direct drive generator

Op 8 september 2018 12:17:10 schreef m.bouwer:
Kennen jullie Hugh Piggott en zijn boek over coreless generators en acculading?

Nee, maar ik vind wel deze .pdf van hem. Heel instructief.
Maar daar staat volgens mij niet veel in over acculading.
Er staat meer op zijn homepage.

Mijn draagframe tussen kruilager en generator.

Bedankt voor de schaal referentie op je foto.

"Jan zegt dat twee flessen whisky drinken op een dag voor hem geen probleem is, omdat dat gerijpt is op een eiken vat en het beste is voor je gezondheid..."

Zoals vrijwel altijd bij dergelijke voorbeelden zit het elektrisch weer knudde in elkaar. Gewoon een gelijkrichter, het ding moet maar hard genoeg gaan draaien om een accu te laden.

Maximum power point tracking? Nooit van gehoord!

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Wereldwijd (foto in Tanzania) zijn er workshops met als handleiding het Hugh Piggott Windturbine Recipe Book
Het bouwen van kleine molens met axiaal (coreless) generator wordt daarin beschreven tot en met het laden van accu's.
Er zijn mensen die daarop zijn gaan voortborduren o.a. met MPPT.

Op 6 augustus 2018 23:19:46 schreef SparkyGSX:
@MGP: Er zijn meer manieren om de cogging torque te verminderen; sommige combinaties van stator- en rotorpolen hebben meer cogging torque dan andere, en het wordt veel minder als je die polen schuin ten opzichte van elkaar kunt zetten (dus de statorpolen of magneten schuin t.o.v. de as van de motor/generator), zoals op deze foto goed te zien is: [afbeelding]

Er zijn verschillende manieren om van de 3-fase wisselspanning (niet perse een sinus) naar gelijkspanning te gaan; een gelijkrichter is inefficiënt bij lage spanningen, en dan heb je nog een boostconverter nodig, met een maximum power-point tracker als regeling. In plaats daarvan kun je ook een volwaardige motorregelaar gebruiken, dus met 6 MOSFETs, en aangenomen dat je een klein beetje vermogen mag opnemen bij het starten, kun je daarmee het geheel dus een beetje op toeren brengen, zodat die cogging torque helemaal niet relevant meer is, en je dus daar je ontwerp niet op hoeft aan te passen.

Als jij stelt dat cogging torque een probleem is, heb je dus al aangenomen dat de TS een domme gelijkrichter gaat gebruiken. Ik zou in plaats daarvan een VESC of dergelijke regelaar nemen, die kan netjes FOC (field oriented control) doen zonder sensoren, ook in generatorbedrijf. Daarnaast kun je in dezelfde microcontroller dus ook je maximum power point tracking doen. Hij heeft zelfs nog een uitgang voor een RC servo, daarmee zou je de wiekverstelling kunnen doen. Omdat het hele project open-source is, kun je die functies dus zelf toevoegen aan de bestaande software.[/img]

Ik wist niet wat een VESC is.
Heb het dus even gegoogled. Het staat denk ik voor VEdders Speed Controller.

http://vedder.se/2015/01/vesc-open-source-esc/
Hier te koop voor €165.

Interessant dingetje. 4 kwadranten regeling. Het nagenoeg ontbreken van koeloppervlak doet vermoeden dat er weinig verliezen zijn.
Voordeel is dat je de molen er ook mee kan aandrijven. En alles aan stroom, spanning, frequentie wordt er mee gemeten.

Maar toch wel wat nadelen:
-Onderhuids een heel complex apparaatje. Je moet van alles programmeren voordat het werkt.
-Je hebt voor deze besturing een energiebron nodig, voordat je de windenergiebron kan besturen.
-Als je de windmolen er mee wilt starten moet je de wind meten en analyseren dat kost apparatuur en energie.
-Is het allemaal fail safe? Hoe complexer, des te moeilijker is dat vast te stellen, c.q te bereiken.

"Jan zegt dat twee flessen whisky drinken op een dag voor hem geen probleem is, omdat dat gerijpt is op een eiken vat en het beste is voor je gezondheid..."

Op 8 september 2018 13:22:04 schreef SparkyGSX:
Zoals vrijwel altijd bij dergelijke voorbeelden zit het elektrisch weer knudde in elkaar. Gewoon een gelijkrichter, het ding moet maar hard genoeg gaan draaien om een accu te laden.

Maximum power point tracking? Nooit van gehoord!

de molens in zijn pdf zitten wel strak in elkaar.
dat het electrisch wat minder is kan ik wel begrijpen, heb een aantal jaren in die omgeving gewerkt en de dagen dat het niet waait zijn er op een hand te tellen. zijn mechanisme om teveel vermogen op de windmolen te vermijden is een elegante oplossing.

Mocht iemand op dit forum kiezen voor een Piggot molen dan wil ik daar graag ook aan meewerken.
Bijvoorbeeld door het mechanische gedeelte te maken.

@ m.bouwer, zolang je uw huidig project elektrisch niet op punt krijgt zou ik niet veranderen van ontwerp.
Ik denk dat je windmolens in groep moet ontwerpen, de ene doet het mechanische gedeelte de andere het elektrische gedeelte.
Dit in een forum behandelen is weinig productief omdat er teveel vragen zijn over alles en te weinig antwoorden.
Een eenvoudige MPPT ontwerpen vraagt metingen en veel testen, want geen enkele zelfgebouwde generator is dezelfde.

LDmicro user.

Als je iets kant-en-klaar wilt hebben dan is dit DC2465A bordje met 3x een LT4320 wel iets: http://www.analog.com/-/media/analog/en/evaluation-board-ima....png?w=900
Het DC2465A Evaluation Board kost wel dik €100

Ik heb nog wel wat zelf ontworpen printplaatjes voor dit ding, maar het lijkt erop dat je iets anders nodig hebt.

Ik wist niet wat een VESC is.
Heb het dus even gegoogled. Het staat denk ik voor VEdders Speed Controller.

Of voor Vedders Electronic Speed Controller, want ESC wordt gebruikt als afkorting voor electronic speed controller.

Op 9 september 2018 13:40:20 schreef Spog2:
http://vedder.se/2015/01/vesc-open-source-esc/
Hier te koop voor €165.

Ze zijn al te koop vanaf ongeveer 100 euro.

-Onderhuids een heel complex apparaatje. Je moet van alles programmeren voordat het werkt.

Ja, echt eenvoudig is het niet, maar je hebt toch een microcontroller nodig als je een MPPT wilt bouwen, en het FOC (Field Oriented Control) stuk zit er al in, en is vrij eenvoudig aan de praat te krijgen als je de handleidingen volgt. Daarbij is het wel een inkoopdeel, dus als het ooit stuk gaat kun je het vervangen, maar echt heel goedkoop is het natuurlijk niet. Het concept dat ik voorstelde is veel eenvoudiger en nog wat goedkoper zelf te bouwen, maar ook iets minder efficiënt, en je windmolen moet zelfstartend zijn.

-Je hebt voor deze besturing een energiebron nodig, voordat je de windenergiebron kan besturen.

Klopt, maar als je er een accu mee wilt laden heb je die accu toch al, en bij een niet-zelfstartende windmolen heb je niet zoveel keus. Je kunt natuurlijk stellen dat je dan maar geen windmolens moet bouwen die niet zelfstartend zijn, maar sommige daarvan zijn erg eenvoudig en efficiënt, dus dat is een afweging.

-Als je de windmolen er mee wilt starten moet je de wind meten en analyseren dat kost apparatuur en energie.

Klopt, je wilt er natuurlijk geen energie in steken om te starten als er vervolgens niets te halen is. Dit lijkt me echter een betrekkelijk eenvoudig oplosbaar probleem, maar je zult er waarschijnlijk een extra sensor voor nodig hebben.

-Is het allemaal fail safe? Hoe complexer, des te moeilijker is dat vast te stellen, c.q te bereiken.

Ik denk dat "fail-safe" iets anders betekend dan dat jij denkt dat het betekend; fail-safe slaat niet op betrouwbaarheid, maar op de gevolgen van het falen van een systeem. Uiteindelijk zul je elk stuk elektronica dat aan een accu hangt moeten voorzien van een zekering, en een aparte thermische beveiliging is in zo'n geval ook geen slecht idee. Dat staat los van de complexiteit van de elektronica.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

@MCP,
U geeft precies aan waarom ik graag op dit forum wil tonen waar ik mee bezig ben:
Om andere disciplines te ontmoeten en samen te werken.

@Necessaryevil,
Voor een generator regeling, zoals toegepast bij de professionele molens, wil ik zoeken naar deskundigheid.

@SparkyGSX,
Met een molen met actieve wiekverstelling kan je een groot koppel instellen om te starten.
Er kan wel een accu bij de molen staan, zoals bijvoorbeeld voor de wiekverstelling, maar de gegenereerde stroom wil ik liever direct gebruiken (bijv. verwarmingselementjes)

Voor een dergelijke molen met verstelbare wieken is het niet nodig om elektrisch te starten, maar bij bijvoorbeeld een Darrieus turbine wel, aangezien die meestal niet zelf-startend zijn. Er zijn nog andere types, voornamelijk lift-gebaseerde verticale turbines, die moeilijk of niet zelf starten, en dus een beetje hulp nodig hebben.

Voor een verwarmingselement kan de elektronica nog een stuk eenvoudiger, aangezien die op elke willekeurige spanning kunnen werken, en mag gewoon in pulsbreedte gestuurd worden. Daarbij maakt het rendement van de elektronica dan ook weinig meer uit; alles wat je daar verliest, wordt ook omgezet in warmte, en zou dus net zo goed nuttig kunnen zijn, mits het niet nodig is om echt hoge temperaturen te halen.

Ik zou een gelijkrichter met een paar condensators nemen, en de stroom door het verwarmingselement schakelen met een N-channel MOSFET die wordt aangestuurd door een microcontroller (een Arduino of iets anders), met een PWM uitgang. Die microcontroller heb je toch al nodig om de wiekverstelling te doen, lijkt me.

Alsnog is de puzzel voor de juiste hoek van de wieken en de elektrische belasting niet echt eenvoudig. Het lijkt me handig om het toerental van de motor en de spanning over de condensators te meten; dat is heel eenvoudig, en geeft je een deel van de informatie die je nodig hebt voor zo'n regeling. Als de weerstand van die verwarmingselementen niet constant is, zou ik de stroom ook meten, met zo'n Hall effect stroomsensor van Aliexpress/eBay, die zijn goed genoeg. Als het goedkoop en eenvoudig kan, kun je de windsnelheid meten met een aparte meter; de simpelste "regeling" (eigenlijk "sturing") lijkt me de gemeten windsnelheid te nemen, en in een tabel op te zoeken wat de stand van de wielen en het afgenomen vermogen dan moeten zijn. Die tabellen zou je dan op één of andere manier met de hand "redelijk" moeten invullen. Vanaf daar kun je dan verder ontwikkelen naar een slimmer systeem, als je dat zou willen.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Op mijn vorige tweebladige molen met tandwielbak en 380 asynchrone motor als generator, stond een windmeter die signaleerde dat er voldoende wind stond.

De wiekverstelling reageerde daarop door de wieken vanuit vaanstand langzaam richting werkstand te brengen.

Het toerental werd geteld:
Bij te hoog toerental draaide het wiekverstellings motortje de wieken terug richting vaanstand. Het toerental werd dus onafhankelijk van de belasting geregeld.

Bij stroomuitval of iets dergelijks schoot het wiekverstelmechanisme los en door de zwaartekracht werden de wieken in vaanstand getrokken.

Wellicht kunnen veel van die componenten verbeterd worden.

Maar ik denk dat ik nu eerst iemand moet vinden die voor mij een controller maakt voor de nieuwe direct drive generator.

[Bericht gewijzigd door m.bouwer op 10 september 2018 23:21:01 (12%)]

Het lastige is dat je tegelijk aan 2 knoppen moet draaien, zijnde de stand van de wieken en de mechanische belasting. Bij elke combinatie van factoren (met name de gemiddelde windsnelheid, natuurlijk) is er volgens mij één unieke combinatie die een maximale op opbrengst geeft. Wat deze combinatie precies is, is afhankelijk van de aerodynamische eigenschappen van de bladen, de eigenschappen van de generator, etc.

Misschien is het mogelijk om een soort 2-dimensionale maximum power-point tracker te maken, die steeds de beste combinatie zoekt, en die mogelijk ook opslaat bij de gemeten windsnelheid voor toekomstig gebruik. Een langzaam zelflerend systeem dus, dat constant een tabel bijgewerkt met de juiste instellingen voor elke situatie.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Op 10 september 2018 23:11:37 schreef m.bouwer:
Op mijn vorige tweebladige molen met tandwielbak en 380 asynchrone motor als generator, stond een windmeter die signaleerde dat er voldoende wind stond.

Wat deed je dan met de opgewekte energie van deze windmolen?

En wat denk je met de opgewekte energie van de nieuwe windmolen te doen? terugsteken op het net zal niet zelf te maken zijn.

Werkt de wiekverstelling al? en hoe kan deze worden aangestuurd?

Op 11 september 2018 00:29:42 schreef SparkyGSX:
Misschien is het mogelijk om een soort 2-dimensionale maximum power-point tracker te maken...

Als jij al zegt "misschien", wat moeten wij dan denken...heel heel moeilijk? ;)

Ik zou gewoon de generator voorrang geven en zolang deze alle opgewekte energie kan verwerken de wiekensturing op max rpm zetten.
Deze wiekensturing moet dan ook een max rpm beveiliging ingebouwd hebben.

Met 2 'contacten' van de energieregeling kun je de wiekensturing stelselmatig vertragen of versnellen.

Wij maar dromen hoe wij het zien, maar daar is de TS niks mee :S
Hij zal iemand moeten vinden dicht bij huis want via berichten versturen is dit onmogelijk te maken, er zijn veel teveel onbekende parameters.

LDmicro user.

Op 11 september 2018 00:29:42 schreef SparkyGSX:
Misschien is het mogelijk om een soort 2-dimensionale maximum power-point tracker te maken, die steeds de beste combinatie zoekt, en die mogelijk ook opslaat bij de gemeten windsnelheid voor toekomstig gebruik. Een langzaam zelflerend systeem dus, dat constant een tabel bijgewerkt met de juiste instellingen voor elke situatie.

Ik denk dat ik een soort "hill climbing" algorithme zou maken: Je wisselt optimalisatie van de ene parameter af met die van de andere. En als je echt gaat "tracken" dan zou ik zelfs 1 stapje van de ene parameter met een stapje van de andere parameter afwisselen.

Het nadeel van zo'n algorithme is dat ie in een suboptimaal "locaal optimum" kan blijven hangen. Ik vertrouw er (voorlopig) op dat het systeem niet van dit soort locale plekken heeft.

Als dat wel zo is, dan wordt sparky's idee misschien inderdaad aantrekkelijk. Of misschien een orde-van-grootte gewenste opbrengst bij iedere windsnelheid. Als je dan een tijd in een "locaal optimum" zit wat ver onder de gewenste opbrengst zit, dan moet je maar eens heel wat anders proberen.

[Bericht gewijzigd door rew op 11 september 2018 09:27:20 (26%)]

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

http://mstudioblackboard.tudelft.nl/duwind/Wind%20energy%20online%20reader/graphs/cp_lamda_curve.jpg
Ik vind dat je allemaal vreselijk moeilijk doen met dat MPP tracking.
Het is simpelweg zorgen dat de molen op maximum Cp werkt. Dat is in het plaatje bij een lambda=8. Dat betekent dat de tipsnelheid steeds 8x de windsnelheid moet zijn.
Windsnelheidsfluctuaties worden zwaar gefilterd door de rotortraagheid.
Als je continu probeert de Cp-max te zoeken dmv een electronisch regelding probeer je feitelijk een verkeerde match tussen molen en belasting te verdoezelen. Kortom: doe eerst je huiswerk en merk dat die MPP overbodig is.
Als je hem wel 'nodig' hebt zal blijken dat je in de basis al een in mismatched en inefficient systeem hebt.

Het 'kwaad' zit in de molen. Die geeft bij hogere windsnelheden energie en mechanische belastingen die je juist moet beperken.
Meestal waait het maar 4 of 5 m/s. Dat moet je benutten.
Energie in hogere windsnelheden kan je missen als kiespijn, die zijn de investering in het materiaal niet waard: dubbele windsnelheid vraagt 8x zo zware generator en dito zware overige kosten van het totale systeem.

[Bericht gewijzigd door Spog2 op 11 september 2018 10:15:52 (21%)]

"Jan zegt dat twee flessen whisky drinken op een dag voor hem geen probleem is, omdat dat gerijpt is op een eiken vat en het beste is voor je gezondheid..."

@SparkyGSX,
Over een tijdje met de molenkop in de wind en de wiekverstelling op handmatig is het goed te doen om te zoeken naar de juiste wiekinstelling.
Het lijkt mij dat ik nu moet zoeken naar een belasting bij 60 toeren waarbij mijn generator niet te warm wordt.

@MGP,
Bij 7 m/sec wind kon de molen 3 kacheltjes van 500 Watt voeden.

@Rew,
Het proberen te optimaliseren is de leukste bezigheid.

@Spog2,
Wat je zegt over het benutten van 4 of 5 m/sec zie ik ook zo.

m.bouwer zegt: Het lijkt mij dat ik nu moet zoeken naar een belasting bij 60 toeren waarbij mijn generator niet te warm wordt.

Op 11 augustus 2018 15:36:27 schreef m.bouwer:
Op de pakbon staat: wikkeldraad dubbel geëmailleerd 0,5 mm. Als ik de dikte meet is dat ongeveer 0,55 mm.
Op de testspoel zit ongeveer 14 m. Ik dacht nu eerst de spoel even op te stellen tussen de magneetringen voor metingen.
Daarna afrollen om de exacte lengte te meten.

Dat is dus ~0,2 mm2 aan doorsnee oppervlak.
Ik heb hier een rol installatiedraad. Daar staat op: 1,5 mm2 max 16A.
Daar zit flink wat isolatie omheen, jouw spoeltjes zullen hun warmte waarschijnlijk beter kwijt kunnen.
Je zou dan 16A x 0,2/1,5 = 2,1 Ampere kunnen toelaten.
En had je niet onbelast 50V bij 60/min?
Dan lijkt me 25 ohm als belasting altijd veilig. Koop je er een weerstand voor dan moet die 100Watt kunnen verdragen.

"Jan zegt dat twee flessen whisky drinken op een dag voor hem geen probleem is, omdat dat gerijpt is op een eiken vat en het beste is voor je gezondheid..."

@Spog2,
In een ander topic op dit forum lees ik dat jijzelf een kleinere axiale generator wil.

Voorstel:
Laten we die samen ontwikkelen ( kan uit mijn budget)

Voor een volgende proefopstelling zou ik toch al een kleinere (bijv. 250 mm) diameter en zwaardere magneten nemen denk ik.

De wiekverstelling wil ik van onder uit de mast ook handmatig kunnen bedienen. Daarom nu even deze spindelophanging (i.p.v. het direct drive wiekverstellingsmotortje achter tegen de hoofdas)

M.a.w. uw axiale motor werkt niet of zie ik dat verkeerd? of is het een mechanisch probleem?

Op 13 september 2018 10:01:29 schreef m.bouwer:
Voor een volgende proefopstelling zou ik toch al een kleinere (bijv. 250 mm) diameter en zwaardere magneten nemen denk ik.

Is dat aan de hand van metingen beslist of omdat de antwoorden dit laten uitschijnen?

Je bent top in mechaniek maar je hebt iemand aan uw zijde nodig die de nodige metingen kan doen, overleggen en elektronisch iets in elkaar kan steken.

Op een forum is er altijd iemand die soms terecht met andere ideeën over de brug komt maar dat is geen reden om telkens uw ontwerp te veranderen.

Zolang je geen zielgenoot vindt denk ik dat veel werk nutteloos is.

LDmicro user.

Het was zeer plezierig dat Rew het axiale wiekverstellings-motortje kon laten draaien. Hij heeft nu alle tijd om de motorcontroller te maken.

Het lijkt mij nu dat ik voor een generator met meer vermogen zwaardere magneten moet toepassen.

Wat is er leuker dan ideeën uitwisselen en toepassen?

Ik vraag mij af waarom je weer een andere generator maakt en wat je ertoe heeft overtuigd om zwaardere magneten toe te passen.
Vielen de resultaten tegen of doe je dit zomaar?

LDmicro user.

Mijn idee is dat de generator die ik toon op mijn post van 11 september 2018 10:28:10 zeker niet uitontwikkeld is.

[Bericht gewijzigd door m.bouwer op 13 september 2018 14:33:43 (19%)]

De spindel voor de wiekverstelling kan nu aangedreven worden met een dun staaldraadje vanuit de onderkant van de mast.

[Bericht gewijzigd door m.bouwer op 13 september 2018 14:44:07 (99%)]