380 volt generator en Enexis

• 

  jan

  03-09-2009 11:04

  Sinds 01-01-2009 berekend Enexis (netbeheerder van Essent) voor het hebben van 3 zware hoofdzekeringen ca € 1700. Zo maar in een keer, omdat dat besloten is in Den Haag, je krijgt er niets extra's voor terug. Dat is een grote onkostenpost voor een windturbine van 55 kW in oostelijk Brabant. Om die reden ben ik nu aan het kijken of het nog wel zin heeft om mijn bestaande kortsluitanker (asynchrone) generator van 55 kW te laten zitten of dat ik er bijvoorbeeld beter een andere generator in kan bouwen die los van het net kan draaien. De meeste stroom die mijn windturbine opwekt kan ik zelf wel gebruiken en wat ik over heb wil ik zeker niet weggeven aan die schrapers met topsalarissen van Enexis.

  Heeft er iemand wat goede ideeën of adviezen?

  groeten

  Jan
• 

  Adriaan Kragten

  06-09-2009 21:10

  Beste Jan

  Een ander type generator gebruiken in plaats van de kortsluitankermotor die er nu in zit is niet eenvoudig en ik twijfel of het wel kan. Stel even dat er momenteel een 4-polige motor in zit. Die draait dan als generator oversynchroon en wel tussen 1500 en ongeveer 1550 omw/min wanneer de generator stroom levert. Dit kleine toerenverschil wordt veroorzaakt doordat de generator bij netkoppeling een zeer steile koppeltoerenkromme heeft. De generator levert 50 Hz bij elk toerental tussen 1500 en 1550 omw/min omdat de frequentie door het net opgedrongen wordt en er een paar procent slip optreedt tussen het draaiveld van de stator en het werkelijke toerental van het anker.

  Wanneer je een ander type generator gebruikt, zoals bijvoorbeeld een 4-polige permaneentmagneet generator, die niet netgekoppeld is, dan hangt het van de belasting af hoe steil de koppeltoerenkromme wordt. Hij zal zeker minder steil worden waardoor het toerental zal varieren tussen bijvoorbeeld 1500 en 1800 omw/min. Ten eerste is het de vraag of de molen hier tegen kan maar een ander nadeel is dat de frequentie nu zal varieren tussen 50 Hz en 60 Hz omdat er geen slip optreedt. Een nadeel is dat ook de spanning zal variëren. Hierdoor kun je er niet meer het normale type belastingen op aansluiten dat gevoelig is voor de juiste spanning en frequentie. Wat mogelijk wel kan is de spanning van de generator gelijk te richten en er dan weer met een inverter 3-fasen wisselspanning van maken maar dat is een dure grap. Een PM-generator die 55 kW kan opnemen is ook niet goedkoop als hij al ergens te krijgen is. Dit systeem heeft ook als nadeel dat de molen bijna onbelast zal gaan draaien wanneer de belasting na de inverter klein is. Je moet dan ook nog eens dump load hebben om dit te voorkomen.

  Een kortsluitankermotor is met condensatoren en weerstanden zelfopwekkend te maken. Maar het vermogen wordt dan in weerstanden in warmte omgezet en het is de vraag of je dat nuttig kunt gebruiken. Ook hierbij heb je een grote toerenvariatie. De zelfopwekkenheid wordt in gang gezet door een beetje remanent magnetisme in het kortsluitanker. Omdat dit maar heel weinig is, is een behoorlijk hoog toerental nodig voordat de zaak op gang komt. Dit toerental is te verlagen door in gaten in het kortsluitanker vier kleine permanente magneten te lijmen. Het zelfopwekkend maken van een kortsluitankermotor als een windmolengenerator is niet zonder gevaar omdat er een bepaalde verhouding moet zijn tussen de capaciteit van de condensatoren en de weerstandswaarde van de weerstanden. Deze waarden zijn ook nog weer eens afhankelijk van het toerental. Als je de zaak niet goed kiest kan de rotor op hol slaan. Daarom ben ik zelf nooit aan zoiets begonnen en heb voor mijn molens voor permanentmagneet generatoren gekozen. Maar als er al een kortsluitankermotor in je molen zit is het misschien toch zinnig om deze optie eens wat verder te onderzoeken.
• 

  jan

  07-09-2009 12:06

  beste Adriaan

  inmiddels weet ik van meer mensen met windturbines onder de 100 kW dat ze met hetzelfde probleem zitten

  en de molen stopzetten of op zoek zijn naar alternatieven.

  er zit in mijn turbine inderdaad een 55 kW kortsluitankergenerator van 1500 toeren. die 55 kW wordt gehaald bij een windsnelheid van 12 meter/seconde. daarboven wordt het energie-aanbod te hoog en worden de wieken in de vaanstand gezet. voor het oostelijk deel van brabant is 12 meter/seconde al veel en die windsnelheid komt niet vaak voor. als je het in het totale energieaanbod bekijkt (Weibull-curve?) is het maar een klein deel van de energie wat door die windsnelheid wordt opgewekt.

  mijn idee is om - of - met een permanentmagneet-generator aan de slag te gaan - of - met een gelijkstroomgenerator.

  in beide gevallen wil ik een deel van de opgewekte energie direkt gebruiken; 400V 3ph en 230V 1ph, een deel wil ik gebruiken om een grote tractiebatterij (bijv 24V 2000Ah) te laden en met een deel wil ik langs elektrolytische weg waterstof en zuurstof gaan maken. het totale afgenomen vermogen zal niet hoger zijn dan ca 22 kW en dat betekent dus dat de turbine al bij een lagere windsnelheid uitgeschakeld wordt. teveel aan energie kan ik volgens mij in het elektrolyse-proces kwijt. het zijn maar ideeën maar wel serieus. de windenergie die ik laat liggen omdat ik de turbine niet volledig benut neem ik dan voor lief, want zoveel zal dat niet zijn. en bovendien is dit altijd nog goedkoper dan de vaste kosten die Enexis mij elk jaar berekent. misschien moet ik als reserve ook nog iets van dump-load weerstanden gaan gebruiken.

  een ander alternatief is om Aerostar wieken te gaan gebruiken van het Naca 4412-24 profiel. deze hebben meer wrong en zijn volgens mij meer geschikt voor landwind. bovendien hebben ze een draaibare tip die bij te hoge toerentallen de wieken afremt. op de turbine die ik nu heb zitten de bekende WPX bladen van Stork.

  maar ik ben er nog lang niet en hou me aanbovelen voor goede ideeën.
• 

  Adriaan Kragten

  07-09-2009 15:54

  Beste Jan

  Een kortsluitankermotor is om te bouwen naar een permanentmagneet generator. Hoe dat moet staat beschreven in mijn rapport KD 341. Je kunt waarschijnlijk de originele wikkeling gebruiken. In KD 341 staat ook een berekeningsmethode om te controleren of de gekozen magneten sterk genoeg zijn. Het rapport kost 15 Euro excl. BTW en porto en is alleen bij mij te bestellen. Mijn adres is te vinden via www.bidnetwork.org/person-42169-en.html De grootste motor die ik omgebouwd heb tot generator was een 10 kW motor bouwgrootte 132 (met verlengd blikpakket). Deze generator is ook doorgemeten (zie KD 82). Ik weet niet zeker of er voor een 55 kW motor voldoende grote magneten zijn. Misschien kun je ook de originele as nog gebruiken maar dan moet er wel een RVS bus omheen geperst of gelijmd worden. Het anker zul je door iemand moeten laten draaien en frezen en goedkoop zal het zeker niet worden maar mijn generatoren zijn zeer sterk voor een bepaalde bouwgrootte en je zult er je molen waarschijnlijk zwaar genoeg mee kunnen belasten. Het is wel zo dat een PM-generator een zeker kleefkoppel heeft (wat voor mijn generatoren rimpelvrij en relatief erg laag is) maar hierdoor zul je een wat hogere startwindsnelheid krijgen dan bij een asynchrone motor.
• 

  jan

  08-09-2009 10:20

  beste Adriaan

  ik zie er nu nog geen heil in om de bestaande kortsluitanker-generator te verbouwen.

  volgens mij kan je ook niet zomaar gaten in het anker gaan boren

  want dan boor je het verband los en kan ie uit elkaar vliegen,

  vooral als er hele grote magneten in moeten.

  ik wil me eerst eens verder verdiepen in wat er nog meer mogelijk is.

  en het kan ook zijn dat ik later toch op jouw idee terugkom.

  groeten

  Jan
• 

  Adriaan Kragten

  09-09-2009 08:48

  Beste Jan

  Nu haal je twee dingen door elkaar.

  Wanneer je een asynchrone motor zelfopwekkend wilt maken dan kun je in het bestaande kortsluitanker vier kleine ondiepe ronde gaten frezen en daar vier ronde neodymium magneten in lijmen. Er ontstaat dan een 4-polig magnetisch veld dat groter is dan het normale remanent magnetisch veld van het anker waardoor de generator al bij een lager toerental zelfopwekkend wordt. Deze vier kleine gaten geven geen noemenswaardige verzwakking van het anker en het is maar een minimale modificatie van de bestaande motor.

  Wanneer je een asynchrone motor wilt ombouwen naar een permanent magneet generator dan moet het bestaande kortsluitanker verwijderd worden. Als je de originele as wilt gebruiken dan wordt deze afgedraaid en er wordt een RVS bus op gelijmd om magnetische kortsluiting tussen de polen te vermijden. Om deze bus komt een massieve dikke stalen bus met de buitendiameter van het originele anker en een lengte die minstens gelijk is aan de lengte van het statorblikpakket. In deze stalen bus worden groeven gefreesd tot bijna aan de RVS as, waar de neodymium magneten in gelijmd worden. De groeven staan een beetje scheef t.o.v. de as om een rimpel op het kleefkoppel te voorkomen. Als je dit op de juiste manier doet dan is het anker mechanisch zo sterk dat het gemakkelijk met een toerental van 1500 omw/min kan draaien. Ik heb al mijn generatoren ook bij dat toerental doorgemeten (hoewel ze in mijn molens bij een veel lager toerental draaien omdat het direct drive generatoren zijn).
• 

  jan

  11-09-2009 16:02

  beste Adriaan

  ik denk dat ik het eerst maar eens bij een kleine generator ga proberen

  voordat ik aan het anker van de 55 kW generator ga frezen.

  grootste probleem is dat ik mijn energie kwijt moet kunnen.

  een batterij van 2000 Ah heb ik binnen 12 uur geladen

  en met de energie die daarin zit kan ik enkele dagen vooruit.

  als de batterij vol is levert de generator geen tegenkoppel meer

  waardoor mijn windturbine op hol slaat.

  dus moet ik andere vormen van energieverbuik- en opslag gaan bedenken.

  een kortsluitanker-generator is wel een handig ding omdat je aan het net oneindig veel enrgie kwijt kan

  maar het nadeel van het net is dat Essent en Enexis allebei heel onhandige dingen zijn.

  groeten

  Jan
• 

  gerrit

  20-02-2010 08:18

  Jan wel eens gedacht aan een sychrone generator en dan een met koolborstels voor regeling van de rotorspanning. In de stoomregeling zit dan ergens een diodebrug,De gelijkspanning uit de diodebrug is afhankelijk van de hoofdstroom.als hier een diode bijgeplaatst wordt kun je de uitgangsspanning van de generator met een geregelde gelijkspanning enigzins de verhogen. Zoiets ben ik van plan geweest voor het verwarmen van water. Door de uitgangspanning aan te passen wilde ik het vermogen van de generator beinvloeden,waardoor het toerental redelijk constant zou blijven. Je bent hiervoor wel een regelsysteem nodig, hiervoor had ik een plc systeem. Mijn bedoeling was een 25kW generator en 12m doorsnede wieken.Zodat ik met de generator de wiek snelheid kon regelen. Maar tijdens het bouwen werd alles bij elkaar tocht te zwaar voor mijn kantelmast hierdoor en een teveel aan andere werkzaamheden ben ik +/- 10 jaar geleden gestopt met het project. Nu heb ik weer tijd en wil het weer opstarten maar dan in lichtere uitvoering met een PMG generator van +/- 5kW met daarachter een omvormer.
• 

  Guido Weesie

  08-12-2010 19:43

  Hallo Adriaan en Jan,

  heb met belangstelling jullie correspondentie gelezen. En ik ben eigenlijk de zelfde mening als Jan gedaan.

  Ik wil mijn eigen energie opwekken omdat de zakken van de grote jongens van Enexis vol genoeg zitten.

  Nu heb ik verschillende ideeën om een windmolen te maken. Eerst dacht ik aan een windmolen die lang is en horizontaal gepositioneerd.

  In in de assen de spoelen maken om weerstand zo klein mogelijk te maken waardoor de molen ook bij de kleinste zucht wind kan draaien.

  Maar dit leek mij laten zo'n helse klus dat ik van plan was om de molen op de assen van één à twee 380V generatoren te plaatsen.

  Hierdoor zou ik voldoende vermogen kunnen behalen.

  Echter ben ik op generator gebied een leek. En heb ik eigenlijk geen idee wat voor soort generator ik wil gebruiken.

  Of ik i.d.d. de as van de generator moet gebruiken om de windmolen aan te koppelen. Ik weet ook niet hoeveel weerstand zo'n generator geeft als je hem via een snaar wil aandrijven.

  Ik hoop dat jullie evt. hiermee zouden kunnen adviseren.

  Guido
• 

  Adriaan Kragten

  12-12-2010 12:30

  Mijn rapport KD 341 over PM-generatoren, waar ik in mijn post van 07/09/2009 naar verwijs, heb ik inmiddels vrijgegeven. Het is gratis te downloaden van mijn pagina op de website van Bidnetwork: www.bidnetwork.org/person-42169-en.html

  Het kiezen van een juiste generator voor een bepaalde windmolen is helemaal niet zo eenvoudig. Je moet de karakteristieken van de rotor, de tandwielkast en de generator kennen voor een bepaalde belasting om de rotor en de generator goed te kunnen matchen. Goed matchen houdt in dat de rotor door de generator zo belast wordt dat de rotor draait met ongeveer de ontwerpsnellopendheid en daardoor bij nagenoeg de maximale Cp. Het probleem van matching wordt uitgelegd in mijn rapport KD 35 waarvan op Bidnetwork een inhoudsopgave en een bestelformulier staat.

  Het is gewoon niet mogelijk om aan iemand die niets van rotoren en van generatoren weet op dit forum even simpel uit te leggen hoe je de juiste generator kiest. Als mensen een bepaalde rotor, een bepaalde tandwielkast en een bepaalde generator die op een bepaalde manier belast wordt, aan elkaar koppelen zonder dat ze weten waar ze mee bezig zijn dan is er 99 % kans dat de zaak niet goed functioneert. De zaak functioneert niet goed als de rotor niet bij een acceptabel windsnelheid wil aanlopen of als de snellopendheid bij hoge windsnelheden veel te hoog of veel te laag is. Als de snellopendheid bij hoge windsnelheden veel te hoog is en de molen heeft geen goede aerodynamische beveiliging, dan kan de rotor op hol slaan met desastreuze gevolgen.