Elmotor till generator?

[TomasL]

2-3kW vindkraftverk.
Du måste tänka på följande:


Turbindiametern blir ca 6m, eller så, vilket betyder att du måste ha en mast på ca 10-15M och dessutom krävs det bygglov.

Det bästa är naturligtvis att använda en Asynkronmotor, fördelen är att du kan koppla in den på nätet, utan en massa problem.
DOCK, mycket viktigt, du måste kunna reglera varvtalet på turbinen på nått sätt, då motorn inte får snurra för snabbt.
Asynkronmotorn fungerar som en generator, så fort den drivs över det asynkrona varvtalet, dock om varvtalet blir för högt så släpper magnetfälten och det slutar fungera.
Resultatet blir att turbinen börjar rusa, med sannolika haverier som följd.

Dessutom måste turbinen vara försedd med en broms, så du kan stoppa den, du måste även ha möjlighet att kunna vrida den ur vind.

Varvtalsreglering sköter du antingen med en effektiv broms (genererar värme), variabel växellåda (dyrt och ineffektivt), Ställbara turbinblad (komplicerat) eller vrider hela turbinen ur vind.

Nackdelen med asynkronmotorn som generator (också dess fördel) är att den måste vara ansluten till elnätet, annars fungerar det inte.
Fördelen är ju naturligtvis att spänning och frekvens bestäms av nätet, vilket är mycket bra (inga komplicerade omformare och reglerutrustning.) En annan fördel är att det blir mycket säkert, ingen risk för ofrivillig spänningssättning (om du har brutit strömmen till fastigheten t.ex).

Nackdel, funkar inte som reservkraft.

Med en bilgenerator eller annan likande DC/AC generator är du begränsad med effekt.
Du måste använda en frekvensomformare för att få ut 230/400V.
Du får i regel ingen riktig sinusspänning ut.
Du får inte koppla in den på nätet om du inte investerar i mycket dyr säkerhetsutrustning.
Funkar naturligtvis som reservkraft.
I övrigt gäller samma när det gäller turbinen mha säkerhet varvtal osv (dock kan inte dessa generatorer släppa vid höga varvtal, kan dock naturligtvis bli överbelastade istället).

Läs min tråd från tre år sedan eller så, om mina erfarenheter om just vindkraft.

[sumpen]

Varför måste asynkronmotorn vara ansluten till nätet? Borde väl kunna generera utan att vara ansluten?

Jag tänkte pitcha bladen för att styra varvtalet. Även så den kan pitcha ur vind vid för hög vindstyrka.
Nogrannheten på att hålla 230v är inte livsviktig då jag skall ha resistiv last som elpatroner. Om jag nu tänkte rätt med det.

[TomasL]

Asynkronmotorn när den används som generator måste ha magnetiseringsström, vilket den får från nätet.
När den snurrar som generator är belastningen på nätet 100% reaktiv belastning, vilket inte mäts av elmätaren.

Det fungerar så här:
När vinden börjar driva turbinen och motorn börjar snurra.
Du mäter då motorns varvtal, när motorns varvtal blir översynkront kopplas motorn in på nätet, motorn magnetiseras och börjar producera ström. Vips har du en generator.
Dock det översynkrona varvtalsområdet den kan fungera inom beror värdigt mycket på motorkonstruktionen, när jag pratade med ABB då den tiden begav sig, så var varvtalsområdet på en standardmotor relativt snävt, typ 100-200 varv eller så, därefter släpper magnetfältet och allt börjar rusa okontrollerat.

[sumpen]

Jag läste att man kan använda som generator utan att vara inkopplad mot nätet. Men då får det inte vara belasting påkopplad när motorn står still. En sådan lösning är ju inte svår konstruerad. Varvtalsvakt som kopplar på belastning över X rpm.

Fast enklast är nog kanske att koppla in den i centralen då. Och göra en styrning att när den producerar, så lägger man på den reaktiva belastningen. I detta fallet elpatroner.
Som ett första steg iaf. Då gäller det bara att ha koll på styrning för att reglera varvtalet på turbinen.

[danei]

elpatroner är inte en reaktiv last. En asynkronmotor funkar inte alls bra utan ett styvt nät. Men visst går det i nödfall, men då men en mycket lägre belastning.
Om man överdimensionerar motorn så riskerar man inte att övervarva den. (så länge nätet finns)

[TomasL]

Jag läste att man kan använda som generator utan att vara inkopplad mot nätet. Men då får det inte vara belasting påkopplad när motorn står still. En sådan lösning är ju inte svår konstruerad. Varvtalsvakt som kopplar på belastning över X rpm.

Fast enklast är nog kanske att koppla in den i centralen då. Och göra en styrning att när den producerar, så lägger man på den reaktiva belastningen. I detta fallet elpatroner.
Som ett första steg iaf. Då gäller det bara att ha koll på styrning för att reglera varvtalet på turbinen.

Jo det kan fungera, om man har rejäla kondensatorbatterier som kan ge den erforderliga magnetiseringsströmmen.
Men det är inte speciellt enkelt att kontrollera det.
Som danei skriver, man behöver ett styvt nät om man skall använda en asynkronmotor som generator.

Litet förtydligande, elpatronerer är i det närmaste en ren resistiv last och kan inte ge den reaktiva lasten som generatorn kräver.

Reaktiv last skapas av antingen kondensatorer (Kapacitiv last) eller Elmotorer (Induktiv Last).
Vid en ren resistiv last är effekten lika med Spänningen x Strömmen.
Dvs Ström och spänning ligger i fas med varandra. Maximal ström vid maximal spänning.

Vid en reaktiv last är spänning och ström förskjutna sinsemellan, kallas fasförskjutning, och betecknas med cos (fi), du kan se det på motorns märkplåt.

Vid en ren kapacitiv last är strömmen förskjuten +90 grader före spänningen, vilket innebär att Maximal ström erhålles vid 0V, och vid en ren induktiv last är strömmen förskjuten -90 i förhållande till spänningen.

Reaktiv last är i princip "onyttig last" och något Nätleverantörerna avskyr, eftersom man måste dimensionera kablarna och övriga nät efter detta värde.
Reaktiv effekt mäts i VAr, den skenbara effekten, dvs den man dimensionerar kablarna efter är den Skenbara effekten, vilken mäts i VA.
Den effekten man använder i en apparat är den "Verkliga effekten" och mäts i W.
Skenbar effekt (VA) = Reaktiv effekt (VAr) + Verklig effekt (W)

[sumpen]

Självklart var det en fel-sägning av mig. Menar såklart resistiv last.

Om man nu skulle vilja bli nätlös, helt självförsörjande. Vad för generator skulle vara bäst att ha. Och vart får man tag i sådana?

Sen pratade du om bilgenerator. Men med begränsad effekt. Vad menar du med det? För det finns ju elpatroner för 12 och 24 V, som inte är allt för dyra.

[TomasL]

Tja, en bilgenerator till exempel ligger väl kanske på 30-70A eller så, med 14V så blir det väl max 1 kW eller så, kanske.
Skall du ha ut 50HZ, så behöver du nån form av inverter, som också är begränsade till vad de klarar (och blir rätt dyra vid högre effekter).

Dessutom blir det rätt häftiga kablar om du skall köra 50A genom dem. (för att inte tala om 2kW = 150A vid 14V)

2x10m 16mm kabel och 50A får du ett spänningsfall på 1,4V och 56W i förlust genom kabeln

40mm kabel ger runt 0,5V spänningsfall (fortfarande rätt högt)

[säter]

Lastbilsgenerator på 2kW borde gå att hitta.
Om jag fattat saken rätt, är du inte i behov av normal nätspänning, utan ska bara ha för att värma vatten?

[Nerre]

Om man nu skulle vilja bli nätlös, helt självförsörjande. Vad för generator skulle vara bäst att ha. Och vart får man tag i sådana?

En "riktig" generator. Jag vet inte vad de kallas, men de har en separat magnetisiering av rotorn. Man har alltså släpringar och magnetiserar rotorn med likström. Om jag inte förstått fel så använder man den magnetiseringsströmmen för att reglera spänningen, och generatorns varvtal för att reglera frekvensen.

Det går såklart att använda en generator med permanentmagneter i rotorn, men då kan man inte reglera spänningen särskilt bra (men för elpatron är det kanske genomförbart).

[sumpen]

Lastbilsgenerator på 2kW borde gå att hitta.
Om jag fattat saken rätt, är du inte i behov av normal nätspänning, utan ska bara ha för att värma vatten?

Precis, tänkte värma accumulatortankar och möjligen varmvattensberedare.

Men som TomasL sa, så behövs enormt grova kablar för 12 och 24V. Då kanske det inte är att föredra..

[TomasL]

En bilgenerator är en "Riktig" generator med separat magnetiseringslindning.
Dock fortfarande, även vid 24V så blir det häftiga "Bussbars" dvs riktig massiva kopparstänger för att hantera dessa strömmar.

Med tanke på kopparn mm, så kommer "kabeln" att väga runt 1kg/m "stängerna en diameter om ca 12 mm

Så vid 24V 2kW så behöver du använda minst 100^2mm "stänger" total vikt blir då runt 18kg för 2x10m (detta enbart för att leda ned från masten)
Kostnad, tja räkna med 200-400:-/kg

Ärligt talat, glöm lågspänning vid dessa effekter.

[sumpen]

Om man nu skulle vilja bli nätlös, helt självförsörjande. Vad för generator skulle vara bäst att ha. Och vart får man tag i sådana?

En "riktig" generator. Jag vet inte vad de kallas, men de har en separat magnetisiering av rotorn. Man har alltså släpringar och magnetiserar rotorn med likström. Om jag inte förstått fel så använder man den magnetiseringsströmmen för att reglera spänningen, och generatorns varvtal för att reglera frekvensen.

Det går såklart att använda en generator med permanentmagneter i rotorn, men då kan man inte reglera spänningen särskilt bra (men för elpatron är det kanske genomförbart).

Jaha, så släpringarna är endast till för att magnetisera rotorn? Låter intressant... kan man läsa mer om detta någonstans.. sök förslag?
(inget för detta projekt, men av allmän intresse)


Men detta med permanentmagneter i rotorn.. Vart kan man köpa sådana. Hittar bara folk som gör egna, vilket jag inte vill just nu.

[blueint]

Låter nästan enklast att använda generator som man får tag på och reglera den efter behov på elektronisk väg i avseende på startmagnetisering, spänningsreglering, rusningsblockering mm ..?
Sätter man regulatorn direkt vid generatorn slipper man också dom värsta effektförlusterna. Även om 100 A (P=R*I²) och liknande ger stora förluster snabbt.

[TomasL]

Wikipedia ger dig svar