Välkommen! För att skriva i forumet måste du logga in först. Har du inget konto går det bra att registrera ett eller logga in med Facebook här. Det kostar inget.  :)

Författare Ämne:  Gamla 12/24V likströmsgeneratorer vs moderna "växelströmmare"?  (läst 2147 gånger)

JohnA

  • Inlägg: 1090
  • Snål nord-vallentunisk skrotfyndande återanvändare
    • Uppland
    • EM34
Denna tråd har sin uppenbarliga koppling till den jag nyss startade om att bygga litet ångdrivet elverk, men jag tycker det är två olika delar som kan diskuteras var för sig.

Bilgeneratorer tycks vara generallt usla vad verkningsgraden beträffar. I en bil har detta hittills inte spelat någon större roll, eftersom elbehovet ändå är försvinnande litet i förhållande till den mängd bränsle som går åt för att få bilen att röra sig. Det kan vad jag förstått röra sig om flera 100 Watt enbart i likriktarförluster hos en växelströmsgenerator. Hur är det då med de gamla likströmsgeneratorerna i jämförelse? Det jag tror mig veta om dessa är att de krävde mer snurr på motorn för att börja ladda, och att de i förhållande till storlek och vikt gav betydligt mindre effekt, men nu är det framför allt verkningsgraden jag funderar över. Järnförluster finns förstås precis som i växelströmsgeneratorn, men då i rotorn i stället för i statorn. I stället för spänningsfallet i sex likriktardioder har likströmsgeneratorn rimligtvis någon grad av förluster i kolborstarna. Om fakta pekar på att kolborstade maskiner så som truckmotorer och gamla likströmsgeneratorer har bättre verkningsgrad än de flesta växelströmsgeneratorer man hittar i halvgamla bilar, blir det självklart vad jag ska leta efter till ett litet elverk för långsam batteriladdning hemma på gården.

Skitless på översittare med attityden "köp en xxx istället så funkar det bättre". -Inte mitt fel att jag har gott om egna idéer medan de måste låna andras. Kör min 40 år gamla Saab V4 på drygt fyra deciliter milen till vardags. http://ecomodder.com/forum/em-fuel-log.php?vehicleid=847

borsdorfer

  • Inlägg: 332
    • Skåne
Det finns likströmsmaskiner med permanentmagneter. Bäst verkningsgrad vid låg effekt. Spänningen beror på vartalet.

torbjorn

  • Inlägg: 13683
    • Medelpad
Likströmsgeneratorerna för bilbruk är nog inte mycket bättre än en växelströmsgenerator när det gäller verkningsgrad.  Visserligen slipper man ju diodspänningsfallen, men man får fortfarande en hel del belastningsförluster pga rotorlindningens resistans och spänningsfall mellan kol och kollektor. Och magnetiseringsförluster, järnförluster torde nog vara i stort sett desamma.

Jag anser fortfarande att den bästa lösningen ur verkningsgradssynpunkt är att välja en överdimensionerad växelströmsgenerator och ta ut så låg ström ur den att belastningsförlusterna inte spelar så stor roll. Kanske 20-30 % av märkström.  Och så kör man den på "lagom" högt varvtal. Varvtalet ska vara så högt att den inte behöver magnetiseras onödigt hårt för att hålla spänningen uppe (på så vis slipper man ju både järnförluster och det mesta av fältlindningens strömförbrukning), men inte så högt att mekaniska förluster från kylfläkt etc , hysteres- och virvelströmsförluster mm börjar bli alltför besvärande.   Jag kan tänka mig att idealvarvtalet för en normal gammal bilgenerator (t ex en Bosch K1) ligger runt 3000 r/min när den går lätt belastad, något högre om man måste belasta generatorn hårdare.

Likriktarförlusterna tror jag var större på de äldsta växelströmsgeneratorerna från omkring 1970, senare har diodspänningsfallen under belastning sjunkit litegrann. Vill man få ner dem ännu mer skulle man kunna överväga att göra sig en brygga med kraftiga schottkydioder istället för vanliga kiseldioder.  Dioderna som används i 5 V-likriktaren i större PC-nätdelar skulle nog kunna komma till användning där.
Om även schottkydioderna anses ha för stort framspänningsfall, så skulle man kunna överväga att börja blanda in modern kraftelektronik och göra en aktiv brygga med mosfettransistorer.

JohnA

  • Inlägg: 1090
  • Snål nord-vallentunisk skrotfyndande återanvändare
    • Uppland
    • EM34
Större växelströmsgenerator med lågt effektuttag och aktiv likriktning med MOSFET låter som rätt väg att gå för bästa verkningsgrad. Aktiv likriktning borde inte vara ett hopplöst svårt projekt, det handlar ju trots allt bara om att detektera nollgenomgångar och slå till/från rätt transistorpar. Med given rotationsriktning borde sekvensen vara självklar så att ingen extra sensor behövs. Att sätta en permanentmagnet i rotorn och reglera laddningen med likriktartransistorerna (PWM eller fasvinkel) borde trolla bort magnetiseringsströmmen. Med en stark magnet blir det å andra sidan högre virvelströmsförluster i statorn, men om generatorn ändå inte ska jobba så hårt kan ju en svagare magnet väljas.

En borstlös trefasmotor med permanentmagneter kanske kan vara ett bättre val? Elcykelnav, elsparkcyklar, hoverboards/"Kina-segways" och liknande med en motoreffekt
på några 100-tal watt borde gå att få tag på billigt för oss snåljåpar, med tanke på hur ofta kinaskräp går sönder.

Beträffande verkningsgrad och belastning hos en vanlig växelströms bilgenerator kanske det i viss mån ger sig själv om den i första hand används för att ladda en bank med blyackumulatorer? Laddströmmen är hög när batterierna är relativt urladdade, men sjunker med tiden och just därför tar de sista laddningsprocenten mycket längre tid än de första. Kan bara motorn som driver generatorn snurra effektivt (eller snylta gratis på befintligt energiflöde) vid låg belastning borde det bli riktigt bra i slutänden. En liten luftkyld fyrtaktsmotor av den typ som sitter i de flesta portabla elverk är inget mirakel av verkningsgrad, och vid låg belastning är en sådan direkt katastrofal, men körs den på gengas eller ånga och uppvärmning är det primära målet borde det bli lönsamt ändå.
Skitless på översittare med attityden "köp en xxx istället så funkar det bättre". -Inte mitt fel att jag har gott om egna idéer medan de måste låna andras. Kör min 40 år gamla Saab V4 på drygt fyra deciliter milen till vardags. http://ecomodder.com/forum/em-fuel-log.php?vehicleid=847

torbjorn

  • Inlägg: 13683
    • Medelpad
En annan möjlighet kan ju vara att man samkör det förbränningsmotordrivna elverket med en annan energikälla som är fri från driftkostnader men istället har lägre effekt.  T ex utnyttja förbränningsmotordriften för att ladda batterierna med hög laddström så länge de kan ta emot den höga strömmen (dvs upp till kanske 70 % laddningstillstånd), och parallellt har man en liten solcellsanläggning som får ansvara för att se till att batterierna blir fulladdade åtminstone någon gång då och då. Får man tag i ett billigt kina-offgrid-vindelverk av den typ som prånglades ut för 10-15 år sedan men inte alltid motsvarade förväntningarna, kan det ju också få hänga med tills det havererar.

Jag skulle tro att även om man sätter ett skäligt pris på förlusterna i likriktaren i en växelströmsgenerator (med hänsyn till drivmotorns driftskostnader mm), så är det nog svårt att få insatsen att bygga en aktiv likriktare lönsam.

torbjorn

  • Inlägg: 13683
    • Medelpad
Det har börjat dyka upp färdiga kretsar för att styra mosfet som aktiv likriktare, tillverkarna brukar skryta över sina lösningar som t ex "Ideal Diode" eller "Smart Diode".
Ett exempel bland många är TI's LM74670, datablad finns på https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm74670-q1.pdf .
Borde bli ett bekvämt sätt att bli av med förlusterna pga framspänningsfall i likriktarbryggan, så länge frekvensen inte är alltför hög (se graferna på sid 14 i databladet). 300 Hz som anges som maximum, får man ju om en 12-polig synkronmaskin går med 3000 r/min.

Andra intressanta tillämpningar för denna komponent är t ex för att ersätta bakströmsrelät vid likströmsgeneratorer eller som isolationsdiod i anläggningar där samma strömkälla ska ladda flera batterier som man inte vill ha direkt parallellkopplade.

G-son

  • Inlägg: 50
    • -
Det har börjat dyka upp färdiga kretsar för att styra mosfet som aktiv likriktare, tillverkarna brukar skryta över sina lösningar som t ex "Ideal Diode" eller "Smart Diode".
Ett exempel bland många är TI's LM74670, datablad finns på https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm74670-q1.pdf .
Det var en intressant krets! Betydligt dyrare än simpla dioder (och det tillkommer ju en MOSFET också), men när minsta möjliga förluster krävs borde den extrakostnaden vara motiverad.


 


Dela detta:

* Inloggade just nu

229 gäster, 4 användare (1 dolda)
xaelanar, alternaiv, Larus Canus

* Forum

* Om tidningen Åter



- Tidningarna blir utnötta och får fötter. Bara kompletterar gamla tidningar så alla finns :) Viktigt.
/Jandi

* Nya inlägg

* Nytt i ditt landskap

För inloggade medlemmar visas här nya lokala annonser, aktiviteter och presentationer.
Logga in eller
registrera dig.
 :)

* Nya annonser