Gebruik wasmachinemotor als windmolengenerator

Hier worden verschillende vormen van windenergie besproken

Moderator: Moderators

Plaats reactie
Adriaan Kragten
Berichten: 253
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Gebruik wasmachinemotor als windmolengenerator

Bericht door Adriaan Kragten » 13 okt 2015, 20:43

Op You Tube staat het volgende filmpje: "How to rewire and old washing machine motor to generate free power". Het betreft een Amerikaanse direct drive permanent magneet wasmachinemotor waarvan de bestaande 3-fasen wikkeling gemodificeerd wordt zodanig dat hij bij een laag toerental geschikt is voor 24 V acculaden. Ik weet niet of het gebruikte fabricaat motor ook in Nederland gangbaar is maar dit lijkt een leuk idee om een flinke windmolengenerator te maken. Wat wel een probleem kan zijn dat er voor een windmolen te veel rimpel op het kleefkoppel zit om een acceptabele startwindsnelheid te krijgen. Er is ook een filmpje waarbij deze generator gebruikt wordt in een home trainer en daarbij wordt een vliegwiel gebruikt om de rimpel op te vangen. De man gebruikt hem ook in een waterturbine maar daarbij heb je waarschijnlijk zo'n groot koppel dat je geen startproblemen hebt.

In het filmpje wordt even een schema van de bedrading getoond maar dat verdwijnt voor mij te snel om precies te zien wat er nu eigenlijk gedaan wordt. De te volgen stappen zijn wel duidelijk. Ik denk dat de spoelen van één fase die normaal in serie staan nu parallel aan elkaar geschakeld worden. De motor wordt dus niet helemaal opnieuw gewikkeld.

Gebruikersavatar
Tim
Berichten: 2828
Lid geworden op: 25 feb 2010, 15:11
Locatie: Uruguay

Re: Gebruik wasmachinemotor als windmolengenerator

Bericht door Tim » 13 okt 2015, 21:34

Adriaan,

De wasmachnines worden in NL verkocht onder de noemer "Direct Drive" van LG.

Groet,
Tim

Gebruikersavatar
midwoud1
Berichten: 257
Lid geworden op: 12 aug 2012, 08:47

Re: Gebruik wasmachinemotor als windmolengenerator

Bericht door midwoud1 » 13 okt 2015, 21:41

Op de Australische windmolensite The Backshed staat veel over de toepasssing van een wasmachinemotor.
De F&P Fisher & Paykel. Complete configuratie van spoelen voor verschillende voltages.
Ze zijn er aardig succesvol mee.

Adriaan Kragten
Berichten: 253
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Gebruik wasmachinemotor als windmolengenerator

Bericht door Adriaan Kragten » 14 okt 2015, 12:58

Op de website van The Backshed wordt inderdaad meer informatie over deze generator gegeven. Er staat ook een speciaal stukje over manieren om de rimpel op het kleefkoppel te verminderen maar ik vind deze manieren niet echt bevredigend. Ik heb de stator en het anker nog wat beter bekeken. De stator heeft 42 spoelen waarvan 14 voor elk fase. Het anker heeft, als ik goed geteld heb, 14 magneetpolen en dus 7 noord- en 7 zuidpolen. Dit houdt in dat de wikkelrichting voor de spoelen van één fase afwisselend linksom en rechtsom moet zijn. Tussen de ankerpolen zit maar een kleine ruimte wat inhoudt dat een ankerpool ongeveer drie statorpolen overlapt. Als het anker 42 polen zou hebben dan zou de generator 42 zeer sterke voorkeursstanden per omwenteling hebben. Bij 14 ankerpolen zijn er ook 42 voorkeursstanden maar de piek op het kleefkoppel zal veel kleiner zijn dan bij 42 ankerpolen. Een voorkeursstand ontstaat denk ik voor de positie dat het hart van een ankerpool precies samenvalt met het hart van een statorpool. De voorkeurstanden zijn geen bezwaar bij het gebruik als een wasmachinemotor maar wel bij het gebruik als windmolengenerator. Ik denk dat deze generator alleen bruikbaar is voor een windmolen die een hoge startkoppelcoefficient heeft.

Adriaan Kragten
Berichten: 253
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Gebruik wasmachinemotor als windmolengenerator

Bericht door Adriaan Kragten » 15 okt 2015, 09:12

Ik heb nog eens over deze generator nagedacht maar volgens mij zit er een fundamentele fout in die veroorzaakt wordt door de zeer brede ankerpolen. Om dit te kunnen uitleggen volgt nu eerst een stukje over 3-fasen gelijkrichting in ster. Dit onderwerp wordt in detail behandeld in hoofdstuk 3.2.1 van mijn gratis rapport KD 340.

Een sinusvormige spanning wordt opgewekt in een spoel die ronddraait in een constant magnetisch veld. Omdat de opgewekte spanning evenredig is met de fluxverandering door de spoel is de spanning nul als de spoel haaks op de richting van het magneetveld staat en maximaal als de spoel 90 graden verdraaid is. Wanneer drie sinusvormige spanningen, die een fasenhoek van 120 graden met elkaar maken, gelijkgericht worden in ster dan voeren alleen die fasen stroom die op een bepaald moment de hoogste en de laagste spanning hebben. Voor één fase is de spanning het hoogst tussen 30 graden en 150 graden en het laagst tussen 210 graden en 330 graden. Als de fasenhoek ligt tussen -30 graden en 30 graden en tussen 150 graden en 210 graden loopt er dus geen stroom door een fase. Dit is dus gedurende 1/3 deel van de tijd. De gelijkgerichte spanning heeft een rimpel die elke 120 graden een maximum heeft.

In een spoel met een ijzerkern wordt ook een wisselspanning opgewekt als langs de ijzerkern een reeks permanente magneten met afwisselende veldrichting getrokken wordt maar de spanningsverandering verloopt niet per definitie sinusvormig. Hoe de spanning verloopt hangt af van de fluxverandering door de spoel en die hangt weer af van de vorm van de spoel en de vorm van de magneten. Als de spoel rechthoekig is en als de magneten ook rechthoekig zijn en tegen elkaar zitten dan varieert de flux door de spoel lineair met de verplaatsing en wordt dus een constante positieve spanning opgewekt zolang de flux toeneemt en een constante negatieve spanning zolang de flux afneemt. De spanning verloopt dus blokvormig en lijkt helemaal niet op een sinus. Bij ronde spoelen en ronde magneten lijkt de spanningsvariatie meer op een sinus.

Bij de 14-polige generator met 42 spoelen gemaakt van een wasmachinemotor, overlapt één ankerpool drie statorspoelen die alle drie een verschillende fasen hebben. Zolang een ankerpool een spoelkern helemaal overlapt is het magneetveld door de spoel constant en wordt er dus geen spanning opgewekt. Pas als de spoelkern overlapt wordt door twee verschillende ankerpolen treedt er varandering van het magneetveld in de spoel op. Als je de opgewekte spanning in één fase op een oscilloscoop zou zetten dan zie je dus een sinus over ongeveer 1/3 van de tijd en dan over 2/3 van de tijd niets. In de andere twee fasen gebeurt hetzelfde maar dan 120 graden in fasen verschoven. Wanneer deze drie fasen gelijkgericht worden ontstaat een spanningsverloop dat lijkt op dat van een gelijkgerichte 1-fasenspanning (zie KD 340 figuur 4).

Nu kun je daar genoegen mee nemen maar een dergelijke variatie op de gelijkgerichte spanning is ongunstig voor de levensduur van de accu wanneer er gelijktijdig met het laden een bepaald vermogen afgenomen wordt. Wat er dan gebeurt is dat de accu met een hoge frequentie geladen en ontladen wordt en dat heeft een zeer ongunstige invloed op de levensduur. Voor het laden van een accu moet de opgewekte spanning in één fase daarom ongeveer een sinusvormig verloop hebben.

De wasmachinemotor wordt gemodificeerd door zeven spoelen die normaal in serie met elkaar staan, parallel met elkaar te zetten. Hierbij blijven de spoelen echter deel uitmaken van dezelfde fase die ze in de motor ook hadden. Het DC spanningsverloop blijft dan erg fluctueren. Je zou kunnen overwegen om drie naast elkaar liggende spoelen parallel met elkaar te zetten zodat ze samen als één spoel functioneren en je dus tegenover elke magneet één spoel hebt maar je krijgt dan een 1-fasenwikkeling. Het spanningsverloop na gelijkrichting zou toch minder kunnen fluctueren dan voor de huidige optie indien de fluxverandering lineair verandert met de rotatie van het anker en de opgewekte wisselspanning dus blokvormig is. Gelijkrichting van een blokvormige wisselspanning geeft namelijk een constante gelijkspanning.

Plaats reactie