Eigenbau: Drehzahl und Leistungsregelung

  • Hallo,
    auf die Gefahr hin, dass meine Idee hier schon diskutiert wurde möchte ich doch noch mal laut denken, da ich mir nicht sicher bin. -Die Zahlen und Einheiten sind nicht meine Spezialität. Ich freue mich, wenn sich jemand die Mühe macht, meine Überlegung kritisch zu betrachten und zu kommentieren.
    Eigentlich will ein Bhkwbetreiber nicht die Drehzahl seines Motors regeln, sondern die eingespeiste elektrische Leistung!


    Mein 1,9er VW-Diesel mit 11kW Asynchrongenerator wird über einen Sensor (pick up) an der Schwungscheibe, der die Zähne (ca. 70 Stück) des Zahnkranzes zählt, gesteuert. Der Generator liefert je nach dem, ob er warm oder kalt ist recht unterschiedliche Leistung und muss eigentlich bis er warm ist immer manuell nach geregelt werden. Im warmen Betrieb bringt er eine geringere Leistung. Wenn ich die Drehzahl gleich auf den richtigen Wert für den Warmbetrieb bringe, wird er beim Kaltlauf überlastet. - Das kostet ihn sicher einige Zeit seines Lebens. Es kommt immer ein blöder Kompromiss heraus. Wenn ich die Drehzahl des Diesels abhängig von der Generatorleistung regeln kann, ist das kein Problem mehr.


    Beim Nachrechnen war ich erstaunt, wie viel Impulse am Schwungrad abgegriffen werden. 1540 1/min * 70 =107.800 Impulse pro Minute. Dabei gibt es dann ca. 11kWmin. Ist es richtig, dass der Generator sich bei 1500 1/min neutral verhält und bei 1540 seine ma. Leistung abgibt? Dann kann man annehmen, dass es bei einer Drehzahlerhöhung von 1 eine Leistungserhöhung von 11kwmin / 40 1/min = 0,28 kw gibt?


    Meiner Motorsteuerung kann ich sagen, wie viel Impulse sie als eine Umdrehung werten soll. Sie kann von 0,1 bis 999.9 Impulse in der sec verarbeiten.


    Mein elektronischer Drehstromzähler liefert 1000 Impulse/pro kWh. Bei einer kWmin müßten es dann 1000/60=16,67 Impulse sein? Bei 11kWmin sind es dann 183,34 Impulse in der Minute. Da der Dieselmotor 1540 1/min braucht, um die 11kWmin zu bringen müßte ich jetzt die 183,34 Impulse des Zählers durch 1540 1/min teilen, um herauszukriegen wieviel Impulse des Zählers einer Umdrehung des Diesels entsprechen? Also 183,34 / 1540 = 0,12 Impulse? Ich will den Generator etwa 8-9 kw bringen lassen und würde dann die tatsächliche Einstellung der Impulse pro Umdrehung experimentell ausprobieren. Geschätzt muß der Diesel dann mit 1530 1/min laufen.


    Wenn meine Überlegung so stimmt, sollte meine Motorsteuerung gerade nicht mehr mit den von dem Zähler gelieferten Impulsen zurechtkommen. Ich stelle mir vor, dass die Motorsteuerung umso besser regeln kann, je mehr Impulse sie bekommt. Gibt es eine Elektronik, die die Impulse am Ausgang des Zählers vervielfachen kann? - eventuell mit einem einstellbaren Multiplikator? Gibt es Zähler die mehr Impulse/kWh liefern?


    Was meint ihr?


    Gruß
    Pöbel

  • sollte meine Motorsteuerung gerade nicht mehr mit den von dem Zähler gelieferten Impulsen zurechtkommen.



    An dieser Stelle brauchst Du Dich sicherlich nicht sorgen. Ottomotoren können u. werden auch mit weniger Zähnen noch sinnvoll gefahren.


    Was meinst Du mit dem Zusammenhang Geberrad zu den Zählpulsen Deines Stromzählers? Ich weiß nicht ob ich Dich hier richtig verstehe, aber eigentlich hat beides nichts miteinander zu tun.

  • Soweit ich verstanden hab möchte er den Motor statt über Drehzahl über die Leistung regeln.


    Bzgl. Frequenzverfielfacher hab ich vor eingien Jahren mal gesucht, aber nix gefunden. Für möglich halte ich es mit modernem Microcontroler. Wie stark die zeitlich Verzögerng wird und was das für die Regelstrecke bedeutet? :suchend:


    In einem Punkt liegst du jedenfalls falsch: Die Leistung des Generators ist nicht proportional zum Schlupf. Denn der Schlupf ist nötig für die Erzeugung des Läuferfeldes: je größer der Schlupf deso stärker das Magnetfeld. Und die Leistung hängt von diesem Feld ab.


    Weiteres: Du hast ja erkannt das bei 1500min^-1 keine Leistung abgegeben wird. D.h. es werden vom Zähler keine Impulse erzeugt. Hast in dem Moment aber Drehzahl. Belegst du den Drehzahleingang mit dem Leistungssignal glaube ich das die Regelung aus dem Tritt kommt. Hast du die Möglichkeit die Anteile der Regelstrecke (P, I, und D) zu korrigieren?



    mfg JAU

  • Hallo,
    prima, dass sofort jemand reagiert.
    @JAU


    Ja, ich möchte den Diesel über die elektrische Leistung regeln.

    In einem Punkt liegst du jedenfalls falsch: Die Leistung des Generators ist nicht proportional zum Schlupf. Denn der Schlupf ist nötig für die Erzeugung des Läuferfeldes: je größer der Schlupf deso stärker das Magnetfeld. Und die Leistung hängt von diesem Feld ab.

    Ich habe selber vermutet, dass der Zusammenhang nicht proportional ist. Denke, dass es machbar ist die gewollte elektr. Leistung dann experimentell zu ermitteln. Es dürfte sich nur um Drehzahländerungen im einstelligen Bereich handeln.

    Weiteres: Du hast ja erkannt das bei 1500min^-1 keine Leistung abgegeben wird. D.h. es werden vom Zähler keine Impulse erzeugt. Hast in dem Moment aber Drehzahl. Belegst du den Drehzahleingang mit dem Leistungssignal glaube ich das die Regelung aus dem Tritt kommt. Hast du die Möglichkeit die Anteile der Regelstrecke (P, I, und D) zu korrigieren?

    Das bei 1500min^-1 kein Signal kommt, hatte ich nicht bedacht. Stecke zuwenig in der Theorie, um die Zusammenhänge einer Regelstrecke genau zu kennen. Vielleicht könnte man das Problem in den Griff kriegen indem der Lehrlaufanschlag der Einspritzpumpe so gestellt wird, dass der Leerlauf etwas über 1500min^-1 ist. Bin allerdings skeptisch, ob man damit eine gewünschte Genauigkeit von vielleicht nur 1 oder 2 min^-1 hinkriegt.



    @KWK

    Was meinst Du mit dem Zusammenhang Geberrad zu den Zählpulsen Deines Stromzählers? Ich weiß nicht ob ich Dich hier richtig verstehe, aber eigentlich hat beides nichts miteinander zu tun.

    Ja, ist klar, dass eigentlich kein Zusammenhang ist. Die Motorsteuerung braucht aber ja die Vorgabe, wieviele Impulse/min sie als eine Umdrehung werten soll. Klar mit Geberrad sind es ca. 70 Impulse. Was ich da weiter geschrieben habe, war eher laut gedacht, um selber zu verstehen.
    Sicher ist aber, dass die Dieselmotorsteuerung auch mit dem Elektrozähler eine Angabe der Impulse pro Minute bei 11kWmin erwartet.
    Ich war bei meinen Überlegungen auf 0,12 pro Minute gekommen. Das kann ansich aber nicht richtig sein oder würde nicht funktionieren, da nur alle 8 Minuten ein Impuls kommen würde.


    Meine neue Motorsteuerung ist übrigens die [size=medium]MCflex von www.ehb-electronics.de Im Shop gibt es die als B-Ware für ca. €110,-[/size] incl. Versand, brutto. Das Risiko B-Ware ist meiner Meinung nach tollerierbar. Ein bischen kommt die Geschichte aus dem Gleichgewicht, weil man einen Stecker von Deutsch Typ HDP 26-24-19SE dazu benötigt. Der Stecker kostet knappe € 50,-. Hat jemand so eine Stecker günstiger im Angebot?


    mfg
    Poebel

  • bei meinen Überlegungen auf 0,12 pro Minute gekommen

    ohne dass ich in Deinen Details wirklich drin stecke, würde ich mich von der Denke in einzelnen Zähnen lösen. Zum Regeln kommst Du vermutlich mit einer geglätteten Drehzahl und/oder den geeigneten Regelparametern aus. Zur Leistungsbestimmung würde ich an einen 2-Richtungszähler mit Digitalausgang denken. Bleibt natürlich die Frage, was Du in die Steuerung einbinden kannst bzw. welche Schnittstellen das Ding hat.

  • Was für eine Temperatur hat denn dein Generator wenn er "warm" ist? Wassergekühlt?


    Der Stecker (bzw. Buchse) kostet bei RS-Elektronik 30€ ohne Pins und Versand. Bestellen kann man da als Privater aber nix, insofern halte ich die 50€ was das Teil bei ehb kostet für fair.



    mfg JAU

  • hallo Jau,
    der Generator ist luftgekühlt. Temperatur werden knapp 40°C an der Oberfläche.
    Mit dem Stecker wirst du wohl Recht haben. -Immerhin €50,- ist fast die Hälfte des Steuerungspreises.


    hallo kwk,
    klar das eigentliche Problem ist die Schnittstelle. Ich versuche, herauszukriegen, wie ich das Motorsteuergerät zum Elektrozähler einstellen muss. Aus den Angaben, die ich hier gemacht habe sollte sich das ergeben. Ich komme jedoch nicht auf den Zusammenhang


    mfg
    Poebel

  • Also ich sag mal salopp, beachte die Drehzahl gar nicht.


    Die Drehzahl liegt ja immer um die 1500 U/min oder etwas mehr.


    Die Abgebene Leistung ist somit P[W] = Drehzahl [rad/s] * Drehmoment [Nm]
    Und das Drehmoment ist einfach abhängig von der Einspritzmenge.


    Ermittle die Einspritzmenge mit welcher der Motor in etwa im Leerlauf bei 1500 U/min dreht - diese Einspritzmenge bedeuted somit 0W Abgabeleistung.
    Ermittle die Einspritzmenge bei welcher der Motor die gewünschte Nennleistung bringt.
    (mit Einspritzmenge meine ich auch alternativ die Stellung des Regelservos / Stellhebels was auch immer)


    Alle Punkte dazwischen kannst Du interpolieren und einfach die Einspritzmenge zwischen diesen beiden Punkten variieren.
    Der zusammenhang zwischen der Einspritzmenge und der abgebenen Leistung ist hinreichen linear für Deine Zwecke.


    Die Drehzahl würde ich nur überwachen - falls der Leitungsschutz des Async Motors fällt, oder aus einem anderen Grund die Motordrehzahl deutlich über die
    ermittelte Drehzahl bei Nennleistung ansteigt --> Notabschaltung des Motors wegen Überdrehzahl.


    So einfach kann das Leben sein ....