E-Motor <-> Generator

Ich hatte die Frage schon ein wenig weiter unten im Thread "Elektrokonzept
für Segelboot" versteckt, aber bin da nicht recht weiter gekommen.
Es geht um einen E-Motor als Antriebsmotor (mind. 4 max 6 kW) für ein
Segelboot, der beim Segeln möglichst als Generator laufen und Bleibatterien
laden soll. Die Generatorwirkung wird nicht so berauschend sein, da der
Propeller beim Segeln nur mit 5 bis 8 kn (2,5 bis 4 m/s) von der "falschen"
Seite angeströmt wird - es wäre schon wunderbar, wenn der Motor als
Generator dabei vielleicht 100 Watt bringen würde. Der Propeller ist
übrigens so ausgelegt, dass er das Boot bei Nenndrehzahl des Motors auf
etwa 6 kn (3 m/s) bringt. Gespeist wird der Motor aus einer passend
ausgelegten Batteriebank, bei den Drehstrommotoren über Wechselrichter an
der Bank.
Es gibt diverse Optionen, die ich selber nicht gegeneinander abwägen kann:
- DC Permanentmagnet-Motor (z.B. 48V Briggs&Stratton "Etek":
formatting link
oder
formatting link

- AC Drehstrom Synchronmotor
- AC Drehstrom Asynchronmotor
Wo sind die Vorteile, wo die Nachteile (Effizienz als Motor und als
Generator, Wartungsaufwand, Robustheit ...)? Auf welche Drehzahl legt man
den Motor am besten aus? Welche Motoren lassen sich leichter regeln, welche
Laderegler kommen in Betracht? Würde es für die Auswahl des Motors einen
Unterschied machen, wenn der Propeller für den Generatorbetrieb um 180 Grad
gedreht werden könnte und richtig Leistung bringen würde?
Danke
Tom Berger
Reply to
Tom Berger
Loading thread data ...
Am Mon, 8 Nov 2004 20:57:54 +0100 schrieb Tom Berger :
Wenn bürstenlos ausgelegt, dann ist es eigentlich sowas wie ein DS-Synchronmotor mit eingebautem Umrichter (Kommutierungselektronik), der muß dann den Generatorbetrieb unterstützen. Ein bürstenbehafteter fremderregter DC Motor wäre auch als Generator geeignet ist aber vom Wirkungsgrad (Erregerleistung) und Verschleiss (Bürsten) her nicht so toll. Einen permanenterregten Generator könntest du aber, wenn er sich elektrisch von der Elektronik abkoppeln lässt, immer noch m,it einem Thyristorregler wie bei einer Motorradlichtmaschine regeln.
Mit externem 4 Quadranten Umrichter (Gas/Bremse, vorwärts und rückwärts) müßte das schon möglich sein. Bremsen= Generatorbetrieb, der Umrichter muß natürlich zurückspeisen können und die Leistung nicht wie viele marktübliche Geräte für Netzbetrieb in einen Bremswiderstand schicken.
Nicht sinnvoll bzw. nur mit großem Aufwand als Generator zu betreiben.
Permanterregt: besserer Wirkungsgrad, schlechtere Regelung als Generator. Asynchron: als Genrator fast ungeeignet DC Motor muß über die Spannung geregelt werden - oder Elektronik (= Umrichter)
Laderegler muß zum Generator passen.
Kann ich nicht sagen, weil ich nicht weis, welche Drehzahlen auftreten.
Reply to
Martin
Am Mon, 08 Nov 2004 21:26:39 GMT schrieb Martin:
Irgendwo hab' ich gelesen, dass in Windkrafträdern fast ausschliesslich asynchrone Generatoren verwendet werden. Ist das ein Irrtum, oder gibt's dafür Gründe?
Gruß Tom Berger
Reply to
Tom Berger
Hallo Tom,
Nein, direkter Netzanschluß.
Siegfried
Reply to
Siegfried Schmidt
Am Mon, 8 Nov 2004 22:48:48 +0100 schrieb Tom Berger :
Teilweise isnd dort auch asynchrone Schleifringmaschinen verwendet (worden?) da kann man in den Läufer ein Wechselfeld einspeisen und verhindern, daß sich die Frequenz bei Drehzahländerungen mit ändert. Das ist aber eine Sonderform der Asynchronmaschine und braucht dafür natürlich spezielle Stromrichter. Bei asynchronen Stromaggregaten wird die Erregerblindleistung mittels Kondensatoren erzeugt. Bei Netzgekoppelten Anlagen kommt sie aus dem öffentlichen Netz. Du wilslt erstens nicht netzgekoppelt fahren und zweitens Gleichstrom zum Batterieladen erzeugen. Beides sind gute Gründe, keinen Asynchrongenerator einzusetzen. Ein Gleichstromgenerator ist letzlich eine Synchronmaschine mit Gleichrichter. Dieser aknn entweder mechanisch als Kommutator einer klassischen GS Maschine realisiert sein oder durch Dioden, so wie bei der Lichtmaschine im Auto oder als geteuerter Gleichrichter bei einer permanenterregten Maschine.
Reply to
Martin
Am Mon, 8 Nov 2004 23:05:10 +0100 schrieb Siegfried Schmidt:
Nein, das ist ein Irrtum, oder nein, dafür gibt es keine Gründe?
Z.B. findet man auf
formatting link
diese Aussage: "Die meisten Windkraftanlagen sind mit sog. Asynchrongeneratoren ausgerüstet". Und hier ein Zitat aus einem Webforum: "Heutzutage werden Asynchron-Generatoren in Windkraftanlagen eingesetzt, welche im windschwachen Zeiten untersynchron betrieben werden. Der generatorische Betrieb wird in diesem Fall durch eine von außen an den Läufer angelegte Spannung realisiert. Diese Spannung erzeugt ein Drehfeld im Läufer. Addiert man die Umlaffrequenz des Läufers mir der Frequenz des von außen angelegten Drehfeldes, so ergibt sich die Netz-synchrone Drehzahl."
Tom Berger
Reply to
Tom Berger
Hallo Tom,
Wenn du durch Komma getrennte Fragen stellt, mußt du Komma in der Anwort eben passend auswerten.
Schrieb ich doch. Nur willst du auf deinem Boot weder in ein Netz einspeisen noch hast du eines zum Start zur Verfügung.
Siegfried
Reply to
Siegfried Schmidt
Am Tue, 9 Nov 2004 00:57:32 +0100 schrieb Siegfried Schmidt:
Stimmt. Ich bin wohl mehr gewohnt, auf präzise gestellte Fragen derart präzise Antworten zu erhalten :-)
Nun, ich habe Batterien und Wechselrichter zur Verfügung. Ich vermute dabei allerdings, dass das zwar geht, dass sich der Aufwand aber nicht so recht rechnen wird.
Gruß Tom Berger
Reply to
Tom Berger
Hallo Tom,
Waere es nicht moeglich, eine kleine Autolichtmaschine plus Uebersetzung mit dranzuhaengen? Wenn man dann noch die Welle auskuppeln koennte, waere es noch besser. Aber wenn die Lager des dicken Motors nicht viel an Verlusten verursachen, geht es wohl auch ohne Auskuppeln.
Gruesse, Joerg
formatting link
Reply to
Joerg
X-No-Archive: Yes
begin quoting, Joerg schrieb:
Die haben einen beschissenen Wirkungsgrad.
Gruß aus Bremen Ralf
Reply to
Ralf Kusmierz
Am Tue, 09 Nov 2004 23:45:52 +0100 schrieb Ralf Kusmierz:
Bitte, bitte, bitte: gewöhn' dir das doch endlich ab. Du bist doch schon groß und stark, da hast Du doch sowas nicht mehr nötig :-)
Außerdem tut es der Welle gar nicht gut, wenn da einseitig eine Last dran hängt.
Tom Berger
Reply to
Tom Berger
Hallo Tom,
Das wäre eine Frage der Anpassung. Bei kleinen Drehzahlen und halber Maximallast ist es nicht so schlecht, schließlich sind die Angaben bereits Gleichstrom-Ladeleistung.
Das ist ja wohl lösbar - z.B. 2 Maschinen gegenüber.
Nicht so leicht lösbar ist das harte Einsetzen, die Maschinen sind auf einen steilen Leistungsanstieg bei kleinen Drehzahlen optimiert, die würgen damit den Propeller ab.
Siegfried
Reply to
Siegfried Schmidt
"Martin" wrote der Umrichter
Halli-Hallo, in diesem Fall wo am DC-Zwischenkreis des FU die Batterien hängen, wird sowieso vom Motor (der generatorisch vom FU betrieben wird) in den Zwischenkreis eingespeist. Also reicht JEDER FU der mit Spg. am Zwischenkreis lebensfähig ist. Gruß Schorsch
Reply to
Georg Kaiser
Am Wed, 10 Nov 2004 08:34:54 +0100 schrieb Siegfried Schmidt:
Das dürfte in den allermeisten Fällen unlösbare Platzprobleme geben - die Welle verläuft ja ganz tief im engen Kielbereich.
Gruß Tom Berger
Reply to
Tom Berger
Am Wed, 10 Nov 2004 09:01:05 +0100 hat Georg Kaiser geschrieben:
Wenn die Batterien direkt am Zwischenkreis hängen, dann hast du recht. Ohne Spannung am Zwischenkreis (so allgemein betrachtet) wird kein Umrichter lebensfähig sein, da hängt doch normal zumindest ein Kondensator - woher soll sonst die Energie kommen. Aber wenn der Motor eine andere Spannung (wahrscheinlich >12V an den Wicklungen) als die Batterien (wahrscheinlich 12V) hat, dann wird der Zwischenkreis von einem DC/DCWandler gespeist, welcher dann auch Rückwärts arbeiten können muß - allerdings deutlich unter seiner max. Leistung in Vorwärtsrichtung. Ev. könnten das auch 2 getrennte Konverter sein. also ein kleiner der die Zwischenkreisenergie in die Batterien zurückführt. Oder die Drehzahl ist im Genratorbetrieb soviel geringer, daß zB ein 24V od. 48V Motor eh nur 12V erzeugt und normale Diodengleichrichter ausreichen.
Reply to
Martin Lenz
Am Wed, 10 Nov 2004 08:34:54 +0100 hat Siegfried Schmidt geschrieben:
Klar, die Autolichtmaschine wird normalerweise von einem Motor angetrieben, den deren Leistungsaufnahme "nicht kratzt". Aber wäre da nicht bei jedem Generator eine intelligente Regelung - ähnlich einem maximum-power-point (MPP) Tracker nötig?
Reply to
Martin Lenz
Hallo Martin,
Die Brauchbarkeit einer Lima steht und fällt nunmal mit ihrer Leistungsabgabe bei Leerlaufdrehzahl, das ist der kritische Punkt des Bordnetzes eines Landfahrzeugs. Schiffs-Limas könnte man anders dimensionieren, wird man mangels Masse wahrscheinlich nicht tun.
Mit einer modifizierten Regelung der Erregung kann man das hinbekommen, z.B. indem man einfach die Reglung mit einer festen (flachen) Drehzahl/MaxStrom-Kennline überlagert.
PFC mit gesteuerten Gleichrichtern hat einen ähnlichen Effekt, nicht indem sie Leistung kappt, sondern indem sie durch Spannungsanhebung bei kleinen Drehzahlen bis unterhalb der Einschaltdrehzahl Leistung hinzufüttert. Damit kann man den Arbeitsbereich in kleinere Drehzahlen legen und braucht weniger Übersetzung.
Siegfried
Reply to
Siegfried Schmidt
Hallo Tom,
Dann geht man halt neben das Motor- oder Kupplungslager.
Siegfried
Reply to
Siegfried Schmidt
Hallo Martin,
Mit lebensfähig dürfte hier eher der Fall gemeint sein, ob ein FU seine interne Versorgung auch aus dem Zwischenkreis bezieht oder dafür einen eigenen netzgespeisten Pfad hat.
Letztere kann man nicht einfach an DC hängen.
Die Vermeidung dieser mehrfachen Umsetzungen ist der wesentliche Vorteil einer hohen DC-Spannung. 4kW aus 12V wird wohl niemand über Wandler ziehen wollen.
Siegfried
Reply to
Siegfried Schmidt
Am Wed, 10 Nov 2004 17:04:12 +0100 hat Siegfried Schmidt geschrieben:
Das ist schon klar - und mit einem Spannungsregler am einfachsten erreichbar: Solange Spannung zu klein ist wird die Erregung hochgeregelt, ggf bis zum Maximum. So eine Regelung halt dann prinzipiell ein Problem, wenn ich einen Antrieb wie den Propeller habe, wo ich sowas wie die Leistungsanpassung in der HF-Technik erreichen muß. Das hängt aber jetzt weniger mit der Bauart des Generators als des Reglers ab.
Reply to
Martin Lenz

PolyTech Forum website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.