12V Stromerzeugung für Autobatterie

[Gonzo]

Hallo!

Wir haben als Studienprojekt die Aufgabe bekommen über eine Wasserturbine eine 12V Autobatterie zu laden. Meine Frage ist nun, welche Art von Elektromotor sich dafür am besten eignen würde? Die Leistungabgabe sollte zwischen 200 und 400Watt liegen. Welche Möglichkeiten gibt es zur elektronischen Drehzahlregelung, Leistungsanpassung und sonstigen Sachen die mit diesem Gebiet zu tun haben.
Die einzige Bedingung ist, dass alle Teile entweder selbst hergestellt werden müssen oder überall erhältlich sind. Eine externe Stromquelle existiert auch nicht.

Gruss Dennis

[Mikesh]

Hallo!

Keine externe Stromquelle also, was is mit der Batterie!

Wenn sie leer ist, soll das ganze dann auch noch funktionieren?

Mein Vorschlag: bürstenlose Gleichstrommaschine (wegen Eigenerregung) , Gleichrichtung, geregeltes Schaltnetzteil (Ladestrom regelbar, usw.). Die Lösung ist vielleicht nicht die einfachste, man kann dabei aber ne Menge lernen.

Mikesh

[Voegelchen]

Hallo!

Keine externe Stromquelle also, was is mit der Batterie!

Wenn sie leer ist, soll das ganze dann auch noch funktionieren?

versteh ich nich

Der Akku muss doch eh leer sein um ihn zu laden oder?! =)

ich hab das so verstanden das es einfach nur um ein Wasserturbinen betriebenes Ladegerät für 12V Akkus (autobatterieen) geht =)

[Bannes]

Hallo,
muß es denn unbedingt ein Motor sein?
Wie wäre es denn mit einer Kombination aus einer Autolichtmaschine und dazu für die Anlaufphase einen Schrittmotor?
Den entsprechenden Drehzahlbereich kann man durch die Turbinendrehzahl mit Getriebe erreichen und der Regler zum Laden der Autobatterie ist eingebaut.
Schrittmotoren erzeugen je nach Ausführung bis ca 20V und können entsprechend aufbereitet in der Hochlaufphase die Erregung der Lichtmaschine übernehmen, bis diese selber Strom erzeugt.
Eventuell reichts noch für eine sparsame Steuerung.

@Mikesh: woher nimmst Du beim Anlauf die Energie für die Motorsteuerung?
Ich weiß auch nicht, ob bürstenlose Motoren so ohne weiteres als Generator betrieben werden können.

Arno

[möp]

Hallo,
muß es denn unbedingt ein Motor sein?
Wie wäre es denn mit einer Kombination aus einer Autolichtmaschine und dazu für die Anlaufphase einen Schrittmotor?

wiso braucht man nen schrittmotor in der anlauphase?

[Bannes]

Hallo möp,
weil eine Drehstromlichtmaschine ohne äußere Energiequelle nicht immer genug Restmagnetismus zur Eigenerregung hat.
Außerdem hast Du beim Schrittmotor die Drehzahl zur Auswertung zur Verfügung.

Arno

[möp]

Hallo möp,
weil eine Drehstromlichtmaschine ohne äußere Energiequelle nicht immer genug Restmagnetismus zur Eigenerregung hat.
Außerdem hast Du beim Schrittmotor die Drehzahl zur Auswertung zur Verfügung.

Arno

würdest du des fließende wasser nicht als äußere energiequelle betrachten?

[Bannes]

Hallo möp,
In diesem Fall eindeutig nein, da hier elektrische Energie notwendig ist. Der saure Regen ist noch nicht in der Lage, aus fliessendem Wasser ein leistungsfähiges Primärelement zu machen,das fähig wäre, die Erregung der Lichtmaschine sicherzustellen.
Dann bräuchte man ja auch eh keinen Generator, oder?

Arno

[Gonzo]

Hallo nochmal!

Als erstes, ist die Autobatterie natürlich über die Wasserturbine zu laden, nicht umgekehrt.
Das Problem ist nur, dass wir keine Lichtmaschine vom Auto nehmen sollen, wegen dem schlechten Wirkungsgrad.
Wie ist das mit Synchron- und Asynchronmotoren, was gibt es da für Vor- und Nachteile(hab nur am Rande diese Schlagwörter gehört)? Am besten wäre es, wenn es in irgendeinem Produkt schon so etwas ähnliches gibt, das ich einfach für meine Zwecke nutzen kann.
Wie gesagt, dass Teil müsste leicht zu beschaffen sein, robust, am besten Wetterfest und billig!

Gruss Dennis

[Mikesh]

Hallo nochmal!

Eine bürstenlose Gleichstrommaschine ist doch eigentlich für euch ideal:

Erregerfeld über Permanentmagneten, Wirkungsgrad wäre mit der richtigen "Ansteuerung" sehr gut, Wartungsintervalle wegen des Wegfallens der verschleissbehafteten Bürsten wäre ideal,...

Frage: Welche Drehzahlen sind im Betrieb erlaubt, wird die Durchflussmenge hinsichtlich des Wassers durch die Turbine konstant gehalten, sind die Drehzahlen konstant usw.

Da bei der BLDC (Brushless DC Motor) mit Permanentmagneterregung keine Chancen (Ausser erheblichen geistigen Aufwand) auf Erregerfeldsteuerung bestehen, sind die induzierten Polradspannungen von der Drehzahl abhängig (Uind=B*l*v).

Bei veränderlicher Eingangsspannung wird der Aufwand für einen DC-DC-Wandler oder AC-DC-Wandler meiner wagen Erinnerungen höher, oder der Wirkungsgrad von dem Teil wird schlechter (im Normalfall).

Die Frage ist auch, welchen Aufwand möchtet ihr treiben, ist die ganze Anordnung, welche ihr bauen solltet, an einen minimalen Wirkungsgrad oder an Kosten gebunden?
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Na ja, zu deiner Frage nochmal ob die Batterie eh leer sein muss um sie zu laden, muss ich sagen nein!
Der Energieinhalt einer Batterie beschränkt sich nicht auf die Logiklevel 0 und 1.
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Bis denne!

Mikesh

[Gonzo]

Hi!

Die Drehzahl sollte als konstant angenommen werden und über ein davor gesetztes Getriebe könnte eigentlich jede Drehzahl erreicht werden, der Bereich ist also nicht festgelegt.
Die zweite Fragen ist schwer zu beantworten. So wohl, als auch! Im Fordergrund steht aber die Funktion der Anlage, also würde ich sagen das die Kosten möglichst gering gehalten werden sollten. Wie gesagt, es wäre auch schön wenn jemand wüsste, in welchem schon bestehenden Produkt dieser Stromerzeuger existiert oder zu einem solchen gemacht werden könnte.

Gruss Dennis

[Voegelchen]

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Na ja, zu deiner Frage nochmal ob die Batterie eh leer sein muss um sie zu laden, muss ich sagen nein!
Der Energieinhalt einer Batterie beschränkt sich nicht auf die Logiklevel 0 und 1.
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das war ja auch eher logisch gemeint =)

oder lädst du nen vollen akku?!
weil ich lad mir die dinger um sie im anschluß zu entleeren

[Bannes]

Hallo,
wer hat Dir erzählt, daß KFz-Lichtmaschinen einen schlechten Wirkungsgrad haben?
Ein bürstenloser Motor mit einem Motorwirkungsgrad von 90% steht als Generator betrieben nicht besser da als die für den Generatorbetrieb optimierte Lichtmaschine.
Der bürstenlose Motor hat das gleiche Funktionsprinzip wie ein Fahrraddynamo, d.h. die abgegebene Leistung ist stark drehzahlabhängig weil das Erregerfeld nicht variiert werden kann..
Den Wirkungsgrad kannst Du meiner Ansicht komplett ausser Acht lassen, es sei denn die Wassermenge ist zu begrenzt.
Was kostet Dich ein bürstenloser Motor mit 200 - 400W?
Eine Autolichtmaschine bei einem befreundeten Autohändler oder -mechaniker kostet Dich wahrscheinlich gar nichts.
Die Gleichrichtung und Regelung sind schon eingebaut.
Für Asynchrongeneratoren brauchst Du ein bestehendes Netz oder eine mehrphasige Anlaufstromquelle.
Synchrongeneratoren brauchen einen Gleichstrom zur Felderzeugung.

Arno

[Mikesh]

@bannes

Die Autolichtmaschinen haben den schlechten Wirkungsgrad aufgrund ihrem Kühlkonzept (oder lieg ich da falsch?), macht sich aber erst bei höheren Drehzahlen bemerkbar.

@voegelchen
Habe die Ironie jetzt erhalten und werde sie immer in meinem Herzen mit mir tragen.
Reimt sich sogar.

[Bannes]

Hallo,
eine KFz-Lichtmaschine muß einen großen Drehzahlbereich zuverlässig abdecken und kann deshalb nicht in allen Bereichen optimalen Wirkungsgrad bringen. Es gibt aber bestimmt auch hier eine Drehzahl, bei der der Wirkungsgrad seinen Höchstwert erreicht.
Aber da Gonzo ein Studienprojekt erstellen will, ist das letzte Prozent Wirkungsgrad nicht so entscheidend wie die Verfügbarkeit und der Preis des Generators. Ich weiß nicht, wo Gonzo wohnt, aber ein solches Projekt setzt die Verfügbarkeit von ausreichend Wasser eigentlich voraus.
Meiner Ansicht ist der Generator nur ein Nebenschauplatz, denn die Konstruktion und Optimierung der Turbine ist mindestens genau so wichtig.

Arno