellan fas 1 & 2, 2 & 3 samt 1 & 3.

[säter]

Och som det framgick av en annan tråd om vindkraft får man inte utan bygglov sätta upp en vindsnurrar med en diameter över 1m,

Enl. Daniel.H på Maskinisten, så är det 2m diameter som gäller.

[Icecap]

Kan vara jag mindes fel på storleken men jag är skaplig säker på att den största "bygglovsfria" vindsnurrar hade den maximala effekt av 470W.