Объясните по рекуперации

[Flop]

Доброго времени суток, господа!

Может кто-нибудь понятно "на пальцах" объяснить что происходит при рекуперации моторколеса (например самоката) на низкой скорости?
Дело в том что на малых оборотах мк при неподключенных фазах генерирует напряжение порядка 5-10в, чего явно недостаточно чтобы заряжать аккумулятор (например 36в). Что за магию делает контроллер чтобы получить ток заряда?

Окончательная цель вопроса - понять можно ли использовать какой-нибудь стандартный китайский контроллер в режиме рекуперации в качестве системы управления зарядом акб для микро ГЭС. Потихоньку проектирую микро ГЭС типа vortex для ручья текущего мимо участка. Делаю скорее в качестве хобби чем с утилитарной целью, поэтому хочется сделать максимально красивое и эффективное решение без колхоза типа "редуктор из велосипедных звездочек на 3000оборотов и автомобильный генератор". Течение ручья переменно, поэтому в идеале хочу сделать/переделать контроллер чтобы он поддерживал заданную скорость меняя отбираемую рекуперацией мощность. Из-за этого не хочется использовать стандартное решение выпрямитель + dc-dc конвертер.

Поиском пытался найти, но выдается только статьи с общими фразами или принципами рекуперации на железной дороге...

[edw123]

Доброго времени суток, господа!

Может кто-нибудь понятно "на пальцах" объяснить что происходит при рекуперации моторколеса (например самоката) на низкой скорости?
Дело в том что на малых оборотах мк при неподключенных фазах генерирует напряжение порядка 5-10в, чего явно недостаточно чтобы заряжать аккумулятор (например 36в). Что за магию делает контроллер чтобы получить ток заряда?

Контроллер работает как повышайка.

[TRO]

На форуме есть кучка тем(в том числе больших) по рекуперации, где про теорию работы контроллера подробно расписано, по ключевым словам довольно быстренько находятся ключевые посты.

В кратце применительно к действительности, если уж автор изъявил что хочет избежать колхоза, то контроллеры с плавной регулировкой рекуперации или редкИ или дОроги.  Да и сам способ такого повышения не так эффективен. Поэтому если хочется все сделать правильно, то надо брать "высоковольтный"  генератор, что бы во всем диапазоне надо было только понижать, причем задача сводится к обычной дисишке с обратной связью с поиском наиболее эффективной точки отбора мощности, т.е.  аналог MPPT для солнечных панелей. Да че там аналог , надо прям MPPT для этого и прикручивать.

[zelen50]

Делаю скорее в качестве хобби чем с утилитарной целью, поэтому хочется сделать максимально красивое и эффективное решение без колхоза типа "редуктор из велосипедных звездочек на 3000оборотов и автомобильный генератор".

А это и есть самое красивое и эффективное решение. Что бы разобраться в сути вопролса возьмите и почитайте про генераторы https://ru.wikipedia.org/wiki/Генератор_постоянного_тока
и поймите что

[b-b]При прочих равных условиях полная электрическая мощность генератора растёт с увеличением числа оборотов его якоря и увеличением числа полюсов его.[/b-b]

[edw123]

А это и есть самое красивое и эффективное решение. Что бы разобраться в сути вопролса возьмите и почитайте про генераторы https://ru.wikipedia.org/wiki/Генератор_постоянного_тока
и поймите что При прочих равных условиях полная электрическая мощность генератора растёт с увеличением числа оборотов его якоря и увеличением числа полюсов его.

А зачем ей расти если уже устраивает? С ростом мощности растут и потери.

[Flop]

На форуме есть кучка тем(в том числе больших) по рекуперации, где про теорию работы контроллера подробно расписано, по ключевым словам довольно быстренько находятся ключевые посты.

В кратце применительно к действительности, если уж автор изъявил что хочет избежать колхоза, то контроллеры с плавной регулировкой рекуперации или редкИ или дОроги.  Да и сам способ такого повышения не так эффективен. Поэтому если хочется все сделать правильно, то надо брать "высоковольтный"  генератор, что бы во всем диапазоне надо было только понижать, причем задача сводится к обычной дисишке с обратной связью с поиском наиболее эффективной точки отбора мощности, т.е.  аналог MPPT для солнечных панелей. Да че там аналог , надо прям MPPT для этого и прикручивать.

Если не сложно, киньте ссылку на тему где описана работа контроллера при рекуперации, ну не получается у меня найти ничего толкового почему-то...

Я понимаю что нужен высоковольтный генератор, нужны высокие обороты и т.д. Но вся конструкция будет выдавать мощность порядка 100-150вт и делается максимально просто - мк напрямую приводится валом от крыльчатки. МК - готовый дешевый низкооборотный генератор промышленной сборки - взял и поставил, да еще и датчики холла есть для контроля оборотов если понадобится. Никаких редукторов, никакого обслуживания, смазки и т.д. поэтому хочу попробовать закончить механическую часть на мк и далее колдовать с преобразованиями, благо схемотехники в этой области сейчас сколько угодно.

МPPT от солнечных батарей скорее всего не подойдет т.к. он периодически сканирует ВАХ на предмет ТММ вплоть до КЗ, а при малом потоке при КЗ турбина остановится и не факт что запустится обратно, и время реакции механической системы будет несравнимо больше чем у pn-перехода солнечных панелей, поэтому что он там выставит в качестве ТММ - слабо прогнозируемо.

[edw123]

Если не сложно, киньте ссылку на тему где описана работа контроллера при рекуперации, ну не получается у меня найти ничего толкового почему-то...

Я понимаю что нужен высоковольтный генератор, нужны высокие обороты и т.д. Но вся конструкция будет ...

Если Вам только как генератор, то выпрямить и подать на step-up,

[yurgen]

киньте ссылку на тему где описана работа контроллера при рекуперации, ну не получается у меня найти ничего толкового почем

Есть обширная тема ,  о ней , а конкретно тут 

https://electrotransport.ru/index.php?PHPSESSID=kuag7bls1iffnqabra99q4u986;topic=337.msg328063#msg328063

[amaora]

Я понимаю что нужен высоковольтный генератор, нужны высокие обороты и т.д. Но вся конструкция будет выдавать мощность порядка 100-150вт и делается максимально просто - мк напрямую приводится валом от крыльчатки. МК - готовый дешевый низкооборотный генератор промышленной сборки - взял и поставил, да еще и датчики холла есть для контроля оборотов если понадобится. Никаких редукторов, никакого обслуживания, смазки и т.д. поэтому хочу попробовать закончить механическую часть на мк и далее колдовать с преобразованиями, благо схемотехники в этой области сейчас сколько угодно.

Типичный МК ~350 Вт имеет сопротивление обмоток около 0.1 - 0.2 Ом. Если при скорости на которой ЭДС = 5 в снимать с него 100 Вт, то условно нужен фазный ток 20А. Тогда падение на сопротивлении обмоток будет 2 - 4в и потери мощности соответственно 40 - 80 Вт.

Никакими преобразованиями это не лечится. Поэтому нужен очень толстый МК с низкоомной обмоткой (или на сверхпроводниках) или повышать скорость.

[TRO]

Типичный МК ~350 Вт имеет сопротивление обмоток около 0.1 - 0.2 Ом.

Это вы того, губу раскатали , пардонте, через чур оптимистичны.
У меня был полноразмерный ДД 350вт, его межфазное сопротивление 0,6 Омм.
Так что там картина еще хуже.

[edw123]

Это вы того, губу раскатали , пардонте, через чур оптимистичны.
У меня был полноразмерный ДД 350вт, его межфазное сопротивление 0,6 Омм.
Так что там картина еще хуже.

Межфазное - это 2 последовательно? У Бафанга g310 - 350Вт, где-то мне попадалось, 0.2Ом/фазу. У автогенератора наверное сравнимо или меньше.

[Flop]

То есть попытка использовать МК в качестве генератора бесперспективна ибо потерь будет больше чем толку...

С рекуперацией примерно понятно - контроллер кратковременно замыкает обмотки и использует скачок напряжения при размыкании чтобы залить в батарейку треугольный импульс... Действительно на низких оборотах не слишком эффективно, он больше будет катушки греть чем заряжать.

Ну, поскольку все уже начерчено, напечатано и почти собрано, установлю, померяю что выйдет после выпрямителя в качестве первой версии.

Тогда следующий вопрос))  вернее два:

1. Что можно использовать в качестве не очень высокооборотного (чем меньше обороты тем выше ресурс редуктора) генератора ватт на 350 предельной расчетной мощности. А так же редуктора для него. Именно из чего-то готового с минимальными переделками и без нагромождения цепей, ремней и прочей некрасивщины)) Как крайний вариант - редуктор напечатать из нейлона, но ресурс такого редуктора сильно под вопросом на больших оборотах.
Автомобильный генератор в принципе неплох, но слишком он мощный и требует высоких оборотов. Может быть что-то мотоциклетное? Хотя там наверное обороты еще выше...

2. Возможно ли сколько нибудь эффективно изготовить низкооборотный генератор нужных параметров в кустарных условиях? В первом приближении - напечатать ротор с неодимовыми магнитами и статор с катушками.... но как наделать одинаковых катушек, как сделать магнитопровод... как рассчитать геометрию, витки, количество полюсов, фаз и т.д... пока не очень представляю.

[stels]

попытка использовать МК в качестве генератора бесперспективна ибо потерь будет больше чем толку.

Ерунда, нормально пойдет. Потери в любом случае будут. Можно взять МК например от гироскутера и лопостную гидростанцию собрать.
КПД и мощность генератора это взаимосвязанные вещи. И судя по всем расчётам и формулам, а также по реальным данным прокрутки генераторов на нагрузку, можно увидеть что максимальная мощность генератора когда его напряжение просаживается ровно на 50% от напряжения без нагрузки. При всех других вариантах, когда напряжение генератора падает более 50% или менее, мощность генератора падает.
Читаем дальше тут: http://e-veterok.ru/085-moshchnost'-kpd-generatora.php

[yurgen]

А вы не пытались зайти с другой стороны ?
Какая экономическая целесообразность  в изготовлении именно такого устройства альтернативного энергообеспечения ?
И вобще , есть ли она ?  Делали расчет на что способен ваш ручеек ?
Перепад высоты дамбы ,  или скорость потока  ( если  водяное колесо ) итд ...,
Или это хобби,  от нечего делать ?

[edw123]

То есть попытка использовать МК в качестве генератора бесперспективна ибо потерь будет больше чем толку...
С рекуперацией примерно понятно - контроллер кратковременно замыкает обмотки и использует скачок напряжения при размыкании чтобы залить в батарейку треугольный импульс... Действительно на низких оборотах не слишком эффективно, он больше будет катушки греть чем заряжать.

Нормально тормозят и рекуперируют мк. В соответствии с выделяемой мощность. Обороты разумеется важны, но с ними можно магнитной редукцией побороться, обмотки перемотать. В принципе любой промышленный генератор устроен именно так же. Если просто в русло опустить - тут нужна будет, скорее всего, механическая редукция. А если делать запруду с выходным "соплом", то и скорость получится, и обороты.

[Flop]

А вы не пытались зайти с другой стороны ?
Какая экономическая целесообразность  в изготовлении именно такого устройства альтернативного энергообеспечения ?
И вобще , есть ли она ?  Делали расчет на что способен ваш ручеек ?
Перепад высоты дамбы ,  или скорость потока  ( если  водяное колесо ) итд ...,
Или это хобби,  от нечего делать ?

Экономической целесообразности никакой
На сию конструкцию уже потрачено материалов и человекочасов столько что окупиться она сможет только при сверхъединичном кпд 

Это просто способ унять инженерный зуд который не позволяет спокойно ходить мимо полуметрового водопадика на ручье, не приспособленного для хозяйства...

[Flop]

Нормально тормозят и рекуперируют мк. В соответствии с выделяемой мощность. Обороты разумеется важны, но с ними можно магнитной редукцией побороться, обмотки перемотать. В принципе любой промышленный генератор устроен именно так же. Если просто в русло опустить - тут нужна будет, скорее всего, механическая редукция. А если делать запруду с выходным "соплом", то и скорость получится, и обороты.

Не подскажете поподробней, как именно перемотать обмотки? Обороты примерно будут понятны когда смонтирую турбину на место, думаю за ближайший месяц управлюсь, но по конструкции vortex-турбины понятно что скорость водяной воронки не может быть высокой. Буду пробовать подгонять эффективность разными конфигурациями турбины, думаю 5-10 экземпляров сделать чтобы подогнать наиболее эффективную форму, но все равно это будет долго и в очень небольших пределах.

[Flop]

Преобразование рекуперацией хотел использовать именно из-за возможности управлять отбираемой мощностью, но, видимо простыми способами на доступных контроллерах это реализовать не получится. В режиме рекуперации контроллер фактически становится тремя повышающими dc-dc конвертерами использующими обмотку мк в качестве индуктивности, а в качестве первичной цепи - короткозамкнутую обмотку, накачиваемую магнитным полем. И чтобы плавно управлять этим всем, надо городить чуть ли не собственный контроллер с собственной прошивкой.

В принципе для реализации моей задачи нужен один повышающий dc-dc конвертер после диодного моста, но с возможностью управлять отбираемым током плюс какой-то модуль, например на той же ардуино,который будет выполнять роль регулятора и удерживать систему в точке максимальной мощности основываясь на токе, напряжении и оборотах.... будем думать...