Pannkaka med dubbel stator

[Martin]

Hej!
Har börjat fundera på ett nytt vindkraftverk med en pannkaksgenerator med dubbel stator. Tanken är att det ska vara två rotorskivor, precis som vanligt men att man stoppar in två statorer mellan rotorskivorna. Den ena statorn används vid svag vind och den andra vid stark vind.

Givetvis går det åt större magneter och mer koppar men det skulle bli betydligt billigare och mer robust än en MPPT. Om man likriktar det båda generatorena i masten och använder en gemensam återledare, så blir det bara tre kablar ner.

Den stora statorn, som är avsedd för starka vindar, kan vara inkopplad till batteriet hela tiden eftersom den har högre "cut in". Den lilla statorn är kopplad till batteriet genom en MOSFET och kopplas bort när den stora har uppnått "cut in".

Jag har tänkt att börja bygga den generatorn så snart som möjligt, så alla förslag och kommentarer är välkomna.

[KennethE]

Jag tror att du förlorar rätt mycket på det genom att du tvingas ha ett större magnetgap.

En möjlig lösning:

Möjligen skulle ett alternativ vara att linda dubbelt så många varv på spolarna men plocka ut en slinga efter hälften av varven som du kan klippa upp, då kan ett relä växla mellan att serie- eller parallellkoppla de två halvorna.

När de är seriekopplade får du högre spänning vilket gör att den börjar ladda vid lägre varv, och när de parallellkopplas halverar du spänningen men den kan ge dubbelt så mycket ström som en spole.

Man kan dessutom använda halva trådarean på spolen så att den i praktiken inte blir större och därmed inte kräver ökat magnetgap.

Teoretiskt bör det funka ifall man kan lösa det i praktiken?

[Martin]

Det är sant att luftgapet blir något större och det måste kompenseras med större magneter. Det fördyrar konstruktionen med ca: 700:- men ger högre pålitlighet än reläer. Ett gäng reläer kostar nog också en slant.

[Karro]

Kan man inte köra traditionell Y-D-omkoppling med samma stator?

[KennethE]

Låter smart!

[Martin]

Y/D har diskuterats så mycket här på forumet så jag vill inte gå in på det närmare. Den största nackedelen med Y/D, som jag ser det, är att man måste använda reläer. Ett alternativ till reläer är triacar men jag tror inte att triacar är riktigt realistiskta.

[Martin]

Nu börjar planerna ta form på "dubbel statorn". Verket blir ett vanligt 3 meters horisontellt med tre blad i glasfiber med ett design TSR på 7. Två rotordiskar med en diameter på 350mm 0ch 12 magneter (40H 60*30*12) på varje rotordisk. Mellan rotordiskarna blir det en dubbel stator.

3meters.PNG (12.59 KB) Visad 3760 gånger

Den lilla statorn når "cut in" vid 3 m/s, 150 rpm och "cut out" vid 6 m/s, 230 rpm
Den stora når "cut in vid 6m/s och 305 rpm.

Varvtal mellan 230 - 305 rpm används inte. På så sätt kommer spänningen bara öka med max 50%, vilket borde ge en generatorverkningsgrad som sämst på 67%. Turbinen kommer snurra med ett TSR mellan 6 och 8 vilket är fullt acceptabelt.

[Göran]

Kul experiment, Martin, men tänker du göra två separata statordiskar, eller bakar du ihop dem till en?

[Martin]

Jag hade tänkt att baka ihop den till en stator. Det är nog lättast så. Vad jag inte har bestämmt än är om jag ska göra två spolar och lägga dem på varandra eller föröka linda dem samtidigt.

Eftersom den lilla "statorn" behöver ungefär dubbelt så många varv som den stora, så kankse man kan linda den lilla med två trådar i handen och sen koppla de två trådarna i serie. Det borde bli rätt, tror jag.

[Göran]

Ok! Ja, det torde bli den smidigaste lösningen och så skulle jag också ha gjort.

[KennethE]

Annars skulle man kunna linda med dubbel tråd och växla mellan att serie- eller parallellkoppla dem beroende på spänningen ut.

Omkopplingen skulle kunna göras med ett relä, fast det skulle antagligen bli hållbarare i längden med MOSFET eller tyristorer. Eller ännu bättre, likrikta kretsarna var för sig och gör omkopplingen på likströmssidan, då behöver man inte så många poler på relät.

Då får du laddning redan vid låga varv, och när spänningen blir tillräckligt hög kopplar man om så att man i stället tar ut så mycket ström som möjligt.

[Karro]

Ju tjockare stator du har, desto större luftspalt blir det och desto fler varv måste du linda. Ju fler varv du har, desto tjockare tråd och ju större plats tar statorn. Fler varv och tjockare tråd gör att man måste ha större luftgap. Därför vill man gärna ha så platt stator som möjligt, för att kunna ha så litet luftgap som möjligt, för att inte behöva linda så många varv.

[Martin]

Jo, det är lätt att det blir snöbollseffekt med lindningsvarven. Det var därför som jag valde större magneter än normalt. Om jag har beräknat rätt så ska det gå.

[deepforest]

Kan man inte bara linda för maxeffekt, separera spolarna och sedan koppla in fler och fler spolar eftersom vinden ökar?
Eller är jag helt ute i det blå

[KennethE]

Fördelen med mitt exempel är ju att man får högre spänning vid lägre varv så att den börjar ladda tidigare, samtidigt som man vid högre varv får ut mer ström, detta med i båda fallen fullt utnyttjande av all koppar man klämt in mellan magenterna.