Tänker nyttja ett fattenfall i min närhet för att producera el.
Tack vare forumet vet jag nu att man kan använda en helt vanlig 3-fas asynkronmotor som generator om man jagar upp den i högre varv än märkvarvet.
Men hur är det med en helt vanlig 1-fasmotor, gissar att det vanligtvis också är en asynkronmotor? Jag menar modellen som vanligtvis är blåa/gråa till färgen och som sitter på pumpar, små bandsågar, etc. och ser lika dana ut som 3-fasmotorer till det yttre.
Går dessa också att använda som generator om man jagar dom äver märk-varvet?
Tanken är att det skall anslutas direkt till elnätet.
Vaför jag vill undvika 3-fas är att kabeln till vattenkraftverket skulle bli så mycket dyrare (runt 300m behövs).
Kurriosa: Jag kommer ha en fallhöjd på ca:30m och plocka runt 1l/s och skicka detta igenom en crossflowturbin (funderar också på en kugghjulspump men är osäker på verkningsgraden och om man kan hitta en för billig peng). Min förhoppning är att kunna plocka ut runt 500-1000W så motorn jag siktar på bör väl vara på runt 1kW.
Och råkar någon veta vart man kan hitta en enkel och beprövad ritning på en crossflowturbin är det ju såklart en bonus!
1-fas motor som generator (likt 3-fas asynkronmotor)
Vad ska du ha för reglering för att koppla generatorn till nätet?
Med en enfasmotor behöver du 3G1.5. med en trefasmotor 4G1.5 (1.5 är minsta kabeln som får användas i fast installation, sen får man räkna på spänningsfallet om man kanske inte behöver grövre kabel ändå). Prisskillnaden blir iaf marginell:
FR-N1XV-U/R 3G1,5 15:-/m
FR-N1XV-U/R, 4G1,5 18:-/m
Med en enfasmotor behöver du 3G1.5. med en trefasmotor 4G1.5 (1.5 är minsta kabeln som får användas i fast installation, sen får man räkna på spänningsfallet om man kanske inte behöver grövre kabel ändå). Prisskillnaden blir iaf marginell:
FR-N1XV-U/R 3G1,5 15:-/m
FR-N1XV-U/R, 4G1,5 18:-/m
300 meter kabel och 230 Volt låter inte kul - en elmotor drar ungefär samma ström oavsett om den går i tomgång eller fullt lastat, likaså generator av den här typen - i ditt fall minst 5, kanske runt 7 amperer för en 1kW motor och då en enfasmotor har hjälplindning med driftkondensatorn så är förmodligen strömförbrukningen ytterligare en del högre - kanske uppåt 8-9 ampere...
Tänk på en utomhussladdvinda och hur varm den blir vid 10 ampere på bara 25-50 meter - du skall runt 10 ggr längre...
3-fasströmmen @ 400 Volt är 1.44 ampere per fas vid 1000 VA gentemot 4.35 Ampere vid enfas 230 Volt
Koppar har 0.0175 Ohm/mm^2/m - vid 1.5 mm^2 ger det 0.01167 Ohm/m vilket ger 3.5 Ohm per ledare vid 300 meter
Förlusten är då 7 Ohm (2 ledare) * 4.35 Ampere^2 = 132.5 Watt för 1-fasalternativet
Med 3-fas @ 1.44 ampere per fas ger det 7.26 Watt per ledare eller 21.77 Watt förlust totalt.
Det är den ideala fallet, men normal så är motorn reaktiv till en stor del - även så när motorn går i generatordrift.
Räkna med motor med cos(fi)=0.7 (vanligt värde för elmotorer vid fullast) så ger 3-fas alternativet 2.062 ampere per fas för 1 kW förbrukning/leverans
medans enfasalternativet ger 6.21 ampere, är motorn på cos(fi)=0.5 så handlar det om 8.7 ampere
Räknat i kabelförluster @ 1.5 mm^2 så ger 3-fasalternativet 14.88 Watt per ledare eller 44.64 Watt totalt.
1-fas alternativet ger 271 Watt kabelförlust och är motorn på låga cos(fi)= 0.5 så är kabelförlusten 529.8 Watt
Spänningsfallet är 7.27 Volt per ledare eller 14.43 Volt över motorn polskor vid 3-fas fallet och 21.7 Volt per ledare eller 43.47 Volt över motorns polskor i 1-fasfallet och om 1-fasmotorn har cos(fi)=0.5 så är spänningsfallet 60 Volt om dessa arbetar som motor.
Observer att jag nu inte tagit hänsyn till att strömmen minskar när spänningen minskar över motorn, utan detta få ses som överslagsräkning...
Jag är inte säker - men har för mig att motor/generator av den här typen aldrig kan ge högre spänning än vad yttre nätet lägger på polskona och effektleveransen sker då genom att fasen/strömmen ligger efter men med omvänd tecken gentemot spänningen - droppar man 15 resp 44 Volt bara pga. resistanser i ledningen så ser jag en stor fara att verkningsgraden i stor sett försvinner då generatorn inte kan höja spänningen över vad som kommer in på polskruvarna (som alltid är en minimum ström pga. motorns induktans) och den ström den skickar ut vid rådande inspänning droppar ytterligare ett antal volt på vägen mot elmätaren, vilket gör att det inte är mycket kvar och det mesta avsätts som värme i kabeln...
En del av verkan kanske kan minskas med faskompenseringskondensatorer - men man måste vara försiktig där då full och överkompensering kan göra att motorn/generatorn går i resonans och försöker bygga sig sin egen lilla elgenerator-ö om den inte är hårt kopplad till styvt nät, vilket kan hända om ledningen är smal och lång.
Generatorer av den här typen kräver nämligen styva nät för att fungera med bra verkningsgrad och med styv nät så menas att varken fas eller spänning över anslutningsplinten varierar speciellt mycket när last/generator varierar sina belastningar mycket och faslägesändrar kraftigt - och detta går inte att få till om man har för mycket serieresitans (= lång smal kabel) mellan nät och motor/generator.
Av ovanstående uträkning så går 1-fas 230V alternativet bort helt om man skall hålla sig inom rimliga kabelareor och minimera förluster (dvs få något alls kvar...) och det är inte för inte som nästan all energidistrubition över längre sträckor går över 3-fasnät och med så hög spänning som det är praktiskt möjligt.
och efter detta så blir man ännu mera förundrad över jänkarna sätt att distrubiera strömmen till sina villor och kåkar med 1-fas transformatorer och lågspänd ström in i husen - det måste vara en veritabel distrubierad koppargruva i alla dessa bostadsområden samt att de förmodligen eldar en hel del el-energi för kråkorna där...
Tänk på en utomhussladdvinda och hur varm den blir vid 10 ampere på bara 25-50 meter - du skall runt 10 ggr längre...
3-fasströmmen @ 400 Volt är 1.44 ampere per fas vid 1000 VA gentemot 4.35 Ampere vid enfas 230 Volt
Koppar har 0.0175 Ohm/mm^2/m - vid 1.5 mm^2 ger det 0.01167 Ohm/m vilket ger 3.5 Ohm per ledare vid 300 meter
Förlusten är då 7 Ohm (2 ledare) * 4.35 Ampere^2 = 132.5 Watt för 1-fasalternativet
Med 3-fas @ 1.44 ampere per fas ger det 7.26 Watt per ledare eller 21.77 Watt förlust totalt.
Det är den ideala fallet, men normal så är motorn reaktiv till en stor del - även så när motorn går i generatordrift.
Räkna med motor med cos(fi)=0.7 (vanligt värde för elmotorer vid fullast) så ger 3-fas alternativet 2.062 ampere per fas för 1 kW förbrukning/leverans
medans enfasalternativet ger 6.21 ampere, är motorn på cos(fi)=0.5 så handlar det om 8.7 ampere
Räknat i kabelförluster @ 1.5 mm^2 så ger 3-fasalternativet 14.88 Watt per ledare eller 44.64 Watt totalt.
1-fas alternativet ger 271 Watt kabelförlust och är motorn på låga cos(fi)= 0.5 så är kabelförlusten 529.8 Watt
Spänningsfallet är 7.27 Volt per ledare eller 14.43 Volt över motorn polskor vid 3-fas fallet och 21.7 Volt per ledare eller 43.47 Volt över motorns polskor i 1-fasfallet och om 1-fasmotorn har cos(fi)=0.5 så är spänningsfallet 60 Volt om dessa arbetar som motor.
Observer att jag nu inte tagit hänsyn till att strömmen minskar när spänningen minskar över motorn, utan detta få ses som överslagsräkning...
Jag är inte säker - men har för mig att motor/generator av den här typen aldrig kan ge högre spänning än vad yttre nätet lägger på polskona och effektleveransen sker då genom att fasen/strömmen ligger efter men med omvänd tecken gentemot spänningen - droppar man 15 resp 44 Volt bara pga. resistanser i ledningen så ser jag en stor fara att verkningsgraden i stor sett försvinner då generatorn inte kan höja spänningen över vad som kommer in på polskruvarna (som alltid är en minimum ström pga. motorns induktans) och den ström den skickar ut vid rådande inspänning droppar ytterligare ett antal volt på vägen mot elmätaren, vilket gör att det inte är mycket kvar och det mesta avsätts som värme i kabeln...
En del av verkan kanske kan minskas med faskompenseringskondensatorer - men man måste vara försiktig där då full och överkompensering kan göra att motorn/generatorn går i resonans och försöker bygga sig sin egen lilla elgenerator-ö om den inte är hårt kopplad till styvt nät, vilket kan hända om ledningen är smal och lång.
Generatorer av den här typen kräver nämligen styva nät för att fungera med bra verkningsgrad och med styv nät så menas att varken fas eller spänning över anslutningsplinten varierar speciellt mycket när last/generator varierar sina belastningar mycket och faslägesändrar kraftigt - och detta går inte att få till om man har för mycket serieresitans (= lång smal kabel) mellan nät och motor/generator.
Av ovanstående uträkning så går 1-fas 230V alternativet bort helt om man skall hålla sig inom rimliga kabelareor och minimera förluster (dvs få något alls kvar...) och det är inte för inte som nästan all energidistrubition över längre sträckor går över 3-fasnät och med så hög spänning som det är praktiskt möjligt.
och efter detta så blir man ännu mera förundrad över jänkarna sätt att distrubiera strömmen till sina villor och kåkar med 1-fas transformatorer och lågspänd ström in i husen - det måste vara en veritabel distrubierad koppargruva i alla dessa bostadsområden samt att de förmodligen eldar en hel del el-energi för kråkorna där...
Shit... Det var mycket tragedi på en gång...
Tanken att försöka med 1-fas var att det vore enklare att koppla dom flesta av förbrukarna på "rätt" fas under sommartid för att få maximal nyttjandegrad, alltså skicka ut så lite som möjligt på elnätet. Man råkar ju ha fått en ny digital mätare som jag gissar inte kan snurra baklänges
Men ett stort tack. 1-fas är nerlagt, och det känns som om det är åt 3-fas och 2,5mm2 man får gå på. 20:-/m verkar man få hosta upp.
EKKJ 3 x 2,5 + 2,5
http://www.elonline.se/Shop/Index.php?sArtId=0030310
En kompletterande undran då.
Måste man ha grön-gul skyddsjord om man har jordfelsbrytare på båda sidor, samt att man jordar med med "skärmen"??
Dessutom vet jag inte om det finns kabel utan skyddsjord och blå ledare...?
En tråd extra jostar ju f-n utterligare 11:-/m
EKKJ 4 x 2,5 + 2,5
http://www.elonline.se/Shop/Index.php?sArtId=0010080
Edit:
Svarar mig själv:
Hittade kabel på CO.
http://www.clasohlson.se/Product/Product.aspx?id=286051
Tre ledare, ingen jord och nolla, så då måste det ju vara okej.
20:-/m.
Så då gäller det bara att hitta kabel i ett stycke, så att man slipper fem skarvar innan man är hemma.
Är det bättre att bara jorda skärmen vid motor/generator för att inte få problem med potetntialskillnader?
Jordfelsbrytare kommer ju ändå att användas?
Tanken att försöka med 1-fas var att det vore enklare att koppla dom flesta av förbrukarna på "rätt" fas under sommartid för att få maximal nyttjandegrad, alltså skicka ut så lite som möjligt på elnätet. Man råkar ju ha fått en ny digital mätare som jag gissar inte kan snurra baklänges
Men ett stort tack. 1-fas är nerlagt, och det känns som om det är åt 3-fas och 2,5mm2 man får gå på. 20:-/m verkar man få hosta upp.
EKKJ 3 x 2,5 + 2,5
http://www.elonline.se/Shop/Index.php?sArtId=0030310
En kompletterande undran då.
Måste man ha grön-gul skyddsjord om man har jordfelsbrytare på båda sidor, samt att man jordar med med "skärmen"??
Dessutom vet jag inte om det finns kabel utan skyddsjord och blå ledare...?
En tråd extra jostar ju f-n utterligare 11:-/m
EKKJ 4 x 2,5 + 2,5
http://www.elonline.se/Shop/Index.php?sArtId=0010080
Edit:
Svarar mig själv:
Hittade kabel på CO.
http://www.clasohlson.se/Product/Product.aspx?id=286051
Tre ledare, ingen jord och nolla, så då måste det ju vara okej.
20:-/m.
Så då gäller det bara att hitta kabel i ett stycke, så att man slipper fem skarvar innan man är hemma.
Är det bättre att bara jorda skärmen vid motor/generator för att inte få problem med potetntialskillnader?
Jordfelsbrytare kommer ju ändå att användas?
Gräva ner kabeln är inga problem så länge du har markägarens tillstånd, men du måste ha hjälp av en elektriker med rätt programvara att räkna ut om kabeln är tillräckligt grov och hur den ska avsäkras. Elektrikern vill då veta din förimpedans, den kan du få veta från nätägaren.
Sen måste du ha godkänd utrustning som kopplar ifrån generatorn vid nätbortfall, och i vissa fall nätägarens tillåtelse.
Du ska använda dom tre ledarna i kabeln till faserna, den oisolerade ledaren kopplar du ihop med "skärmen" och kopplar in till jord på båda sidor.
Sen måste du ha godkänd utrustning som kopplar ifrån generatorn vid nätbortfall, och i vissa fall nätägarens tillåtelse.
Du ska använda dom tre ledarna i kabeln till faserna, den oisolerade ledaren kopplar du ihop med "skärmen" och kopplar in till jord på båda sidor.
Om du inte ska behöva krångla till det extra mycket så måste du ha 4 ledare, alltså 3*area + area.
De tre är kantänka faserna och den sista, "skärmen", är pen, som blir nolla och jord på en plint i centralen, som den första kabeln du länkade till.
Har du inte den sista ledaren så blir det ingen jord och det är ju bra att ha.
Enfas går att göra men det förutsätter en rejäl transformator, så det blir lite att gå över ån efter vatten, för att spara en ledare.
Och om du nu gör detta så kolla så inte mätaren räknar fram på energin du skickar tillbaka, så du får betala för det du gör själv.
Eller gör det på riktigt, med tillstånd och rätt mätartyp.
Å andra sidan tycker jag att 60 minutliter låter lite för att driva en generator.
De tre är kantänka faserna och den sista, "skärmen", är pen, som blir nolla och jord på en plint i centralen, som den första kabeln du länkade till.
Har du inte den sista ledaren så blir det ingen jord och det är ju bra att ha.
Enfas går att göra men det förutsätter en rejäl transformator, så det blir lite att gå över ån efter vatten, för att spara en ledare.
Och om du nu gör detta så kolla så inte mätaren räknar fram på energin du skickar tillbaka, så du får betala för det du gör själv.
Eller gör det på riktigt, med tillstånd och rätt mätartyp.
Å andra sidan tycker jag att 60 minutliter låter lite för att driva en generator.
Det går också en bunt reaktiv energi i kabeln till generatorn hela tiden även när generatorn går lätt lastad för att hålla dess magnetisering och den energiförlusten får du betala för när generatorn inte producerar så mycket energi eller går på tomgång.
Med andra ord så är det två lägen som gäller - antingen generatorn helt bortkopplad eller så kör du på så hårt det går.
Jag håller med om att 60 minutliter inte är speciellt mycket att leka med även om de kommer med 30 m fall då det är 9.81 joule per kg vatten och meter fallhöjd i energiinnehåll, vi pratar då om ca 300 joule (Ws) per sekund och det ger inga 1 kW på generatorn även om det skulle vara 100% verkningsgrad turbin och resten.
du behöver säkert 5l/s bara för att åstakomma 1kW med generatorns och kablarnas förluster. En bra vattenturbin kanske ligger på 80% och då är de dessvärre enorma i storlek - skalar man ned så sjunker verkningsgraden fort.
Med ledningsfriktion med tryckfall och turbinförluster så är det nog snarare 10 liter/s som gäller om du skall få ut 1 kW netto ur anläggningen - klarar du det på 5 l/s så är anläggningen högeligen optimerad.
Förhoppningsvis kan du få betydligt mer än 1l/s från vattenkällan när generatorns väl snurrar, annars riskerar man mycket skrik för lite ull (sa kärringen som klippte grisen) med anläggningskostnader etc.
Ledsen om detta låter lite pessimistiskt - men det ingår att göra överslagskalkyler på tillgängliga resurser så man vet vad det fins att hämta innan man kör dig grävskopan och cementblandaren - annars kan det lätt bli besvikelse om man bara når 20% av den tilltänkta effekten (om det blir något alls kvar efter förlusterna i kabeln...) efter alla utlägg bara för att vattnet inte räcker till - när man väl räknar på detta efterhand....
Med andra ord så är det två lägen som gäller - antingen generatorn helt bortkopplad eller så kör du på så hårt det går.
Jag håller med om att 60 minutliter inte är speciellt mycket att leka med även om de kommer med 30 m fall då det är 9.81 joule per kg vatten och meter fallhöjd i energiinnehåll, vi pratar då om ca 300 joule (Ws) per sekund och det ger inga 1 kW på generatorn även om det skulle vara 100% verkningsgrad turbin och resten.
du behöver säkert 5l/s bara för att åstakomma 1kW med generatorns och kablarnas förluster. En bra vattenturbin kanske ligger på 80% och då är de dessvärre enorma i storlek - skalar man ned så sjunker verkningsgraden fort.
Med ledningsfriktion med tryckfall och turbinförluster så är det nog snarare 10 liter/s som gäller om du skall få ut 1 kW netto ur anläggningen - klarar du det på 5 l/s så är anläggningen högeligen optimerad.
Förhoppningsvis kan du få betydligt mer än 1l/s från vattenkällan när generatorns väl snurrar, annars riskerar man mycket skrik för lite ull (sa kärringen som klippte grisen) med anläggningskostnader etc.
Ledsen om detta låter lite pessimistiskt - men det ingår att göra överslagskalkyler på tillgängliga resurser så man vet vad det fins att hämta innan man kör dig grävskopan och cementblandaren - annars kan det lätt bli besvikelse om man bara når 20% av den tilltänkta effekten (om det blir något alls kvar efter förlusterna i kabeln...) efter alla utlägg bara för att vattnet inte räcker till - när man väl räknar på detta efterhand....
Det är helt rätt som xxargs säger, glöm inte att räkna ut hur mycket energi du genererar och vad paybacktiden blir. Ett bra exempel är solcellerna som installerades i tv-programmet sommartorpet. Om man räknar med att dom går för fullt på alla årets soldagar så får man en pay-off på 44 år!
Reaktiv effekt behöver man dock inte betala för som vanlig elkonsument, det är endast stora industrier som har mätning på sådant. Dock om du inte har riktig styrning så kommer ju motorn att stå och snurra och fungera som en pump när vattenflödet är för litet, och då förbrukar den energi.
Reaktiv effekt behöver man dock inte betala för som vanlig elkonsument, det är endast stora industrier som har mätning på sådant. Dock om du inte har riktig styrning så kommer ju motorn att stå och snurra och fungera som en pump när vattenflödet är för litet, och då förbrukar den energi.
Det blev lite att tänka på...
Ja, det kan ju ta ett tag att få tillbaka investerade pengar.
Räknar man med att få 300W/h så lär det ta runt 3 år innan man fått tillbaka sina 8-10.000:- som jag räknar med att det kommer att kosta.
Det får nog bli ett testskott utan den långa kabeln som ju är den dyra posten. Gammal elmotor och en hemmagjort turbinhjul är ju billigt (om tid är gratis d.v.s.).
Det kanske är HVDC man skall satsta på :-)
Det är också möjligt att öka på vattenuttaget, men vet ej hur mycket.
Ang. "godkänd utrustning som kopplar ifrån generatorn vid nätbortfall".
När nätspännigen försvinner så slutar en asynkronmotor att generarea ström om jag läst rätt. Så det är nog ingen risk att det kommer levereras ström ut på nätet. Unrar f.ö. om inte riksken med att skicka ut ström på nätet vid strömavbrått är överdriven (jag menar nu inte att man skall göra det). Nätet måste ju vara mer eller mindre kortslutet. Man borde väl snudd på behöva ett eget kärnkraftverk för att få upp någon spänning att tala om. D.v.s. om inte alla i staden har stängt av ALLA sina förbrukare.
Ja, det kan ju ta ett tag att få tillbaka investerade pengar.
Räknar man med att få 300W/h så lär det ta runt 3 år innan man fått tillbaka sina 8-10.000:- som jag räknar med att det kommer att kosta.
Det får nog bli ett testskott utan den långa kabeln som ju är den dyra posten. Gammal elmotor och en hemmagjort turbinhjul är ju billigt (om tid är gratis d.v.s.).
Det kanske är HVDC man skall satsta på :-)
Det är också möjligt att öka på vattenuttaget, men vet ej hur mycket.
Ang. "godkänd utrustning som kopplar ifrån generatorn vid nätbortfall".
När nätspännigen försvinner så slutar en asynkronmotor att generarea ström om jag läst rätt. Så det är nog ingen risk att det kommer levereras ström ut på nätet. Unrar f.ö. om inte riksken med att skicka ut ström på nätet vid strömavbrått är överdriven (jag menar nu inte att man skall göra det). Nätet måste ju vara mer eller mindre kortslutet. Man borde väl snudd på behöva ett eget kärnkraftverk för att få upp någon spänning att tala om. D.v.s. om inte alla i staden har stängt av ALLA sina förbrukare.
Det som kan orsaka ett farligt felfall är om den matande kabeln till din mätare går av, har du då en generator som matar ut spänning bakvägen kan det bli otäckt för den gubben som kommer och ska koppla in dig igen.
Om man har tillräckligt många kondensatorer inkopplade så fortsätter en asynkronmotor att generera ström även efter att nätet är bortkopplat, man kan tom sparka igång den som generator utan nät mha kondensatorer och ett batteri.
Kondensatorer finns ju en hel del idag i lysrörsarmaturer och även avstängda switchade nätdelar har ju filterkondingarna inkopplade jämt.
Det är en liten risk, men man får inte bortse från den.
http://www.saunalahti.fi/elepal/moottori/gener_e.html
Om man har tillräckligt många kondensatorer inkopplade så fortsätter en asynkronmotor att generera ström även efter att nätet är bortkopplat, man kan tom sparka igång den som generator utan nät mha kondensatorer och ett batteri.
Kondensatorer finns ju en hel del idag i lysrörsarmaturer och även avstängda switchade nätdelar har ju filterkondingarna inkopplade jämt.
Det är en liten risk, men man får inte bortse från den.
http://www.saunalahti.fi/elepal/moottori/gener_e.html
På sidan som mrfrenzy länkar till står det ju att även om man har en 3-fasmotor som generator så är det bäst att bara ta ut ström på en av faserna (eftersom tar man ut symmetrisk last så minskar man också magnetiseringen).
Såvitt jag förstår får man ut dubbelt så mycket effekt med 1-faslast som med 3-faslast på grund av detta problem.
Såvitt jag förstår får man ut dubbelt så mycket effekt med 1-faslast som med 3-faslast på grund av detta problem.
