Min första generator

[Zigge]

Kasta inte grejorna i soporna!  

Den här typen av generatorer ansluter man alltid till ett batteri. Något måste stabilisera spänningen och det är batteriet. Generatorn fungerar helt enkelt som en batteriladdare och det är så man använder dem. Att den inte alltid laddar med konstant ström får man ta när man använder vinden som energikälla och inte två hål i väggen.

Utgå från att alltid använda batteri, då blir allt mycket lättare. Visst kan det vara bra att förstå hur det hela funkar om man ansluter generatorn direkt till en lampa, men det är inget du måste kunna, eller kommer att ha användning av i praktiken.

Den spänning du mätt på generatorn obelastad, den gäller som generatorns spänning (emk).  Ger generatorn 6,8 volt obelastad, då är det 6,8 volt som gäller.

Linda några spolar till så att du kommer upp i mer än 12 volt, gärna 15 volt, eller mer.

Den skillnad du sedan får mellan batteriets spänning och generatorns spänning delar du med generatorlindningarnas resistans.
Om vi säger att generatorn ger 18 volt och lindningarna har en total resistans på 6 ohm blir strömen I = U/R
(18V-12V)/6 ohm = 1 ampere

Generatorns effekt får du också genom ohms lag P = U x I = 18V  x 1A = 18 watt

Den effekt som går till batteriet blir batteriets spänning x strömmen =
12V x 1A = 12 watt

Värmeförlusterna i generatorns lindningar blir spänningsskillnaden mellan batteri och generator x strömmen = (18V - 12V) x 1A = 6 watt

Detta är allt du behöver veta om just det här.  

[Tompaiuppsala]

Troligen har de använt krafigare magneter än de du har.

Det var lättare att uppleva det där med ett batteri, men jag har ändå testat med ficklampan igen och parallellkopplat 4 par spolar och på det viset minskat motståndet i trådarna och ökat effekten. Nu sjunker inte alls spänningen lika mycket och lampan lyser intesivt och starkt. Men axeln går mycket tungt att vrida då alla magneter ställer sig mot järnkärnorna.

min fråga.

Är störmstyrkan också beroende av hur kraftiga magneter man har?

[eka]

Vad det gäller strömen och magnetism så överlåter jag åt er duktiga som kan räknar på detta.
Enda gången jag tittade på detta var när vi i skolan "vägde" 1A.  En kul labb  

Men att spänningen inte sjunker så mycket beror på att generatorn nu lyckats tända glödtråden ordenligt. Följden är att resistansen i lampan stiger och lampan får arbeta i ett bättre område.

[Tompaiuppsala]

Ja nu kan jag nog bränna glödlampan om jag vill med alla åtta spolar inkopplad. Med 300 varv på varje spole är det vad jag får plats med. Ska jag ha grövre tråd för att öka strömmen så blir det färre varv och lägre spänning.

Det kanske måste till störe magneter då??

[Zigge]

Svettig fråga det där med strömmen och magneterna.  

På sätt och vis blir nog strömmen beroende av magneterna eftersom större magneter orkar hålla spänningen bättre, tror jag. Nu har du ju också parallellkopplat spolarna och då blir resistansen läge och strömmen högre.

Vill du höja spänningen kan du ju seriekoppla spolarna två och två, eller tre och tre. Ja, du måste nog köra med större magneter om du vill ha någon fart på det där.

[Tompaiuppsala]

Japp det är nog så.

Jag har haft tanken på att seriekoppla alla spolarna och få en hög spänning, men samtidigt blir ju motståndet också 8 ggr högre och effekteuttaget därefter.
Hur man än vänder sig har rumpan bak, kan man säga  

[Zigge]

Gör en 3-fasare (inte svårare än en 1-fasare).
Med 8 magneter blir det sex spolar (2/fas).
2 spolar/fas ger 6,8 volt
x 1,732 om du stjärnkopplar den = 11,8 volt
likrikta = (11,8 x 1,41) - 1,4 = 15,2 volt

Resistansen = 2 spolar i serie (1 fas) x 2

Vips kan du ladda batteriet.  

[Tompaiuppsala]

Det låter bra, för bra för att vara sant. Jag testade i helgen med min liktiktarbrygga och den stjäl drygt en volt och ger inte några 1,4 ggr växelspänningen.

Vad finns det för tänkbara orsaker.. kan det bero på mätinstrumentet? frekvensen på växelströmmen? låg spänning??

[Zigge]

Om jag förstått det hela rätt så visar mätinstrumentet medelvärdet av den likriktade växelspänningen. Topvärdet är högre och når det upp över batterispänningen kommer batteriet att pulsladdas, men pulserna kan du inte mäta med ett vanligt intrument, bara med oscilloskop.

[ollebolle]

Om du lägger en kondensator  över generatorspänningen så kan du mäta topparna. Då dioden vänder minuspulsen så den blir positiv och enkelriktar strömmen kan kondensatorn fyllas till toppspänningen på pulserna. När man sedan belastar går spänningen ner tills nästa topp försöker höja den och man får en sågtandskurva.

Det borde bli samma sak med ett batteri. Att batteriet laddas även av toppspänningen. Man kan säga att voltmetern är lite ofullständig. Å andra sidan är effektiviteten i spänningen inte så hög som det ser ut med toppvärdet men lite oegentligt är också det då det var spänningen man ville mäta och inte hur effektiv den är. Det finns ju egentligen ingen effekt i bara en spänning.

Om det t.ex är oändligt högt inre motstånd i spänningskällan så är den föga effektiv.
 

   

[Tompaiuppsala]

Vill bara hälsa att jag nu serieklopplat alla 8 spolar. Reultat blev 30 volt och motståndet genom all tråd 20 ohm.

I=U/R = 30/20= 1,5 A

P=U*I = 30*1,5= 45 W

Är detta rätt tänkt, verklighet?

Vad händer om jag via likriktarbryggan koppar detta till ett 12 Voltsbatteri, är det bara att följa Zigges tidigare räkneexpempel?  

[ollebolle]

1,5 A får du kanske om du kortsluter utgången dvs mäter direkt med amperemeter på utgången.

Den effektförlust du får i generatorn skulle kunna vara 45 W i kortslutning.

När du belastar med bästa last som borde vara 20 Ohm borde du få halva den effekten. 22,5W. Detta är teori och bortser från att magnetfältet påverkas av spolarnas motfält. Kolla kortslutningsströmmen. Blir den 1,5A så är det ingen försvagning av magnetfältet.

Koppla till batteriet och mät strömmen.

Nu är det bra sprutt på generatorn verkar det! Grattis. Lite högt inre motstånd bara.  

[Zigge]

Tompa, jag kanske sagt fel förut, men om du kopplar generatorn till ett 12-voltsbatteri blir strömmen skillnanden mellan generatorns spänning och batterispänningen.

I = (30v - 12v) / 20 = 0,9 ampere

Effekten till batteriet blir:
P = 12v x 0,9A = 10,8 watt

Värmeförlusterna i generatorn blir:
P = (30v-12v) x 0,9A = 16,2 watt

Generatorns verkningsgad blir (tror jag  ):
n = 10,8 / 10,8+16,2 = 40 %

[Zigge]

Som ollebolle säger blir motståndet för högt och när spänningen är så mycket högre än batterispänningen blir verkningsgraden låg med stora värmeförluster i generatorn.

Vad man kan göra är att använda en MPPT-regulator, typ Naps MaxPower. En sådan kan ta hela inspänningen och omvandla den till batterispänning med en verkningsgrad runt 90-93% (av totalt 27 watt) och det skulle i så fall innebära 24-25 watt till batteriet.

[Tompaiuppsala]

1,5 A får du kanske om du kortsluter utgången dvs mäter direkt med amperemeter på utgången.

Den effektförlust du får i generatorn skulle kunna vara 45 W i kortslutning.

När du belastar med bästa last som borde vara 20 Ohm borde du få halva den effekten. 22,5W. Detta är teori och bortser från att magnetfältet påverkas av spolarnas motfält. Kolla kortslutningsströmmen. Blir den 1,5A så är det ingen försvagning av magnetfältet.

Koppla till batteriet och mät strömmen.

Nu är det bra sprutt på generatorn verkar det! Grattis. Lite högt inre motstånd bara.  

...ja det är bra sprutt   men de 8 magneterna dras mot järnkärnorna i spolarna så hjulet nästan låser fast. På en litet vindkraftverk skulle det krävas mycket vind innan det rörde sig alls  

..och 1400 varv skulle jag aldrig nå. Men nu har jag provat generera ström och nästa steg blir väl att koppla till batteriet.

[Tompaiuppsala]

Tompa, jag kanske sagt fel förut, men om du kopplar generatorn till ett 12-voltsbatteri blir strömmen skillnanden mellan generatorns spänning och batterispänningen.

I = (30v - 12v) / 20 = 0,9 ampere

Effekten till batteriet blir:
P = 12v x 0,9A = 10,8 watt

Värmeförlusterna i generatorn blir:
P = (30v-12v) x 0,9A = 16,2 watt

Generatorns verkningsgad blir (tror jag  ):
n = 10,8 / 10,8+16,2 = 40 %

Tror inte du har sagt fel, jag är med på ditt resonemang. Ska leta upp det där 12 volts motorcykelbatteriet jag har någonstans, om det inte är för gammalt.

[ollebolle]

Jag kan inte komma på något bra sätt att slippa fastlåsningseffekten.

Jag tänkte först att man skulle montera magneterna så inte alla spolarnas järnkärnor  ligger mot var sin magnet samtidigt på så sätt att när en magnet drar så skjuter en annan. Men då tänkte jag fel då det inte är någon som skjuter. Bra drar eftersom det är omagnetiserat järn i järnkärnan. Vad skulle hända om man använder permanentmagnet även i spolens kärna på något sätt. Då skulle man kunna montera på så sätt att dragande och skjutande krafter tar ut varandra tycker jag.

Kanske man kunde ha spolar mittemellan som föreslogs ovan. Väldigt tunna eller ännu hellre med en järnkärna.

[Tompaiuppsala]

Men jag har förstått poängen med att inte ha järnkärnor då det låser rotorn. Men å andra sidan genererar en spole med järnkärna mycket högre spänningen.

Men som du säger, det kanske går att möblera om magneterna. Nu har jag åtta magenter som ställer sig precis mot vagnsbultarna som sitter i spolarna. Det blir en väldig kraft som kräver högt moment.

Om man satte 7 magneter jämnt fördelade, vad skulle hända då? Då blir ju inte varann N och S men det skulle inte kunna bli den där låsningen??

[eka]

Funderade på följande förra gången ni diskuterade startmoment. Det här kräver lite elektronik men....

Tänk att ni har en liten separat vindmätare.
När den vindstyrkan kommit som är tillräcklig för att generatorn skall orka snurra så sänder man en kort strömpuls genom lindningarna. Denna skulle upphäva låsningen.

Någon typ av indikering måste till så att pulsen kommer i rätt riktning. Med svarta och vita fält målade på rotorn och en optisk avkänning skulle funka utmärkt.

[Tompaiuppsala]

Tack för goda råd och funderingar.

Nu har jag lagt ifrån mig miniräknaren och släpat in mitt marina 12 voltsbatteri och kopplat det till till min generator med likriktarbryggan emellan.

Det var en stor stund, och avgörande för intresse, ork och engagemang i mitt generatorprojekt.

Generatorns Emk var 30 V. Generatorlindningarnas resistans 20 ohm.
Mitt urladdade båtbatteri hade spänningen 6 volt.

Voltmetern visade glädjande nog 14 V när jag startade generatorn. Jag log lite för mig själv, och insåg att lite ström faktiskt måste gå till batteriet, hur liten den än var. Efter en halv minut stängde jag av generatorn och mätte åter batterispänningen.
Batteriets spänning hade nu hämtat sig till 11,5 V och glädjen var total  

Nu, efter en formsvacka, har jag åter fått blodad tand!