Работа генератора на зарядку АКБ

[BenGunn]

Хочу обсудить такую важную тему, как работа генератора на зарядку АКБ. Долго пытался понять, как ведет себя генератор при зарядке АКБ, как меняется КПД при повышении оборотов и т.д. Вроде все просто, но только недавно я построил для себя окончательную картину данного процесса. На удивление пришел к достаточно интересным выводам, которые до этого на форуме не встречал.
Рассмотрим упрощенную схему подключения генератора к АКБ (см. картинку). Генератор и АКБ можно представить в виде источников ЭДС, у которых есть некоторое внутреннее сопротивление (у генератора Rген, у АКБ Rакб). ЭДС генератора равно Uxx, а ЭДС АКБ Uакб (напряжение АКБ при отключенной нагрузке).
Когда Uxx меньше Uакб, зарядка генератора не происходит, а из-за диодов, которые обычно ставят, ток не течет от АКБ к генератору.
Когда Uxx становится больше Uакб, появляется действующее напряжение (термин придумал сам, если он не правильный, сильно не ругайтесь).
Uдейств=Uxx-Uакб
Uдейств порождает зарядный ток Iобщ=Uдейств/(Rген+Rакб).
Напряжение, которое мы измеряем на АКБ становится равным Uакб+Iобщ*Uакб.
Тогда при увеличении оборотов генератора, увеличивается Uxx, следовательно, увеличивается Iобщ, что будет приводит к увеличению напряжения, измеряемого на АКБ. Так как внутренне сопротивление АКБ обычно мало, то напряжение растет медленно. Это совпадает с реальными наблюдениями.
Как же распределяется мощность.
Рген = Rген*Iобщ^2 – мощность, которая выделяется на обмотках в виде тепла, т.е. теряется.
Pакб = Uакб*Iобщ – мощность, которая идет на зарядку АКБ.
Iобщ линейно зависит от Uxx, следовательно, при увеличении оборотов полезная мощность растет линейно, а потери квадратично. Поэтому, при увеличении оборотов КПД генератора падает.
Теперь рассмотрим такую важную вещь, как сопротивление обмоток генератора. Обычно, при расчетах намотки генератора, уделяют внимание получению Uxx при некоторых оборотах, а на сопротивление генератора, которое при этом получается, особого внимания не обращают. А как оказывается, зря.
Для примера рассмотрим генератор из 4АМА100S4, который сделал Сергей. Данные брал из сообщения
http://www.windpower-russia.ru/forum...&postcount=108
Сделал две таблички расчета, первая для звезды, вторая для трех мостов.
При звезде Uxx больше в 1,7 раза, а сопротивление больше в 3 раза.
На удивление получилось очень хорошо согласовать генератор с винтом, но не это главное. Хотя при подключении звездой напряжение больше, но из-за большого сопротивление генератора КПД оставляет желать лучшего. При подключении же в виде трех мостов, напряжение меньше, но из-за меньшего сопротивления генератора соответствующий зарядный ток мы получаем при меньшем Uxx.
В итоге во втором случае, туже полезную мощность мы получаем при большем КПД, что приводи к уменьшению необходимой механической мощности. Это позволяет взять винт меньшего диаметра. При той же быстроходности этот винт дает большие обороты.
В результате для получения 450Вт полезной мощности при 8м/с, в первом случаи нам требуется винт диаметром 3,25м, а во втором 2,7м. Единственное преимущество большого винта в том, что зарядка АКБ начинается раньше, чем у маленького.
Таким образом, уменьшив внутренне сопротивление генератора, мы получили туже мощность, но при меньшем диаметре винта.
Конечно, в своих рассуждениях, я немного упростил ситуацию. В реальности сопротивление АКБ будет уменьшаться при увеличении зарядного тока. А при достижении некоторого напряжение, АКБ начнет кипеть.

[Сергей]

Всё верно за исключением:

Сообщение от BenGunn

преимущество большого винта в том, что зарядка АКБ начинается раньше, чем у маленького.

оно не то что-бы начиналось раньше, а что-бы по мощнее на ветре 4-5м/с.
Только для этого нам и нужна звезда.
Дальше винт всё равно получается недогруженным и три моста дают такой-же ток что и звезда.
А уже после 8м/с явное преимущество трёх мостов.
Мощности на винте хоть отбавляй, а сопротивление гены уменьшить уже не чем.
После того как мой винт 2,3м выдержал во время урагана 1000об/мин, то 500об/мин можно считать номиналом
и не бояться отпускать его на такие обороты. (Раньше я от 400об/мин шарахался).
Планирую этим летом всё таки сделать понижающий ДС-ДС и без всяких переключений понижать сопротивление гены.
Думаю, что потери на КПД преобразования, будут не больше чем потери в проводах плюс на трёх мостах.
А токи там не малые, а провода длинные, так что есть над чем подумать .

[BenGunn]

Сообщение от Сергей

Планирую этим летом всё таки сделать понижающий ДС-ДС и без всяких переключений понижать сопротивление гены.

Я тоже думал о преобразователях, вот только пока не понимаю, как посчитать систему с ними.
Например, у нас есть гена с сопротивлением 1Ом и Uxx=30В и 12В АКБ. Какое напряжение нам надо получить после преобразователя и какая мощность и КПД у нас при этом будут?

[Valeriy]

Сообщение от BenGunn

При звезде Uxx больше в 1,7 раза, а сопротивление больше в 3 раза.

Больше чего?

[BenGunn]

Сообщение от Valeriy

Больше чего?

Чем при треугольнике или трех параллельных мостах.

[Valeriy]

Сообщение от BenGunn

Чем при треугольнике или трех параллельных мостах

При звезде внутреннее сопротивление генератора = 1,73 сопротивление фазы, а при треугольнике = сопротивлению фазы. Мощности на одинаковых оборотах равны, при любом соединении.

[Сергей]

Сообщение от Valeriy

сопротивление генератора = 1,73 сопротивление фазы, а при треугольнике = сопротивлению фазы

Valeriy, нет, нет, НЕТ!
Мы не работаем на активное трёхфазное сопротивление.
У нас есть выпрямитель, а после него уже всё по другому...

[Valeriy]

Сообщение от Сергей

У нас есть выпрямитель, а после него уже всё по другому...

Сергей, почитал в Википедии, ты прав.

[BenGunn]

Сообщение от Valeriy

Мощности на одинаковых оборотах равны, при любом соединении.

Мощности при КЗ будут равны, а вот если подключить одинаковую нагрузку, то при разных соединениях получится разная мощность.

[Сергей]

Сообщение от BenGunn

Мощности при КЗ будут равны

Ну ребята вы и даёте!!!
Откуда может взяться мощность, если при КЗ нет напряжения???

Сообщение от BenGunn

а вот если подключить одинаковую нагрузку

А зачем подключать одинаковую нагрузку?
Возьми да и подключи нагрузку равную сопротивлению генератора.
Или 50% от сопротивления генератора.
Тогда и мощность будет одинакова.

Добавлено через 45 минут

Сообщение от BenGunn

Я тоже думал о преобразователях, вот только пока не понимаю, как посчитать систему с ними.

Я тоже это туго понимаю, но в моём представлении это как плавный переход со звезды в треугольник.
Можно выразиться по другому:
Это равносильно тому, что в процессе повышения оборотов мы увеличиваем сечение провода генератора и уменьшаем количество витков.
Я уже писал, что на 7-8м/с три моста превосходят звезду, но нет зарядки на 4м/с.