Hobbykraftverk og asynkron motor inn på nettet

[soundstream]

Jeg har eksperimentert litt med en bilturbo, som i vannkraftsammenheng er en relativt høy virkningsgrads Franis-turbin, og jeg koblet denne sammen med en 3fase 180w asynkron motor. Vannfallet var 7mtr og vannforbruk ca 3 ltr/sek. Dette gir en totaleffekt på vannfallet ca 200w w. Det som derimot var litt merkelig, var at når motoren var innkoblet til strømnettet så klarte denne bilturboen/turbinen å presse motoren opp i 1576 rpm. Jeg har ikke noe å måle dreiemoment med nøyaktig ( skal få laget dette med vekt og kulelager ) men synes det er litt rart at det er nok dreiemoment til å klare dette. Motoren er altså en Per Kåre lage i oslo sikker på 70tallet og er på 180w. Dette skal være god motor og er oppitt til 1380 rpm. Jeg antar dette er ved full belastning. Det jeg lurer på er om det er andre som har erfaringer eller andre innspill å komme med i denne saken. Er det noen som vet hvordan man mest effektivt skal dimensjonere en asynkron motor i forhold til mest effektivt produksjonsturtall ? Håper det finnes andre som synes dette er interesant.

[storkers]

hva med og prøve seg med ett slags gir?

hva skal du bruke dette til?

 

tips: du finner en litt større induksjonsmotor i en gammel vaskemaskin.

 

hmmm når jeg tenker etter kan du vell og endre hastigheten på motoren med en frekvens omformer vist jeg ikke tar helt feil.

Endret 5. juli 2008 av storkers

[Nedward]

hva med og prøve seg med ett slags gir?

hva skal du bruke dette til?

 

tips: du finner en litt større induksjonsmotor i en gammel vaskemaskin.

 

hmmm når jeg tenker etter kan du vell og endre hastigheten på motoren med en frekvens omformer vist jeg ikke tar helt feil.

Ja, det kan du. Men ikke når du bruker den som en generator siden omformeren brukes til å regulere frekvensen inn på motoren. Hvis du tenkte på å koble omforeren på "output" på generatoren/motoren så er det en teoretisk mulighet for stabilt 50 Hz, men du vil fortsatt plages med å få en sinuskurve som er korrekt, siden frekvensomformere generelt benytter seg av PWM teknikker som lager firkantpulser og pulstog som ser "merkelige" ut (er litt vanskelig å forklare). Men poenget er at frekvensomformere for elektromotorer er beregnet på å drive elektromotorer og ikke å lage nettspennig.

 

Eksempelbilde fra wikipedia:

 

For å regulere turtallet på motoren må du nok ha en strupeventil som struper og åpner proposjonalt med frekvensen slik at du aldri faller utenfor 50 Hz +/- 2,5% (mener jeg å huske kravet er). Frekvensen vil endre seg med belastningen, jo høyere belastning jo tyngre blir generatoren å dra rundt ergo du trenger mer vann og visa versa.

Endret 6. juli 2008 av Dj_eLmO

[storkers]

hva med og prøve seg med ett slags gir?

hva skal du bruke dette til?

 

tips: du finner en litt større induksjonsmotor i en gammel vaskemaskin.

 

hmmm når jeg tenker etter kan du vell og endre hastigheten på motoren med en frekvens omformer vist jeg ikke tar helt feil.

Ja, det kan du. Men ikke når du bruker den som en generator siden omformeren brukes til å regulere frekvensen inn på motoren. Hvis du tenkte på å koble omforeren på "output" på generatoren/motoren så er det en teoretisk mulighet for stabilt 50 Hz, men du vil fortsatt plages med å få en sinuskurve som er korrekt, siden frekvensomformere generelt benytter seg av PWM teknikker som lager firkantpulser og pulstog som ser "merkelige" ut (er litt vanskelig å forklare). Men poenget er at frekvensomformere for elektromotorer er beregnet på å drive elektromotorer og ikke å lage nettspennig.

 

Eksempelbilde fra wikipedia:

 

For å regulere turtallet på motoren må du nok ha en strupeventil som struper og åpner proposjonalt med frekvensen slik at du aldri faller utenfor 50 Hz +/- 2,5% (mener jeg å huske kravet er). Frekvensen vil endre seg med belastningen, jo høyere belastning jo tyngre blir generatoren å dra rundt ergo du trenger mer vann og visa versa.

så da må du ha en nesten perfekt sinus kurve? å et osiliskop får og måle det?

er ikke ren sinus kurve det samme som ren vekselstrøm(stabil)?

[perpyro]

Du skal ikke bekymre deg om at turtallet er høyere en oppgitt for motoren.

Husk at dette er en asynkron 3~ motor som med last har et etterslep på det synkrone turtallet.

Nå som du dytter den tilkoblet nettet vil du få en tilsvarene oversynkron hastighet alt etter hvor stor kraft du dytter den med.

Synkron hastighet for denne motoren er da 1500 rpm.

Du bruker nettet til å holde turtallet og frekvensen på motoren er ganske så låst til nettfrekvensen.

Opplegget vil fungere fint så lenge everket leverer strøm, men det øyeblikket du får strømbrudd vil generatoren din løpe løpsk.

Om everket liker at deres nett regulerer din generator er jo en annen side av saken.

[soundstream]

Du skal ikke bekymre deg om at turtallet er høyere en oppgitt for motoren.

Husk at dette er en asynkron 3~ motor som med last har et etterslep på det synkrone turtallet.

Nå som du dytter den tilkoblet nettet vil du få en tilsvarene oversynkron hastighet alt etter hvor stor kraft du dytter den med.

Synkron hastighet for denne motoren er da 1500 rpm.

Du bruker nettet til å holde turtallet og frekvensen på motoren er ganske så låst til nettfrekvensen.

Opplegget vil fungere fint så lenge everket leverer strøm, men det øyeblikket du får strømbrudd vil generatoren din løpe løpsk.

Om everket liker at deres nett regulerer din generator er jo en annen side av saken.

 

Jeg formulerte meg nok ikke særlig tydelig, men dette var vinklingen jeg var ute etter. For å gå inn på dette med turtall så er min turbo/fransisturbin konstruert slik at vannmengden er ganske stabil og endres kun med trykkfall ( 4ganger trykkøkning gir dobbel mengde vann,roten av 2gh) og i mitt tilfelle med 7mtr trykkhøyde så har jeg et friløpsturtall på ca 3900 rpm. Jeg vil anta at å sakke dette til 3000rpm vil være der hvor effekten er høyest da dreiemomentet for en fransisturbin er temmelig jevn hele veien. Grunnen til at første ekpseriment var med 4polet motor, var at jeg faktisk ikke hadde trodd jeg kunne oppnå såpass mye turtall i forhold til lite fall. Har i ettertid forstått at det koker ned til diameter på løpehjul hvilket turtall man får så lenge konstruksjonen i turbin er bra, og det MÅ den være for å kunne fungere tilfredstillende som turbo. (Garret turbo har mye bedre konstruksjon enn ww sine orginale) Jeg har funnet frem en 2polet (2840) trefasemotor på 750w og har også funnet frem en 250w 2polet motor som er av typen rimelig russisk. Utfra at min turbin klarte å overstyre den solide Per Kåre 4polede motoren opp til nesten 1600 rpm så lurer jeg på om det såkalte KIPP momentet også er gjeldende oppover og at jeg dermed hadde for mye moment til den 180w Per Kåre motoren ? Den russiske lille 250w vil jo da ha mindre dreiemoement, så selv om turbinen neppe har samme dreiemoment ved ca 3000 rpm så vil jeg tro at den russiske motoren vil bli for liten. Men utfra den helt klare teorien på hvilken stillingsenergi som 3ltr/sek vann har i 7mtr høyde så skal det være 210w i utgangspunktet og da så mange mener at 50% virkningsgrad er max hva man kan klare av en så liten turbin så skulle jo det bare være 105w. Hva er korrekt dimensjonering av en motor i forhold til dette ?

[soundstream]

Opplegget vil fungere fint så lenge everket leverer strøm, men det øyeblikket du får strømbrudd vil generatoren din løpe løpsk.

Om everket liker at deres nett regulerer din generator er jo en annen side av saken

For dem som synes det er intersant med hobbykraftverk så har jeg nå følgende erfaring :

Maxturtall på en fransisturbin, som da kan være en turbo eller en vanlig sentrifugalpumpe, er styrt av roten av trykkhøyden og av diameter på løpehjulet. Om det er stor eller liten arealinsnevring fra sneglehuset går over i spalte via diameter-reduksjon inn til løpehjulet har faktisk ikke så mye å si som jeg skulle trodd.

En ødelagt XP power ( kopi av Garret ) som var ødelagt som bilturbo, ble tilsvarende mere slitt så løpehjul tok imot huset i løpet av 4døgn produksjon hvor det kun ble kjørt vannsmøring via de orginale glidelager. Har derfor kommet frem til at man enten må ha en turbo som er i orden og dermed tett nok til å fortsatt kunne kjøre oljesmøring, eller man må bruke motor/generatorens opplagring og bare forlenge denne akselen inn til løpehjulet.

Hvis hullet rundt akselen er bra tilpasset blir lekasjen her ikke noe problem. (sprutdeksel og skive på aksel ) På min Per Kåre 180w 4polet motor så har jeg testet følgende for å produsere egen strøm IKKE tilkoblet noe nett : Kondensator på 6.8qF ut til tredje fase gav en sakking uten last ned til 2800 rpm. Dette gir all effekt som varme i motoen så den ble ganske varm.All testing her er da som 2fas last. Med 60w lyspære inkoblet og kondensator redusert til 3.9qF fikk jeg en jevn spenning på 251v (ca 100hz) så da vil jeg tro en 70w pære ville vært helt perfekt. Testet så med 120w last, noe som gav et spenningsfall ned til 176v og i praksis da tett på 100w. Dette i seg selv er litt rart for det gir altså en total virkningsgrad på tett på 50% og motoren ble faktisk ganske varm.

 

Så til testing opp mot nettet : Som det altid er når man kobler 3fase så blir det jo altid feil vei første(kan det virke som) og da klart motoren som da trakk ca 500w å gå mot vannstrømmen, men fortsatt rant det temmelig mye vann ned gjennom turbinen. Med to faser endret så slår motoren farten rett ned til rett under 1600 rpm. Dette er jo da for lavt i forhold til hvor effek-kurven er høyest men jeg vil tro det er der dreiemomentet er høyest likvel. Det jeg da måler med tang-amperemeter er 1.64A pr fase, men min gamle trefasemåler (ble skiftet ut i huset hjemme for noen år siden ) er bare såvidt den går. Har koblet denne feil vei i systemet på 2.5mm2 kabelstrekk ut til motoren. Den viser bare ca 40w for så etter et par timer å ikke gå i det hele tatt. fortsatt måler det 1.63A i hver av alle 3faser, en effekt som tyder på over 600w. Dette er ikke mulig. Hvis denne effekt går ut så ville motorens temperatur vært langt over de 40c som den var, og det er ikke mulig at det produserer så mye. Er denne høye målingen et resultat av at motoren ikke klarer å holde igjen dreiemomentet fra turbinen ?

Hvordan nettleverandør ser på at man leverer inn strøm på nettet kan man tenke seg ikke positivt, men slik jeg ser det så er alle asykrone motorer i normaldrift med på å prøve å sakke nettet. Det at da noen få skulle prøve å fremskynde nettet, bare med på å rette opp dette. Uten kondensatorer på motoren vil som du sier motoren ikke produsere i det hele tatt i det øyeblikket nettet detter ut og dermed ikke utgjøre noe fare for dem som eventuelt skal inn å rette opp feil på linje osv. Turtallet i mitt tilfelle vil da være 3900 rpm frem til nettet er tilbake. Håper dette var interessant for noen. Har trålet hele nettet tidlgere etter slik info men har ikke funnet noe. Kun littegrann på en svensk side som hette 24v ettellerannet men den finner jeg ikke igjen. Det å sjekke teori opp mot faktiske målinger er hva jeg synes er det mest interesante.

[soundstream]

hmmm når jeg tenker etter kan du vell og endre hastigheten på motoren med en frekvens omformer vist jeg ikke tar helt feil.

Ja, det kan du. Men ikke når du bruker den som en generator siden omformeren brukes til å regulere frekvensen inn på motoren. Hvis du tenkte på å koble omforeren på "output" på generatoren/motoren så er det en teoretisk mulighet for stabilt 50 Hz, men du vil fortsatt plages med å få en sinuskurve som er korrekt, siden frekvensomformere generelt benytter seg av PWM teknikker som lager firkantpulser og pulstog som ser "merkelige" ut (er litt vanskelig å forklare). Men poenget er at frekvensomformere for elektromotorer er beregnet på å drive elektromotorer og ikke å lage nettspennig.

 

For å regulere turtallet på motoren må du nok ha en strupeventil som struper og åpner proposjonalt med frekvensen slik at du aldri faller utenfor 50 Hz +/- 2,5% (mener jeg å huske kravet er). Frekvensen vil endre seg med belastningen, jo høyere belastning jo tyngre blir generatoren å dra rundt ergo du trenger mer vann og visa versa.

Det med reguleingsteknikk er noe jeg også synes er intersant og det å bruke frekvensomformer er ikke noe jeg har tenkt på. Er redd det kan bli litt dyrt.

For å lage sin egen strøm for en varierende last, har først og fremst begrensing oppover i effekt da turbinen ikke kan gi mere enn den kan gi. En slik fransiskontruksjon kan heller ikke reduseres nedover (kun dem med justerbare ledeskover) men da også kun ned til 40% av max. I mitt tilfelle vil å strupe vannet ikke føre til særlig reduksjon av vannet da turtalle vil forsvinne nesten med en gang trykket inn i turbinen faller. Hvis man kunne koblet en varmeovn med stor nok kapasitet til å ta hele lasten, og en styring som trinnløst ga all effekt over 240v til denne varmeoven, så ville man få både varme og regulering. Men jeg vet ikke hvordan man vil kunne styre en transistor til å gjøre dette ?

Er det noen som vet hva slags spenning det kan brukes inn i en spennsingsinverter, av typen f.eks 24v til 230v. Da tenker jeg ikke inn i 24v inngangen men der etter at 24v har blitt hugget opp og transformert opp. Denne opphakkede spenningen burde kanskje kunne erstattes med en vekselspenning 2fas fra en 3fas motor med kondensator mot 3.fas ? Jeg har ingen elektroutdanning så dette er over mitt hode.

[soundstream]

Jeg har nå testet litt mere, ved bruk av en russisk 2polet motor og kald-delen/blåsedelen fra en XP power bilturbo (kinakopien til Garret )

 

Motor 250w 3000rpm oppgitt 68% virkningsgrad

Trykkhøyde 8mtr

løpehjul diameter 60mm

Faktisk gjennomstrømning 2ltr /sek (teoretisk effekt 160w)

 

 

 

Ved å koble opp paralell og serie kondensator ( ikke tilkoblet nettet) så kan jeg ta ut 84w ved 194volt. Motorens turtall er da ca 3600 rpm Dette kan tyde på at til slik bruk, og kanskje uansett, så bør det brukes en motor med høyere effekt.(Neste i min hylle er 1500w...) Hvis jeg ved denne oppkobling går ut fra kun 5% tap i rør og at selv ved denne kondensatorpakken og overgang til 2fas så er virkningsgraden likevel som oppgitt, så kommer jeg frem til en virkningsgrad på turbinen på hele 87% .Dette synes jeg er veldig bra, faktisk helt formidabelt da en peltonturbin til en halv mill, har 93%. Og med tanke på så veldig liten effekt som jeg nå opererer med så vil tilsvarende større system få mye bedre virkningsgrad. Den totale virkningsgraden med hva jeg får ut er 52% og det synes jeg også er veldig bra med tanke på størrelsen her.

 

Har ikke fått målt effekten som 3fas opp mot nettet men måler da 0,87A for hver fas. Her er nok da fasevinkelen temmelig på jordet. Kan dette være at motoren er for liten ?

Noen som gjort tilsvarende måling med hvilken ampere du måler i kabelen ut fra motoren i forhold til hvilken faktisk effektproddukjon du har ?

 

Det jeg hovedsakelig er ute etter med disse tester jeg har gjordt er hviket turtallsforhold til løpehjuldiameter som er mest effektivt i forhold til trykket. Det mest effektive er 1500rpm motorer da dette holder lenger og har mindre tap.

Mine 8mtr fall ser da ut til å ved en fransisturbin/pumpe/turbo skulle være 10-12cm i diameter.

Hastigheten er i andre potens, noe som ved f.eks 20mtr vil tilsi et løpehjuldiameter på 18-20cm.

 

Håper å komme i kontakt med andre som er interessert i slike ting. Eventuelt er det noen som vet hvilke andre forum som kan være bedre for dette tema ?

 

Har sjekket standard 12v til 230v omformer, og er rippes 12v høyfrekvent opp til høy likespenning som lagres i 400v kondensator for så å slippes ut med riktig frekvens og volt. Utfra dette så bør det være temmelig enkelt å likerette en 400v koblet asynkron motor direkte,for så å slippe ut tilsvarende. Er det ikke noen som har gått elektro her ? Jeg har kun valgfag i 9. og defor forstår jeg ikke så mye som jeg kanskje gir utrykk for. Håper på svar.

[soundstream]

hva med og prøve seg med ett slags gir?

hva skal du bruke dette til?

 

tips: du finner en litt større induksjonsmotor i en gammel vaskemaskin.

 

hmmm når jeg tenker etter kan du vell og endre hastigheten på motoren med en frekvens omformer vist jeg ikke tar helt feil.

Jeg har liggende en gammel vanskemaskin motor som jeg skrudde ut som 15åring,har sett litt på den og den har 2sett viklinger. Den er både 2polet og er også viklet 8polet. Men dette er en 2fas motor og har en komplisert kondensatorpakke og en sentrifugalbryter som skal legge ut og inn noe. Men dette er ikke tilkoblet så jeg vet ikke helt hvordan dette var. Har du noe tips om hvordan jeg skal få brukt en slik motor opp mot nettet ? Virker som du har god greie på slikt.

[storkers]

hva med og prøve seg med ett slags gir?

hva skal du bruke dette til?

 

tips: du finner en litt større induksjonsmotor i en gammel vaskemaskin.

 

hmmm når jeg tenker etter kan du vell og endre hastigheten på motoren med en frekvens omformer vist jeg ikke tar helt feil.

Jeg har liggende en gammel vanskemaskin motor som jeg skrudde ut som 15åring,har sett litt på den og den har 2sett viklinger. Den er både 2polet og er også viklet 8polet. Men dette er en 2fas motor og har en komplisert kondensatorpakke og en sentrifugalbryter som skal legge ut og inn noe. Men dette er ikke tilkoblet så jeg vet ikke helt hvordan dette var. Har du noe tips om hvordan jeg skal få brukt en slik motor opp mot nettet ? Virker som du har god greie på slikt.

det var bare det første som falt meg inn når jeg leste posten,etter å ha lest dine innlegg hær så virker det som om du har rimelig bedre peiling enn meg.er du sikker på at det er 2fas(2 stømførende ledere)? I dag brukes vanligvis bare betegnelsen 1fas, også om 2fas.

kommer ikke på noe fårnuftig som du kan bruke den til i farta.

[LightSabre]

Interressant prosjekt dette her, liten billigversjon av kraftverk. Men jeg tror du skal glemme de frekvensomformer-greiene da det er både dyrt og komplisert og det er langt fra alle frekvensomformere som kan levere effekt tilbake til nettet.

 

Jeg vet ikke helt hvordan det blir med en 1fas (eller 2fas) motor, men det enkleste er å bare koble en 3fas motor rett på nettet og bare presse den opp i turtall slik du har gjort. Så lenge den er tilkoblet strømnettet vel det holde spenning og frekvens i sjakk. Bare pass på at strømmen ikke overstiger påstemplet verdi da det vil føre til overoppheting og ødelagt motor/generator. Hvis dette er noe mere enn et kortvarig forsøk slik at den vil stå og produsere strøm i dagesvis eller når du ikke er tilstede vil jeg absolutt anbefale at du kobler en form for vern foran motoren.

 

Hvis du spør e-verket får du sikkert blankt nei, men så lenge det er en liten generator i forhold til alle de andre belastningene i nærheten skal det ikke ha noe særlig innvirkning på nettet.

[soundstream]

Det viser seg at det å koble seg rett inn på nettet ikke fungere så enkelt som jeg trodde.

En kamerat som har større pumpe og større fall opplever måling som dette : Når motoren går fritt så måler det 4.4A og når han åpner mer og mer vann så ØKER amperen opp til 6.8A. Måleren i huset hans viser først forbruket til motoren slik den skal og når vi kjører inn vann så blir forbruket mindre men mere mot null, uten noe form for produksjon. Dette er litt merkelig. Hvis vi bremser ned motoren rent fysisk så går ampere nedover slik den skal.

Noen som kan forklare dette ? Motoren hans er en 1500rpm motor og når vi kobler kondensatorer opp mot motoren kan vi produsere egen strøm ved 1900rpm og 650w så det er helt klart at man her skulle kunne tatt ut effekt. Kan det være at motoren er for stor slik at man ikke klarer å overkjøre turtallet nok ? Vi måler 1541 rpm i drift.