Litet dieselelverk

[YngLi]

Skulle man inte kunna bygga ett elverk ungefär som i bilden nedanför, så man kan använda en vanlig generator och varvtalsstyra en drivmotor efter hur effektbehovet ser ut, som en kul grej om inte annat.

Tycker det borde gå att köra drivmotorn på flera olika sätt.

Jämförarna(?) (röda 1:an och 2:an) kan man lägga i styrenheten förstås.

Edit, För styrning av generatorns varvtal kan man nog ta en vanlig centrifugalregulator, så den ställer om pumpen.
Om man gör en jätte enkel variant får man väl se upp så verket inte vickar omkull under drift

Edit, särskrivning mm

[Nerre]

Du kommer att få väldigt låg verkningsgrad om du ska blanda in hydrualik. Varför krångla till det så mycket?

En motor som kopplas med rem och remskivor till en generator.

Sen brukar man normalt reglera varvtalet på motorn mot frekvensen på spänningen ut från generatorn (då kompenserar man för eventuellt slirande i driften).

Spänningen reglerar man genom att reglera magnetiseringen i generatorn.

[YngLi]

Vad jag vet har hydraulik ganska hög verkningsgrad, fast det kanske gäller att hålla flödena låga och sträckorna korta.

Om man har en generator som kan ge hög effekt (vid behov) så måste ju drivmotorn vara ganska stor och det borde vara dumt/ ineffektivt att rusa en stor motor utan knappt någon belastning bara för att hålla frekvensen rätt när belastningen är låg, som vid direktdrift.

Edit, Det är väl därför delvis de där inverterelverken (eller vad de heter) går ned i varv, för att spara bränsle.

[Nerre]

Det är möjligt att hydraulik har hög verkningsgrad, men vad jämför du då med? Grejen är att en motordriven generator i sig redan har väldigt låg verkningsgrad, man vill alltså blanda in så lite grejer som möjligt som sänker den ännu mer.

Det är antagligen betydligt vettigare att i såna fall peta in en frekvensomformare på utgången så att frekvensen ut blir mer eller mindre oberoende av generatornjs varvtal.

[YngLi]

De där frekvensomformarna verkar vara ganska dyra.

Jag har inte jämfört, jag vet inte vad det är för siffror som gäller för de olika varianterna, men det skulle vara kul att veta.

[Electricguy]

Direktdriven generator borde ju ha högst verkningsgrad. Då är det ju bara genomgående axel och koppling för sänker effektiviteten.

[YngLi]

Om effektbehovet vore konstant och inte varierade så borde det vara effektivast med direktdrivning.

Men om effektbehovet varierar mycket och man bara vill ha en motor för driften av generatorn borde det vara lönsamt att sänka varvtalet på motorn vid låg belastning, kanske kan man hitta data någonstans på hur mycket bränsle en motor drar obelastat vid olika varvtal?

Om man tittar på ett diagram över en motors effektutveckling vid olika varvtal t ex http://www.hatz-diesel.com/index.php?id=72&L=1
så ser man att tillgänglig effekt varierar ganska mycket mellan 1500RPM och 3000RPM.

Exempel, Man behöver effekten motorn 1B50 (motorn i länken ovan) har vid 3000 RPM vid maximal belastning av en generator under en tid, vid en annan tidpunkt behöver man kanske bara effekten som samma motor kan utveckla vid 1500 RPM eller vid ett ännu lägre varvtal, det borde då vara onödigt att rusa motorn bara för kunna hålla frekvensen rätt (om man använder en "vanlig" generator).
Om man ändrar utväxlingen i stället för att rusa motorn då belastningen på generatorn är låg borde motorn dra betydligt mindre bränsle, det tror då jag, men jag vet inte.

En grej är ju om motorn går på ett lågt varvtal för att belastningen är låg i fallet variabel utväxling, och en större last plötsligt kopplas in på generatorn, motorn kan ju inte då på/ från ett lågt varvtal utveckla den effekt som krävs. Och frågan då är väl om man i ett extra svänghjul kan lagra energi tillräckligt för att tillse att generatorn håller varvet/ frekvensen under den tid det tar för motorn att komma upp i varv nog, upp i varv så den kan utveckla nog med effekt för att driva generatorn, samt lite till då svänghjulet också behöver varvas upp på nytt?

Jag vet inte, det kanske blir så mycket förluster här och där att förtjänsten med ett lägre motorvarvtal går om intet?

Edit,

[Icecap]

Det finns ju en anledning till att det finns kraftverk med inverter inbyggd...

[blueint]

Finns det några siffror på hur effektiva de olika lösningarna är?, och vad brukar SMPS omvandlaren (VFD) förlora?

[svanted]

jag är inte så säker på attt bränslebesparingen mellan en motor som går obelastad på 1500 rpm versus tomgång ? 600 är större
än effektförlusten i en sinus inverter, tror att vinsten finns ngn annanstans.

[Nerre]

Hur mycket bränsle en motor drar beror ju inte direkt på varvtalet, det beror på lasten.

Att motorn drar lite mer på högre varvtal (olastad) än på tomgång beror ju på att dess last (lagerförluster etc) ökar vid högre varvtal (eftersom "avverkad sträcka per tidsenhet" för lagerytorna ökar vid högre varvtal).

[YngLi]

Det är nog som ni skriver.

Om man tittar här -> http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_ ... lculations så ser det väl i alla fall inte så bra ut.

Det är förstås möjligt att det det finns någon annan CVT -> http://en.wikipedia.org/wiki/Continuous ... ansmission som skulle kunna göra jobbet bättre också.

Men jag är lite osäker på det där med dieselmotorns bränsleförbrukning, har man en motor som är anpassad för en stor last så tycker då jag att den borde arbeta ganska ineffektivt när lasten är låg/ mycket låg (om man måste rusa den med låg belastning, om man använder en vanlig generator). Det kan ju va idé att skaffa flera elverk istället om effektbehovet varierar mycket , fast det blir inte lika bekvämt förstås.

Edit1, lade till "det blir inte lika bekvämt."

Edit2, Man har i alla fall flera växlar på en t ex bil (man har ju inte bara en växel och en mycket stor motor), kommer man till en backe (med en bil) så växlar man ner om man skall kunna hålla hastigheten, och man ligger inte och rusar på en låg växel i onödan om det går att lägga i en högre växel (när det går "lätt"). Sedan brukar man med en bil växla ner innan man kommer in i en brant uppförsbacke (om man vill vara säker på att kunna hålla hastigheten).
Att hastigt öka belastningen på en generator (fallet variabel transmission) det blir ju lite som att köra bil "i mörker", plötsligt är man i en brant backe på en ganska hög växel och det är för sent att växla ner om man skall kunna hålla hastigheten med den motoreffekt man har (man "kör" ju på en hög växel innan backen), det är ju då det kunde vara bra att ha lite extra energi i ett svänghjul, ett svänghjul som kan "göra jobbet" den tid det tar att växla ner för att få lite "snurr" på motorn, så den kommer upp i ett varvtal som gör att man kan klara backen med bibehållen hastighet.

Att ha en direktdrivet elverk borde vara som att köra en bil på en växel som är anpassad för att kunna klara den brantaste backen man kan tänka sig att hamna i, eller??

Sedan verkar förlusterna vara större för bensinmotorer än för dieslar när motorerna inte arbetar fullt, verkar det som av vad jag har lyckats läsa.

Fast jag vet inte, men jag tänkte jag skulle "kolla" mer.

Edit3, I exemlet/ jämförelsen med en bil gäller förstås att man skall skall hålla en konstant hastighet när man kör, samma hastighet på hjulen (frekvensen) när man kör.

När maximal eller nästan maximal effekt behöver utvecklas (i fallet variabel utväxling) kunde man koppla om oljeflödet (om man använder hydrostatisk transmission som CVT), koppla om oljeflödet med ventiler så hydraulpumpen vid dieselmotorn direkt driver hydraulmotorn som driver generatorn, då kunde man samtidigt koppla bort svänghulsdriften, det borde minska förlusterna en del vid höga effektuttag, bör ju bara vara att koppla in svänghjulet igen när belastningen minskat något.

Edit4,
Eller så kunde man använda någon slags vanlig enkel styrd koppling mellan dieselmotorn och generatorn "rakt på" och parallellt med det andra systemet som man då skulle kunna koppla bort ev också med styrda kopplingar, så man i princip skulle kunna få vanlig direktdrivning när lasten är hög.

[YngLi]

Så här kanske?

Med styrda kopplingar (skissen).

Man kunde kanske jämföra om man hittade uppgifter på verkningsgraderna som blueint skrev?

Jag har lite skrot liggande (bilder) som man ev skulle kunna testa lite med på skoj, det fattas "bara" lite kunskap och tid just nu

Det orange elverket har en trasig generator men motorn är ok, gaspådraget funkar som gaspådraget på vissa traktorer, man ställer i önskar varvtal med en spak (börvärde?) och sedan sköter en inbyggd varvtalsregulator insprutningspumpen, jag är ganska säker på att det fungerar så.

Om man skulle prova att få till en variant med kopplingar så skulle man vilja ha kopplingar som gick till och från med någon mekanik typ som man trycker ut och in spetsen på en kulspetspenna, kanske så man spänner en fjäder för att ansätta eller frigöra kopplingen på ett sätt så energi åtgår endast momentant för det, samt så det bara åtgår bara lite energi för att frigöra den ansatta fjädern eller liknande för att ansätta eller frigöra kopplingen. Eller någon annan typ av koppling?

Edit, Man borde då kunna få fördelarna direktdrift ger vid höga belastningar.
Exempel, Utgår i exemplet från ett läge då elverket är i direktdrift och när belastningen har varit hög. När belastningen har varit låg en tid kopplar man in den hydrostatiska transmissionen med koppling1 (under tiden som dieselmotorn driver generatorn direkt via koppling4, då motorn går på fullvarv 3000RPM), man kopplar in svänghjulet (koppling2) och ökar hastigheten på svänghjulet till det önskade med hjälp av hydraulpump1 (om man änvänder en hydrostatisk CVT), när svänghjulet har fått "rätt" varvtal kopplar man in generatorn via koppling3 samt frigör koppling4 (direktdriften), samt låter dieselmotorn gå ned i varv och ökar deplacementet hos hydraulpump som drivs av dieselmotorn.
Om nu belastningen nu skulle öka så gäller det förstås att energin i svänghjulet räcker så länge att motorn hinner varva upp för att kunna av ge den effekt som behövs, att svänghjulet minskar i hastighet bör ju inte spela så stor roll efter som man bör kunna "ta igen det" eftersom/ senare/ under en tid framöver.
Om nu belastningen förblir hög/ överskrider en viss nivå under en viss tid t ex kan man välja att öka varvet på dieselmotorn till 3000RPM (i det här exemplet), det kan man ju göra genom att styra den hydraulpump som drivs av dieselmotorn samt förstås genom att ge rätt "gas", när motorn håller rätt varvtal (3000RPM i det här exemplet) kopplar man ur t ex först koppling3 och direkt in koppling4 och t ex sedan ur koppling2 och koppling1. O s v.

Edit, Roligt/ roligare hade förstås varit med en stationär variant och ett mycket stort och tungt svänghjul.

Edit, tog bort "ökar flödet" skrev "ökar deplacementet" (flödet skall ju vara ganska lika, lägre motor/ pumpvarvtal, större deplacement och lika stort flöde).

[säter]

Intressant idé.
Jag har själv tidigare skissat på en liknande konstruktion.
Dock något enklare.

Min tanke är att motorn hela tiden ska gå på full belastning.
Effekten ändras genom varvtalet.

I mitt fall har jag skippat svänghjulet mellan h-pump/h-motor.
Här har jag istället en stor hydraulackumulator.
Den ska ta hand om hastiga effektförändringar.

På förbänningsmotorn sitter en h-pump med fast deplacement.
På generatorn en h-motor med variabelt deplacement.
Deplacemetet styrs enbart av generatorns varvtalsregulator.

Det blir betydligt färre komponenter på detta vis.

[bit96]

Kanske kan man använda en automatväxellåda mellan motor och generator.
Lådan har förluster i bl.a. momentomvandlaren, men vissa lådor har 'gear-lock' på en eller fler växlar.