Gleichrichter für 3-Phasen Generator Denkfehler?

[Guido71]

Hallo Leute ,

vielleicht könnt Ihr mir weiterhlefen oder ich habe einfach einen Gedankenfehler.
Ich habe einen 3-Phasen Generator gebaut.
9-Spulen á 70 Wicklungen, 1mm Draht, Sternschaltung
24 Neodyn Magnete
Der Genarator liefert bei ca. 400U/min auf jeder Phase 4,5V AC mit ca.50Hz(gemessen zwischen den Phasen)
Ich habe dann folgende Schaltung aufgebaut(entschuldigt bitte die wirre Verdrahtung)
Ich habe bewusst 3 einzelne Systeme gewählt um etwas zu Experimentieren.
Dabei ist mir folgendes aufgefallen das mir Rätsel aufgibt!
Wenn ich an den Klemmen nach den Dioden messe, ohne Kondensatoren und Verdrahtung danach, dann habe ich ca. 4V DC bei 400U/min (pro Phase/System)
Wenn ich dann die Verdrahtung zu vornehme wie gezeichnet und Kondensatoren(22mF) parallel schalte, dann habe ich 13,2V DC bei 400U/min (Pro Phase/System)
Soweit so gut! Jetzt kommts!
Dann gehe ich her und schalte die System 1 u.2 oder 1 u.3 oder 2 u. 3 in Reihe und bekomme ca. 26,5V DC bei 400U/min
Ist klar funktioniert halt wie bei Batterien.
Aber wenn ich dann hergehe und schalte alle 3 Systeme in Reihe müsste eigentlich die Einzelspannung verdreifachen, tut sie aber nicht!
Stattdessen fällt sie um ca. 1V ab!
Und das gibt mir Rätsel auf!
Ist es denn überhaupt eins. Oder habe ich einfach einen Denkfehler? oder ist was an meiner Gleichrichterschaltung faul?
Ich hoffe mir kann da jemand unter die Arme greifen.

Viele Grüße Guido

[andreas]

Hallo Guido,

eine ziemlich wirre Angelegenheit hast Du dort zusammengeschaltet. Zunächst ist das keine Sternschaltung, sondern eine Dreieckschaltung. Eine Sternschaltung sieht so aus:



Weiterhin hast Du dort keine vollständige Gleichrichtung gebaut, sondern mehrere halbe Teile. Ein korrekter Gleichrichter für drei Phasen ist so verschaltet:



Wenn Du die drei Phasen einzeln nutzen bzw. nach dem Gleichrichter koppeln möchtest, braucht jede Phase einen separaten Brückengleichrichter, wobei die Phasen dann auf der Wechselspannungsseite keine Verbindung mehr haben dürfen:



Vielleicht schaust Du Dir auch mal einige Grundlagen an, z.B. auf

http://www.elektronik-kompendium.de/

MfG. Andreas

[Guido71]

Hallo Andreas,

danke für deine Antwort.
Ja du hast Recht, habe falsch gezeichnet!
Habe die Spulen im Gernerator in einem Sternenpunkt zusammen geführt!
Also im Stern verdrahtet.

So wie du die Gleichrichtung beschrieben hast, hatte ich sie zuerst aufgebaut.
Allerdings war die Spannung nicht so, wie ich sie erwartet hatte.
Also habe ich etwas experimentiert. Es wurde dann etwas chaotisch.
Danach stellten sich aber die 26,5V ein.
Werde aber die Brückengleichrichter mal ins Auge fassen und mir mal die Grundlagen dazu anschauen.

Das ist bis hier in soweit ein Teilerfolg, da ich im Moment ein Horizontal Windrad(Schnellläufer) mit einem Gleichstromgenerator am laufen habe.
Dieser ist gekauft und benötigt etwa 350U/min für 13,8V.
Dieser Generator jetzt würde so schon bei etwa 220 U/min 13,8V liefern.
Das ist allerdings erst der Prototyp zu rumtesten und ausprobieren.
Später soll ein im Durchmesser größerer gebaut werden, der dann von einem modifizierten Savonius Rotor angetrieben werden soll.
Der Rotor ist schon fertig. 1m im Duchmesser, 2m Hoch komplett aus ALU. Hatte spaßeshalber mal der Generator von Horizontal Windrad mit einer Übersetzung dran.
Machte schon bei Windgeschwindigkeiten von ca.2,2-2,5m/s um 20V. Allerdings soll der Wechselstromgenerator später direkt auf die Welle vom Rotor.
Nebenbei, weil ja sonst nichts zu tun ist ,bastel ich noch an einem H-Darrieus-Rotor, wo dann vielleicht dieser Prototyp Generator zu Einsatz kommt, wenn er meine Basteleskapaden übelebt!
Dann habe ich quasi ein Windpark im Garten stehen, mit 3 verschieden Rotortypen. Das wird dann nie langweilig beim zuschauen, wenn umsonst Strom erzeugt wird!

Ich muss hier noch anmerken, bin eigentlich Maschinenbaumeister mit einem gefährlichen Halbwissen in Elektrotechnik!
Bevor ich die Rotoren in Groß gebaut habe, habe ich Modelle im Maßstab gebaut mit verschieden Flügelgeometrien und im eigens dafür gebauten Windkanal immer unter gleichen Bedingungen optimiert. Das Ergebnis sieht man in Anhang.Funzt super!
Der Elektrokram ist für mich leider eher ein notwendiges Übel!

Grüße
Guido

[Bernd]

Hallo Guido und herzlich willkommen hier im Forum.
Danke für deinen Bericht und ich freue mich das ein weiterer talentierter Bastler zu uns
gefunden hat.

Jeder hat so seine Stärken und keiner kann alles, das geht uns allen so. Gerade dafür gibt es
ja Foren wie dieses damit man die "Schwächen" mit Hilfe anderer kompensieren kann.
Andreas hatte schon sehr schön und mit Grafiken (ich liebe Bilder) erklärt wo es derzeit
an deiner Schaltung scheitert.
Ich weiss nicht ob du bewusst zu uns gefunden hast weil wir nämlich genau "dein" Thema gerade
hier im Forum besprechen, nämlich verschiedene Formen der Gleichrichtung die jeweils bestimmte
Vor- und Nachteile haben.

Wenn du die Spannung höher kriegen willst ist der Köngigsweg bei gegebenen Generator immer
das Getriebe. Der Grund ist das man sich durch ein Getriebe keine elektrischen Nachteile einhandelt,
wie es bei den verschiedenen möglichen Arten der Gleichrichtung der Fall ist.
Wenn du aber trotzdem durch eine spezielle Beschaltung des Gleichrichters die Spannung hochsetzen
möchtest, dann ist das beste du nimmst für jede Phase einen eigenen Brückengleichrichter, sprich
für jede Phase 4 Dioden.
Die Ausgänge dieser Gleichrichter schaltest du dann in Reihe. Das wäre dann die maximal Spannung
die man ohne den Einsatz von Elektronik heraus holen kann.
Voraussetzung dafür ist das du alle 6 Drähte der Phasen einzeln ausserhalb des Gehäuses zur Verfügung hast.
Ist das nicht der Fall gibt es wieder eine andere Lösung, aber die mit den einzelnen Drähten wäre idealer.

Grüsse

Bernd

[andreas]

Hallo Guido,

wenn Du nicht gerade per Wind nur Wasser pumpen, sondern elektrische Energie gewinnen möchtest, bleibt das notwendige Übel Elektrik nicht aus. Und das kann beliebig kompliziert bis wissenschaftlich werden, sofern man es etwas ausweitet. Ganz simpel geht es natürlich auch, allerdings sind die Erträge dann gewöhnlich bescheiden, weil weit weg von einem optimalen Arbeitspunkt. Man darf auch an der Abstimmung von Rotor, Generator und Last feilen, bis es was ordentliches hergibt. Dieser Weg ist aber recht zeit- und materialintensiv. Ich passe es lieber elektronisch an, weil es für mich leichter ist und einen recht großen Einstellbereich hat.

MfG. Andreas

[Guido71]

Hallo Bernd,

danke für die freundliche Begrüßung hier im Forum.
Ich habe bei diesem Generator leider den Sternpunkt mit eingegossen, habe also nur 3 Leitungen zur verfügung.
Habe das Thema über die Brückengleichrichter auch schon sehr aufmerksam gelesen und versucht zu verstehen.
Werde morgen meine Laborplatine mit den 6 Dioden umlöten, so wie es Andreas beschrieben hat.
Mal sehen was da raus kommt.
Oder sieht deine Lösung mit den 3 Drähten anders aus?
Beim nächsten Generator werde ich die 6 Drähte aus dem Gehäuse führen, dann werde ich flexibler sein.
Werde Berichten!
Bis dahin.

@ Andreas
Bei mir mir ist es genau andersrum, habe vorab die Windräder gebaut und für wenig Wind optimert.
Jetzt kümmer ich mich darum, entsprechende Generatoren zu bauen, oder wie z.B bei dem Horizontal Windrad einen geeigneten Generator zu kaufen.
Aber kaufen kann jeder und macht keinen Spaß!

Hat jemand einen Tipp für eine sinvolle einfache Laderegelung?
Z.B. Solar-Shuntregler für Windräder umbauen.

Grüße
Guido
Grüße
Guido

[bernhard8]

Das Problem mit der simplen Ladereglung haben offenbar sehr viele. Ich kenne den Ebay Händler und dessen Produkt nicht, aber der verkauft regelmässig diesen Laderegler:
http://cgi.ebay.at/Laderegler-Windgener ... 321wt_1139

Zumindest laut Beschreibung sollte er genau das machen was man für eine simple Akkuladung braucht: Akku laden und ggf. Dumpload einschalten. Die Bewertungen scheinen in Ordnung zu sein. Ich finde auch den Preis OK wenn das Gerät hält was es verspricht. Leistungselektronik ist nicht billig, ein Gehäuse mit Messinstrumenten ist auch schon dabei. 500W wird für die meisten reichen.

Artikelnummer: 110602663171

[Guido71]

ja den Laderegler habe ich auch schon gesehen, der Gleichrichter ist gleich mit drin.
Vermute aber, das er auch in der B6 Schaltung aufgebaut wurde.
Als Lastwiderstand dient ein Heizstab der wiederum von einem Lüfter gekühlt wird.
Mich reizt schon den mal zu kaufen und aufzuschrauben.
Aber selber basteln macht halt auch spaß, und das ist der Grund warum ich das mache.
Deshalb habe ich mich im Netz auch mal nach einer wirklich einfachen Schaltung umgesehen und bin fündig geworden.
Habe dann mal der Schaltung "Leben" in Form von Bauteilen eingehaucht(siehe Anhang)
Der Lastwiderstand muss dann halt der Generatorleistung angpasst werden.


Ich habe dann mal eine B6 Gleichrichter Schaltung selbst aufgebaut, mit 1N5408
Gleichrichterdioden und dann das ganze mit einen Kondensator 22mF
geglättet.
Funzt, aber nicht so wie ich es mir gewünscht habe.
Evtl. sind die verluste in den Dioden zu hoch, aber die hatte ich gerade da.

Ich versuche einen Ladestrom von 13,4-13,7V bei unter 200 U/min mit
meinem selbstgebauten Scheibengenerator zu erzeugen.Ohne Getriebe!
Das gelingt mit der B6 Schaltung nicht, aber mit der voher geposteten
"offenen" Gleichrichter Schaltung wohl. Habe diese Schaltung allerdings
bisher nicht unter Last gemessen.
Hatte nur mal spaßeshalber eine 30V Funzel bei 26,5V dran.

Mit der B6 Schaltung habe ich dann Messungen vorgenommen. Lastfrei und
unter Last.
Hier mal meine Daten
Lastfrei
200 U/min=6,5V
300 U/min= 10V
400 U/min= 13,3V
440 U/min= 15V Höchstdrehzahl meines Akkuschraubers im 2. Gang.
Unter Last
440 U/min= 10,8V bei 20W Last(12V Halogen-Lampe)
440 U/min= 8,5V bei 55W Last (H1 KFZ-Birne)
Die Drehzahlen wurden mit einem Berührungslosen Laser-Drehzahlmesser
ermittelt.

Der gemessene Strom lag bei ca.8,5A bei 440U/min, kann aber leider nicht
sagen wie groß der Shunt im Meßgerät ist. Messbereich bis 20A (Gerät
VC-820)

Kann man anhand dieser Daten in etwa sagen wie groß die Leistung des
Generators ist?
Der Widerstand der Spulensysteme ist jeweils 0,56Ohm, gemessen, bevor ich sie zum Stern zusammen geführt hatte.
Oder braucht man den Widerstand zwischen den Phasen gemessen?
Bzw. wie messe oder berechne ich die max. theor.Leistung des Generators?

[Bernd]

Hallo Guido, wenn du bei den Belastungstest mit den Glühbirnen neben der Spannung auch
den fliessenden Strom misst, dann können wir die Leistungsfähigkeit deines Generators
recht genau bestimmen.
Ich nehme an das du die Spannungen hinter deinem B6 Gleichrichter gemessen hast ?
Miss noch mal den fliessenden Strom bei beiden Glühlampen und 440 U/min und dann
können wir rechnen.

Vorab schätze ich den resultierenden Widerstand deines Generators auf ca. 2,5 Ohm.
Das ist sehr viel wenn man mit 12V arbeitet....

Auch hier bringt uns der Messwert zwischen zwei Phasen weiter.

Grüsse

Bernd

[Guido71]

Hallo Bernd,

Richtig, die Spannung ist hinter dem Gleichrichter gemessen.
Hier mal die Werte.
Der Widerstand zwischen 2 Phasen ist jeweils zwischen 1,2 bzw. 1,3Ohm, das Meßgerät kann sich entscheiden!
Der Strom bei 440U/min und 20W Last ist 1,6A und bei 55W 3,5A (10,8V/8,5V)
Ich hab mal ein Foto von meinem Erstlingswerk gemacht.
Dabei wurden 24 Neodym D=20 H=10mm verbaut.
Die Spulen habe ich aus 1mm Kupferlackdraht mit je 70 Wicklungen gewickelt.
Der Spulenkörper hatte 30mm Durchmesser.

Der Generator mit den Phasenanschlüssen

Der Generator

Der Wechslerichter

Grüße
Guido