Spänningsdelning

[Tompaiuppsala]

Om jag har en spänningskälla med inre resistans som en PMG och ansluter den till en glödlampa kommer spänningen att sjunka något.
Ex 12 Volt ur generatorn. Koppla till glödlampan och spänningen sjunker till 10 Volt.

Vad styr detta? Kan man beräkna detta spänningsfall och hur?

[Jonas L]

Ja, detta spänningsfall kan beräknas. Om du vet den inre resistansen och lastens resistans. Och du vet att varvtalet inte ändras när du belastar generatorn.

Lampans resistans kan inte mätas när den är kall, eftersom den kommer att öka markant när lampan värms upp. Det bästa sättet är att titta på hur den är märkt. Antag att du har en glödlampa på 12 V 10 W. Strömmen som går genom den vid 12 V är då I = P/U = 10/12 = 0,83 A. Resistansen kan beräknas med ohms lag: R = U / I = 12 / 0,83 = 14,4 Ohm. Denna resistans gäller förhoppningsvis ganska bra så länge lampan lyser ordentligt. När glödtråden börjar svalna kommer resistansen att sjunka igen.

Strömmen i lampan kan då beräknas enligt ohms lag: I = U / R = 10 / 14,4 = 0,69 A. Eftersom strömmen inte har någon annanstans att ta vägen kommer strömmen som går genom lampan vara lika med strömmen genom generatorn (allmänt känt som Kirchoffs strömlag). Då vet vi både strömmen genom generatorn och spänningsfallet över den inre resistansen (12-2=10 V) så kan den beräknas med ohms lag: R = U / I = 2 / 0,69 = 2,9 Ohm.

Fast det där var med "min" glödlampa. Varsågod att beräkna med egna värden

[Tompaiuppsala]

Ok, det var en fin uträkning med din lampa. Då tar jag min ståltråd istället.

Jag vill räkna ut spänningsfallet med kännedom om resistansen i generator.

Jag räknar på ståltråden som jag värmde med min vindgenerator. Statorn 2 Ohm, Ståltråden 3,5 Ohm. 45 Volt över tråden
(nu vet jag att resistansen ökar med temperaturen med om vi bortser från det)

Strömmen genom tåden U/I=45/3,5=12,8 Amp

12,8 A flyter även genom statorn.

Spänningsfallet genom generatorn R*I=12,8*2=25,6 Volt

Spänning från generatorn obelastad skulle då vara 45+25,6=70,6 Volt

Med en rotor på 1,6 meter och löptal 6 till en generator som ger 14,5rpm/Volt blir utspänningen ca 70 Volt vid 14 m/s,

[Martin]

Tompa, det verkliga löptalet beror på belastningen, så det är fullt möjligt att få 70 volt obelastat vid betydligt lägre vindhastigheter än 14 m/s.

[Tompaiuppsala]

Tompa, det verkliga löptalet beror på belastningen, så det är fullt möjligt att få 70 volt obelastat vid betydligt lägre vindhastigheter än 14 m/s.

70 Volt tänkte jag mig skulle motsvara spänningen utan batterianslutning men vid det varvtalet. Inte helt utan belastning.


Undrar hur verkligheten ser ut med en resistans som ökar både i stator och last?
I testet med ståltråd ansluten direkt från vindgeneratorn mätte jag 45 Volt. Resistansen genom ståltråden var ca 3,5 Ohm.
Intressant vore att värma tråden. glödga den och mätta resistansen.

Gissar då att effektberäkningen hamnar långt ifrån de 570 Watt jag räkande vid 3,5 Ohm.

[Jonas L]

Det du vill göra är att mäta strömmen. Om du får ett värde på strömmen och spänningen samtidigt så har du all information du behöver oavsett hur varm lasten är. Enklast görs detta med en multimeter. De som är snäppet bättre än de billigaste brukar ha område för ström 0-10 A eller 0-20 A. 10 A kanske är snålt, men en sån som går till 20 A AC/DC är en vettig investering. Borde gå att hitta på t.ex. biltema, clas ohlson, jula eller kjell o co. Om du skaffar dig en sådan så passa på att köpa ett par 4mm-labbkontakter ("banankontakter"), så slipper du plåga strömmen genom probarna.

[Tompaiuppsala]

Men det är lätt att röra till det när man (jag) försöker tänka.

[Tompaiuppsala]

45 Volt över lasten, varför inte över statorn?
12 Amp genom hela tråden. även i statorn.
Resistansen i statorn bestämmer effektförlusten?

En massa frågor hopar sig... Ohms lag känns snart som filosofi

laststator.jpg (15.52 KB) Visad 3991 gånger

[Göran]

För att generatorn ska orka driva 12 ampere krävs en emk som är:
statorns impedans (statorns impedans = statorns resistans x 1,3) + lastens resistans
multiplicera sedan detta med strömmen (12 ampere).

[Jonas L]

Tyvärr förstår jag inte riktigt din uppkoppling. Har du mätt upp 12 A, eller är det en illustration av tidigare konstateranden? Den ser i alla fall korrekt ut.

Visst är det 45 V över statorn. När du mäter upp det som i illustrationen är det definitionsmässigt så. Däremot INNEHÅLLER "statorn" en spänningskälla (emk) och en impedans (inre resistans). Spänningen över dessa kretselement är omöjlig att mäta eftersom de är fysiskt sammanflätade.

Ohms lag gäller alltid. Däremot kan teorin i bland bli meningslös eftersom så många andra faktorer spelar in, som man inte kan lägga in i sin teori. Eller också får man lägga in alla faktorer, men då hamnar man i en numerisk simulering i t.ex. matlab. Ta till exempel Görans beräkning av impedansen. Det är en approximation som bara gäller under vissa frekvensförhållanden. Om man gör den typen av approximationer gäller det att man själv håller koll på att villkoren för dem är uppfyllda. Med alla de antaganden som är gjorda (varvtal, resistanser, etc.) är det möjligt att teorin är så långt ifrån verkligheten att den är meningslös.

[HJFF1969]

Ohms lag gäller alltid. Däremot kan teorin i bland bli meningslös eftersom så många andra faktorer spelar in

Jo, därför ser jag generatorn som ett svart hål som slukar mer och mer energi ju mer den ger, därför är det viktigt att hålla ner resistansen genom att använda stora magneter och grov tråd, i extremfall bör man även linda generatorn och kompensera för nerledningars resistans.

Som sagt, tur att Ohms lag gäller, vet du strömmen och de olika ohmtalen på generator, last (batterier=0ohm) samt nerledningar kan man ju räkna på effekt och förlust.

[Tompaiuppsala]

Ohms lag kan te sig enkel första gången, och begriplig. Men får man bara tampas några gånger och göra några riktiga tankefel blir man lite mer ödmjuk.
Många av mina trådar skulle egentligen kunna ha rubriken Ohms lag del 1,del 2... osv