Doorzoek het forum
Zoeken met Startpagina
Startpagina Thema's
Gijs
Hallo,
Als je een windgenerator bouwt met een asynchrone motor moet je dan altijd het maximale geleverde vermogen afnemen, of kun je ook maar een gedeelte van het beschikbare vermogen nemen ?
Dit forum staat op alleen-lezen. Je kan hier informatie zoeken en oude berichten terugvinden, maar geen nieuwe berichten plaatsen.
Naar overzicht van alle forums
Beste Gijs
Ik kan deze vraag alleen beantwoorden als ik eerste bepaalde aannames doe. Ik neem aan dat:
1) Je een 3-phasen, 4-polige asynchrone motor rechtstreeks met het net verbindt.
2) De windmolenrotor met de asynchrone motor verbonden is met een versnellende overbrenging waarvan de overbrengingsverhouding zo gekozen is dat voor de gekozen rotordiamer en ontwerpsnellopendheid een frequentie van 50 Hz optreedt bij een acceptabele ontwerpwindsnelheid (ongeveer 7 m/s).
3) De molen niet voorzien is van een beveiliging die het toerental en het vermogen begrenst (ik raad dit ten strengste af maar deze aanname wordt gedaan om het probleem van de matching te kunnen uitleggen).
Een asynchrone 4-polige motor levert zijn nominale vermogen bij een slip van ongeveer 4 %. Het synchrone toererental is 1500 rpm en het asynchrone toerental is daardoor ongeveer 1440 omw/min. Een asynchrone motor kan als generator gebruikt worden als hij aan het net gekoppeld is maar om elektrisch vermogen te kunnen afgeven moet hij daarvoor bovensynchroon draaien. Bij hetzelfde koppelniveau als voor de motortoepassing moet er daarom ook ongeveer 4 % slip zijn wat neerkomt op een asynchroon toerental van ongeveer 1560 omw/min. Het toerental tussen geen afgegeven vermogen en het nominale vermogen varieert dus tussen 1500 en 1560 omw/min.
Stel nu dat er een versnellende overbrenging van 1 : 10 gebruikt wordt. Dit houdt in dat het toerental van de rotor varieert tussen 150 en 156 omw/min als het afgegeven vermogen varieert tussen nul en nominaal. Dit is maar een zeer geringe toerenvariatie wat inhoudt dat de Pmech-n lijn van de generator, gezien op de rotoras vanaf 150 rpm nagenoeg recht omhoog loopt.
De rotor heeft een bepaalde ontwerpsnellopendheid waarbij hij zijn maximale Cp levert. Voor elke windsnelheid kan uit de Cp-lambda kromme een P-n kromme worden afgeleid. Door de toppen van deze P-n krommen kan de zogenaamde optimum derdemachtskromme worden getrokken. Wanneer de rotor zodanig belast wordt dat deze optimale derdemachtskromme gevolgd wordt, heeft de rotor zijn maximale Cp en wordt er dus het maximale vermogen aan de wind onttrokken.
Er is maar één snijpunt van de Pmech-n lijn van de generator met deze optimale derdemachtskromme en dit snijpunt moet liggen bij een windsnelheid van ongeveer 7 m/s. Dit wordt de ontwerpwindsnelheid genoemd. Voor lagere windsnelheden draait de rotor bij een hogere snellopendheid dan zijn ontwerpsnellopendeheid en bij hogere windsnelheden bij een lagere. Voor beide situaties is de Cp lager dan de maximale waarde.
Om te kunnen bepalen wat het maximale vermogen is dat de generator moet kunnen opnemen moet de vorm van de Cp-lambda kromme van de rotor bekend zijn en moet ook bekend zijn welke maximale windsnelheid kan optreden.
Stel dat de maximale windsnelheid 35 m/s is. Dit is vijf maal hoger dan de ontwerpwindsnelheid. Wanneer even voor het gemak wordt aangenomen dat het toerental constant blijft, houdt dit in dat de lambda daalt tot 1/5 van de ontwerp lambda. Voor die waarde moet je dan de Cp aflezen in de Cp-lamba kromme. Stel dat de Cp 1/10 is van de maximale Cp. Met deze waarde van Cp moet je dan het vermogen uitrekenen bij V = 35 m/s en dit vermogen moet de generator kunnen opnemen. Omdat het vermogen toeneemt met de derde macht van de windsnelheid zou het bij gelijke Cp een factor 5^3 = 125 maal zo hoog zijn als bij 7 m/s. Doordat de Cp echter een factor 10 lager is, is het nog maar een factor 12.5 hoger. Dit is nog steeds een zeer hoge factor wat betekent dat de generator een maximum vermogen moet kunnen opnemen dat een factor 12.5 hoger is dan het vermogen bij 7 m/s. Dit leidt tot zeer grote generatoren en het is ook een aanwijzing dat men gewoon geen molen kan bouwen zonder een aerodynamisch beveiliging die boven een bepaalde windsnelheid het vermogen begrenst. Een ander bezwaar is ook dat de Cp bij hoge windsnelheden alleen laag is als het toerental werkelijk bijna constant gehouden wordt. Als er op één of andere manier iets hapert in de wikkeling van de motor of in de schakelelectronica die de molen bij het juiste toerental aan het net koppelt, gaat de molen onbelast draaien en vliegt de rotor bij hoge windsnelheden uit elkaar door te hoge centrifugaalkrachten of door flutter van de rotorbladen.
Als je dit verhaal niet kunt volgen raad ik je aan mijn rapport KD 35 aan te schaffen en te bestuderen.
Adriaan Kragten
Hallo Adriaan,
Bedankt voor al deze leerzame informatie.
Maak inderdaad gebruik van een asynchrone 4-polige motor (3Kw), maar wil hem (nog) niet aan het net gaan koppelen. Wil gebruik gaan maken van boilers en een 3 fase ups systeem. Heb nog niet echt een systeem gevonden waarbij ik m'n vermogen goed aan het net kan gaan leveren, ook omdat ikzelf geen 3 fases thuis heb. (misschien een tip ?)
Maar stel nu dat de generator een toerental heeft van 1560 Rpm wat dus overeen komt met zijn nominale vermogen, dat betekent dus dat de generator 3Kw vermogen genereerd !?. Maar wat gebeurd er dan al ik maar 1Kw aan vermogen afneem ?
Is het zo dat je altijd het totale geleverde vermogen moet afnemen of kan het ook goed gaan met een gedeelte hiervan ?
Heb wel eens gehoord dat een motor op hol kan slaan als je het vermogen niet afneem vandaar.
Oja hoe kom ik aan rapport KD 35 ?
Mvrgr,
Gijs
Beste Gijs
Ik zie aan je reactie dat mijn uitgangspunten verkeerd waren. Maar als je meteen een goed antwoord wil hebben zul je een vraag veel nauwkeuriger moeten formuleren. Een kortsluitankermotor werkt normaal alleen als generator als de statorwikkeling op een 3-fasennet is aangesloten. Dit 3-fasennet veroorzaakt een draaiveld en dit draaiveld veroorzaakt kortsluitstromen in het anker die op hun beurt er weer voor zorgen dat het anker magnetisch wordt en door het draaiveld van de stator meegenomen wordt. Als je een kortsluitankermotor aandrijft zonder dat de statorwikkeling op een 3-fasennet aangesloten is, wordt er helemaal geen spanning opgewekt en is het dus geen generator.
Er is een manier om een kortsluitankermotor zelfopwekkend te maken waarbij weerstanden en condensatoren bijgeschakeld moeten worden en waarbij gebruik gemaakt wordt van het zeer geringe remanent magnetisch veld van het anker. Ik heb daar geen ervaring mee en werk zelf alleen met permanentmagneet generatoren (die wel gemaakt worden van kortsluitanker motoren, zie mijn rapport KD 341). Er wordt wat info gegeven over zelfopwekkend maken op blz. 79 van het boek Windbouwwerk 1 van Fons de Beer (een publicatie van ODE uit 1982). Het is niet zonder gevaar en ik geef er geen adviezen over.
Als de generator wel aan het net gekoppeld is zoals ik veronderstelde, zal hij bij 1560 omw/min een mechanisch vermogen van ongeveer 3 kW opnemen. Het elekrische vermogen dat afgegeven wordt hangt af van het rendement en is dan ongeveer 0.8 * 3 = 2.4 KW. Wanneer je helemaal geen vermogen opneemt of afgeeft draait de motor precies met het synchrone toerental van 1500 omw/min. Wanneer je 1 kW afneemt draait hij ongeveer bij 1520 omw/min omdat de Pmech-n lijn ongeveer een rechte lijn is van nul tot aan het nominale vermogen. Een asynchrone motor slaat dus niet op hol als hij onbelast draait. Dit kan wel gebeuren met veldbekrachtigde gelijkstroommotoren maar het fijne weet ik daar niet van.
Ik heb geen website maar al mijn folders zijn te downloaden via www.bidnetwork.org na bij search mijn naam Adriaan Kragten ingetypt te hebben. Je komt dan bij mijn profile en onder een korte beschrijving van mijn activiteiten vind je zes folders. Er is een folder met al mijn openbare KD-rapporten en een aparte folder over KD 35. KD 35 is alleen te bestellen door een anti-kopieverklaring te tekenen en het geld over te maken. Je kunt ook KD 35 en een ander rapport gelijktijdig bestellen; dat scheelt verzendkosten.
Ik reageer vaak op algemene vragen van het prikbord als ik denk dat het antwoord voor veel mensen van belang is. Als mensen mij gedetailleerd dingen gaan vragen over hun eigen windmolen zal ik dat op een gegeven moment als consultancy beschouwen waarvoor betaald zal moeten worden.
Adriaan Kragten
Splinternieuwe brussless generator, levert reeds stroom vanaf een tiental toeren per minuut,
max toerental 3.000 RPM, geen veldspanning nodig, voorzien van permanente magneten (niodendum)
Ook een encoder voorzien, om eventueel bepaalde sturingen aan te sturen, doch niet noodzakelijk.
Ideaal voor windturbine.
Kan hier getest worden in een draaibank (als demo)
50Hz bij 1.000 RPM (zespolig)
5,5 Kw. continu, 7,5 Kw piek.
klein in omvang
max. spanning tot 480 volt.
via een driefasige gelijkrichting, kan deze reeds behoorlijk stroom leveren vanaf een tiental toeren per minuut.
Prijs 250 euro, nieuw kost deze normaal 1.400 dollar
Wordt niet verzonden.
Mijn gegevens:
Geert Demeyere
Rodenbachstraat 46
8830 Hooglede België
Tel 003251227847
Mail: demeyereg@versateladsl.be
Splinternieuwe brussless generator, levert reeds stroom vanaf een tiental toeren per minuut,
max toerental 3.000 RPM, geen veldspanning nodig, voorzien van permanente magneten (niodendum)
Ook een encoder voorzien, om eventueel bepaalde sturingen aan te sturen, doch niet noodzakelijk.
Ideaal voor windturbine.
Kan hier getest worden in een draaibank (als demo)
50Hz bij 1.000 RPM (zespolig)
5,5 Kw. continu, 7,5 Kw piek.
klein in omvang
max. spanning tot 480 volt.
via een driefasige gelijkrichting, kan deze reeds behoorlijk stroom leveren vanaf een tiental toeren per minuut.
Prijs 250 euro, nieuw kost deze normaal 1.400 dollar
Wordt niet verzonden.
Mijn gegevens:
Geert Demeyere
Rodenbachstraat 46
8830 Hooglede België
Tel 003251227847
Mail: demeyereg@versateladsl.be
Gijs schreef:
>
> Hallo,
>
> Als je een windgenerator bouwt met een asynchrone motor moet
> je dan altijd het maximale geleverde vermogen afnemen, of kun
> je ook maar een gedeelte van het beschikbare vermogen nemen ?
