Tuulivoimalan säädin

Pajala

New member
Säädettävällä kuormituskäyrällä varustetun tuulivoimalan säätimen suunnittelussa ja valmistuksessa otin yhteyttä Tampereella olevaan Probyte Oy, yrityksellä monipuolinen vahva osaaminen elektroniikka-alalla.

http://www.probyte.fi/linkit.htm
http://www.probyte.fi/info/news.html

Alla käytyä ajatustenvaihtoa Probyten Pekka Ritamaen kanssa säätimestä.

Olisiko mahdollista suunitella ja valmistaa säädin 2-5kw 3-vaihe tuulivoimalalle? Voimalan 3-vaihe vaihtovirran ulostulojännite on 0V aina 200-300v tuuleen mukaan ja myös taajuus nousee kierroksien kasvaessa.

Voimala liitetään lämminvesivaraajan kolmeen 20ohmin lämmitysvastukseen, säätimen tulisi säätää elektroniisesti tuuligeneraattorin kuormaa suhteessa tuulennoputeen.
Tuulimylly ei lähde pyörimään hiljaisella tuulella jos siihen liitettynä heti täysi kuorma, olisi hyvä jos kuormituskäyrä  0->täyteen tehoon olisi useasta pisteestä säädettävä ja näin voitaisiin tuuliteho optimoida.
Myrskyllä/huoltoseisokissa pitäisi olla pysäytys joka kytkee täyden kuorman tai lisävastuksia (kiuas) jotka pysäyttää myllyn.
Yleiskäyttöisyyttä lisäisi jos sama säädin toimisi 2 - 5kw voimaloissa.

[quote author=Pekka]
Tuulimyllyn teho-ohjaus voidaan tehdä paloittain säädettäväksi eri kierroslukualueilla
Kuvan esimerkki on tehty 2kW 400 rpm tuulimyllylle, jossa 3*20R vesivastus, ylitehokuormana 6kW kiuas.


Iso kuva

Jos veden lämpötila nousee yli 80C kiuas voidaan kytkeä päälle ilman säädintä. "Keep it simple stupid"

Jännite, virta, energian mittaus ovat erillisiä asioita, joita ei kannata sekoittaa ohjauslaitteeseen
Akun lataus on samoin erillinen asia.
Samoin virtamittari, jännitemittari , energialoggeri jne. Näihin löytyy valmiita ratkaisuja probyte.fi mrsmart
Tehohjauskäyrä tehdään asettamalla
Alueet 1-10 omille tehokuorma alueelle ( 0-100%) LCD, + ja - napeilla ja potentiometrillä , hyväksy asetusnapilla.
Jos tuuli on pieni alle, 160 rpm, myllyä ei voi kuormittaa ja sen jälkeenkin vain vähän. Tuullimylly pysähtyy, jos sitä kuormitetaan täysillä.

Säätimiä voi kysellä Probytestä 03-2661885

13.4.2011 Pekka
[/quote]

Kiitos!

Vaikuttaa oikein hyvältä, säätimen tehoelektroniikan mitoitushan riittävä myös  5kw/400V myllylle?
Saako säätimen kuva ja tiedot julkaista jo nyt http://ilmaisenergia.info/ forumilla?

Säätimen hinta 1kpl?
Säätimen hinta jos tilaajia olisi 5kpl?

[quote author=Pekka]
Laita vaan.

Teho-osa on erillinen, vaidettava yksikkö .
Siinä on 25A osat (17kW) , mutta 10A sulakekoko voisi olla sopiva raja ( 6.9kW)
Tätä laitetta ei vielä ole olemassa, se pitää ensin
*suunnitella,
*tehdä piirikaaviot
*tehdä piirikaavioCAD kuvat
*valmistaa
*tehdä osaluettelo
*hankkia osat
*rakentaa
*testata sähköisesti
*ohjelmoida
*testata toiminnallisesti simulaattorilla ( joka pitää rakentaa)
*testata tehopöydässä
*tehdä käyttöohjeet
*asentaa oikeaan paikkaan
* testata ja  parantaa kokekemuksien perustella
*kun testausta on tehty 10 vuotta, voi alkaa tietää toimiiko se
* silloin se on jo vanhentunut.!

Tätä pitää vielä miettiä
 
Pekka
[/quote]

Monivaiheinen työ yrittäjällä ennenkö valmis säädin olisi toimitukseen, hintakysymys jäi vielä auki mutta minkälaisia ajatuksia tämä herättää ja löytyisiko mahdollisesti tuotteelle tilaajia?
 
A

antero

Kiitokset Pajala vaivannäöstäsi asiaan !

Firmalla on vakuuttava lista kehitettyjä ratkaisuja moneen asiaan !

Mielestäni pitäisi saada hinta per valmis kpl selville.
Suostuuko ao taho laskemaan ja esittämään sen ?

Lisäys; Olisiko mahdollista kehittää tähän 2kw esim 240-300V voimalaan mahdollisimman edullinen ja yksinkertainen
ns "mökki malli", jolla vain säädettäisiin voimala tuottamaan optimisti lämpöä haluttuihin vastuksiin.
Toimintoja ja näyttöä ? minimisti.
Tämä voisi olla ns stand alone, eli ottaisi säätimen käyttösähkön voimalasta tai muulla varmalla tavalla, jolloin soveltuisi
sähköttömiinkiin paikkoihin ylläpitolämmön tms lähteeksi.


Antero
 

Pajala

New member
Minä näkisin tässä mahdollisuuden päästä tästä pientuulivoimaloiden säädinongelmasta eroon jos saisimme riittävän määrän tilaajia uudelle säätimelle jotta valmistaja voisi suunitella ja toteuttaa uuden tuotteen kilpailukykyiseen hintaan. (vertailukohtana tuo kiinalainen Exmorkin säädin)

Hintaan vaikuttanee oletettu menekki ja kuten Pekka toteaa "Tätä pitää vielä miettiä" niin se hinta tulee kun hän muilta työkiireilta ehtii tähän paneutua.

Säätimiä voi kysellä Probytestä 03-2661885

off grid sanoi:
Lisäys; Olisiko mahdollista kehittää tähän 2kw esim 240-300V voimalaan mahdollisimman edullinen ja yksinkertainen ns "mökki malli", jolla vain säädettäisiin voimala tuottamaan optimisti lämpöä haluttuihin vastuksiin.
Toimintoja ja näyttöä ? minimisti.
Tämä voisi olla ns stand alone, eli ottaisi säätimen käyttösähkön voimalasta tai muulla varmalla tavalla, jolloin soveltuisi sähköttömiinkiin paikkoihin ylläpitolämmön tms lähteeksi.
Antero
Tuohan olisi mökkimalli kun säätimen kuorma olisi vesivaraajan sijasta mökillä olevat lämpövastukset, säädin ottaa virran akusta. Mitään ylimääräistä tuossa ei taida olla.


 

eros

Member
Mä jo speksasin säätimen yleistoiminnan toisessa ketjussa, saa siirtää tänne mun puolesta.

Minusta fiksuinta tehdä siitä gpl projekti, mikrokoodi foorumille ja samoin piirikuvat yms.

Lähtökohtana esim se pic16f84 (=~16c54), toki käy se avr:lläkin, pic ohjelmointilaite on vain niin simppeli (ja koska  tuota säädetään vaihtamalla koodissa olevaa pwm taulukkoa, niin tehokäyrämuutos on aina uusi ohjelman poltto piirille -> ohjelmointilaite oltava helppo+halpa.)

Kun kysyit hintoja, niin kalleimmat osat liene fetit.  Jos perässä vain lämmitysvastus, niin yksi fetti periaatteessa riittää, jos kolme vastusta, niin kolme fettiä (ja kuormankestovaatimus 1/3), jos halutaan tehdä gti toimintoa, niin yksi vaihe vaati H-sillan, eli neljä fettiä ja oikeastaan yhden apupiirin, vastaavasti kolmevaihetta 12fettiä ja kolme apupiiriä. Sopivasti tehden kelpaa vaikka sähköauton moottoriohjaimeksi tai mökin sähköistykseenkin (invertteri).
Feteistä, vanha nyrkkisääntö, että jännite kerrottava vähintään kahdella ja amppeerit neljällä. Tässä lämmityskäytössä tarvittava kytkentätaajuus on niin matala, että tuolla fettien kapasitanssilla ei ole suurta väliä, vaan on katsottava vain auki vastusta, toki kytkentähetken gate muutos tulisi suorittaa nopeasti, jotta puolijohtava tila olisi mahdollisimman lyhyt. Asia menee sitten monimutkaisemmaksi, jos gti ominaisuutta halutaan mukaan.

partcon luettelosta:
N-KANAVA FET 500V 17A 220W 260mohm TO220  IRFB18N50K  3,01€

N-KANAVA FET 600V 8A 150W 900mohm TO220  BUZ91A  1,91€
N-KANAVA FET 600V 16A 280W 400mohm TO3P  IRFPC60  4,43€
N-KANAVA FET 600V 16A 100W 370mohm TO3PF  2SK1941  7,44€
N-KANAVA FET 600V 40A 570W 110mohm TO247  IRFPS40N60K  10,95€

N-KANAVA FET 800V 11A 150W 400mohm TO220  STP11NM80  4,80€
N-KANAVA FET 900V 10A 150W 1200mohm TO3P  2SK2488  5,29€


Pienellä jännitekestoriskillä voi valita 600v 40A yksilön duunaamaan homman yhdelle vastukselle, 3-vaihe vastukselle 800v 11A 3kpl liene sopiva.

Sitten fettiohjain, joitain euroja, pic piiri vitosen, piirilevy, heatsinkin, pikkusalää, joitain kymppejä reilusti alle satasen yhteensä.

Kuka jaksaa duunata?

T:Eerin
 

kotte

Well-known member
eros sanoi:
Lähtökohtana esim se pic16f84 (=~16c54), toki käy se avr:lläkin, pic ohjelmointilaite on vain niin simppeli (ja koska  tuota säädetään vaihtamalla koodissa olevaa pwm taulukkoa, niin tehokäyrämuutos on aina uusi ohjelman poltto piirille -> ohjelmointilaite oltava helppo+halpa.)

Vain kysymys toteutuslähtökohdasta, eli onko tämä pakko tehdä pwm-pohjalta? Nollapistekytkinpohjalta tämä voisi onnistua vieläkin yksinkertaisemmin (ao. puolijohderelekomponenteilla), vaikka sinänsä ratkaisu on samansuuntainen kuin esittämäsi. Ainakin moottoripyörien latureissa (joissa muuten sattuu olemaan hyvin samankaltainen sähköinen ratkaisu kuin tuuligeneraattoreissa ja vielä suurempi kierroslukualuevaihtelu), käytetään jopa akun latauksen yhteydessä tuollaista kytkentää (kestomagneettigeneraattorinhan voi jopa oikosulkea, jolloin käämistä kulkee lävitse vakiovirta ja akselia kuormittava momentti pienenee vastus- tai latauskuormalla aiheutuvaa momenttiin nähden; tuota joidenkin jaksojen aikaista oikosulkuakin voisi joillakin kuormitusvaihtoehdoilla hyödyntää).

Tiedetäänköhän yleisesti, että esim. riittävän suuren ledin voi suoraan kytkeä polkupyörän dynamoon (vastaava rakenne) ilman mitään liitäntälaitteita (vilkkukytkentä) tai pelkän tasasuuntaussillan välityksellä, eli dynamosta saadaan suoraan ledin tarvitsema vakiovirta. Valo on jopa tasaisempi kuin hehkulampusta, vaikka välkkyykin selvästi matalammalla kierrosnopeudella.
 
A

antero

Eeros ja Kotte ym hieno homma ja kiitos, että käytätte aikaanne ja vaivannäköänne tähän säätimen mietintään.

Tuon osaluettolon mukaan, säädin ei todellakaan tulisi kalliiksi.
Suunnittelua, työtä ym varmaankin jonkinverran.

Jotta asia ei jää pelkkien talkoitten ja puheiden varaan, lupaudun rahoittamaan säätimen ja sen osat, sekä testaamaan testipenkillä ja
maastossa tositoimissa säätimen ja lisäksi kun säädin on todettu toimivaksi ja hyväksi saa ko kehittäjä/ kehittäjät 500Eur palkion asiasta.
Kyseessä olisi mahdollisimman varma ja yksinkertainen lämmityssäädin 2kw 240V Exmork tai vastaavaan voimalaan ja sen hintahaarukka
pitäisi olla 100-300 (400 ?) Eur per/valmiina yksikkönä.

Lisäys 5.5 -11 Säädin ratkaistaan kondensaattoreilla ja muuta asiaan ei tarvita.

Säätimessä tulee olla säädettävä kuormakäyrä esim potikalla tai painonapeilla tms ja näyttö, josta voimalan toimintaa voisi seurata
mahdollisimman loogisella tavalla. Kwh laskuri ei ole välttämätön, voisi olla optiona jne
Säädin voi olla stand alone, eli ottaa käyttösähköt tuulivoimalan alkaessa toimia tai ottaa käyttösähkönsä 12v akusta, jonka lataus
hoidetaan ulkopuolisella lähteellä (ei tuulivoimalasta), tai verkkosähkö virtalähteestä.(jonka toiminnan voi varmistaa edullisella UPS;illa tai pienehköllä
akulla, pienellä inverterillä ja automaatti akkulaturilla.)
Jos säätimestä häviää virrat tai sen toiminto keskeytyy syystä tai toisesta, kytkee säädin automaattisesti jarruvastuksen päälle.
Myrskysuojaus; kun jännite tai taajuus nousisi ennalta asetetulle (pitää olla säädettävä asia) tasolle se kytkisi primäärivastuksen rinnalle vielä jarruvastuksen,
joka olisi isompi kuin primäärivastus ja tämä suojaisi säätimen ylijännitteeltä ja voimalan ylikierroksilta.
Kun jännite tai taajuus palaisi ennalta asetettuun alempaan arvoon, vain primäärivastus jatkaisi taas kuormana jne

Talkoohenkeä tähän tarvittaisiin kuitenkin lopunperin ja palstalaisia pyydän ryhtymään toimeen.
Näitä 2kw voimaloita, jotka ovat kevyitä asentaa ja varsin edullisia
yksiköitä hinnaltaan, tulisi kyllä melkoinen määrä lämmityksen avuksi ja mökkien ym ylläpitolämmitykseen tuulisilla paikoilla, kun
edullinen ja varmatoiminen lämmityssäädin olisi saatavilla ja ratkaistu.

Lisäys 5.5 -11  Tämä lämmityssäädin 2kw voimalaan hoidetaan kondensaattoreilla, joka on yksinkertainen ja edullinen ratkaisu.
Elektroninista säädintä voitte kehittää harrastepohjalta.


Antero



 

kotte

Well-known member
Yksi asia, jonka sinä Antero voisit tehdä ja joka omasta mielestäni auttaisi säätimen suunnittelua eteenpäin, olisi optimaalisen vastuskuorman etsintä eri kierroslukualueilla Exmorkin 2kW:n generaattorille. Sinullahan lienee testipenkki tähän tarkoitukseen, jossa voit ajaa generaattoria eri nopeuksilla ja kuormilla?

Tuollaisella generaattorilla on nimittäin kullakin kierrosluvulla optimikuorma, eli se tuottaa eniten sähkötehoa, kun virta ja jännite vastaavat toisiaan ko. optimin mukaisesti (pyörityksen vaatima teho toki vaihtelee, mutta nopeushan voidaan aina mitata ja lisätä pyöritystehoa tarpeen mukaan). Jos siis kuormitetaan liian suurella virralla, jännite laskee enemmän kuin virta nousee ja jos taas liian pienellä, niin jännite nousee hitaammin kuin virta laskee.

Tuo optimi saadaan käytännössä esille valitsemalla juuri oikean kokoinen vastus kullekin kierrosluvulle. Mielenkiintoinen ja tärkein kysymys on, miten tuo optimaalinen vastuksen koko muuttuu kierrosluvun seurauksena. Jos se pysyisi vakiona, ei minkäänlainen säätö ole tarpeen. Jos se muuttuu loivasti kyseeseen tulevalla kierroslukualueella, voidaan silloinkin tulla toimeen ilman säätöä tai sitten ratkaista säätö lisäämällä tai vähentämällä kuormaa relekytkimillä. Vasta jos vaihtelu on suurempaa, tarvitaan reaaliaikaista elektronista säätöä, josta nollapistekytkentä on yksinkertaisempi esimerkki ja PWM monimutkaisempi esimerkki.

Toisaalta PWM:llä voidaan jopa toteuttaa sellainen säädin, joka antaa aina optimaalisen tehon riippumatta käytetyistä vastuksista, mutta tämäpä ei sitten enää olekaan järin yksinkertainen eikä halpakaan ratkaisu, etenkään kun generaattorin tuottaman jännite vaihtelee melkoisesti (valmiissa verkkolaitteissa ei ole valmiutta moiseen) eikä ehkä voida käyttää tasasuuntausta ja tasavirtaa (kun lämmityselementtien termostaatit eivät sitä kestä).

Eli, jota optimivastukset löydetään eri kierroluvuilla, tarvitaan riittävän tiuhapykäläinen kuormitusvastus. Tällaisen saa tavallisista sähkölämpöelementeistä, eli tarvitaan esim. 2kW:n, 1kW:n, 500W:n, 250W:n, 2 kpl 100W:n, 50W:n, 25W:n, 2kpl 10W:n, 5W:n, 2 kpl 2W:n ja 1W:n vastukset, joilla saadaan aikaan mikä tahansa kokonaislukuinen vastusteho välillä 0 ... 4000W (tuo siis nimellisjännitteellä, vastaava ohmiluku saadaan jakamalla nimellisteho käyttöjännitteellä, mutta tässä tapauksessa asia on selkeä myös niin, että sovitaan nimellisjännitteeksi 230V, jolloin "vastuksen nimellisteho" vastaa suoraan tietyn vastusarvon omaavaa vastusta). Alle 100W:n tarkkuuteen ei välttämättä edes kannata pyrkiä ja 10W on jo ehdottomasti turhan tarkka. Tuo tehohan ei suinkaan ole tuuligeneraattorin tuotto pienellä tuulella vaan vastuksen suuruutta kuvaava luku (siis oikeastaan vastusarvo ohmeina ilmaistuna suureena [230V]2/["vastuksen nimellisteho"], eli 52900/["vastuksen nimellisteho"] ja "vastuksen nimellisteho" on ilmaistu watteina).
 
A

antero

Kottelle;

Tarkoitin kyllä PWM säädintä.
Sillä saisi valita vastuksen mökillä tai kotona, olemassa olevista laitteista.

Antero

 

kotte

Well-known member
off grid sanoi:
Kottelle;

Tarkoitin kyllä PWM säädintä.

Antero

Niin, tuohan on helppokäyttöinen. Edellyttää kuitenkin jännitteen alentamista tai tehon katkomista, jos on kytketty iso lämmityspatteri. Esimerkiksi elektroniset termostaatit eivät tuosta välttämättä pidä, joten ongelmaton ei tämäkään lähestymistapa ole. Eli jos ei tuule riittävästi tai generaattorin mitoitusteho ei riitä, on ainoa keino saada generaattorin tuotto optimaalisesti talteen on antaa säätimen rukata lähtöjännitettä (tai sitten varastoida sähköä sekunneiksi tai minuuteiksi ja katkoa sitten hyödyksi luovutettua tehoa).

Mitä muuten edellä puhuin optimaalisesta vastuksesta viittaa vain generaattoriin ja antaa ehdottoman rajan, mitä tehokkaampaa vastusta ei ainakaan kannata kytkeä. Tuuliroottorin siivistön sakkaus tai vastaava antaa toisen ominaiskäyrän (luultavasti alemman). Tuohon voi sitten käyttää säätimen aktiivista ohjausta. Kolmas asia on tietenkin roottorin varjeleminen ylikierroksilta (teholtaan sopivalla jarruvastuksella; tuon optimikoko vastaa optimaalisen tuoton antavaa kuormavastusta) ja neljäs roottorin saattaminen pyörimään aivan hiljaisilla tuulilla (esim. katkomalla kuormaa, kun pyörimisnopeus alittaa asetetun alarajan joka voidaan lisäksi sitoa esim. roottorin kiihtymiseen kuormittamattomana -- tuulen voimakkuusarvion kaltaisena suureena).
 

mko

New member
Muutama oma miete:

Jos säädintä lähdetään tekemään, niin itse lämpenen open sourcelle kaikessa suhteessa. Näin saadaan toivottavasti mukaan mahdollisimman suuri joukko ihmisiä kehittämään ja testaamaan tuotetta.

Koska jokaisella on oma näkemyksensä siitä millainen säätimen pitäisi olla, näkisin itse, että pyrkimyksenä tulisi olla raudan suhteen maksimaalinen modulaarisuus. Käyttäjä voisi kasata "legopalikoista" itsellensä äärimmäisen halvan tai sitten vähän kalliimman ja monipuolisemman paketin... Tästäkin ratkaisusta on toki löydettävissä huonot puolensa. Modulaarisuus kun saattaapi lisätä testaustarvetta :D

Jos katsotaan säädintä ohjelmiston näkökulmasta, voisi vähän monimutkaisempi "paketti" olla seuraavanlainen:

* FreeRTOS (suhteellisen yksinkertainen reaaliaikakäyttöjärjestelmä)
* LwIP (IP-pino)
* PolarSSL (HTTPS)

Jo tuolla listatulla kokonaisuudella vähennettäisiin uuden koodin kirjoittamistarvetta melkoisesti. Samoin uuden raudan (esim halvemman mikrokontrollerin) tuominen järjestelmään nopeutuisi. Härpäke voisi olla täysin selaimen kautta seurattavissa/säädettävissä.

Simppelimpi mainboard voisi sisältää vain jonkun halvan 8-bittisen ja FreeRTOSin ilman hienouksia.

Valittavissa voisi olla emolevy erilaisella prosessorilla (AVR vs. ARM), erilaisia releboardeja, analogisia input/output - boardeja, antureille erilaisia lautoja jne jne...

Eli summasummarum: Järjestelmä kasattaisiin vähän samalla tavalla kuin nyky-PC:t, moduuleista, jotka käyttäjä näkee käyttötarkoitukseensa sopivaksi.

.50$
 

zeba

New member
Terve kaikille.

Yritetään tökkiä hommaa eteenpäin. Piirtelin hihasta ravistellen säätimen kaaviota kasaan (pdf). Komponenttien mitoituksia puuttuu ja
muutenkin saattaa sisältää virheitä sekä puutteita. Itse en osaa ohjelmoida millään kielellä mutta näitä kaavioita ja piirilevyjä voin piirrellä. Tarvittaessä vaikka kasata proton ja kevyesti testailla. Prossuksi laitoin tuon picin mutta sitähän voidaan toki muuttaa.
Olisiko raadilla parannusehdotuksia? Tietäisikö joku sopivan näytön ja näppäimet? Prossulle koodaajaa?

Ja en laita pahaksi vaikka joku muukin piirtelee ja tekee, pääasia että jotain valmista syntyisi.

-Toni
 

Liitetiedostot

  • windpwm_003.pdf
    53.8 KB · Lukukerrat: 495

eros

Member
kotte sanoi:
Vain kysymys toteutuslähtökohdasta, eli onko tämä pakko tehdä pwm-pohjalta? Nollapistekytkinpohjalta tämä voisi onnistua vieläkin yksinkertaisemmin (ao. puolijohderelekomponenteilla), vaikka sinänsä ratkaisu on samansuuntainen kuin esittämäsi.

Voi sen tehdä puolijohdereleilläkin, jos tahtoo, tässä pwm:llä tarkoitin pulssi päällä/pois aikajaksojen muuttelua. Itse taajus voi olla matalakin, vaikka sata hz - pari hz luokkaa, lähinnä konkkapatterin kokoonhan se vaikuttaa. Kytkentä on ihan päällä pois ja koska piiri resistiivinen, niin sitä vakiovirta asiaa ei niin herkästi tapahdu.
Fetit paljon halvempia, kuin releet, igbt kun tehot nousee.

voi jopa oikosulkea, jolloin käämistä kulkee lävitse vakiovirta ja akselia kuormittava momentti pienenee vastus- tai latauskuormalla aiheutuvaa momenttiin nähden; tuota joidenkin jaksojen aikaista oikosulkuakin voisi joillakin kuormitusvaihtoehdoilla hyödyntää).

Siis virtahan tekee magneettikentän, jos virtaa kulkee rajusti, niin kuormitusmomentti voi tulla varsin kovaksi. Lisäksi saattaa tehdä ikävää tärinää rakenteisiin. Ei taida olla toteutuskelpoinen, vaan idea oli napsia jännitekäyrästä latvat tasurin läpi konkkiin ja konkista sitten hakata energiaa vastuksiin muistitaulukon mukaisesti.

Valo on jopa tasaisempi kuin hehkulampusta, vaikka välkkyykin selvästi matalammalla kierrosnopeudella.
hehkulamppu ei jaksa palaa pikkukiekoilla toisin kuin led. Mutta jos laittaa tasurin, ja ledin rinnalle konkan, niin valo tasoittuu entisestään.
Halpoja iso faradisia muistikonkkia saa edullisesti.

T:Eerin
 

kotte

Well-known member
eros sanoi:
Siis virtahan tekee magneettikentän, jos virtaa kulkee rajusti, niin kuormitusmomentti voi tulla varsin kovaksi. Lisäksi saattaa tehdä ikävää tärinää rakenteisiin. Ei taida olla toteutuskelpoinen, vaan idea oli napsia jännitekäyrästä latvat tasurin läpi konkkiin ja konkista sitten hakata energiaa vastuksiin muistitaulukon mukaisesti.

Mutta tuo generaattorin käämi toimii myös kuristimena ja tuo kuristimen induktanssi yleensä rajoittaa virran eikä käämin vastus. Induktanssi kasvaa pyörimisnopeuteen verrannollisesti ja samoin käämiin kuormittamana indusoituva jännite. Nuo vaikutukset sitten kumoavat toisensa!

Jos kestomagneettigeneraattoria kuormitetaan niin paljon, että jännite alkaa laskea (ja käämitys on riittävä niin, että jännitteen lasku johtuu pääosin induktiivisesta vastuksesta eikä resistiivisestä käämivastuksesta), rupeaa akselia kuormittava momentti laskemaan! Tämän voi ymmärtää sillä, että kuristimen vaihesiirto saa virran jäämään jälkeen syntyvästä jännitteestä, jolloin generaattorista ei siirry tehoa ulos.

eros sanoi:
hehkulamppu ei jaksa palaa pikkukiekoilla toisin kuin led. Mutta jos laittaa tasurin, ja ledin rinnalle konkan, niin valo tasoittuu entisestään.
Halpoja iso faradisia muistikonkkia saa edullisesti.

Kondensaattori ei tasaa virtaa yhtä hyvin kuin LEDin kanssa sarjaan kytketty kuristin (siis olettaen, että LEDiä syötetään tasasuuntaussillalla tai sitten on kytketty kaksi lediä kuristimineen vastakkaismerkkisesti suoraan generaattorin napoihin, mikä kytkentä on vähähäviöisempi).
 

eros

Member
off grid sanoi:
Eeros ja Kotte ym hieno homma ja kiitos, että käytätte aikaanne ja vaivannäköänne tähän säätimen mietintään.

Ei tämä mitään, jotenkinhan se ilta pitää viettää. Mikäs sen parempaa puuhaa kuin parantaa maailmaa..

Tuon osaluettolon mukaan, säädin ei todellakaan tulisi kalliiksi.
Suunnittelua, työtä ym varmaankin jonkinverran.

Niin siinä oli kaivettu muutamien fettien hintoja, ajattele se kytkimenä/releenä, joka on vain äärettömän nopea (tarvittaessa useita khz) ja ei kulu kytkemisestä lainkaan. Sen pystyt ymmärtämään itsekin.

Senkin ymmärrät, että myllyn jännitteen voi tasasuunnata akkuun tai konkkapatteriin tms.

Sitten siitä tasajännitepaketista voidaan ammentaa energiaa, esim jos teet kytkennän, että sulla on kytkin ja lämmitysvastus sarjassa, kuin lamppu ja kytkin.
Tämän jälkeen kun käydään rämpyttämään kytkintä, niin aina kun kytkin on kiinni tehoa siirtyy vastukseen ja kun kytkin on auki, niin tehoa ei siirry.
Kun prosessia nopeutetaan, niin vastuksessa tulee tunne, että lämpö olisi "tasaista" ja säätämällä rämpytystaajuutta, sekä päälläoloaikaa voidaan hyvin tarkasti määrittää kuinka paljon energiaa vastukseen siirtyi.
Tasavirtapaketin lataus tapahtuu jatkuvasti myllyn pyöriessä, toki pientä hurinaa tulee, jos konkkien koko on pieni suhteessa tehoon.

Jos mekaaninen kytkin korvataan puolijohteella (fet, igbt, puolijohderele tms.) niin itse kytkimen kuluva osa on tällöin korvattu "ikuisella".

Fet on hyvin yksinkertainen, siinä on kolme karvaa, kahdesta kytketään "mekaanisen kytkimen" paikalle, kolmas toimii "painonappina". (no toki npn/pnp määrää kummalla puolen kuormaa sijaitsee).

No tämän jälkeen on enään ongelma siitä millä "painaa" sitä nappia automaagisesti ja reagoida myllyn pyörimisnopeuteen.

Tämän voisi tietty tehdä vaikka 555 timerilla, mutta sen kanssa tarvii sitten pohtia ja laskea sopivaa analogiaosaa, ja koska ihminen on laiska, niin ei moista varten jaksa päätään vaivata, vaan laittaa 3-5eur lisää rahaa, jotta saa minitietokoneen (=mikrokontrolleri) ja tämän jälkeen on kaikki kytkentäparametrit täysin vapaita. Kytkentämuutos ei tarvi enään juottelua+osavaihtoa, vaan muokattu "ohjelma" (=mikrokoodi) sisään.

Teoriassa jos haluaa testata asiaa ennenkuin tekee mitään "monimutkaisempaa", niin voi hakea kaupasta puolijohdereleen ja kolvata sen printteriporttiin kiinni, sopiva koodinpätkä "tulostaa" sopivat pwm arvot releelle. Printteriportissa on myös irq mahdollisuus, joten sitä kautta saa myllyn pyörimisnopeuden napattua sisään. (itseasiassa tein joku vuosi sitten linux kerneliin patchin jolla ko. pulssin ajotus tarkkuus nousi pari dekadia, löytyy parport maililistalta, en tiedä onko laittaneet uusiin kerneleihin jo mukaan.)

Mutta nyt ymmärtänet mistä asiasta on kyse, kun tehdään lämmityssäädintä. Viisi hunttia on aika paljon rahaa moisesta "kytkimestä ja painajasta".

Jotta asia ei jää pelkkien talkoitten ja puheiden varaan, lupaudun rahoittamaan säätimen ja sen osat, sekä testaamaan testipenkillä ja
maastossa tositoimissa säätimen ja lisäksi kun säädin on todettu toimivaksi ja hyväksi saa ko kehittäjä/ kehittäjät 500Eur palkion asiasta.
Kyseessä olisi mahdollisimman varma ja yksinkertainen lämmityssäädin 2kw 240V Exmork tai vastaavaan voimalaan ja sen hintahaarukka
pitäisi olla 100-300 (400 ?) Eur per/valmiina yksikkönä.

Minä en ainakaan käy niitä kaupallisesti rakentelemaan. Työ on liian kallista. Minusta GPL pohja on hyvä, tällöin kuvat yms. on netissä ja jokainen joka osaa voi rakentaa niistä. Ohjeiden taso voi vaikuttaa kynnykseen. En ole noin pikkurahasta kiinostunut, siksi saat ilmaiseksi, mutta ilman takuuta ja enemmän tai vähemmän puolivalmiina. Ts. esim ne sopivat taulukkoarvot tulee hakea/virittää lopullisesti kentällä testeissä.

Gpl ideana on että jokainen tekee vähän ja jakaa tulokset, tällöin vähällä työllä saa aika paljon. Vrt. linux kerneli. Dataa voi monistaa käytännössä ilmaiseksi. Säätimen piirustukset on dataa.

Säätimessä tulee olla säädettävä kuormakäyrä esim potikalla tai painonapeilla tms ja näyttö, josta voimalan toimintaa voisi seurata
mahdollisimman loogisella tavalla. Kwh laskuri ei ole välttämätön, voisi olla optiona jne

Potikka menee analogiatouhuksi, toiseksi mihin kohtaan tehokäyrällä sen potikan kiinnittäisit? Käyrän derivaatan säätöön vai?? Käytännössä käyrä ei ole lineaarinen, joten oltava useamman muuttujan yhtälö, josta seuraa se, että mitotusyhtälöt menee kimurantiksi. Jokainen muuttuja on luonnollisesti oma potikkansa, kolmellä neljällä ehkä saisi riittävät säätöparametrit, mutta purappa difrenttiaaliyhtälö, jossa neljännen asteen polynomeja.
Paljon helpompaa taulukoida arvot ja hakea muistista. Esim 0.1m/s tuulennopeuden välein vaatii 25m/s asti 250byteä muistia, jos kytkentätaajuus on vakio tai funktio tuulennopeudesta. Jos taajuus taulukoidaan myös, niin toiset 250byteä.

Jos halutaan taulukkoarvoja muuttaa (laitteessa olevilla) painonapeilla, niin saat itse ne lisätä ja koodata. Flash malleissa muistin muuttelu onnistuu kyllä ohjelmallisesti. Tosin sen aikaa (joitain millisekunteja, lämpötilasta riippuen) saattaa piiri olla "halvaantuneessa" tilassa.
Sama näytön kanssa, koodaa ja tee itse, ne ei ole oleellisia itse asian kannalta.
Kwh kanssa, piiri ei tiedä mikä on dc-konkkapatterin jännite, eikä se tiedä mikä on vastusten virtakaan, joten tehon laskenta (luotettavasti) menee "kiss" mallin ulkopuolelle. (toki voihan ne virrat ja jännitteet mitata etukäteen ja taulukoida mikrojoulet, jota jokainen kytkentä syöttää vastukseen, sekä summata niitä yhteen. Ongelmaksi vain tulee kuinka ne tulisi ottaa ulos piiriltä, jos ei ole näyttöä, eikä usb/sarja liitäntää speksissä. Toki eeprommiin voi polttaa ajoittain ja lukea ohjelmointilaitteella. Mutta silti ei kuulu "kiss" mallin toimintaan.

Säädin voi olla stand alone, eli ottaa käyttösähköt tuulivoimalan alkaessa toimia tai ottaa käyttösähkönsä 12v akusta, jonka lataus
hoidetaan ulkopuolisella lähteellä (ei tuulivoimalasta), tai verkkosähkö virtalähteestä.(jonka toiminnan voi varmistaa edullisella UPS;illa tai pienehköllä
akulla, pienellä inverterillä ja automaatti akkulaturilla.)

Tämä, että on ulkopuolinen 12v käytettävissä helpottaa asiaa rutkasti, tippuu muuntajaa yms. pois. Pärjää pelkällä regulla jolla pic:in 5v, pic ohjaa transistoriparia, joka laskee fetin virrat. (pic lähdöt max 20mA, joka vähän isolle fetille)

Pic lepotilassa kuluttaa joitain mikroamppeereja.

Jos säätimestä häviää virrat tai sen toiminto keskeytyy syystä tai toisesta, kytkee säädin automaattisesti jarruvastuksen päälle.

Mitenkä olisi, että jarruvastus on releellä kiinni ja kun rele saa sähköä (12v), niin vetää ja vastus irtoaa.

Myrskysuojaus; kun jännite tai taajuus nousisi ennalta asetetulle (pitää olla säädettävä asia) tasolle se kytkisi primäärivastuksen rinnalle vielä jarruvastuksen,
joka olisi isompi kuin primäärivastus ja tämä suojaisi säätimen ylijännitteeltä ja voimalan ylikierroksilta.
Kun jännite tai taajuus palaisi ennalta asetettuun alempaan arvoon, vain primäärivastus jatkaisi taas kuormana jne

Voi olla fet lähtöjä monia, tai relelähtö.

Talkoohenkeä tähän tarvittaisiin kuitenkin lopunperin ja palstalaisia pyydän ryhtymään toimeen.
Näitä 2kw voimaloita, jotka ovat kevyitä asentaa ja varsin edullisia
yksiköitä hinnaltaan, tulisi kyllä melkoinen määrä lämmityksen avuksi ja mökkien ym ylläpitolämmitykseen tuulisilla paikoilla, kun
edullinen ja varmatoiminen lämmityssäädin olisi saatavilla ja ratkaistu.

Varmasti tulisi, siitä tulee myös jollekulle eläkeläisellä pientä tuloa, kun kolvaa säätimiä kasaan. Gpl tuotettahan saa myydä, vain suunitelmat ovat vapaita.

Mutta ymmärsitkö mitä ne kolmen tonnin finnpro säätimet pohjimmiltaan tekee? Aivan sama asia, mutta taulukon arvot muodostetaan sillä, että säädin tietää jännitteen ja virran =>P ja ohjelmallisesti huojutetaan hiukan, jotta löydetään kohta, jossa P=max. (mppt)
Tuohonkin pic säätimeen voisi moisen tehdä, ei ole montaa osaa, mutta piiri on vaihdettava semmoiseen jossa ad-muunnin, esim pic16c877. Valmiin laudan saa futurlecistä muutamalla kympillä, taisi niillä olla puolijohderelekorttiakin hyllyssä, pitääpä vilkasta..

T:Eerin
 

eros

Member
kotte sanoi:
Mutta tuo generaattorin käämi toimii myös kuristimena ja tuo kuristimen induktanssi yleensä rajoittaa virran eikä käämin vastus. Induktanssi kasvaa pyörimisnopeuteen verrannollisesti ja samoin käämiin kuormittamana indusoituva jännite. Nuo vaikutukset sitten kumoavat toisensa!

Tuota juu käämillä on induktanssia luonnollisesti, ilmasydämmisenä kyllästymisvuo myöskin liki ääretön käytännössä.
Induktanssi kyllä pysyy ihan vakiona vaikka kuinka geneä pyörittelet, olettaen että jätetään korkeiden kierrosten mekaaninen hajominen pois laskuista.
Taajuuden myötä kyllä nousee kelan impedanssi (X=Ljw).

Kuormittamattomassa generaattorissa staattorissa ei liiku virtaa, jännite toki ilmestyy käämin päihin.

Jos kestomagneettigeneraattoria kuormitetaan niin paljon, että jännite alkaa laskea (ja käämitys on riittävä niin, että jännitteen lasku johtuu pääosin induktiivisesta vastuksesta eikä resistiivisestä käämivastuksesta), rupeaa akselia kuormittava momentti laskemaan!

Sosittelen pientä fyssan kertausta, mutta virta luo magneettikentän ja käämissä indusoitunut virta on magneettikentältään päinvastainen indusoivaan kenttään verrattuna. Jännitteen laskulla ei ole mitään tekemistä akselivoimien kanssa, virta on se, joka tasan tarkkaan yhtälöissä määrää vastustavan magneettikentän suuruuden (jos raudan kyllästymiset jätetään pois käsittelystä). 
Jännitteen lasku johtuu kahdesta seikasta, ensinäkin käämin resistanssi tiputtaa jännitettä, toiseksi vastustava magneettikenttä kumoaa osan indusoivasta kentästä, ts. voimaviivoja ei mene niin paljoa läpi. Nämä kentän kulkuasiat ovat taas sitten rakenteen hyvyydestä kiinni, isot ilmavälit jne. haaskaa juurikin kenttiä veke. Voihan tuo väittämäsi toteutua jos rakenne on päin kuusta tehty, mutta miksi tehdä gene, jonka kentät pääsee karkuun..?

Tämän voi ymmärtää sillä, että kuristimen vaihesiirto saa virran jäämään jälkeen syntyvästä jännitteestä, jolloin generaattorista ei siirry tehoa ulos.
Puurot ja vellit sekasin, vaihesiirto vastustaa indusoivaa kentää ja on välttämätön että energiaa siirtyy kentästä toiseen.
Käämin magneettikentään (~induktanssi) kertyy käämissä kiertävän virran energiaa. Virta ei voi katketa äkisti, koska tällöin energia purkautuisi ja teho olisi ääretön. Virta jatkaa siis virtaamistaan, vaikka sitä kiihdyttävä jännite olisi jo kadonnutkin tai muuttunut hidastavaksi.
Vrt. liikkeelle tuupattu auto.

Kondensaattori ei tasaa virtaa yhtä hyvin kuin LEDin kanssa sarjaan kytketty kuristin (siis olettaen, että LEDiä syötetään tasasuuntaussillalla tai sitten on kytketty kaksi lediä kuristimineen vastakkaismerkkisesti suoraan generaattorin napoihin, mikä kytkentä on vähähäviöisempi).

Käämin virta katoaa aina nollapisteessä. Tällöin led ei pala, jos ei saa virtaa jostain muualta. Siksi hetkeksi kondensaattori tarjoaa virtalähteen, toki koska led on kynnysjännite laite konkan kapasitanssi tulisi olla iso, koska mikrovolttien jännite-ero riittää sammutus-yliteho välille. Ledin kanssa tulisi olla sarjassa vastus, tällöin ongelma olisi pienempi.
Toki jos korvaat vastuksen reilun kokoisella kuristimella, jonka magneettikentää ei häiritä ulkoisesti (dynamo käämit ei kelpaa) niin tämän jälkeen virta on harvinaisen tasainen. Tasasuuntaus sillan yhteyteen on myös laitettava yksi diodi, jotta kuristin vetää virtansa sitä kautta nollapisteiden lähellä. Riittävän raju kuristin toimii jopa pelkän led:in kanssa, toki dynamo toimii moottorina toisen puolijakson.

T:Eerin
 

kotte

Well-known member
eros sanoi:
kotte sanoi:
Mutta tuo generaattorin käämi toimii myös kuristimena ja tuo kuristimen induktanssi yleensä rajoittaa virran eikä käämin vastus. Induktanssi kasvaa pyörimisnopeuteen verrannollisesti ja samoin käämiin kuormittamana indusoituva jännite. Nuo vaikutukset sitten kumoavat toisensa!

Tuota juu käämillä on induktanssia luonnollisesti, ilmasydämmisenä kyllästymisvuo myöskin liki ääretön käytännössä.
Induktanssi kyllä pysyy ihan vakiona vaikka kuinka geneä pyörittelet, olettaen että jätetään korkeiden kierrosten mekaaninen hajominen pois laskuista.
Taajuuden myötä kyllä nousee kelan impedanssi (X=Ljw).

Kuormittamattomassa generaattorissa staattorissa ei liiku virtaa, jännite toki ilmestyy käämin päihin.

Kiitän täsmennyksestä, kirjoitin hiukan kiireessä ja huolimattomasti.

eros sanoi:
kotte sanoi:
Jos kestomagneettigeneraattoria kuormitetaan niin paljon, että jännite alkaa laskea (ja käämitys on riittävä niin, että jännitteen lasku johtuu pääosin induktiivisesta vastuksesta eikä resistiivisestä käämivastuksesta), rupeaa akselia kuormittava momentti laskemaan!

Sosittelen pientä fyssan kertausta, mutta virta luo magneettikentän ja käämissä indusoitunut virta on magneettikentältään päinvastainen indusoivaan kenttään verrattuna. Jännitteen laskulla ei ole mitään tekemistä akselivoimien kanssa, virta on se, joka tasan tarkkaan yhtälöissä määrää vastustavan magneettikentän suuruuden (jos raudan kyllästymiset jätetään pois käsittelystä).  
Jännitteen lasku johtuu kahdesta seikasta, ensinäkin käämin resistanssi tiputtaa jännitettä, toiseksi vastustava magneettikenttä kumoaa osan indusoivasta kentästä, ts. voimaviivoja ei mene niin paljoa läpi. Nämä kentän kulkuasiat ovat taas sitten rakenteen hyvyydestä kiinni, isot ilmavälit jne. haaskaa juurikin kenttiä veke. Voihan tuo väittämäsi toteutua jos rakenne on päin kuusta tehty, mutta miksi tehdä gene, jonka kentät pääsee karkuun..?

Kun generaattoria kuormitetaan esittämilläni ehdoilla (ts. aivan normaalisti), niin virran vaihe jää jälkeen jännitteestä ja kaikki muu on sitten suoraa seurausta. Kaikissa generaattoreita käsittelevissä oppikirjoissa käsitellään tuotakin kysymystä, joten suosittelen vastavuoroisesti noiden opiskelua. Eihän energian häviämättömyyden lain perusteella virta, joka on ortogonaalinen jännitteeseen nähden voi aiheuttaa energian siirtymistä, ellei sitä kulu resistiivisiin häviöihin (mikä sekin olisi ristiriidassa ko. ortogonaalisuusvaatimuksen kanssa).

<edit>
Lisäänpä tähän, että sellaista generaattoria, joissa ei olisi hajainduktanssia (siis sellaista induktanssia, joka ei kytkeydy 100% roottorin magnetoivaan vaikutukseen) ja etenkään pientä sellaista ei pysty rakentaamaan. Erityisissä hajakenttäkenttägeneraattoreissa (polkypyörän dynamo on hyvä esimerkki) tuota erityisesti tavoitellaan, jolloin laite toimii halutulla toiminta-alueella lähes vakiovirtageneraattorin tavoin.

Kolmivaiherakenteella myös kaikki generaattorin akselille vaikuttava sykkivä passiivikompenenttien vaihesiirrosta aiheutuva sykkivä momentti voidaan unohtaa, koska tuo kompensoituu generaattorin sisällä kolmivaiherakenteen takia (eli kuormamomentti laskee aina tasaisesti ja aidosti, jos sitä vaihesiirrosta aiheutuu).
</edit>

eros sanoi:
kotte sanoi:
Tämän voi ymmärtää sillä, että kuristimen vaihesiirto saa virran jäämään jälkeen syntyvästä jännitteestä, jolloin generaattorista ei siirry tehoa ulos.
Puurot ja vellit sekasin, vaihesiirto vastustaa indusoivaa kentää ja on välttämätön että energiaa siirtyy kentästä toiseen.
Käämin magneettikentään (~induktanssi) kertyy käämissä kiertävän virran energiaa. Virta ei voi katketa äkisti, koska tällöin energia purkautuisi ja teho olisi ääretön. Virta jatkaa siis virtaamistaan, vaikka sitä kiihdyttävä jännite olisi jo kadonnutkin tai muuttunut hidastavaksi.
Vrt. liikkeelle tuupattu auto.
..

Puhut nyt ikäänkuin erillisestä käämistä, minä taas generaattorista, jossa on ensinnäkin roottorin aiheuttama sähkömotorinen voima rautasydämiseen käämiin sekä tämän käämin kanssa sarjassa olevaa rautasydämistä hajainduktanssia (joista edellinen vaikuttaa ideaalisena generaattorina, jälkimmäinen vaikuttaa piirin virtaa ja jännitteeseen). Tämä vaikutus tosin on kestomagnetoidulla generaattorilla vähäisempi kuin sähkömagnetoidulla (johtuu magneettimateriaalin ominaisuuksista).

Sitten toinen juttu on tuo generaattorin jännitteen ja virran joutuminen eri vaiheeseen, joka tässä on se olennainen juju.

Totuus on nimittäin, että ko. hajainduktanssi viivästää virtaa ja aiheuttaa induktiivisen loistehon, joka puolestaan vähentää generaattorin efektiivistä magnetointia ja sitä kautta sen tuottamaa jännitettä. Tuokin on oppikirjoissa selitetty.

eros sanoi:
kotte sanoi:
Kondensaattori ei tasaa virtaa yhtä hyvin kuin LEDin kanssa sarjaan kytketty kuristin (siis olettaen, että LEDiä syötetään tasasuuntaussillalla tai sitten on kytketty kaksi lediä kuristimineen vastakkaismerkkisesti suoraan generaattorin napoihin, mikä kytkentä on vähähäviöisempi).

Käämin virta katoaa aina nollapisteessä. Tällöin led ei pala, jos ei saa virtaa jostain muualta. Siksi hetkeksi kondensaattori tarjoaa virtalähteen, toki koska led on kynnysjännite laite konkan kapasitanssi tulisi olla iso, koska mikrovolttien jännite-ero riittää sammutus-yliteho välille. Ledin kanssa tulisi olla sarjassa vastus, tällöin ongelma olisi pienempi.
Toki jos korvaat vastuksen reilun kokoisella kuristimella, jonka magneettikentää ei häiritä ulkoisesti (dynamo käämit ei kelpaa) niin tämän jälkeen virta on harvinaisen tasainen. Tasasuuntaus sillan yhteyteen on myös laitettava yksi diodi, jotta kuristin vetää virtansa sitä kautta nollapisteiden lähellä. Riittävän raju kuristin toimii jopa pelkän led:in kanssa, toki dynamo toimii moottorina toisen puolijakson.

T:Eerin

Vastaat itsekin siihen, mikä on tuo kondensaattorilla tehdyn tasauksen ongelma, eli diodi palaa kynnysjännitteellä ja kondensaattori pystyy syöttämään varsin vähän virtaa, kun diodin jännite ei juuri muutu, vaikka virta vähenee. Joudut siis paikkailemaan rakennetta erengiaa tuhlaavalla vastuksella.

Jos käyttäisit tuota minun ehdottamaani vauhtipyöräkuristinta ledin kanssa sarjassa, ei tarvita vastusta, sillä tuohan pyrkii nimenomaan pitämään virran vakiona ja ledi palaa tasaisesti himmentyen kunnes kelan varastoima energia loppuu. Muistuttaisin vielä, että puhun sellaisesta generaattorista, jonka käämeissä on rautasydämistä hajainduktanssia, mutta tuollainen induktanssi ei toimi ehdottamassani kytkennässä, vaan virralle tarvitaan paluutie. Kaksi vastakkaisiin suuntiin kytkettyä lediä ja kummallekin oma käämi toimii käytännössä (tuolloin vastakkainen ledi toimii aina paluutienä parinsa vauhtipyörävirralle, eli muodostuu erillinen vauhtipyöräpiiri, jota syötetään suoraan vaihtovirtageneraattorilla). Tuota on kokeiltu myös käytännössä ja toimivaksi todettu.
 

NdFeB

New member
Ihan hyvältä vaikuttaisivat suunnitelmat, joita olette miettineet lämmityssäätimen ratkaisuiksi. Itse olen jonkun verran pelannut myös näiden MPPT säätimien / lämmityssäätimien kanssa aiemmin.. Viime talven on ollut omassa järjestelmässä testikäytössä itse suunniteltu ja toteutettu 600W / 12V tuulivoimalan MPPT säädin. Myös PWM:ää hyödyntävää lämmityssäädintä olen ollut mukana protoilemassa.. Kirjoittelen tähän vähän mietteitä omiin kokemuksiini liittyen;

-Perusperiaatteena menetelmä, jossa taulukosta luetaan kierroslukua vastaava kuormitusarvo on yksinkertainen ja hyvä. Kontrollerilta ei vaadita paljoa laskentatehoa, vaan output saadaan suoraan luettua taulukosta.
-Säätimen oma käyttösähkö on yksinkertaisin ottaa suoraan akusta tai ulkoisesta virtalähteestä, mutta myös laajan syöttöjännitealueen hakkuripoweri on toimiva ratkaisu. Säätimen oma virrankulutus on sen verran pieni, että monesti hakkurin teho riittää vaikkakin se joutuu toimimaan nimellisen syöttöjännitealueensa ulkopuolella. Ei ehkä paras idea myyntituotteeseen, mutta open source / harrasteprojektissa voisi mennäkkin. Tässä omassa MPPT säätimessä käyttöteho otetaan luonnollisesti suoraan käyttöakusta, lämmityssäätimen protossa virtaa oli syöttämässä 12VDC hakkuripoweri, jonka inputjännite rajoitettiin 200VDC:hen oman lineaariregun avulla.
-Kierrosluvun luenta onnistuu kätevästi Optoerottimen avulla. CPU keskeytyksellä luetaan jakson aikaa kontrollerin sisäistä ajastinta hyväksikäyttäen.
-Outputtia voidaan ohjata joko suoraan kontrollerin omalla PWM generaattorilla, tai analogisella hakkuriohjaimella. Tässä omassa MPPT säätimessä on erillinen hakkuriohjain, jonka virranrajoitusta ohjataan DAC muuntimen avulla, jolloin saadaan tarkin mahdollinen säätö PWM suhteelle. Erilliseen analogiaseteeseen päädyttiin suhteellisen korkean hakkuritaajuuden (100kHz) takia.. Jälkeenpäin ajateltuna viisainta olisi ollut käyttää prosessoria, jolla saadaan riittävän hyvä resoluutio myös korkeammalle hakkuritaajuudelle, sillä erillinen hakkuriohjain monimutkaisti säätimen rakennetta melkoisesti.
-Kontrolleri pitää pystyä erottamaan hyvin tehoasteesta, jotta sen häiriötön toiminta saadaan varmistettua. Tämä tarkoittaa mieluiten outputin ohjausta erillisen optoerottimen kautta, sekä mahdollisesti tarvittavaa virran mittausta tapahtuvaksi erotetusti esim. hall-anturin avulla. Käytännössä FET:n hilaohjaus menisi tällöin erotetun DC / DC muuntimen kautta(jännitesyöttö), ja ohjaussignaali optoerottimen läpi. Myös signaalimuuntimen rakentaminen FET:n hilalle on mahdollista, mutta ainakin omien kokemuksien perusteella huomattavan haasteellista verrattuna optoerotettuun versioon.
Lämmityssäätimen tapaus on siitä mukava, ettei välttämättä muuta mittausarvoa kuin RPM tarvita. PWM arvoa voidaan ajaa suoraan "open loop" tyyliin, vastusarvoon perustuvan laskennan perusteella.
-Jonkinlainen jänniteklamppi pitäisi sisällyttää tasasuuntauksen jälkeiseen ensiojännitteeseen. Jos kontrolleri jostain syystä kyykkää, jää voimala muutoin ilman kuormitusta. Omissa kehityksissä ei vielä tähän ole otettu kantaa, mutta toteutus lienisi järkevintä tehdä jonkinlaisilla teollisuuden jännitevalvontareleillä, jolloin viimeinen puolustuslinja kuormittamatonta voimalaa vastaan olisi mahdollisimman varmatoiminen.
-Säätökäyrän muokkaamiseen helpoin vaihtoehto tuntuisi olevan taulukkoarvojen muuttaminen kontrollerin sisällä. Itse olen käyttänyt tarkoitukseen sopivasti räätälöityä excel-taulukkoa kuormitustaulukon generoimiseen.

Tarkoitus olisi tässä lähiaikoina, kun ehtii, kirjoitella yksityiskohtaisempi kuvaus tästä omasta systeemistä säätimineen kaikkineen kuvien kera.. stay tuned :)
edit. nämä omat projektit eivät ole mitään salaisia, joten tarvittaessa voin lähettää halukkaille kytkentäkaavioita koodinpätkiä ym. asiaan liittyen.
 

kotte

Well-known member
NdFeB sanoi:
Erilliseen analogiaseteeseen päädyttiin suhteellisen korkean hakkuritaajuuden (100kHz) takia.. Jälkeenpäin ajateltuna viisainta olisi ollut käyttää prosessoria, jolla saadaan riittävän hyvä resoluutio myös korkeammalle hakkuritaajuudelle, sillä erillinen hakkuriohjain monimutkaisti säätimen rakennetta melkoisesti.

Miksi yleensä päädyit/päädyitte noin korkeaan hakkuritaajuuteen? Haitathan tiedämme, eli radiosäteilyä muihin piireihin ja varsinaisia radioita häiritsemään, kytkinkomponenttien häviöt kasvavat ja kuten todettua, ohjaamisessa tarvitaan enemmän ytyä. Vastaavasti mahdolliset puskurikondensaattorit ja suodatuskelat/-kuristimet pienenevät. Mutta liittyykö kuvaan muutakin, kun erityisesti lämmityskäytössä ei aaltomuodolla pitäisi olla merkitystä ja generaattoristakin saadaan 6-elementtisellä sillalla jo varsin tasaista jännitettä ja virtaa (minkä järkevästi valittu kuormavastus lisäksi pystyy aina imaisemaan)?

Akun latauksessahan tilanne on toki sikäli erilainen, että kuorman jännitetasoa ei voida muokata dynaamisesti ja lähes mielin määrin, kuten syötettäessä teho lämmitysvastukseen.
 

NdFeB

New member
kotte sanoi:
Miksi yleensä päädyit/päädyitte noin korkeaan hakkuritaajuuteen?

Tuossa oli syynä ihan se, että hakkurikela ja muut passiivikomponentit saatiin pidettyä jotenkin järkevän kokoisena. 100kHz on vielä niin matala taajuus, ettei se vielä itsessään radiota häiritse.. radiohäirintää sen sijaan tuntuisi tulevan melko helposti huonosti suunnitelluista / suojaamattomista piireistä. Kuten tuli huomattua lämmityssäätimen testiajoissa, kun vastuksen piuhana oli suojaamaton kaapeli :)

Lämmityssäätimessähän tuota ongelmaa ei sinänsä ole, vastukset eivät piittaa millaista aaltomuotoa sinne syötetään(ei periaatteessa tarvita kuristinkeloja). Siellä taajuus kannattanee valita juuri sen verran korkeaksi, ettei taajuutta voi ihmiskorvin kuulla.

 

kotte

Well-known member
NdFeB sanoi:
Lämmityssäätimessähän tuota ongelmaa ei sinänsä ole, vastukset eivät piittaa millaista aaltomuotoa sinne syötetään(ei periaatteessa tarvita kuristinkeloja). Siellä taajuus kannattanee valita juuri sen verran korkeaksi, ettei taajuutta voi ihmiskorvin kuulla.

Kaupallisissa moottorinohjain-taajuusmuuttajissa käytetään yleensä korkeintaan muutamia kilohertsejä, vaikka yritetään tehdä sinimuotoista lopputulosta, eli hyvin kuuluu. Tokihan asia muuttuu, jos jännitettä on syystä tai toisesta nostettava (12V-24V-48V laitteistot, joista teho esim. ajetaan verkkoon), mutta 230V/400V nimellistehoisen tuuligeneraattorin ja lämmityskäytön tapauksessa ei jännitteen nostoon pitäisi olla syytä. Jos laite on vielä kolmivaiheinen (kuten oletuksena on), voidaan teho ajaa suoraan vastukseen ilman kondensaattoripuskuria ja vaikkapa vain hertsien luokkaa oleva kytkentätaajuus lienee tuuliturbiinin kierroslukuvaihtelun kannalta vielä siedettävissä.
 
Ylös