mit Nabenmotor rekuperieren - was ist effizienter: DC oder AC

[M5aufderRolle]

hi,

zur Situation: da ich aufgrund einer gebrochenen Hand z. Zt. im wahrsten Sinne des Wortes aus dem Verkehr gezogen bin, ist Training auf der Rolle angesagt. Was mir irgendwie widerstrebt, ist, sozusagen auf der Stelle zu treten und nicht voran zu kommen. Ein kleines Erfolgserlebnis wäre zumindest, die aufgewandte Energie irgendwie nutzbar machen zu können. Es geht mir nicht um Notstromversorgung, sondern eher darum, vielleicht einen kleinen Akku zu laden, ein Radio zu betreiben, etc.

meine Frage: Wenn ich einen Nabenmotor an die Rolle presse statt einen Magnetwiderstand, dann müsste doch eigentlich ein Rekuperationseffekt entstehen, oder? Ist da ein Drehstrommotor effektiver als ein Gleichstrommotor? Bin auf dem Gebiet ein absoluter Laie und für fachliche Tips echt dankbar.

 

[Üps]

Gegen den Gleichstrommotor spricht die schlechtere Steuerung durch die fixe Position des Schleifers und der nicht unerhebliche mechanische Widerstand des Schleifers, sowie dessen Widerstand und Übergangswiderstand. Da ist vermutlich noch viel mehr, wie die verpuffende Energie, wenn die Wicklung den Schleiferbereich verlassen hat.

 

[M5aufderRolle]

ok, der Schleifer macht den DC-Motor ineffektiv. Hab ich verstanden. Aber wenn es sich um einen bürstenlosen DC-Motor handelt, wie sieht es dann mit der Effizienz aus gegenüber einem AC-Motor?

 

[Üps]

bürstenlosen DC-Motor handelt, wie sieht es dann mit der Effizienz aus gegenüber einem AC-Motor?

Ein Bürstenloser ist eine Drehstrom-Syncronmaschine. So ziemlich das Effizienteste, was du bekommen kannst.
Wie halt immer: Sofern die Drehzahl passt und der Controller optimal ist.
Letzteres ist wohl ein schwieriges Kapitel. Da muss dir jemand anderes einen nennen. Ich habe da keine Marktübersicht.

 

[onemintyulep]

Training auf der Rolle

Bei dem Ergometer gibt es normalerweise eine Wirbelstrombremse. Die müsste erstmal weg.
DC-Bürstenmotor als Generator wäre am einfachsten. Dazu ein Wandler und einen Akku.
Ein Drehstrommotor braucht eigentlich eine spezielle Wandlung auf Gleichstrom, ähnlich der Schaltung um ihn zu drehen. Mit einfacher Gleichrichtung wäre das etwas holprig.

 

[M5aufderRolle]

Bei dem Ergometer gibt es normalerweise eine Wirbelstrombremse. Die müsste erstmal weg.

klar. Der 'Generator' würde dann die Wirbelstrombremse ersetzen.

 

[sigimann]

Wenn man nicht so die grosse Ahnung von dem elektriktrick hat, sollte man was fertiges nehmen.
Gebrauchte Lichtmaschine mit Keilriemen an die Rolle und Autobatterie Laden, damit kann man direckt alles fürs Auto betreiben ... Radio, Sitzheizung, Kaffekocher .... Ventilator für den Radler geht auch

Sigi

 

[M5aufderRolle]

Ein Bürstenloser ist eine Drehstrom-Syncronmaschine. So ziemlich das Effizienteste, was du bekommen kannst.
Wie halt immer: Sofern die Drehzahl passt und der Controller optimal ist

d.h., auch zum Rekuperieren ist ein Controller erforderlich, oder? Das lese ich auch aus dem Beitrag von onemintyulep heraus.

 

[rudispedelek]

Wenn ich es richtig weis ist in jedem Generator oder E-Motor Wechselspannung im Spiel sie ist nur nicht ohne weiteres greifbar , der Kollektor dient beim Motor vereinfacht gesagt zum Weiterschalten des Motorstroms zur nächsten Spule die dann über das Magnetfeld eine mechanische Kraft und somit die Drehung erzeugt . Als Generator ist der Kollektor vereinfacht gesagt ein mechanischer Gleichrichter .
Ich empfehle in "wikipedia" alles über Eelektromotoren lesen . Es gibt bei den Kollektormotoren meines Wissens nach 2 Varianten mit und ohne Dauermagneten , die ohne Dauermagneten taugen nicht als Generator also einen mit Dauermagneten verwenden . Ausgangsspannung ohne und mit Last ist abhängig von der Nennspannung und der Drehzahl . Weniger Drehzahl weniger Spannung und umgekehrt .
Wenn man mit so einem Motor als Generator einen Akku laden will muss man verhindern dass Strom aus dem Akku in den Generator fließt denn sonst wird der Generator zum Motor und macht den Akku leer . Außerdem muss die Generatorspannung höher als die Akkuspannung sein und auf die Ladeschlussspannung des Akkus begrenzt werden , auch der Generatorstrom ( Ladestrom ) muss zum Akku passen . Bei den brushless Motoren mit geeignetem rückspeisefähigem Kontroller wird das zurückfließen des Stromes in den Motor nur erlaubt wenn man ihn als Motor betreiben will auch Ladeschlussspannung und Ladestrom müsste dieser begrenzen können außerdem erledigt dieser auch die Gleichrichtung des Drehstroms .

 

[Üps]

die ohne Dauermagneten taugen nicht als Generator

Komisch. Im Auto wird genau das als Lichtmaschine verwendet.

 

[rudispedelek]

Etwas anders sind die schon die haben eine Wicklung die Strom erzeugt und eine zweite Wicklung die mit ein regelbaren Strom ein Magnetfeld ähnlich dem Dauermagnet aber halt regelbar erzeugt und somit kann dann mit der Drehung des Rotors Strom erzeugt werden , braucht am Anfang immer etwas Strom von der Batterie bis Strom erzeugt wird . Diese Lichtmaschinen haben heutzutage einen Laderegler und Gleichrichter integriert sofern es sich um eine Drehstromlichtmaschine handelt . Siehe Wikipedia oder auch Google

 

[Üps]

Du scheinst nicht an den Asynchronmotor zu denken. Da bin ich eh kein Fan von. Ist ok für kleine Motoren, wenn es wirklich billig sein soll und nicht viel läuft. beispielsweise Abpumpen des Wassers in der Waschmaschine. Ansonsten kann der aber von mir aus auch gerne verschwinden.

 

[didi28]

Bin auf dem Gebiet ein absoluter Laie

Dann kaufe Dir am besten was fertiges, z.B. den https://oekotrainer.de/oekotrainer/01000

 

[rudispedelek]

Du meinst vermutlich die Spaltpolmotoren da gebe ich Dir recht .
Nein ich denke nicht an Asynchronmotor obwohl diese heute immer noch in ca. 80 % der Anwendungen überall verwendet werden brauchen keine Elektronik sind wartungsfrei robust als 1und 3 Phasenmotor erhältlich und können auch über Frequenzumrichter gesteuert werden . Bei Netzspannung 230/400Volt und Leistung findet man fast nur diese Motoren . Siehe Google und Wikipedia

 

[Üps]

Ja, dann schau mal in Wikipedia.

Dass "keine Elektronik" als Argument kann nur ein Scherz sein? Zeig mir moderne Geräte wie Waschmaschinen, Pedelecs, Staubsauger ohne Elektronik.
Selbst ein 30€-Mini-Handstaubsauger hat heute einen BLDC-Motor. Die Zeit der Dampfmaschine ist vorbei.

Kauf was fertiges, wie vorgeschlagen, wenn du meinst, das unbedingt zu brauchen. So wird das nichts.
Vom Umwelt, energetischen und finanziellen Gesichtspunkt her, muss ich dir aber sagen, dass das eine negative Bilanz geben wird.

 

[Alexander470815]

Antriebe in der Industrie sind nach wie vor gerne Asynchronmotoren da billig und robust.
Die Effizienz ist jedoch begrenzt, will man da mehr rauskratzen muss man es schonmal mit einem Frequenzumrichter koppeln.
Dann kann man aber auch Synchronmaschinen einsetzten oder wenn man auf Permanentmagnete verzichten will Synchron Reluktanz Maschinen.
Will man noch mehr Effizienz und weniger Drehmoment Welligkeit kann man beides kombinieren und hat eine Permanent Magnet Synchron Maschine mit zusätzlicher Ausnutzung der Reluktanzkraft auch PMSynRM genannt.

In Weißer Ware findet man häufig noch Bürstenmotoren ausgeführt als Universalmotor da diese sehr billig sind.
Umrichter werden hier aber auch immer häufiger eingesetzt.

Bezüglich der Fragestellung des Threads, ein Nabenmotor macht durchaus Sinn als Generator.
Am besten ein Direktläufer ohne Getriebe/Freilauf.

Einen Controller braucht man nicht zwangsläufig, es kommt eben darauf an was man vor hat.
Reicht es einem gegen eine "Wand" zu treten dann reicht ein Drehstrom Gleichrichter am Motor der auf den Akku geht.
Tritt man jetzt rein und die vom Motor erzeugte Spannung wird größer der Akkuspannung dann fließt ein Ladestrom.
Dieser wird umso größer je fester man tritt, die Drehzahl wird dabei aber recht konstant bleiben.
Sprich konstante Kadenz und die Belastung regelt man selber dadurch wie fest man reintritt.

Möchte man einen variablen Widerstand wird es schon aufwändiger, hier macht ein Controller dann schon Sinn da man dann einstellen kann wie viel Widerstand man möchte.
Denkbar wäre hier z.B. ein VESC dem man einen Drehmomentsollwert vorgeben kann, damit lässt sich der Widerstand dann stufenlos einstellen.
Damit sind dann beliebige Drehmoment/Drehzahl Profile realisierbar, zudem muss die Motorspannung nicht genau auf die Akku Spannung abgestimmt sein wie es bei der anderen Variante der Fall wäre.

Das ist auf jeden Fall nichts was man mal eben so macht wenn man keine Ahnung in dieser Richtung hat.

Einen Asynchronmotor als Generator zu verwenden geht zwar schon ist aber nicht so simpel, ganz zu schweigen von der mangelnden Verfügbarkeit für geringe Spannungen und Leistungen. Steuerungen gibt es da auch kaum dafür.
Irgendwas mit Permanentmagneten macht da schon Sinn.

 

[onemintyulep]

Reicht es einem gegen eine "Wand" zu treten dann reicht ein Drehstrom Gleichrichter am Motor der auf den Akku geht.

Man könnte den 3-Phasen Strom zwar einfach gleichrichten, und wenn man einen Wandler mit Strombegrenzung hat muss es auch keine Wand sein, aber ich gehe stark davon aus dass das dann ein extrem ruckeliges Treten ergibt, die Amplitude des Gleichstroms ist ja nicht glatt.
Es gibt ja auch 3-Phasen Laderegler - für Windkraft - aber ich bin mir nicht sicher ob die das adressieren.

 

[rudispedelek]

Die einzelnen Amplituden spürt man am Pedal nicht die Frequenz dürfte mehr als unsere 50Hz der Netzspannung sein , außerdem kann man auch noch mit Kondensator glätten . Mit 3-Phasen Laderegler - für Windkraft habe ich mich noch nicht beschäftigt . Habe gerade im Netz geschaut es scheint da Regler zugeben die die überflüssige Spannung verbrauchen und in Wärme verbraten soll heißen der Generator kann bei hoher Drehzahl überlastet werden weil der Generatorstrom stark ansteigt besser wäre es wenn bei zu hoher Spannung der Regler weniger Leistung verbraucht .

 

[Üps]

außerdem kann man auch noch mit Kondensator glätten

Drehstrom mit Kondensatoren glätten.

 

[rudispedelek]

Nicht den Drehstrom mit Kondensatoren glätten sondern den gleichgerichteten pulsierenden Gleichstrom glätten , aber wenn man einen Akku lädt braucht man keine extra Glättung das macht der Akku .