Resistans i dioder och batterier

[Hemikring]

Alla säger att tråden ska vara så grov som möjligt, för värmens skull, men en grov tråd gör ju också att strömmen blir oerhört stor och därmed blir effekten större än vad turbinbladen kan ge. Om detta fungerar strider det mot energiprincipen. Jag kan helt enkelt inte förstå att det fungerar. Jag tror att generatorn måste dimensioneras efter turbinens storlek och om man inte gör den dimensioneringen med trådarean, då förstår jag inte hur det går till.

Det verkar som du letar efter något som begränsar generatorns effekt. Detta har du i andra änden av strömkretsen, nämligen belastningen, t ex en resistans som värmer upp din bostad. Generatorn står ju inte alldeles ensam i världen utan är inkopplad i en strömkrets och dimensioneringen av generatorn görs med hänsyn till turbinens storlek och med hänsyn till belastningens storlek där borta i andra änden.

[Hemikring]

Reaktansen brukar de som bygger sådana här generatorer bortse ifrån, det blir för krångligt annars.

Helt rätt!

[Hemikring]

Jag ska läsa igenom vad som står i de där länkarna, sedan åter kommer jag med impedans- och reaktansfrågor.

Nej, gör inte det! Det är för krångligt för dig och du kommer ändå inte att förstå det. Nöj dig med resistans och likström i början. Mycket lättare.

[Zigge]

Bra Hemikring, nu börjar vi närma oss vad jag är ute efter.

Nu har jag läst lite om impedans, reaktans och allt vad det heter och jag fattar absolut ingenting. Allt blir bara rörigt och jag vet inte vad som är en slutgiltig formel, eller bara härledning av allt jag läser. Bra att jag kan lämna detta tills vidare.

Om generatorn kopplas till ett batteri, där det inre motståndet är försumbart, då finns det ju inget annat som begränsar strömmen, annat än resistansen, eller impedansen i spolen. Om man kopplar generatorn till en resistiv last, då förstår jag att strömmen går att begränsa.

Jag fattar fortfarande inte.  

[Hemikring]

Om generatorn kopplas till ett batteri, där det inre motståndet är försumbart, då finns det ju inget annat som begränsar strömmen, annat än resistansen, eller impedansen i spolen.

I det fallet är det batteriets spänning som motverkar generatorns spänning. Man kan se ett batteri som en spänning i serie med en resistans.

U(G) är generatorns spänning.
U(B) är batteriets spänning.
R(B) är batteriets resistans.
I är strömmen.

U(G) = U(B) + R(B) * I

Vi antar att U(G) är konstant. När batteriet laddas upp ökar U(B) och då minskar I.

[ollebolle]

För att vara på säkra sidan tycker jag att det inte kan vara fel att ha för stor generator. Speciellt som det också blir onödigt slöseri att låta en stor del av effekten gå bort i riskskapande värmeutveckling.

Det är inte något  bra sätt att reglera effekten med hjälp av en inre resistans. Om det inte går att reglera effekten med turbinen så får man värma vatten eller liknande.

Det är ju så i alla såna här maskiner att man måste ha en reglering då effekten på turbinen pga vinden kan variera från några W till flera kW. Man kan jämföra en turbin som löper i t.ex 25 m/s och ger sin toppeffekt med en bilmotor som inte har någon gaspedal utan måste regleras med bromsarna. Det blir stora energier som ska tas omhand. Likadant blir det med generatorn. Den effekt man inte kan ta in i batteriet eller i huset får kylas bort. Bra då att inte det är generatorns inre resistans är så hög. Då skulle den brinna upp.

Det kan ju också vara bra att kunna värma stugan eller vattnet i en varmvattenberedare.

Det är en av anledningarna till att en nätansluten maskin kan vara bra. Då har man en näranog oändlig last att låta generatorn jobba mot.

Ett batteri kan ju inte heller ta emot hur mycket ström som helst. Man bör inte ligga så mycket över 14,5 V vid 20 grader. Då kokar vattnet snart bort och batteriet förstörs.

En generator med fältlindning kan ju styras lättare med fältlindningen. Den blir gaspedalen. Utan ström snurrar den lätt. Med lite ström snurrar den ganska lätt o.s.v. Ganska lätt att reglera effekten ur generatorn för att hålla viss spänning.

Men även här blir det en fråga om att få styrsel på en skenande rotor. När vinden ökar och generatorn reglerar sin spänning på 14,4 V och man inte använder mer effekt så måste effekt brännas bort.

På motsvarande sätt regleras hela stamnätet. Man bränner bort toppar som riskerar att få frekvensen att öka.

[Zigge]

Vi förstår inte varandra.  

I en spänningsregulerad bilgenerator uppstår aldrig problemet, för där går strömmen mot 0 när batteriet når full laddning. Likaså ökar strömmen när systemet belastas eftersom batterispänningen sjunker då. När det gäller den här typen av generatorer håller jag med er helt och hållet vad gäller trådarea och allat annat.

I en vindgenerator med magneter är det helt andra spelregler som gäller, för här finns inget som reglerar spänningen. Spänningen stiger i takt med vinden och i extremfall kan den kanske vara 50 - 100 volt rakt in i batteriet.  I takt med att spänningen stiger, stiger också strömmen och det finns inget som begränsar strömmen, annat än resistansen i statorn. Batterierna tål desutom inte vilken laddström som helst, så att eftersträva supraledare för oändlig ström skulle förmodligen resultera i att batterierna flyger rakt ur genom hustaket.  

Värmeproblemen är enorma i den här typen av vindgeneratorer, det är det ingen som förnekar. Vid 10 m/s brinner minst hälften av effekten upp i värmeförluster i statorn.

På den här bilden värmetestar grabbarna på otherpower.com en generator med traktorn som energikälla.


Fler bilder och snacket runt det hela finns att läsa här:
http://www.fieldlines.com/story/2007/2/6/1050/76556

Som sagt, jag fortsätter hävda att statorns resistans inte får bli för låg för då orkar inte turbinen driva generatorn, men hur dimensionerar man detta?  

[Zigge]

Hemikring, den här typen av generatorer är inte U(G) konstant. U(G) stiger väldigt kraftigt och vid en fördubbling av varvtalet är U(G) dubbeltså stor.
Om U(G) är 12 volt vid en vind på 3 m/s, borde den vara 24 volt vid 6 m/s och 40 volt vid 10 m/s.
Skillnaden mellan U(G) och U(B) omvandlas till ström, där resistansen avgör hur stor strömmen blir. Är det inte så?

Dessa generatorer kanske fungerar mot allt sund förnuft, trots det fungerar de.

[Hemikring]

I takt med att spänningen stiger, stiger också strömmen och det finns inget som begränsar strömmen, annat än resistansen i statorn.

Om man inte har någon elektrisk reglering så har man väl en mekanisk reglering som vrider på snurran så den inte går alltför fort? Annars riskerar man ju att den blåser sönder.

[Zigge]

Ja, man brukar vrida bort snurran från vinden vid 10 m/s.

[ollebolle]

Mycket intressant. Jag tror att i praktiken så är det så att de generatorer som arbetar med järnlösa spolar behöver högre frekvens och det passar bra med alla varv man behöver för att få ut erfoderlig spänning. Vi måste även vika oss för fakta då det finns en massa generatorer som fungerar på beskrivet vis.

Det fiffiga med dem att man får ut spänning vid låg vindhastighet (vilket man ofta får vid marknivå) och med ökande vindhastighet ökar varvtalet och effekten. Och man har inte oändligt med effekt att driva med. Tvärtom måste man ta hand om de få Watt man får i den lilla turbinen och svaga vinden.

Så vi pratar teori här.

Praktiskt så funkar det nog och man får vara glad att få den laddning man får.

Det svåra blir nog när man gör spolarna med tjock tråd att man inte får plats med alla varv för att få ut tillräcklig spänning.

[Hemikring]

Fler bilder och snacket runt det hela finns att läsa här:
http://www.fieldlines.com/story/2007/2/6/1050/76556

Som sagt, jag fortsätter hävda att statorns resistans inte får bli för låg för då orkar inte turbinen driva generatorn, men hur dimensionerar man detta?  

Du har fortfarande helt fel och det bevisas av den sida du länkar till. Där skriver de att de behöver sätta en resistans utanför lindningen för att få ner varvtalet. De skriver också att det vore nyttigt att ha resistansen inne i huset, t ex för att värma vatten, alltså exakt det som jag och alla andra skrivit om. Man vill inte värma upp generatorn för då kan den bli förstörd, som den skulle bli om man följer ditt resonemang.

Citat:
"Seems like an easy solution is to build a more powerful alternator and add a resistor to the line (maybe indoors so you can capture a bit of heat or heat water or something) to keep the blades out of stall."

"It would also stall 10' blades badly (so we need a resistor)

"It'll probably take a 1 - 1.5 ohm resistor in the line though - to keep the blades at a happy speed."

[eka]

Försökt att skumma igenom tråden här.
Ja Zigge. Du får nog böja dig för verkligheten, teori i all ära. Att använda inre resistansen för reglering brukar sällan vara lyckat.

Mycket enregi skapar värme. Denna värme måste man hantera på lämpligaste sätt. Att låsa in den värmen i täta ej kylda spolar kommer att leda till haveri.
Spolarna skall avge allt vad de kan ut från generatorn inte låsas in i dem. När den väl kommit ut så får man hantera denna på lämpligt sätt. t.ex. bränna upp.

På samma sätt i batteriet. Det har en underlig förmåga att suga åt sig så myckt det kan, tills det är laddad. Därefter övergår tillförd energi till värme. Åter igen dax att bränna bort denna på något annat ställe.

Även om jag förstår att det bär dig emot så någon typ av reglering måste till när du söker det maximala i alla lägen. Man hamnar alltid i ett lägge där man måste kompromissa.
Regulatorer behöver inte vara komplicerade.

Slutligen. "Resistansen" över didoer är också lite beroende på syftet. (Det går utmärk att använda dem som termometrar)
Här följer precis samma som för lindningarna. Ju högre effekt de tål, desto lägre är framspänningsfallet, ganska naturligt för då blir det mindre effektutveckling i själva dioden.

Nu får jag så många ideer på läösningar när jag skriver men det får vi ta i en anna tråd  

[Zigge]

Äntligen börjar vi prata samma språk, i alla fall ollebolle och jag.  

Hemikring, det blir ju fortfarande resistansen i kretsen som bestämmer ström och effekt. Att lägga en del av motståndet i varmvattenberedaren är bara ett smart sätt att flytta värme från generatorn till varmvattenberedaren, där den gör nytta.

eka, jag tänker inte böja mig för verkligheten.  
Dessa generatorer går ju inte att spänningsreglera och eftersom spänningen i generatorn stiger ju fortare den snurrar, går ström och effekt mot oändligheten, inte mot 0 som i en spänningsreglerad generator. Detta får ju till följd att generatorn brinner upp om den får snurra för fort och för att förhindra det, viker turbinen av från vinden vid 10 m/s.
Trots värmeproblemen sitter dessa generatorer i nästan alla hembyggda vindkraftverk.

Att lägga en resistans (ett värmeelement) i serie är ett sätt att ta vara på värmen till något nyttigt. Vid låg vindhastighet låter man strömmen gå rakt in i batteriet, men när spänningen i generatorn stiger, kan man lägga på en serieresistans (helst gradvis) och på så sätt undvika att strömmen blir för hög och att generatorn brinner upp.

Naturligtvis måste man ha en regulator för att skydda batterierna från överladdning.

[Hemikring]

går ström och effekt mot oändligheten,

Varför tror du att den går mot oändligheten? Det gör den ju inte. Några hundra Watt är ingen oändlighet.

För övrigt visar du i din beskrivning att du faktiskt börjar förstå vad det handlar om, att du böjer dig för verkligheten. Det tycker jag är bra och jag avslutar nu min diskussion i detta ämne.

[Zigge]

Jo, Hemikring! Om man resistansen i generatorn är väldigt liten och det inte finns någon annan resistans i kretsen, då kommer strömmen att växa och effekten att bli mycket större än bara några watt. Den blir bara större och större ju fortare generatorn snurrar, eftersom spänningen fördubblas med varvtalet. I och för sig blir inte strömmen "så oändlig" eftersom generatorn brinner upp ganska snart.

Vad jag glömde säga när jag påbörjade tråden, är att dessa generatorer (de jag pratar om) inte är spänningsreglerade. Detta gör ju att vi pratat om två olika saker i de första 30 kommentarerna.  

[eka]

eka, jag tänker inte böja mig för verkligheten.  

Kan så vara men du börjar oxo förstå vart vi vill komma.

Men nu när vi är så långt överens om att dimesionernande faktorer är för utom de höga spänningarna. (som även kan orska överslag om du väljer för klen isolering) Värmen.
Genom att spänningen coh därmed följande effektutaget stiger så når man en gräns där man vill bränna den utanför generatorn, inte innuti.
Jag har en tanke som du får ta med dig.
Värmen är i sig en trög storhet. Att seriereglera DC är också besvärligt. Låt gå med relä men dessa slits särskilt om man vill ha många olika nivåer.
Tyristorer är myckt lätta att hantera och klarar mycket stora effekter om man har växelström så mitt förslag vore att före likriktarbryggan koppla effektmotstånd till jord via tyristorer.
Vid för hög värmeutveckling/effekt från rotorn kopplar du lämpligt antal pullser (halvvågor) via dessa och avlaster på så sätt batteriets inre och rotorns inre resistanser.
Hänger du me  

[eka]

Föresten, det slog mig när jag läste.
Seriekoppla kabeln med en glödlampa.
Den har låg resistans ända tills spänningen och strömmen ökat och värmt glödtråden, då övergår den till att lysa och förbrúka effekten själv.
Lampor är bra för avllastning av effekter

[ollebolle]

Jo men Zigge. Var du placerar resistansen spelar ingen roll. Men vad jag håller med om är att du måste ha en sjuhelsikes massa varv av koppartråd för att få ut hög spänning tillräckligt när du har den järnlösa varianten. (tror jag)

Det innebär att man får inte tillräcklig spänning med tjock tråd.

Du kan i alla lägen strunta i var resistansen sitter, inne i generatorn eller utanför när det gäller reglering. Det blir ingen i vilket fall. Det blir däremot säkrare för generatorn om resistansen sitter i vattenbad (vv-beredare eller kaffebryggare). När du ändå får så mycket förluster. Varför inte göra en variant som går att reglera. Du får aldrig några 30-50 % förlust som du verkar få i tunntrådsvarianten. (tror jag).

Jo då är vi nog där igen. Vinden för svag. Måste ladda i låg vind.

Jag håller såtillvida med Zigge. Det blir sällan den värme vi tjatar om. kraften i 2 m   snurra i tätbebyggt område blir inga 25 m/s. Man får vara glad om man får 10 m/s. Så fortsätt snurra tunntråd Zigge. Du får inte plats med den tjocka tråden om du vill ha 20 V vid 3 m/s. Regleringen blir - vika undan när batteriet är fullt.

Eller en spänningsövervakning på batteriet som släpper badmintonnätet från trädgren på propeller när ett relä drar.

[Zigge]

eka, det där med glödlampan var listigt! Men om spänningen stiger för mycket, då går den ju sönder.

Funkar det likadant med en kolfibervärmare (carbonteknik)? Det är något som liknar en infravärmare, men som ett runt stående värmeelement. Jag vann den när jag spelade bowling och jag vet inte vad jag ska ha den till annars.

230 V och 900 W blir lite feldimensionerat, men jag kanske kan parallellkoppla värmetrådarna på något sätt?