Geïntegreerde proef - Weeblylucasderuyter.weebly.com/uploads/4/9/2/9/49297967/gip... ·...

Vrij Technisch Instituut

Leenstraat 32-58

8800 Roeselare

Tel. 051 20 02 88 – Fax 051 20 39 81

www.vtiroeselare.be

[email protected]

Geïntegreerde proef

2013 – 2014

Alternatieve Energie

Leerling: Lucas Deruyter

Klas: 6TIW

Klassenleraar: R. Feys

Gipcoördinator: R. Feys

Gipmentor: J. Vanhaverbeke

Ind

us

trië

le W

ete

nsc

ha

pp

en

http://www.vtiroeselare.be/

1

Woord vooraf :

Ik ben Lucas Deruyter, en ik volg de richting Industriële Wetenschappen aan het VTI

van Roeselare. Mijn gipopdracht is het bestuderen van alternatieve energiebronnen en

het ontwerpen van een windturbine. Dit eindwerk heeft zowel mechanische, wiskundige,

chemische, elektrische en elektronische onderdelen. Doordat deze opdracht

vakoverschrijdend is wordt hij zeer interessant.

Ik wens uitdrukkelijk mijn dank te betuigen aan iedereen die heeft meegeholpen aan

mijn eindwerk. De directie voor de administratieve begeleiding. Mevrouw Feys als

gipcoördinator. De heren Nyffels,Vandamme en Mestdagh voor de uitleg over de

elektrische en elektronische aspecten van energieomvorming. De heren Vanhaverbeke

en Vynckier voor de hulp bij de mechanische aspecten en de realisatie. De volledige

klasgroep waarmee ik samen heb gewerkt om deze opdracht tot een goed eind te

brengen. Mijn ouders voor het nalezen van deze gipmap. Mijn broers voor enkele

praktische tips. De jury waarvan ik in januari nog vragen en advies heb gekregen. En tot

slot meneer Pauwelyn en mevrouw Renier voor de hulp op het gebied van taal.

2

1 Inhoud

Woord vooraf : ............................................................................................................... 1

Inleiding .......................................................................................................................... 4

2 Administratie gip ................................................................................................... 5

2.1 Opdrachtenblad ............................................................................................ 5

2.2 Planningsrooster .......................................................................................... 6

2.3 Logboek ......................................................................................................... 7

2.4 Evalueren .................................................................................................... 13

2.4.1 Evaluatiecriteria ................................................................................. 13

2.4.2 Evaluatieformulieren taal ................................................................... 15

1.4.3 Voorstelling en remediëring: januari .................................................... 17

3 Uitwerking gip ..................................................................................................... 18

3.1 Algemene opbouw van de realisatie ......................................................... 18

3.2 Duurzame energiebronnen ........................................................................ 18

3.2.1 Vormen van hernieuwbare energie ................................................... 19

3.3 Zonnepaneel................................................................................................ 19

3.3.1 soorten zonnecellen .......................................................................... 19

3.3.2 Werking en bouw van een zonnecel .................................................. 20

3.3.3 Schakelen en belasten van zonnecellen ........................................... 20

3.3.4 Keuze van een zonnepaneel ............................................................. 22

3.3.5 Meting op het zonnepaneel ............................................................... 23

3.4 Windturbine ................................................................................................. 27

3.4.1 Opbouw van een windturbine ............................................................ 27

3.4.2 Soorten windturbines ......................................................................... 27

3.4.3 Keuze van een windturbine ............................................................... 36

3.4.4 Vermogensberekening windturbines ................................................. 37

3.4.5 Berekeningen aan de hand van meetresultaten ................................ 43

3.5 Generators .................................................................................................. 43

3.5.1 De synchrone generator .................................................................... 43

3.5.2 De asynchrone generator .................................................................. 46

3.5.3 De grootte van de Elektromotorische kracht (EMK)........................... 52

3.5.4 Regeling van de alternator ................................................................ 53

3.5.5 Keuze van een type alternator ........................................................... 53

3.6 Eigenschappen van de gebruikte generator ............................................ 54

3.6.1 Uitgangskarakteristiek bij nullast ....................................................... 54

3

3.7 De spanningsomvorming ........................................................................... 57

3.7.1 Schematische voorstelling van de onderdelen .................................. 57

3.7.2 3-fasige gelijkrichting ......................................................................... 58

3.7.3 De DC/DC omvormer ........................................................................ 64

3.8 Uitwerking en realisatie van de windturbine ............................................ 95

3.8.1 Schetsen en ontwerpen van het prototype ........................................ 96

3.8.2 Realisatie van het prototype .............................................................. 97

3.8.3 3D tekenen van de definitieve turbine ............................................... 97

3.8.4 Materiaallijst ...................................................................................... 98

3.8.5 2D tekeningen ................................................................................... 99

4 Besluit ................................................................................................................ 109

5 Literatuurlijst: .................................................................................................... 110

4

Inleiding

Als leerling van het laatste jaar in het VTI van Roeselare wordt er van mij verwacht om

een eindejaarsproject zo goed als mogelijk uit te werken. Met alle opgedane kennis en

vaardigheden heb je een jaar lang de tijd om de gip te bestuderen en te realiseren.

Dit jaar gaat onze gip over alternatieve energiebronnen, in het bijzonder over

windenergie. Naar aanleiding van de stijgende problemen in verband met

energievoorzieningen en het klimaat willen wij als klasgroep alternatieve

energiebronnen bespreken en een windturbine ontwerpen en realiseren.

De windturbine die we willen ontwerpen is bedoeld om kleine energieverbruikers op

verschillende plaatsen te voorzien van elektrische energie. Door de kleine afmetingen

van de turbine, moet deze zo ontworpen zijn dat deze energie kan opwekken op

plaatsen waar de wind niet stabiel is. Bijvoorbeeld door omliggende

gebouwen,bomen,.... We willen de turbine volledig binnen de school realiseren

waardoor we ook rekening moeten houden met de machines die aanwezig zijn op

school, de verkrijgbare materialen en de kostprijs.

Door de weinige kennis die we bezitten over aërodynamica moeten sommige

onderdelen na veel opzoekwerk gevoelsmatig worden ontworpen of proefondervindelijk

worden verbeterd.

Natuurlijk moet de opgewekte energie nog omgezet worden naar een vorm van

bruikbare energie. De mechanische energie wordt omgevormd naar elektrische energie

omdat deze enorm veel gebruiksdoeleinden heeft.

5

2 Administratie gip

2.1 Opdrachtenblad

Schooljaar: 2013-2014 Klas: 6TIW

Klassenleraar: R. Feys


Gipmentor: J.Vanhaverbeke

Taalmentor: E. Pauwelyn

Onderwerp – Thema – Project

Alternatieve energie

Windenergie en zonnepanelen als voeding van een interactief scherm.

Korte omschrijving van: onderwerp, thema en project

Het is de bedoeling een scherm te voeden met wind- en zonne-energie.

Het scherm zou autonoom kunnen werken en is batterij gebufferd.

Bij duisternis of donkere perioden zouden batterijen of windturbine zorgen voor de

energievoorziening.

Tijdens daglicht zouden zonnepanelen en of de wind de batterijen opladen en het

scherm kunnen voorzien van energie.

In eerste instantie is het de bedoeling om een studie te maken hoeveel energie we

moeten voorzien om een scherm te laten werken. Een ontwerp maken van een kleine

windturbine. Eventueel uitvoeren van de turbine en operationeel maken om het scherm

te voeden. De link met het zonnepaneel en de batterijen zou zeker worden uitgevoerd.

6

INBRENG VAN DE VORMINGSCOMPONENTEN (vakkenintegratie)

VAK MOGELIJKE INBRENG

Klik hier als u tekst wilt invoeren. Klik hier als u tekst wilt invoeren.


Elektriciteit De werking van een generator en

spanningsregeling

GEMP Opstellen en bespreken elektrisch

dossier (Andy Nyffels)

GEMP Studie van een ontwerp, aangeboden

door Luc Vandamme via een gevolgde

workshop, van een windturbine

(Günther Vinckier)

GEMP uitvoeren turbine (Günther Vinckier)

MAIWE Toeg.Mechanica Een studie van de krachtwerking bij een

windmolen; Het bepalen van het

mechanisch vermogen

Elektronica sturingen De spanningsomvorming ( 3-fasige

gelijkrichter + oplaadcircuit batterijen)

uitvoeren en bespreken


7

2.2 Planningsrooster

8

2.3 Logboek Leerling:

Klas: 6TIW Schooljaar: 2013-2014

Begin Einde

21/10/'13 14/11/'13

02/11/'13 02/11/'13

03/11/'13 03/11/'13

14/11/'13 23/11/'13

14/11/'13 14/11/'13

23/11/'13 23/11/'13

28/11/'13 09/01/'14

29/12/'13 29/12/'13

08/01/'13 08/01/'13

15/05/'14 17/05/'14

15/05/'14 15/05/'14

17/05/'14 17/05/'14

20/05/'14 20/05/'14

Thema - OpdrachtDatum

Planning - Stappen - Opmerkingen Paraaf

Lucas Deruyter Gipmentor: J. Vanhaverbeke


Elektriciteit

Uitgangskarakteristiek Motor Verwerken meetresultaten.

Uitgangskarakteristiek Motor

Meten op het zonnepaneelMeting zonnepanelen

Verslag over Greenbridge

Synchronisatie van een generatorVoorbereiding van de meting voor op de

voorstelling

Uitgangskarakteristiek Motor

Meting zonnepanelen Verwerken van de meetresultaten

Studie 3-fasige generator

Studie 3-fasige generatorOpzoekwerk : Bouw en werking van de

alternator.

Studie 3-fasige generatorOpzoekwerk : Grootte van de EMK en de

regeling van de alternator.

Opmeten van de karakteristiek

Verslag over GreenbridgeVerwerken informatie van het studiebezoek in

verband met warmtepomen, zonnepanelen en

windmolens.

Meting zonnepanelen

Verslag over Greenbridge Aanpassen en uitbreiden van het verslag.

9

Leerling:


Begin Einde

20/09/'13 29/09/'13

20/09/'13 20/09/'13

27/09/'13 27/09/'13

29/09/'13 29/09/'13

18/10/'13 22/11/'13

18/10/'13 18/10/'13

08/11/'13 08/11/'13

15/11/'13 15/11/'13

22/11/'13 22/11/'13

29/11/'13 24/01/'14

29/11/'13 29/11/'13

10/01/'14 10/01/'14

11/01/'14 11/01/'14

22/01/'14 22/01/'14

14/03/'14 14/03/'15

21/03/'14 21/03/'15

25/04/'14 25/04/'15

28/02/'14 28/02/'14

16/05/'14 16/05/'14





GEMP

Realiseren van het prototype Praktische besprekingen en materiaalkeuze.

3D Tekening windturbine Aanpassen turbine, zonder CNC freeswerk

Onderzoek types windturbines

Bespreking verbeteringen aan het prototype.3D Tekening windturbine

Realiseren van het prototype Onderdelen maken.

3D Tekening windturbine 3D tekenen .

3D Tekening windturbine 3D tekenen + 3D assemblage.

Realiseren van het prototype

3D Tekening windturbineBespreking mechanische overbrenging en

mechanische montage.

Onderzoek types windturbines

Onderzoek types windturbines Opzoekwerk over windturbines.

Onderzoek types windturbines Studie en voorontwerp winturbine.

Verwerking van de informatie over windturbines.

Realiseren van het prototype Vervolg onderdelen maken.

3D Tekening windturbine

Realiseren van het prototype Prototype assembleren.

2D Tekening windturbine Aanpassen 2D tekeningen

3D Tekening windturbine Aanpassen turbine, zonder CNC freeswerk

3D Tekening windturbine Aanpassen turbine, kleinere schaal 1:2

2D Tekening windturbine Maken 2D tekeningen en bematen

10

Leerling:


Begin Einde

15/01/'14 23/01/'14

15/01/'14 15/01/'14

16/01/'14 16/01/'14

23/01/'14 23/01/'14

24/01/'14 24/01/'14





Mechanica

Mechanische vermogensberekening



Mechanische vermogensberekeningOpstellen formule voor het vermogen van de

windturbine.

Mechanische vermogensberekeningOpstellen formule voor het vermogen van de

windturbine.

Opstellen formule voor het vermogen van de

windturbine.

Verwerking van de mechanische berekeningen.

11

Leerling:


Begin Einde

24/11/'13 13/01/'14

04/01/'14 04/01/'14

05/01/'14 05/01/'14

12/01/'14 12/01/'14

10/03/'14 10/03/'14

23/04/'14 23/04/'14

24/05/'14 24/05/'14

19/05/'14 25/05/'14

19/05/'14 19/05/'14

25/05/'14 25/05/'14

19/05/'14 25/05/'14

19/05/'14 19/05/'14

25/05/'14 25/05/'14

10/05/'14 10/05/'14

10/05/'14 10/05/'14





Elektronica

Batterijlader Uitleggen werking van de lader

Batterij Vergelijken soorten batterijen

Opstellen van het Blokschema

DC/AC omvormer

Batterijlader Wijzigingen aan het laadcircuit

DC/AC omvormer uitleggen werking van de omvormer

Batterij

Batterijlader

DC/AC omvormer bespreking in de les

Opstellen van het Blokschema

Opstellen van het Blokschema Tekenen van het blokschema.

Opstellen van het Blokschema Verwerken Gelijkrichter.

Verwerken DC/DC omvormer.

uitleggen werking van de omvormer

DC/DC omvormer

DC/DC omvormer

DC/DC omvormer bespreking in de les

12

Leerling:


Begin Einde

15/03/'14 26/03/'14

15/03/'14 15/03/'14

26/03/'14 26/03/'14

26/03/'14 26/03/'14





Nederlands

Inleiding Schrijven van de inleiding

Besluit Schrijven van het besluit

Slot Schrijven van het slot

13

2.4 Evalueren

2.4.1 Evaluatiecriteria

15

2.4.2 Evaluatieformulieren taal

2.4.2.1 Evaluatieformulier leerkracht Nederlands/PAV

16

2.4.2.2 Evaluatieformulier taalmentor

Datum

nazicht Opmerkingen

Handtekening

taalmentor

Handtekening

leerling

17

1.4.3 Voorstelling en remediëring: januari

Leerling(e): Lucas Deruyter

Klas: 6TIW Datum: 29/01/2014

Dit document wordt ter ondertekening aan de leerling voorgelegd.

Presentatie & voorkomen A B C D

Remediëring:

Aanpak A B C D

Remediëring:

Planning A B C D

Remediëring:

A: zeer goed B: goed C: net voldoende D: onvoldoende

Conform de evaluatiecriteria die aan de leerlingen werden overhandigd! Dit resultaat heeft geen invloed op het eindresultaat maar is enkel sturend.

Bijkomende opmerkingen:

Alle bovenstaande beoordelingen en commentaren worden integraal overgenomen op het tussentijds rapport van januari/februari !!! Gipcoördinator Beoordelingscommissie

Leerling(e)

18

3 Uitwerking gip

3.1 Algemene opbouw van de realisatie

Het is de bedoeling om een willekeurige verbruiker op 230 V~ met een beperkt

vermogen te voeden door alternatieve energiebronnen.

Als alternatieve energiebronnen wordt gebruik gemaakt van een windturbine en een

zonnepaneel. De overtollige energie tijdens zonnige periodes en periodes met veel wind

wordt opgeslagen in een batterij. Bij een tekort aan daglicht of wind zal de opgeslagen

energie de verbruiker voeden.

3.2 Duurzame energiebronnen

Duurzame of alternatieve energie is energie die afkomstig is van bronnen die nog voor

zeer lange tijd beschikbaar zijn en waarbij het leefmilieu niet wordt benadeeld door het

gebruik ervan.

19

3.2.1 Vormen van hernieuwbare energie

- Bio-energie wordt gemaakt van biologische producten.

- Geothermische energie wordt geproduceerd door het winnen van warmte uit de

aardbodem.

- Zonne-energie wordt bekomen door het zonlicht om te zetten in bruikbare

energievormen.

- Windenergie wordt bekomen door de kinetische energie van de wind om te zetten in

bruikbare energievormen.

- Waterkrachtenergie wordt bekomen door de kinetische energie of de potentiële

energie van het water om te zetten in bruikbare energievormen.

- Lichaamskracht is een omzetting van chemische energie uit voedsel naar andere

bruikbare energievormen.

3.3 Zonnepaneel

Een zonnepaneel is een paneel dat zonne-energie omzet in elektriciteit. Een

zonnepaneel is vooral opgebouwd uit zonnecellen en deze zijn gemaakt van silicium.

Silicium komt heel veel voor in de aardkorst, waardoor deze grondstof haast

onuitputtelijk maar echter wel onzuiver is.

3.3.1 soorten zonnecellen

We onderscheiden 3 soorten zonnecellen :

- Monokristallijn : hierbij bestaat de zonnecel uit 1 kristal, deze structuur wordt bekomen

door het silicium zeer traag en gecontroleerd te laten stollen zodat er 1 kristal ontstaat.

Door deze structuur te gebruiken behalen de zonnepanelen het hoogste rendement.

- Polykristallijn : hierbij bestaat de zonnecel uit meerdere kristallen, deze structuur wordt

bekomen door het silicium te laten stollen in de vorm van de zonnecel. Bij deze

methode wordt er een iets lager rendement behaald.

- Amorf : hierbij bestaat de zonnecel niet uit kristallen, hierdoor zijn panelen zeer

buigzaam. Deze structuur wordt bekomen door het vlug te laten afkoelen van het

silicium. Hier is het rendement nog een stuk lager.

20

3.3.2 Werking en bouw van een zonnecel

Bij de productie van een zonnecel wordt het silicium met specifieke materialen

verontreinigd, zo wordt er een n-type silicium en een p-type silicium bekomen.

Door deze samen te voegen wordt er een PN-junctie

gevormd. Tussen de beide lagen bevindt zich een

elektrisch veld die zich als een halfgeleider gedraagt.

De stroom wordt er geleid slechts in 1 richting.

Het n-type silicium staat gericht naar de lichtbron (de

zon) . Door het invallen van de fotonen afkomstig

van de lichtbron botsen deze met de elektronen in

het n-type silicium. Deze elektronen zullen loskomen

waardoor er een potentiaalverschil ontstaat. Er zullen

dus elektronen vloeien via de elektrische geleider die

aangesloten is tussen het n-type en het p-type

materiaal, naar het p-type silicium. Door het teveel aan elektronen in het p-type zal er

inwendig een elektronenstroom vloeien van basis naar emitter.

3.3.3 Schakelen en belasten van zonnecellen

Door de werking van een zonnecel is een zonnepaneel een stroombron. Naarmate de

belasting stijgt zal de spanning over de klemmen toenemen om de nominale stroom te

bereiken, dit tot aan het MPP (Maximum Power Point (PMAX)). Daarna daalt de stroom

omdat het paneel overbelast is.

In de praktijk zorgt de omvormer voor een optimale belasting.

21

Een zonnecel levert slechts 0,5 V tot 0,7 V en enkele tientallen mA. In een zonnepaneel

plaatst men verscheidene zonnecellen in serie, om de spanning te verhogen en deze

serieschakelingen parallel ten opzichte van elkaar om de stroom te verhogen.

Het in serie schakelen van meerdere zonnecellen brengt enkele problemen met zich

mee.

- Door een gedeeltelijke beschaduwing van een zonnepaneel kan er een groot

vermogensverlies optreden. De niet-belichte zonnecellen werken namelijk de

gehele serieketen tegen.

- Bij een defect aan één zonnecel kan de gehele seriekring niet meer

functioneren.

Deze problemen worden verholpen door het

plaatsen van bypassdiodes antiparallel (omgekeerd

gepolariseerd) over de zonnecellen. Als een

zonnecel correct functioneert dan spert de diode

door de opgewekte spanning . Indien een zonnecel

mankeert wordt deze als het ware overbrugd door

deze diode waardoor deze de werking ze de

andere cellen niet tegenwerkt.

Om de prijs te drukken worden de diodes slechts

geplaatst op groepen zonnecellen.

.

22

3.3.4 Keuze van een zonnepaneel

We gebruiken 2 polykristallijnne zonnepanelen met een vermogen van 100 W en een

uitgangspanning van 24 V (DC).

Gegevens

- Rendement van het paneel : 11,1%

- Maximum uitgangsvermogen : 100W

- Spanning op maximaal vermogen : ± 34,4 V

- Maximale kortsluitstroom : 3 A

- Maximale open lus spanning : 43 V

23

3.3.5 Meting op het zonnepaneel

Om de belastingscurve van het zonnepaneel op te stellen, belasten we het

zonnepaneel met een regelbare vermogensweerstand. Hierbij meten we steeds de

spanning en de stroom.

Meetresutaten

Stroom Spanning Vermogen Belastingsweerstand

I (mA) U (V) P(W) R(Ω)

0 42,7 0,00 Oneindig

66 40,42 2,67 612,42

100 40,29 4,03 402,90

126 40,15 5,06 318,65

152 40,04 6,09 263,42

200 39,84 7,97 199,20

225 39,68 8,93 176,36

250 39,53 9,88 158,12

300 39,33 11,80 131,10

325 39,19 12,74 120,58

350 39,04 13,66 111,54

24

400 38,8 15,52 97,00

500 38,57 19,29 77,14

550 38,17 20,99 69,40

600 37,83 22,70 63,05

650 37,63 24,46 57,89

700 37,49 26,24 53,56

750 37,34 28,01 49,79

800 37,11 29,69 46,39

850 36,97 31,42 43,49

900 36,74 33,07 40,82

950 36,56 34,73 38,48

1000 36,4 36,40 36,40

1100 36,08 39,69 32,80

1150 36,35 41,80 31,61

1200 36,26 43,51 30,22

1250 35,91 44,89 28,73

1300 35,45 46,09 27,27

1350 35,35 47,72 26,19

1400 35,12 49,17 25,09

1450 34,91 50,62 24,08

1500 34,67 52,01 23,11

1550 34,5 53,48 22,26

1600 34,25 54,80 21,41

1650 33,95 56,02 20,58

1700 33,7 57,29 19,82

1750 33,45 58,54 19,11

1800 33,3 59,94 18,50

25

1850 33,15 61,33 17,92

1900 33 62,70 17,37

1950 32,77 63,90 16,81

2000 32,4 64,80 16,20

2050 32,19 65,99 15,70

2100 31,88 66,95 15,18

2150 31,59 67,92 14,69

2200 31,2 68,64 14,18

2250 30,8 69,30 13,69

2300 30,42 69,97 13,23

2350 30 70,50 12,77

2400 29,56 70,94 12,32

2450 29 71,05 11,84

2500 28,55 71,38 11,42

2550 27,8 70,89 10,90

2600 27,2 70,72 10,46

2650 26,05 69,03 9,83

2700 24,67 66,61 9,14

2750 18,2 50,05 6,62

2800 2,2 6,16 0,79

2850 0 0,00 0,00

26

- Openlusspanning : 42,7 V

- Kortsluistroom : 2,85 A

- Vermogen bij MPP (maximal power point) : 71,38 W

MPP (maximal power point)

27

3.4 Windturbine

Het doel van een windturbine is het omzetten van de bewegingsenergie van de lucht

(wind) in rotatie-energie (mechanische energie). Vroeger werden windturbines vooral

gebruikt voor het malen van graan of het verplaatsen van water. Wij leggen ons toe op

windturbines om elektriciteit te produceren.

3.4.1 Opbouw van een windturbine

De principewerking van een windturbine is eenvoudig. Het rotorblad wordt zo

aerodynamisch mogelijk gemaakt zodat het de hoofdas doet draaien. Deze as drijft een

reductie aan die op zijn beurt een generator aandrijft. Natuurlijk wordt de hoofdas

voorzien van de nodige lagers.

3.4.2 Soorten windturbines

We onderscheiden 2 grote soorten binnen de windturbines, namelijk de horizontale as

windturbines (HAWT) en de verticale as windturbines (VAWT).

Horizontale as windturbine Verticale as windturbine

28

3.4.2.1 De horizontale as windturbine.

Binnen de horizontale as windturbines hebben we turbines van 'Upwind' en het

'Downwind' type.

3.4.2.1.1 Upwind

De term 'Upwind' is afkomstig van 'upstream' wat wil zeggen

tegen de stroom in. Met andere woorden deze windturbine

staat dus gericht naar de wind toe.

Voordelen:

- ongeremde windstroming op de wieken;

- minder lawaai door de luchtstromingen.

Nadelen:

- meestal actieve sturing nodig om de windturbine juist te richten;

- meer speling in de oriëntatie (mogelijkheid dat de turbine niet juist georiënteerd is door

de actieve sturing);

Bij een actieve sturing wordt de windsnelheid en windrichting gemeten en deze

informatie wordt naar een verwerking- en besturingseenheid gestuurd. Deze stuurt de

kruimotor aan, die het rotoroppervlak in de ideale positie draait voor het vangen van

wind. Ook de positionering van de wieken ten opzichte van de hoofddrager wordt

geregeld via servomotoren.

29

3.4.2.1.2 Downwind

De term 'Downwind' is afkomstig van 'downstream' wat wil

zeggen met de stroom mee. Met andere woorden deze

windturbine staat dus gericht van de wind weg.

Voordelen:

- perfecte oriëntatie;

- passief systeem (geen actieve sturing nodig voor het

richten van de turbine).

Nadelen:

- aerodynamische belasting door afwijkende

luchtstromingen;

- meer lawaai door de luchtstromingen.

Bij een passief systeem wordt door de luchtstroming langs een windvaan de

windturbine correct gepositioneerd.

3.4.2.1.3 Opbouw van een horizontale as windturbine

Naar aanleiding van de plaatsing van 5 windturbines in

Roeselare brachten we een werfbezoek bij het plaatsen

van de windturbines van de firma 'Nordex'. Van de 5

turbines worden er 2 geplaatst door de firma 'Sterckx' en

zijn er 3 gefinancierd door de firma 'Eeckhout'.

Situering

De 5 winturbines worden geplaatst nabij de firma 'Sterckx'

aan de oprit van de A17.

30

a) Funderingen

Als steun voor de windturbine wordt er een grote en diepe klomp beton gegoten als

fundering en deze wordt nogmaals versterkt door paalfunderingen.

b) Opbouw van de mast

De mast bestaat uit verschillende onderdelen die men op elkaar plaatst en aan elkaar

vastbout.

31

c) De gondel

De gondel is bevestigd op de mast enaan de gondel is de hub bevestigd.

De gondel bestaat uit

- een reductiekast;

- een alternator;

- het meet -en regelsysteem ;

- positioneringsysteem van de gondel met kruimotoren.

Reductiekast

Alternator

Meetsysteem

Positioneringsysteem

32

d) De hub

Aan de hub zijn de 3 wieken van de windturbine bevestigd. In de hub zitten motoren

waarmee de stand van de wieken kan geregeld worden. De hub is bevestigd aan de

reductiekast in de gondel.

33

e) De wieken

De wieken zijn bevestigd aan de hub en deze zijn zo aerodynamisch mogelijk gemaakt

zodat er liftkrachten ontstaan die een moment uitoefenen op de hoofdas van de

windturbine.

Opmerkingen

- Aan de wieken zijn er plaatjes haaks gemonteerd om het geluid iets te reduceren.

- Op het uiteinde van de wieken zijn er ledlichtjes ingewerkt om het vliegverkeer te

waarschuwen.

34

3.4.2.2 De verticale as windturbine.

Voordelen:

- lage opstartsnelheid, er is minder wind nodig om energie op te wekken;

- veel minder gevoelig voor wisselende wind in sterkte en windrichting;

- vangt wind in alle richtingen, deze moet niet naar de wind gericht worden;

- eenvoudige en stevige opbouw;

- minder slagschaduw.

Nadelen:

- lage vermogens, vooral geschikt voor mechanische aandrijvingen;

- pulserend draaimoment door wisselende wind.

Binnen de categorie van de verticale as windturbine onderscheiden we nogmaals 2

soorten:

- het Darrieustype.

- het Savoniustype.

35

3.4.2.2.1 Het Darrieustype

Het Darrieustype windturbine werkt volgens het principe van de liftkrachten.

Vereenvoudigde werking

Door de vorm van de schoepen is de windsnelheid aan de buitenkant van de schoep

groter dan deze aan de binnenkant van de schoep. Hierdoor is aan de buitenkant van

de schoep de druk lager dan aan de binnenkant van de schoep. Door dit drukverschil

ontstaat er een liftende kracht. Door de vorm van de schoep is deze kracht georiënteerd

zodat deze een rotatie veroorzaakt.

36

3.4.2.2.2 Het Savonius type

Het draaien van een Savoniustype windturbine wordt veroorzaakt door een verschil in

luchtweerstand tussen de ronde kant van de schoep en de open kant van de schoep.

Door de botsing van de wind met de ronde kant van de schoepen ontstaat er een groot

vermogensverlies, waardoor de efficiëntie niet erg groot is.

3.4.3 Keuze van een windturbine

In onderstaande grafiek wordt de efficiëntie vergeleken bij verschillende types

windturbines.

37

Wij kozen voor het Savoniustype rotor , hoewel deze de laagste efficiëntie heeft van alle

types turbines.

We kozen dit type omdat deze een wisselende wind toelaat, wat noodzakelijk is

aangezien deze windturbine relatief laag tegen de grond zal geplaatst worden.

De Savoniusrotor is praktisch veel gemakkelijker te realiseren door de eenvoudige vorm

van de schoepen ten opzichte van andere types rotoren.

3.4.4 Vermogensberekening windturbines

Een windturbine maakt gebruik van de kinetische energie (bewegingsenergie) van de

wind en zet deze om naar mechanische energie waarmee elektrische energie wordt

opgewekt.

Algemene formule voor kinetische energie : 𝑬k = 𝟏

𝟐 .𝒎 .𝒗

met :

Ek : de kinetische energie van de wind;

m : de massa van de wind;

v² : de snelheid van de wind.

𝑃 = 𝐸

𝑡 →

1

2 .𝒎

𝒕.𝑣2

Stel 𝒎

𝒕= 𝒎′

met :

m' : het massadebiet van de wind

dan bekomen we

𝑃 = 1

2 .𝑚′.𝑣²

38

Situatieschets.

Het massadebiet is constant.

→ 𝑚′1 = 𝑚′

2 = 𝑚′3 = 𝑚′

𝑚′ = 𝜌.𝐴 .𝒔

𝒕 𝑚𝑒𝑡

𝑠

𝑡= 𝑣

𝑚′ = 𝜌 .𝐴 . 𝑣

De windsnelheden ter hoogte van 1, 2 en 3.

We gaan er van uit dat de windsnelheid lineair afneemt.

𝑣1 = 𝑣wind

𝑣2 = 𝑣wind − 𝑎. 𝑣wind = 𝑣wind . (1 − 𝑎)

𝑣3 = 𝑣wind − 2.𝑎. 𝑣wind = 𝑣wind . (1 − 2𝑎)

met a = de differgentie coëfficiënt.

m'3

m'2

m'1

1 2 3

39

Het nuttig vermogen voor het opwekken van elektrische energie is dan

𝑃Nuttig = ∆𝑃3,1 = 𝑷1 −𝑷3

𝑃1 =1

2.𝑚′ . 𝑣1²

→ 𝑃1 =1

2 𝑚′ . 𝑣wind²

𝑃3 =1

2.𝑚′ . 𝑣3²

𝑚𝑒𝑡 𝑣3 = 𝑣wind . (1 − 2𝑎)

→ 𝑃3 =1

2.𝑚′ . 𝑣w². (1 − 2𝑎)²

𝑃Nuttig = 𝑃1 − 𝑃3

𝑃N = 1

2.𝑚′ . 𝑣wind² −

1

2.𝑚′ . 𝑣wind². (1 − 2𝑎)²

=1

2 𝑚′ . 𝑣wind². [1 − 1 − 2𝑎 2]

=1

2 𝑚′ . 𝑣wind². [1 − 1 − 4𝑎 + 4𝑎2 ]

=1

2 𝑚′ . 𝑣wind². (4𝑎 − 4𝑎2)

=1

2 𝑚′ . 𝑣wind². 4𝑎. (1 − 𝑎)

40

= 2 𝑚′ . 𝑣wind².𝑎. 1 − 𝑎 (1)

Het massadebiet (m') wordt gegeven door de volgende formule :

𝑚′ = 𝜌.𝐴. 𝑣2

→ 𝑚′ = 𝜌.𝐴. 𝑣wind . (1 − 𝑎)

invullen in (1)

𝑃N = 2. 𝜌.𝐴. 𝑣wind . 1 − 𝑎 . 𝑣wind².𝑎. (1 − 𝑎)

𝑃N = 2.𝜌.𝐴. 𝑣wind3.𝑎. (1 − 𝑎)²

𝑃N =1

2.𝜌.𝐴. 𝑣wind

3.𝟒𝒂 𝟏 − 𝒂 𝟐 → 𝟒𝒂 𝟏 − 𝒂 𝟐 = 𝑪𝒑

Bepaling van de a via het rendement (Ƞ)

𝜂 =𝑃Nuttig

𝑃Toegevoegd=

2.𝜌.𝐴. 𝑣wind3.𝑎. (1 − 𝑎)²

12 .𝜌.𝐴. 𝑣wind³

→ 𝜂 = 4𝑎 1 − 𝑎 2 = 4𝑎 − 8𝑎² + 4𝑎³

41

Bepaling van het maximale rendement (Betzlimiet)

Bij een relatief maximum van een derdegraadsfunctie is de afgeleide functie gelijk aan

0.

Dus : 𝞰 is maximaal als D(4𝑎 − 8𝑎² + 4𝑎³) = 0

𝜂′ = 4 − 16𝑎 + 12𝑎² = 0

4 − 16𝑎 + 12𝑎² = 𝑎 − 1 . 12𝑎 − 4 → 𝑎 = 1 𝑜𝑓 12𝑎 − 4 = 0 → 𝒂 =𝟏

𝟑

a = 1 is onmogelijk want dan is v2 = 0

𝑣2 = 𝑣wind − 𝑎. 𝑣wind = 𝑣wind . 1 − 𝑎 = 𝟎

Het maximale rendement van een windturbine is dan :

𝜂 = 4𝑎 − 8𝑎² + 4𝑎³ = 4.1

3− 8.

1

3²+ 4.

1

3³= 59% (= 𝑏𝑒𝑡𝑧 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑒𝑡)

42

3.4.5 Theoretische berekening van het uitgangsvermogen

We hebben een totale oppervlakte(A) van 1,20 m².

We weten dat de Cp waarde van ons soort windturbine tussen de 0 % en 15% ligt. We

schatten een waarde van 10 %.

De massadichtheid van lucht is 1,26 kg/m³.

Volgens de formule die we afgeleid hebben kunnen we nu het vermogen berekenen

afhankelijk van de windsnelheid.

𝑃N =1

2.𝜌.𝐴. 𝑣wind

3.𝐶𝑝 → 𝑃N =1

2 .1,29 .1,2 .0,10 . 𝑣wind

3 = 0,0774 . 𝑣wind3

1 m

1,20 m

Windsnelheid m/s Benaming Opgewekte vermogen

0 Stil 0

2 Zwakke wind 0,6192

4 Matige wind 4,9536

6 Matige wind 16,7184

8 Vrij krachtige wind 39,6288

10 Vrij krachtige wind 77,4

12 Krachtige wind 133,7472

14 Harde wind 212,3856

16 Harde wind 317,0304

18 Stormachtig 451,3968

20 Stormachtig 619,2

22 Storm 824,1552

24 Storm 1069,9776

26 Zware storm 1360,3824

28 Zware storm 1699,0848

30 Zeer zware storm 2089,8

32 Zeer zware storm 2536,2432

34 Orkaan 3042,1296

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 10 20 30 40

Me

chan

isch

ve

rmo

gen

(W

)

Windsnelheid (m/s)

Mechanisch vermogen

P (W)

43

3.4.6 Berekeningen aan de hand van meetresultaten

Theoretisch ligt de Cp-waarde van een savoniustype rotor tussen de 0 % en de 15 %.

Later zullen we aan de hand van metingen de Cp-waarde kunnen bepalen.

(dit onderdeel kan niet worden afgewerkt aangezien we geen afgewerkt geheel hebben

kunnen maken.)

3.5 Generators

Een generator is een machine die mechanische energie, afkomstig van een draaiende

beweging, omzet in elektrische energie.

We onderscheiden 2 soorten generatoren :

- een wisselspanning generator (een alternator) : driefasig of monofasig;

- een gelijkspanning generator (een dynamo).

Een alternator bestaat uit volgende onderdelen:

- een rotor (het roterende gedeelte) ;

- een stator (het stilstaande gedeelte) ;

- koolstofborstels en sleepringen (enkel bij een elektromagnetische rotor) ;

- een mechanische koppeling , behuizingen en lagers.

3.5.1 De synchrone generator

3.5.1.1 De rotor

Deze kan afhankelijk van het type (en grootte) van de alternator bestaan uit permanente

magneten of uit een elektromagneet, waarbij men dan koolstofborstels nodig heeft om

deze elektromagneet te voeden.

met elektromagneet met permanente magneet

44

3.5.1.2 De stator

Deze bestaat uit wikkelingen en een kern van gelamelleerd ijzer.

De rotor draait rond in de stator.

45

3.5.1.3 Werking van een driefasige synchrone generator

Door de rotor te laten roteren middenin de stator, ontstaat er een wisselend magnetisch

veld in de spoelen van de stator. Door een wisselend magnetisch veld aan te brengen

in een spoel ontstaat er in die spoel inductiespanningen.

Het wisselend magnetisch veld ontstaat door een elektromagneet of een permanente

magneet te laten roteren.

De drie fasen worden bekomen door 3 spoelen onder een hoek van 120° ten opzichte

van elkaar te plaatsen in de stator.

Bij het gebruik van een elektromagneet als rotor heeft men koolstofborstels en

sleepringen nodig om een gelijkspanning op de spoel te plaatsen terwijl de rotor aan

het draaien is. Bij het gebruik van permanente magneten als rotor moeten er geen

elektrische contacten gemaakt worden met de rotor.

In beide gevallen wordt de elektrische energie in de stator opgewekt.

46

Opmerking

Er bestaan ook types generatoren waarbij de stator bestaat uit permanente magneten

of elektromagneten. De rotor is hier dan voorzien van wikkelingen en er wordt in de

rotor spanning geïnduceerd. Dit type wordt een buitenpoolmachine genoemd, dit type

wordt niet gebruikt bij grote generatoren wegens de grote vermogensafvoer van de rotor

via de koolstofborstels.

3.5.2 De asynchrone generator

Bij grote winturbines wordt er vaak gebruik gemaakt van een asynchrone generator.

In windturbines vinden we volgende opstellingen terug :

- Asynchrone generator met kooianker

- Asynchrone generator met een bewikkelde rotor en rotorweerstanden

- Dubbelgevoedde asynchrone generator

- Assynchrone motor gebruikt als synchrone motor

Elke van deze opstellingen heeft zijn voor -en nadelen. Aan de hand van het type

windturbine wordt er een van deze opstellingen gekozen.

47

3.5.2.1 Asynchrone generator met kooianker

Bouw

Een asynchrone generator met kooianker is hetzelfde als een inductiemotor.

De rotor van deze asynchrone generator bestaat is een kooirotor. Deze is opgebouwd

uit staven, deze zijn aan de beide uiteinden verbonden met elkaar met kortsluitringen.

De stator bestaat hier opnieuw uit statorwikkelingen met een kern van gelamelleerd

ijzer.

Werking

De rotor gedraagt zich als een kortgesloten spoel. Door de wisselstroom die in de

statorspoelen vloeit zal er een wisselend magnetisch veld worden opgewekt in de

statorwikkelingen. Door het wisselend magnetisch veld dat aanwezig is in de kooirotor

zal deze een spanning opwekken. De rotor en stator gedragen zich als primaire en

secundaire van een transformator.

Door de spanningen in de kooirotor zullen er inductiestromen vloeien in de rotor.

48

De rotor wordt gemagnetiseerd door de stator.

Als de rotor niet aangedreven wordt zal deze ten gevolge van de lorentzkrachten

beginnen draaien in de stator. De machine werkt nu als inductiemotor.

Als de rotor aangedreven is en sneller draait dan het draaiveld in de stator zal het

oversynchroon draaiend magnetisch veld een spanning induceren in de stator

Er wordt dus een reactief vermogen aan het net onttrokken om de rotor te

magnetiseren.

Opmerkingen

- Om elektrische energie in het net te injecteren moet de rotor dus een vast

oversynchroon toerental draaien.

Bij variërende windsnelheden zal de turbine niet altijd op het toerental draaien met het

hoogste rendement.

Een oplossing kan zijn om polenparen in de stator in -en uit te schakelen zodat het

synchroon toerental groter of kleiner wordt zodat de turbine toch zo efficiënt mogelijk

kan energie opwekken.

In dit voorbeeld is te zien dat bij een vaste rotatiesnelheid van 40rpm van de turbine , er

bij een lage windsnelheid een zeer laag rendement zou optreden.

49

Voordelen :

- onderhoudsvriendelijk (geen sleepringen of commutator)

- eenvoudige constructie

- goedkoop

- hoge beschermingswaarde (IP waarde)

- eenvoudig aan te sluiten

Nadelen :

- energie van windstoten kan moeilijk in kinetische energie van de turbine omgezet

worden door vast toerental

- door het vast toerental draait de turbine niet altijd of volle efficiëntie

3.5.2.2 Asynchrone motor met bewikkelde rotor en rotorweerstanden

Bouw

De kooirotor is nu vervangen door een bewikkelde rotor die bestaat uit spoelen met een

kern van gelamelleerd ijzer. De uiteinden van de rotorspoelen worden naar buiten

gebracht via sleepringen.

Werking

Door een weerstandbatterij aan te sluiten op de rotorwikkelingen wordt de rotorstroom

beperkt, de magnetisatie van de rotor wordt dus ook beperkt. Hierdoor zal de rotor

sneller draaien voor eenzelfde geïnjecteerd vermogen. We bekomen dus dankzij dit

systeem een breder werkgebied van de generator.

Er zal echter wel warmteverliezen in de weerstandbatterij ontstaan.

Voordelen

- een breder werkgebied van de generator

- bij windstoten kan de energie opgevangen worden

in de vorm van kinetische energie van de turbine

50

Nadelen

- veel onderhoud door sleepringen en koolstofborstels

- warmteverliezen in de weerstandsbatterij

- hoge kostprijs van de motor en de weerstandbatterij

3.5.2.3 Dubbelgevoedde asynchrone motor

Bouw

Om te vermijden dat er energie verloren gaat in warmte in de weerstandbatterij, kunnen

we door middel van een elektronische omvormer deze energie die door de weerstanden

opgenomen wordt in het net injecteren op de nominale frequentie.

Werking

Deze omvormer regelt de rotorstroom en frequentie. Overige energie kan worden

geïnjecteerd in het net. Hierdoor kan de rotorsnelheid nog breder geregeld worden met

nagenoeg geen verlies.

Voordelen

- hoog rendement (geen verlies in de weerstandsbatterij)

- brede snelheidsvariatie waardoor de turbine steeds kan draaien met maximaal

rendement.

- bij windstoten kan de energie opgevangen worden in de vorm van kinetische energie

van de turbine (versnelling van de turbine)

Nadelen

- veel onderhoud door koolstofborstels

en sleepringen

- duurste systeem

51

3.5.2.4 Asynchrone motor gebruikt als synchrone motor

Werking

Door een DC spanning te plaatsen op de rotorwikkeling wordt deze magnetisch met een

vaste polariteit. We bekomen nu een synchrone generator, die bestaat uit een vast

magnetische kern en een statorwikkeling.

Er is echter wel een frequentieomvorming noodzakelijk met een DC tussenkring om een

mooie 50Hz wisselspanning te bekomen die kan geïnjecteerd worden op het net.

Voordelen

- toerental volledig regelbaar

- tandwielkast kan eventueel weggelaten worden

Nadelen

- dure frequentieomvormer om te kunnen injecteren op het wisselstroomnet.

- grote mechanische belasting op de generator bij lage toerentallen (hoog koppel)

52

3.5.3 De grootte van de Elektromotorische kracht (EMK)

De grootte van de EMK wordt bepaald door :

- de sterkte van het magnetisch veld

Volgens de formule voor inductiespanning (U) :

𝑈 = −𝐵. 𝑙. 𝑣 𝑜𝑓 𝑈 = 𝑁.𝑑𝜙

𝑑𝑡

1) Hoe groter de fluxdichtheid , hoe groter de inductiespanning.

2) Hoe groter het verschil in magnetische flux, hoe groter de inductiespanning.

- De lengte van de wikkelingen.


𝑈 = −𝐵. 𝑙. 𝑣

Hoe groter de lengte (l), hoe groter de inductiespanning.

- Het aantal wikkelingen


𝑈 = 𝑁.𝑑𝜙

𝑑𝑡

Hoe groter het aantal wikkelingen (N), hoe groter de inductiespanning.

- De snelheid waarmee het magnetisch veld ten opzichte van de wikkelingen beweegt.


𝑈 = −𝐵. 𝑙. 𝑣 𝑜𝑓 𝑈 = 𝑁.𝑑𝜙

𝑑𝑡

1) Hoe groter (v) hoe groter de inductiespanning

2) Hoe groter de snelheid, hoe kleiner dat het tijdsinterval zal zijn dus hoe groter de

inductiespanning.

De grootte van de frequentie (f) wordt bepaald door het toerental van de rotor (n) bij

een stilstaande stator en het aantal polenparen van de stator (p).

53

𝑓 = 𝑝.𝑛

3.5.4 Regeling van de alternator

Het regelen van een alternator houdt in:

- het regelen van de uitgangspanning;

- het regelen van de rotorstroom ( indien het een elektromagneet is).

Het regelen van de uitgangspanning is nodig om een aangesloten verbruiker niet te

beschadigen bij overspanning, en de spanning hoog genoeg te houden zodat het

apparaat goed werkt.

Door het regelen van de rotorstroom, indien deze bestaat uit een elektromagneet, kan

men de uitgangspanning regelen.

3.5.5 Keuze van een type alternator

We kozen voor een synchrone permanentmagneetmotor die we gebruiken als

generator.

De grote voordelen van deze generator zijn dat deze zeer onderhoudsvriendelijk is, en

geen koolstofborstels zijn.

Een groot nadeel in onze toepassing is dat zolang de generator draait deze spanning

zal genereren. Indien er aan het elektrisch gedeelte moet gewerkt worden zal de

windturbine elektrisch moeten ontkoppeld of mechanisch geblokkeerd worden. Maar

door de beperkte grootte van deze uitvoering zal dit geen probleem vormen. In

tegenstelling tot een synchrone elektromagneetgenerator, waneer men daar de

rotorstroom weglaat, zal er geen spanning meer geïnduceerd worden.

54

3.6 Eigenschappen van de gebruikte generator

3.6.1 Uitgangskarakteristiek bij nullast

Om het spanningsverloop in functie van het toerental weer te geven maken we de

uitgangskarakteristiek bij nullast in functie van het toerental van de generator.

3.6.1.1 Proefopstelling

We koppelen een motor waarvan we het toerental kunnen regelen aan de hand van en

frequentiesturing mechanisch aan de alternator. We laten de motor stapsgewijs in

toerental toenemen waarbij we telkens de uitgangsspanning en frequentie van de

generator opmeten.

3.6.1.2 Meetresultaten

Frequentie motor (Hz) Toerental motor (Tr/min) Toerental generator (Tr/min) Ugenerator (RMS) Frequentie Generator (Hz)

1 30 25

1,5 45 37,5 2,5 15

2 60 50 4,5 31

2,5 75 62,5 6 41

3 90 75 8 50

3,5 105 87,5 9 60

4 120 100 10,5 70

4,5 135 112,5 12 80

5 150 125 13,5 80

5,5 165 137,5 15 100

6 180 150 16 109

6,5 195 162,5 17,6 119

7 210 175 19 130

7,5 225 187,5 20,5 138

8 240 200 22 147

8,5 255 212,5 23,6 156

9 270 225 25 166

9,5 285 237,5 26 175

10 300 250 27,5 185

10,5 315 262,5 29 194

11 330 275 30,6 204

11,5 345 287,5 32 213

12 360 300 33 223

12,5 375 312,5 34,5 232

13 390 325 36 242

13,5 405 337,5 37,5 250

14 420 350 38,9 260

14,5 435 362,5 40,1 270,2

15 450 375 41,5 280

55

Als we het spanningsverloop uitzetten in functie van het toerental van de alternator

bekomen we punten die ongeveer op een rechte liggen. De uitgangspanning is dus

recht evenredig met het toerental van de generator.

Aan de hand van de formule bepaald door lineaire regressie kunnen we deze gebruiken

om bij een willekeurig toerental van de generator de uitgangspanning te berekenen.

3.6.1.3 Berekeningen

- We gebruiken voor deze proef een motor met als nominaal toerental 1500 tr/min op

een nominale frequentie van 50 Hz. Voor het berekenen van het toerental bij een lagere

frequentie maken we gebruik van de regel van drie. Het toerental van de motor wordt

gegeven door de formule

𝑁motor =1500

𝑡𝑟

𝑚𝑖𝑛

50 𝐻𝑧 . 𝑓motor.

- Er is een riemoverbrenging tussen de motor en de generator en de diameters van

beide riemschijven zijn niet gelijk.

𝑛1

𝑛2=

𝐷2

𝐷1→ 𝑛2 = 𝑛1.

𝐷1

𝐷2=

100 𝑚𝑚

120 𝑚𝑚 .𝑛1 =

5

6 .𝑛1

Met

D2 en D1 : de diameters van de riemschijven.

n1 en n2 : de toerentallen van de riemschijven.

56

- Aan de hand van de frequentie en het toerental van de generator kunnen we het

aantal polenparen in de generator berekenen met de formule

𝑓 = 𝑝.𝑛 ↔ 𝑝 =𝑓

𝑛.

Hierin is

f : de frequentie in Hz.

n : het toerental in Tr/s.

p : het aantal polenparen van de generator.

Als we het gemiddelde nemen van het aantal polenparen, in elke stap berekend, dan

komen we uit op 40 polenparen.

57

3.7 De spanningsomvorming

3.7.1 Schematische voorstelling van de onderdelen

We willen de 3-fasige wisselspanning afkomstig van de alternator en de gelijkspanning

afkomstig van het zonnepaneel opslaan in een batterij. Vervolgens terug omvormen

naar de gebruikelijke netspanning. Hierop kunnen we eender welke verbruiker

aansluiten bijvoorbeeld een interactief scherm.

Algemene werking

De alternator levert een 3-fasige wisselspanning, die door een 3-fasige gelijkrichter

omgevormd wordt naar een gelijkspanning. Deze spanning is te groot en te instabiel om

een batterij op te laden. We plaatsen vervolgens dus een gepaste DC/DC omvormer.

Deze wordt aangesloten op een regelcircuit die een batterij oplaadt. Vervolgens wordt

deze batterijspanning, zijnde een DC-spanning terug omgevormd naar een AC-

spanning met de gewenste amplitude en frequentie door middel van een inverter

(wisselrichter).

Als optie kan een zonnepaneel de batterij helpen voeden.

58

3.7.2 3-fasige gelijkrichting

Een 3-fasige gelijkrichter is een component die van een 3-fasige wisselspanning een

gelijkspanning maakt.

Wiskundig kan aangetoond worden dat de gemiddelde waarde van de spanning na de

gelijkrichting 3 2

𝜋≈ 1,35 keer groter is dan de effectieve waarde van de lijnspanningen

voor de gelijkrichting.

𝑈DC = 1,35 .𝑈L(RMS) = 2,34 .𝑈𝑓RMS

Opbouw van de gelijkrichter

Een 3-fasige gelijkrichter is opgebouwd uit 6 dioden.

De volledige schakeling is verkrijgbaar in 1 behuizing, maar kan eenvoudig nagemaakt

worden door de 6 dioden te schakelen volgens het onderstaande schema.

Werking van de gelijkrichter:

Voor de

gelijkrichting

Na de gelijkrichting

59

Momentopname 1

Op klem 3 staat de grootste positieve spanning. waardoor diode C zal geleiden en

diode F zal sperren. Er komt een positieve spanning te staan aan de kathodes van

diodes A en B die ong. 0,7 V kleiner is dan deze op klem 3 op dat ogenblik. Diodes A en

B zullen dus sperren. De grootst positieve spanning wordt dus altijd doorgelaten naar

de + klem.

Op klem 2 staat de grootst negatieve spanning. Waardoor diode E zal geleiden en

diode B zal sperren. Er komt een negatieve spanning te staan aan de anodes van

diodes D en F die ong. 0,7 V kleiner is dan deze op klem 2 op dat ogenblik. Diodes D

en F zullen dus sperren. De grootst negatieve spanning wordt dus altijd doorgelaten

naar de - klem.

Momentopname 2

1 A B C

2

3

D E F

O

M

N

60

Punt M volgt de grootst positieve spanning die wordt doorgegeven aan de +pool.

Punt N volgt de grootst negatieve spanning die wordt doorgegeven aan de -pool.

Het verschil tussen beide polen geeft de gelijkspanning weer , en wordt weergegeven

door punt O.

Opmerkingen

- De uitgangspanning is geen perfect constante gelijkspanning. Voor onze toepassing is

dit niet nodig omdat de DC/DC omvormer geen constante spanning vereist aan de

ingang.

- Bij de keuze van een gelijkrichter moet rekening gehouden worden met de maximale

spanning en met de maximale stroom.

M

N

O UOut(gem)

Uf(RMS)

61

3.7.2.1 Wiskundige afleiding van de spanningsverhouding.

We kunnen besluiten dat de gelijkspanning aan de uitgang van de gelijkrichter het

verschil is tussen de grootst positieve spanning en de grootst negatieve spanning.

Omwille van symmetrie en periodiciteit beschouwen we enkel het interval 0,𝜋

6 .

Stel

f : de gelijkspanning ;

h : de spanningscurve aan de +pool ;

g : de spanningscurve aan de -pool.

f(x) = h(x) - g(x)

Als we beide leden integreren bekomen we :

𝑓 𝑥 𝑑𝑥

𝜋6

0

= 𝑕 𝑥 − 𝑔 𝑥 𝑑𝑥

𝜋6

0

Door de lineariteit van de integraal bekomen we :

𝑓 𝑥 𝑑𝑥

𝜋6

0

= 𝑕(𝑥)𝑑𝑥 − 𝑔 𝑥 𝑑𝑥

𝜋6

0

𝜋6

0

UOut(gem)

Uf(RMS)

62

De bepaalde integraal is gelijk aan de oppervlakte tussen de spanningscurve aan de +

pool en deze aan de - pool.

De oppervlakte onder de kromme die de grootst positieve spanning

weergeeft over het interval 0,𝜋

6 is de oppervlakte onder de kromme

h 𝑥 = = Ûf sin(𝑥 +2𝜋

3)

𝐴I = Ûf sin 𝑥 +2𝜋

3

𝜋6

0

𝑑𝑥 = −Ûf cos 𝑥 +2𝜋

3 0

𝜋6 = Ûf

3

2−

1

2 =

3−1

2. Ûf ≈ 0,37 . Ûf

De oppervlakte onder de kromme die de grootst negatieve spanning

weergeeft binnen het interval 0,𝜋

6 is de oppervlakte boven de kromme

𝑔 𝑥 = Ûf sin(𝑥 +4𝜋

3)

𝐴II = Ûf sin(𝑥 +4𝜋

3)

𝜋6

0

𝑑𝑥 = − Ûf cos(𝑥 +4𝜋

3) 0

𝜋6 = Ûf 0 −

1

2

= −1

2 . Ûf

De oppervlakte onder de gelijkspanningskromme over het interval 0,𝜋

6 is het verschil

van AI en AII.

AGelijkspanning = 3−1

2−

−1

2 . Ûf =

3

2. Ûf

De gemiddelde waarde van de gelijkspanning kunnen we berekenen met behulp van de

middelwaardestelling van de integraalrekening.

63

Middelwaardestelling :

Is f continu in 𝑎, 𝑏 dan bestaat er een c 𝜖 𝑎, 𝑏 (met f(c) : de gemiddelde waarde)

waarvoor geld :

𝑏 − 𝑎 .𝑓 𝑐 = 𝑓 𝑥 𝑑𝑥𝑏

𝑎

In dit geval :

c 𝜖 0,𝜋

2

𝜋

6− 0 .𝑓 𝑐 = 𝑓 𝑥 𝑑𝑥 =

3

2.

𝜋2

0

Ûf

↔ 𝑈𝑑𝑐 = 𝑓 𝑐 =

32𝜋6

=3 3

𝜋 . Ûf

𝑢𝑖𝑡 ∶ 𝑈𝑓RMS =Ûf

2 𝑣𝑜𝑙𝑔𝑡 𝑈DC =

3 6

𝜋 𝑈𝑓RMS

𝑢𝑖𝑡 𝑈L(RMS) = 3.𝑈𝑓RMS 𝑣𝑜𝑙𝑔𝑡 𝑈DC = 3 2

𝜋 𝑈𝐿RMS

Besluit :

𝑈DC = 1,35 .𝑈L(RMS) = 2,34 .𝑈𝑓RMS

64

3.7.3 De DC/DC omvormer

Afhankelijk van de rotatiesnelheid van de windturbine levert de alternator een andere

uitgangspanning. Deze variërende spanning zal zich doorvoeren naar de DC-spanning.

Enkele voorbeelden :

- bij een toerental van 125 tr/min hebben we een DC-spanning van 18,2 V.

- bij een toerental van 350 tr/min hebben we een DC-spanning van 52,5 V.

Om deze grote verschillen op te vangen plaatsen we een DC/DC-converter, met een

breed ingangsbereik. Als uitgangspanning kiezen we 15 V DC. Een ideale spanning om

een batterij van 12 V voorzien van batterijlader op te laden.

Over de DC/DC omvormer

Een DC/DC omvormer heeft een veel hoger rendement dan een lineaire

spanningsregelaar. Een lineaire spanningsregelaar slokt de overige spanning op en zet

deze om in warmte. Ook is deze omvormer kortsluitbesteding. Er zijn verscheidene

uitgangspanningen te kiezen.

65

3.7.3.1 Vermogensdissipatie in de DC/DC converter

Door de omzetting naar een lagere spanning ontstaat er een zeker vermogensverlies.

Dit vermogensverlies wordt binnenin de omvormer omgezet in warmte-energie. Bij een

te grote dissipatie van warmte, kan de omvormer oververhit raken.

Het opgenomen vermogen door de omvormer wordt door de volgende formule

weergegeven :

𝑃D =𝑃Out

Ƞ− 𝑃Out

met POUT : het uitgangsvermogen in Watt;

PD : het opgenomen vermogen door de omvormer in Watt;

Ƞ : het rendement van de omvormer.

Om de opwarming van de omvormer te berekenen kunnen we gebruik maken van deze

formule :

𝑅TH = ∆𝑇

𝑃D 𝑒𝑛 ∆𝑇 = 𝑇operationeel− 𝑇omgeving

↔ 𝑇operationeel = 𝑇omgeving + (𝑃D.𝑅TH)

met RTH : de thermische weerstand van het component tot de omgeving;

∆𝑇 : het temperatuursverschil;

PD : het opgenomen vermogen van de omvormer;

Tomgeving : de omgevingstemperatuur;

Toperationeel : de temperatuur binnen in het component.

66

2.7.3.2.1 Werking van een lineaire spanningsregelaar

Aan de hand van de werking van een spanningsregelaar kan verklaard worden waarom

de lineaire spanningsregelaar een laag rendement heeft bij grote vermogensoverdracht.

Werkingsschema :

Aan UIN wordt een veranderlijke spanning aangesloten, die wordt doorgeschakeld naar

de belasting via een transistor.

Aan de basis van de transistor staat een basisweerstand die de stroom door de

transistor begrenst. De spanning van de basis wordt geregeld door een opamp die

geschakeld is als comparator. Aan de inverterende klem van de opamp staat een

spanningsdeler die verbonden is met de uitgangsklem van de regelaar. Er staat dus een

spanning op de invertertende klem van de opamp die evenredig is met de

uitgangspanning. Aan de niet-inverterende klem staat een referentiespanning.

Als de regelaar ingeschakeld wordt zal er geen spanning op de uitgang staan en zal

VREF groter zijn dan de spanning aan de inverterende klem van de opamp hierdoor zal

er spanning aan de basis van de transistor komen te staan.

De transistor zal geleiden en de spanning aan de uitgang zal stijgen. Hierdoor zal de

spanning aan de inverterende klem hoger worden dan VREF. Dit gebeurt wanneer de

uitgangspanning van de regelaar groter wordt dan de nominale waarde.

Hierdoor zal de comparator omklappen en zal de basis van de transitor naar massa

worden getrokken en gaat de transistor sperren.

67

De spanning aan de uitgang zal terug dalen, waardoor de comparator terug zal

omklappen en de transistor opnieuw zal gaan geleiden. Door de snelheid van het

regelcircuit wordt de spanning aan de transistor geregeld tot er een stabiele toestand

zich voordoet.

Door deze wisselwerking wordt de spanning aan de uitgang van deze regelaar geregeld

naar een gewenste waarde. De spanningsval over de regelaar staat volledig over de

transistor waardoor deze bij grote vermogensoverdracht, veel vermogen dissipeert. Er

is dus veel verlies in dit component bij hoge stromen en, of bij een te hoge

ingangspanning.

2.7.3.2.2 Werking van een geschakelde DC/DC omvormer

Een geschakelde DC/DC omvormer slaat de overige spanning inductief (onder de vorm

van een magnetisch veld) en capacitief op in plaats van deze om te zetten in warmte.

Er zijn 4 soorten van deze omvormers :

- Buck (Step-down)

- Boost (Step-Up)

- Buck-Boost (Inverter)

- Flyback

Buck of Step-down convertor.

Deze omvormer verlaagd de ingangspanning tot de gewenste uitgangspanning.

Dit is het type omvormer dat wij gebruiken om de ±40 Volt te converteren naar ±15 Volt.

68

Werkingsschema :

Als de MOSFET geleid, zal er een stroom vloeien (1) door de belasting vanuit VIN. De

spoel zal de stroomverandering tegenwerken door een magnetisch veld te creëren.

De condensator aan de uitgang zorgt voor een constante uitgangspanning.

Als de MOSFET spert, zal er een inductiespanning gegenereerd worden in de spoel om

de stroomverandering tegen te werken. Het magnetisch veld wordt gebruikt om de

stroom te behouden. De inductiespanning is omgekeerd gepolariseerd waardoor het

punt A dienst doet als massapunt door de diode die nu in geleiding is. Er zal dus een

stroom vloeien (2) in de zelfde zin vanuit de spoel.

De stuurpin (Gate) van de MOSFET is bediend door een PWM-signaal (puls with

modulation) . Het controle circuit stuurt een PWM-singaal met een hoge frequentie

zodat de uitgangspanning stabiel is.

RLA

ST

1

2 - +

+ -

A

69

Het controle circuit

Het controlecircuit stuurt een PWM-signaal uit met een duty cycle die afhankelijk is van

de uitgangspanning van de omvormer.

Verschilversterker

Door een spanningsdeler wordt een deel van de uitgangspanning aangeboden aan het

controle circuit.

Het verschil van deze spanning met een referentiespanning wordt aangeboden aan een

opamp die geschakeld is als comparator (VERR).

Deze spanning wordt vergeleken met de spanning van oscilator die een

zaagtandvorminge spanning levert.

De uitgangsspanning van deze comparator is een PWM-signaal met een veranderlijke

duty cycle.

Als de uitgangspanning van de convertor stijgt zal de duty cycle dalen.

Als de uitgangspanning van de convertor daalt zal de duty cycle stijgen

70

Boost of Step-up convertor.

De omvormer zal de ingangspanning omvormen naar een uitgangspanning die altijd

groter is.

Werkingsschema :

De schakelaar is een elektronisch schakelcomponent die aangestuurd wordt door een

controle circuit afhankelijk van de uitgangspanning.

Als de schakelaar gesloten is, zal de spoel inductief opladen, er wordt een magnetisch

veld gecreëerd. Door de diode zal de spanning kan er geen stroom terugvloeien van

aan de uitgang van de omvormer.

Als de schakelaar open is, zal de spoel een inductiespanning genereren. Deze

spanning verhoogd de ingangspanning. Diode zal nu geleiden, er zal dus een spanning

komen te staan aan de uitgang die steeds groter is dan de ingangsspanning.

+ -

- +

71

Buck-boost convertor (invertor).

Deze omvormer zet de ingangspanning om naar een uitgangspanning die kleiner is en

geïnverteerd.

Werkingsschema :

De schakelaar is een elektronisch schakelcomponent die aangestuurd wordt door een

controle circuit afhankelijk van de uitgangspanning.

Als de schakelaar gesloten is, zal de spoel inductief opladen, er wordt een magnetisch

veld gecreëerd. Door de diode zal de spanning kan er geen stroom kan vloeien naar de

uitgang van de omvormer.

Als de schakelaar open is, zal de spoel een inductiespanning genereren. Deze

spanning omgekeerd gepolariseerd. Diode zal nu geleiden, er zal dus een negatieve

spanning komen te staan aan de uitgang.

+ -

- +

72

De Flyback converter.

Deze omvormer werkt op hetzelfde principe als de buck-boost convertor, maar in plaats

van een spoel word een speciaal soort transformator gebruikt omdat een gewone

transformator niet genoeg energie opslaat. Hierdoor is de uitgangspanning geïsoleerd

van de ingangspanning (galvanische scheiding).

3.7.3.2 De batterijlader

De batterijlader is gebaseerd op een loodaccu laadcontroller. Deze is ook voorzien van

een uitleeseenheid die met een microcontroller wordt aangestuurd.

De accu lader chip (UC3906N) heeft als voordelen :

- optimale controle voor een maximale capaciteit

en levensduur;

- interne laadcontroller bied twee laadstappen;

- controleert de temperatuur van de batterij;

- controleert laadspanning en laadstroom;

- laag verbruik in 'stand-by' van 1.6 mA.

73

De laadstappen

1) 'high current bulk-charge state'

Bij deze stap wordt de accu geladen met een hoge constante laadstroom (maximum

10% van de capaciteit van de batterij) tot een bepaalde ingestelde spanningswaarde is

bereikt. De accu is nu 75% tot 90% opgeladen. De batterijlader gaat nu over in de

druppel modus.

2) 'holding charge' (druppel modus)

Als de hogestroom laadstap beëindigd is zal de laadstroom dalen tot een veel lagere

laadstroom (1% van de capaciteit van de batterij). Als de batterij ontladen wordt door

een belasting, zal de lader opnieuw met de volledige stroom laden. Als de spanning nog

steeds blijft dalen dan zal de controller terug overgaan naar stap 1.

Laadschema

INGANGSPANNI

NG

ACCUSPANNIN

G

LAADSTROOM

Fase 1 Fase 2 Fase 1

74

Schema van de batterijlader

75

Uitleg bij het schema van de batterijlader

1) Meting van de laadstroom

De laadstroom wordt gemeten aan de hand

van de weerstand R9.

De meetweerstand is aangesloten aan de

ene kant op pin 3 en aan de andere kant

aan pin 2 en pin 4.

Aan de hand van het blokschema kunnen we de werking verklaren.

De ingang van weerstand R9 is verbonden met +VIN en de uitgang van de weerstand is

verbonden met pin 4 van de laadcontroller. In de controller is een comparator

geschakeld waarbij +VIN geschakeld is aan de niet-inverterende klem van de

comparator en pin 4 is aan de niet-inverterende klem geschakeld met in serie een

spanningsbron van 250 mV.

R9

76

Als er geen stroom door de weerstand vloeit is de spanning aan klem 4 gelijk aan +VIN.

Door de spanningbron in serie met klem 4 zal de grootste spanning dus op de niet-

inverterende klem staan. Hierdoor zal |USAT-| op de uitgang van de comparator staan.

Naarmate dat de stroom door de weerstand R9 toeneemt zal de spanningsval over de

weerstand toenemen. Als de spanningsval over de weerstand groter wordt dan 250 mV

dan wordt de spanning kleiner aan de inverterende klem van de comparator. hierdoor

zal |USAT+| op de uitgang van de comparator staan.

Als de comparator uitgang hoog is zal de NPN transistor A geleiden waardoor de basis

van NPN transistor B aan massa wordt gelegd. Deze kan dus niet meer geleiden

waardoor PNP transistor C geen stroom kan afvoeren en deze zal dus ook sperren.

De spanningsval over de weerstand R9 gelijk zijn aan 250 mV vooraleer de comparator

omklapt.

Volgens de wet van ohm :

𝑅 = 𝑈

𝐼 ↔ 𝑈 = 𝐼 .𝑅 𝑚𝑒𝑡 𝐼max = 10%.𝑄batterij

0,25 𝑉 = 1%.𝑄batterij.𝑅 → 𝑅9 = 2,5

𝑄batterij

A

C

B

77

Tussen de pinnen 2 en 3 staat er een opamp als comparator. Als er geen stroom door

R9 vloeit dan is de spanning op pin 2 en 3 gelijk, door de spanningspron in serie met

pin 2 zal de spanning aan de inverterende klem 25 mV groter zijn dan aan de niet-

inverterende klem waardoor |USAT-| aan de uitgang van de comparator zal komen te

staan. De NPN transistor zal dus niet geleiden en pin 1 dus niet verbonden is met

massa.

Naarmate de stroom door de weerstand R9 stijgt zal de spanning op pin 2 stijgen ten

opzichte van de spanning aan pin 3 door de spanningsval over de weerstand. Als deze

spanning meer dan 25mV groter is dan aan pin 3 zal de comparator omklappen en

|USAT+| zal aan de uitgang van de comparator komen te staan. Waar de NPN transistor

gevoed wordt en de transistor zal geleiden zodat pin 1 met massa verbonden is.

Door pin 1 al dan niet met massa te verbinden wordt er een signaal gegeven aan de

laadcontroller die de laadstroom bij het druppelladen weergeeft. De laadstroom bij het

druppelladen is maximaal 1% van de capaciteit van de batterij.

De spanningsval over de weerstand R9 gelijk zijn aan 25 mV vooraleer de comparator

omklapt en de controller signaal geeft.

Volgens de wet van ohm :

𝑅 = 𝑈

𝐼 ↔ 𝑈 = 𝐼 .𝑅 𝑚𝑒𝑡 𝐼max = 1%.𝑄batterij

0,025 𝑉 = 1%.𝑄batterij.𝑅 → 𝑅9 = 2,5

𝑄batterij

2) ledindicatie van de laadstatus

De 2 indicatie leds worden van voedingspanning

voorzien aan de hand van een drukknop die

ingedrukt moet worden om de status te bekijken. Dit

doen we om onnodig energieverbruik door de leds

en voorschakelweerstanden te vermijden.

De leds worden van massa voorzien door de

laadcontroller.

PIN 9

PIN 7

78

3) Weerstanden voor de drempelspanningen

Aan het schema zijn nog weerstanden toegevoegd die de

klemspanning van de batterij terugbrengen naar de laadcontroller. De

controller kan aan de hand hiervan de laadstroom regelen.

Door R7 en R8 wordt de helft van de klemspanning teruggebracht naar

de laadcontroller

Door R5 en R6 wordt 1/6 van de klemspanning teruggebracht naar de

laadcontroller, dit is juist de celspanning aangezien de batterij bestaat

uit 6 in serie geschakelde cellen.

4) Spanningsmeting van de batterij met de PIC

De klemspanning wordt aan de hand van een spanningsdeler

verbonden met een analoog kanaal van de microcontroller.

Berekeningsvoorbeeld

Bij een batterijspanning van 11,7 V en de potentiometer volledig ingeschakeld.

𝐼 = 𝑈

𝑅totaal=

11,7𝑉

100𝑘 + 51𝑘 + 5𝑘=

11,7

156000 𝑑𝑢𝑠 ∶ 𝑈Bat =

11,7

156000. 56 000 = 4,2 𝑉

Om de microcontroller te beveiligen is een diode toegevoegd naar massa en een diode

naar de +5 V. Zodat de analoge waarde steeds tussen de -0,7 V en de +5,7 V blijft. Dit

is een beveiliging tegen omgekeerd polariseren en tegen overspanning.

79

5) Temperatuursmeting met de PIC

Om de batterij te beveiligen tegen oververhitting tijdens

het laden wordt de batterijtemperatuur gemeten.

We meten de temperatuur met een LM35, deze levert 10

mV/°C.

bv. bij 45 °C levert de LM35 een spanning van 450 mV

De temperatuur van de batterij zal in normale omstandigheden nooit boven de 100 °C

zijn. De uitgangstemperatuur van de LM35 zal dus nooit boven 1 V stijgen.

Om nauwkeuriger te kunnen meten leggen we aan de VREF klem een spanning van 1

Volt met behulp van een spanningsdeler.

De 1024 mogelijke variabelen worden nu verdeeld onder een spanningsbereid van 0 tot

1 Volt. Waardoor de analoog naar digitaal conversie 5 keer nauwkeuriger gebeurt.

6) De voeding van de microcontroller

De microcontroller wordt gevoed met +5 V. De klemspanning van de batterij kan tot 12

V bedragen, we gebruiken dus een lineaire spanningsregelaar om over te gaan naar +5

V. Er worden nog condensators geplaatst naar de massa om de 5 V lijn af te vlakken en

om hoogfrequente ruis weg te werken.

De microcontroller wordt slechts gevoed als schakelaar S2 ingedrukt is. Dit voorkomt

verspilling van energie.

80

7) De microcontroller en het lcd display.

Het lcd display is in 4 bits modus aangesloten aan de microcontroller voor

gegevensoverdracht.

Met de potentiometer R11 kan het contrast van het scherm worden geregeld.

De schakeling aan MCLR (master clear ) klem geeft een automatische reset bij het

opstarten van de controller. Na enkele ms is de condensator opgeladen en staat er +5V

op de klem.

Om de microcontroller te programmeren maken we gebruik van ICSP (in circuit serial

programming) met behulp van een PICKIT.

Deze is aangesloten via een connector op :

- ICSP CLK (RA1) = clock

- ICSP DAT (RA0) = data

- VPP (RA2) = hier komt de 'hoogspanning ' op ±13 V (high voltage

programming)

- VDD = +5 V (voeding vanuit de USB-poort van de computer)

- VSS = 0 V

81

8) Het programma ingeladen in de microcontroller

1: /*******************************************************************************

******************************************************************************** ************************

2: Project verticale windmolen GIP 6 TIW

3: opdracht: uitlezen van de celspanning en batterijspanning, temperatuur van de

4: batterij en omgevingstemperatuur via ADconversie en dit op een LCD plaatsen.

5: Met behulp van een drukknop worden de verschillende parameters achtereenvolgens

6: getoond.

7: materiaal: PIC 16F690 op PCB "battery_charger_3906"

8: compiler : mikroCPRO van MikroElektronica

9: programmer : ICSP via PICKIT2 v2.50

10: programmeur: Cottignies Pieterjan 6TIW nr: 03

11: 13-05-14 V 0.3 extended program

12: ********************************************************************************

******************************************************************************** ************************/

13: // LCD connections

14: sbit LCD_RS at RC2_bit;

15: sbit LCD_EN at RC3_bit;

16: sbit LCD_D4 at RC7_bit;




20: sbit LCD_RS_Direction at TRISC2_bit;

21: sbit LCD_EN_Direction at TRISC3_bit;

22: sbit LCD_D4_Direction at TRISC7_bit;




26: //drukknop connections

27: sbit Switch at RB4_bit;

28: //define button Switch parameters

29: #define Switch_Pin 4

30: #define Switch_Port PortB

31: #define Debounce_Time 30

32: unsigned short count;

33: // Messages LCD

34: char message0[] = "LCD configured";

35: char message1[] = "Celvolt. Batvolt";

36: char messageV[] = "V";

37: char message2[] = "GIP 6 TIW";

38: char message3[] = "Vert. windmolen";

39: char messageTB[] = "Temp. batterij";

40: char messageTA[] = "Temp. omgeving"; 41:

42: //variables

43: unsigned long VoltValue; //hierin komt het 10bits resultaat AD conversie

44: unsigned long VoltCalc; //hierin komt de berekende ingangsspanning op AN0

45: unsigned long BatCalc; //hierin komt de berekende batterijspanning

46: unsigned long CelCalc; //hierin komt de berekende celspanning

47: unsigned short ADreg; //hierin komt de ADCON0 instelling voor de 3 ADC's

48: unsigned int tempinC; //hierin komt de berekende temperatuur

49: //strings , pointers

50: char *Voltage = "0.000"; // Used to display voltage on LCD

51: char *Battery = "00.00"; //used to display Battery Voltage on LCD

52: char *temp = "000.0"; //used to display temperature on LCD

82

53: //functions

54: void Lcd_init1() 55:

56: Delay_ms(100);

57: Lcd_Cmd(_LCD_Clear); // clear LCD

58: Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF); // cursor off 59: Lcd_Out (1,4,message2);

60: Lcd_Out(2,2,message0); // display "lcd configured" 61: Delay_ms(2000);

62: Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

63: LCD_Out(1,1,message3);

64: LCD_Out(2,4,message2);

65:

66: //End LCD

67: void Display_Volts() 68: LCD_Cmd(_LCD_CLEAR);

69: Voltage[0] = CelCalc/1000 + 48; //extract thousands

70: Voltage[2] = (CelCalc/100)%10 + 48; //extract hundreds

71: Voltage[3] = (CelCalc/10)%10 + 48; //extract tens

72: Voltage[4] = (CelCalc/1)%10 + 48; //extract units 73: Battery[0] = BatCalc/10000 + 48;

74: Battery[1] = (BatCalc/1000)%10 + 48;

75: Battery[3] = (BatCalc/100)%10 + 48;

76: Battery[4] = (BatCalc/10)%10 + 48;

77: Lcd_Out(2,2,Voltage); //display voltage 78: Lcd_Out(2,11,Battery);

79: Lcd_Out(1,1,message1); //displays message1

80: Lcd_Out(2,6,messageV); // displays V for volts 81: Lcd_Out(2,16,"V");

82: Lcd_Out(2,1,"=");

83: Lcd_Out(2,10,"=");

84:

85: void display_temperature() //convert temp to characters 86:

87: if(tempinC/1000) //als MSB een "1" oplevert 88: temp[0]=tempinC/1000+48;

89: else temp[0]= ' ';

90: temp[1] = (tempinC/100)%10 + 48; //extract tens digit

91: temp[2] = (tempinC/10)%10 + 48; //extract ones digit

92: temp[4] = (tempinC)%10 + 48; //extract tenths digit

93: //print temperature on LCD 94: Lcd_Out(2,1,temp);

95:

96: void measure_voltage(unsigned short con0 ) 97:

98: ADCON0 = con0;

99: ADCON0.ADON = 1; // AD conv on

100: Delay_us(20); //acquisition time with margin

101: ADCON0.GO = 1; // start conversion

102: while (ADCON0.GO) continue; // wait until conversion complete 103: VoltValue = ADRESL;

104: VoltValue = VoltValue + (ADRESH<<8);

105: VoltCalc = VoltValue*5000/1023; //neem als voorbeeld 1000 als resultaat in

VoltValue

106: CelCalc = VoltCalc*485/1000; //uit meting bepaald = verhouding c

celspanning (Vsense pin 13) t.o.v. ingangsspanning AN0

107: BatCalc = VoltCalc*291/100; //uit meting bepaald = verhouding batt

terijspanning t.o.v. spanning aan ingang van AN0

108: if ((BatCalc & 0x0000000F) >= 5) 109:

110: BatCalc = BatCalc + 1;

111:

83

112:

113: void measure_temp(unsigned short con0 ) 114:

115: ADCON0 = con0; //stel het te meten kanaal in

116: ADCON0.ADON = 1; // AD conv on

117: Delay_us(20); //acquisition time with margin

118: ADCON0.GO = 1; // start conversion

119: while (ADCON0.GO) continue; // wait until conversion complete 120: VoltValue = ADRESL;

121: VoltValue = VoltValue + (ADRESH<<8); //gemeten spanning 0...1000mV op 10 bits

122: tempinC = VoltValue * 1000/1023; // omrekening 10mV = 1°C 123: Lcd_Chr(2,7,223);

124: Lcd_Chr(2,8,'C');

125:

126: void main()

127: OSCCON = 0x70; //interne oscillator op 8 MHz; we werken in

128: //INTOSCIO mode (zie CONFIG settings)

129: ANSEL = 0x0F; //enkel AN0...AN3 als analoge ingang

130: ANSELH = 0; //RC6 en RC7 moeten digitaal worden gezet! (LCD)

131: ADCON1 = 0b01010000; // clock fosc/16

132: TRISB = 0b00010000; //enkel RB4 als input 133: count = 0;

134: Lcd_Init();

135: Lcd_init1();

136:

137: do

138: if (Button(&Switch_Port,Switch_Pin,Debounce_Time,0)) //debounce switch active 0 139:

140: if (!Switch) //als drukknop is ingedrukt 141: count++;

142: if (count==4) count = 1; 143:

144: while(!Switch); //wacht tot drukknop wordt losgelaten 145:

146: switch (count)

147: case 1:

148: ADreg = 0b10000000;//right justified,voltage reference(=VDD),

149: //channel select(AN0), GO/Done = 0, ADON=0

150: measure_voltage(ADreg); //we meten op AN0 de spanning 151: Display_Volts();

152: break;

153: case 2: 154: LCD_Cmd(_LCD_CLEAR);

155: ADreg = 0b11001000;//right justified,voltage reference(=Vref),


157: measure_temp(ADreg); //we meten op AN2 de batterij temp. 158: display_temperature();

159: Lcd_Out(1,1,messageTB); //display Battery Temp.

160: break;

161: case 3: 162: LCD_Cmd(_LCD_CLEAR);

163: ADreg = 0b11001100; //right justified,voltage reference(=Vref),


165: measure_temp(ADreg); //we meten op AN3 de omgevingstemperatuur 166: display_temperature();

167: Lcd_Out(1,1,messageTA); //display Ambient Temp.

168: break; 169:

170: Delay_ms(50);

171: while(1);

172: //end main

84

3.7.3.3 De batterij

Oplaadbare batterijen zijn elektrochemische cellen die stroom kunnen leveren, en die

door het aansluiten op een spanningsbron zich kunnen opladen door de chemische

processen in omgekeerde richting te doorlopen.

3.7.3.3.1 Soorten oplaadbare batterijen

- loodaccu (Pb) ;

- nikkel-cadmium (Ni-Cd) ;

- nikkel-metaalhydride (NiMH) ;

- nikkel-waterstof (NiH2) ;

- lithium-ion (Li-ion) ;

- lithium-ion polymeer (Lipo) ;

- natriumzwavel (NaS) ;

- lithium-zwavel (Li-S) .

3.7.3.3.1.1 De loodaccu

Energie per massa-eenheid : 30 à 40 Wh/kg

Vermogen per massa-eenheid : 180W/kg

Zelfontlading = 3 - 20%/maand

aantal laadcycli : 600-800

laadefficiëntie tot 92%

85

De loodaccu heeft als voordelen

- een zeer eenvoudige accu bestaande uit water,zwavelzuur en lood ;

- ze kunnen een hoge elektrische stroom leveren ;

- relatief goedkoop ;

- gemakkelijk te recuperen, recycleren ;

- hoge celspanning van 2,0 volt per cel.

nadelen

- lage energie per massa-eenheid;

- corrosieve werking van zwavelzuur;

- explosiegevaar door knalgas bij overladen;

- zelfontlading;

- vaste oriëntatie.

Opmerking

Een gelaccu is een variant op de loodaccu deze is iets duurder, maar kan gebruikt

worden in elke oriëntatie, heeft minder zelfontlading, maar is gevoeliger voor

overladen.

86

Werking van de accu

Een accucel bestaat uit 2 loden (Pb) platen in een vloeistof met 37% H2SO4

(zwavelzuur) en 63% zuiver water (H2O).

Aan de kathode (- pool) :

bij het ontladen vindt de volgende reactie plaats :

Pb (s) + SO42− (aq) → PbSO4 (s) + 2 e− ∆𝐸 = −0,356 𝑉

bij het opladen wordt de reactie uitgevoerd van rechts naar links, zodat de

oorspronkelijke reactieproducten opnieuw bekomen worden.

Aan de anode (+ pool) :

bij het ontladen vindt de volgende reactie plaats :

PbO2 (s) + SO42− (aq) + 4 H+ + 2 e− → PbSO4 (s) + 2 H2O (l) ∆𝐸 = 1,685 𝑉

bij het opladen wordt de reactie uitgevoerd van rechts naar links, zodat de

oorspronkelijke reactieproducten opnieuw bekomen worden.

Door de reacties die tegelijk plaatsvinden is de is de celspanning het

potentiaalverschil bij beide reacties.

UCEL = 1,685V + (-0,356V) = 2,041V

3.7.3.3.1.2 De nikkel-cadmium accu (Ni-Cd)

Dit is een droge accu op basis van nikkel en cadmium.


Vermogen per massa-eenheid : 150W/kg

Zelfontlading = 10%/maand

aantal laadcycli : 2000


87

Voordelen

- lange levensduur;

- lage productiekosten;

- bestand tegen hoge temperaturen, lange belasting, veel laadcycli

Nadelen

- geheugeneffect*;

- onderhoud nodig;

- giftige stoffen (cadmium);

- lage energiedichtheid.

*geheugeneffect : bij het herhaaldelijk gedeeltelijk ontladen zal de capaciteit

afnemen, de capaciteit die overblijft is de daadwerkelijk gebruikte capaciteit.

3.7.3.3.1.3 De nikkel-metaalhydride accu (NiMH)

Dit is een accu op basis van nikkel en een metaalhydride (een binding van een

metaal met waterstof, maar ze vertonen het eerder gedrag van een legering tussen

2 metalen)


Vermogen per massa-eenheid : 250-1000 W/kg

Zelfontlading = ± 30%/maand

aantal laadcycli : 500-1000


88

Voordelen

- kunnen goed tegen wisselende belastingen;

- hoge vermogensdichtheid;

- milieuvriendelijk;

- minder geheugeneffect.

Nadelen

- kortere levensduur;

- hoge zelfontlading.

3.7.3.3.1.4 De nikkel-waterstof (NiH2)

Een nikkel-waterstof accu (NiH2) is een accu op basis van nikkel en waterstof. Het

verschil met een nikkel-metaalhydrideaccu is het gebruik van waterstof in een tot

82,7 bar gevuld drukvat.

Energie per massa-eenheid : ±75 Wh/kg

Vermogen per massa-eenheid : 220 W/kg

Zelfontlading : zeer klein

aantal laadcycli : 20.000


3.7.3.3.1.5 De lithium-ion accu (Li-ion)

Dit type accu wordt heel vaak gebruikt vanwege de hoge energiedichtheid.

Energie per massa-eenheid : 160 Wh/kg

Vermogen per massa-eenheid : 190-1200 W/kg

Zelfontlading = 5 à 10%/maand

aantal laadcycli : 1200

laadefficiëntie tot 80 à 90%

http://www.cyclopaedia.nl/wiki/Bar_(druk)

89

Voordelen

- hoge energiedichtheid;

- geringe zelfontlading;

- geen geheugeneffect;

- hoog vermogen;

- milieuvriendelijk.

Nadelen

- hoge kostprijs;

- explosiegevaar bij hoge temperaturen.

3.7.3.3.1.6 De lithium-ion polymeer (Lipo)

Deze accu wordt veel gebruikt vanwege de hele hoge energiedichtheid. Ze heeft

voornamelijk de eigenschappen van een (Li-ion). Door de lage inwendige weerstand

kan deze een hoge stroom leveren. Deze soort accu's mogen echter nooit

onderladen worden.

Energie per massa-eenheid : 130-200 Wh/kg

Vermogen per massa-eenheid : max. 2800 W/kg

Zelfontlading = ± 5 %/maand

aantal laadcycli : >1000

laadefficiëntie tot 99,8%

3.7.3.3.1.7 De natriumzwavel accu (NaS)

Dit type accu is voornamelijk grootschalig gebruikt, deze maakt gebruik van vloeibaar

natrium en zwavel waardoor deze constant op de hoge temperatuur moet gehouden

worden van ±350°C.

90

Voordelen

- onbeperkt laden en ontladen zonder dat de levensduur vermindert;

- hoge energiedichtheid ;

- goedkope grondstoffen.

Nadelen

- hoge corrosiviteit van het vloeibaar natrium;

- hoge temperatuur.

3.7.3.3.1.8 De lithium-zwavel-accu (Li-S)

Dit type accu heeft heel erg grote energiedicht en zijn ook relatief licht. Dit is echter

nog een nieuw soort accu.

Energie per massa-eenheid : 350 Wh/kg

Vermogen per massa-eenheid : max. 1750 W/kg

Zelfontlading = < 5 %/maand

2.7.3.3.2 Keuze van de accu

We hebben nood aan een oplaadbare batterij die een hoge stroom kan leveren, die

een hoge laadefficiëntie heeft en herhaaldelijk gedeeltelijk mag ontladen worden

(geen geheugeneffect) .

We kozen voor een loodaccu, door de vaste opstelling is de lage energiedichtheid en

de vaste oriëntatie geen belemmering. We gebruiken een batterijlader die we

beveiligen tegen overladen om explosiegevaar te voorkomen. Dit type accu kan een

hoge stroom leveren en is relatief goedkoop.

91

3.7.3.4 De DC/AC omvormer (inverter)

Om de 12 Volt gelijkspanning van de batterij om te vormen naar een 230V

sinusoïdale wisselspanning gebruiken we een wisselrichter (inverter).

Eigenschappen van de omvormer :.

- Merk : Eminent

- Type : EM3991

- Uitgangsvermogen : 150 W (continu) 300 W (piekvermogen)

- Ingangspanning : DC 12 V

- Uitgangspanning : AC 220-240 V

- Frequentie : 50 Hz ± 3 Hz

- Beveilinging : overspanningsbeveiliging, laagspanningsbeveiliging, zekering

Werking van een DC/AC omvormer

Een inverterschakeling is opgebouwd uit : een H-bridge van elektronische

schakelcomponenenten, een PWM-module (Puls Breedte Modulatie) , spoelen en

een condensator.

92

In de eerste halve periode zullen Q1 en Q4 geleiden, Q3 en Q2 sperren.

In de tweede halve periode zullen Q2 en Q3 geleiden, Q1 en Q4 sperren.

Hierdoor zal de stroom in de belasting omgekeerd vloeien in de tweede halve

periode t.o.v. de eerste. We bekomen dus een wisselspanning.

RLA

ST R

LAST

93

Omdat de wisselspanning ook mooi sinusoïdaal zou zijn wordt het PWM signaal

gemodelleerd. We proberen het verloop van een sinus na te bootsen met een PWM

signaal. Om dit signaal te maken vergelijken we een sinusvormig signaal met een

draaggolf met een bepaalde frequentie. Zo bekomen we een signaal die het

spanningsverloop van een sinus nabootst.

Ook worden er 2 spoelen (L1 , L2) geplaatst om een sinusoïdale stroom te bekomen,

en een condensator op een sinusoïdale spanning te bekomen.

Opmerkingen

- De schakelcomponenten Q1 en Q2 (of Q3 en Q4) mogen nooit samen in geleiding

zijn, anders ontstaat er een kortsluiting.

- Het PWM signaal wordt afwisselen op Q1/Q4 en Q2/Q3 geplaatst. Opdat alle

schakelcomponenten gelijk zouden gebruikt worden en om de levensduur te

verlengen.

- IGBT's zijn zeer goede schakelcomponenten voor deze omvormers, ze kunnen snel

schakelen zoals een MOSFET en ze kunnen veel stroom geleiden zoals bipolaire

transistoren.

94

3.7.3.5 De verbruiker

Na omvorming hebben we van een wisselspanning met veranderende amplitude en

frequentie een sinusoïdale wisselspanning gemaakt met een frequentie van 50 Hz en

met een amplitude van ±230 Volt.

Hierdoor kunnen we alle Europese toestellen die werken op deze spanning en

frequentie aansluiten op de windturbine en zonnepaneel.

95

3.8 Uitwerking en realisatie van de windturbine

Na het vergelijken van verschillende types windturbines besloten we het Savonius

type rotor te ontwerpen.

We gingen proefondervindelijk te werk bij het ontwerpen van de windturbine.

Aan de hand van een voorstudie maakten we een eenvoudig prototype op schaal

1:2.

Aan de hand van het prototype wordt het definitieve eindontwerp gemaakt.

96

3.8.1 Schetsen en ontwerpen van het prototype

Naarmate de ontwerpen vorderen worden deze steeds meer concreet en van

afmetingen voorzien.

97

3.8.2 Realisatie van het prototype

Het volledige prototype werd in ijzer gemaakt om de kostprijs van dit tussentijds

model laag te houden.

In 6 lesuren werd een prototype gemaakt van waar we kunnen vertrekken om

verbeteringen door te voeren en het definitieve ontwerp te tekenen.

3.8.3 3D tekenen van de definitieve turbine

Bij de constructie van het definitieve model werden de schoepen aangepast en er

werd ook een ophanging uitgetekend voor de generator en een steun voor de

volledige constructie .

98

3.8.4 Materiaallijst

STUKLIJST GIP -WINDTURBINE- GROEP 1

Onderdeel Stuks Maat lengte volume (in mm²) gewicht/stuk (kg) totaalgewicht (kg) kostprijs zonder BTW (euro) kostprijs met BTW (euro) werkuren

alu plaat rond 2 Ø1200x3 - 1699156 4,7 9,4 23,51 28,45

alu as (vol) 1 Ø50 2250 4417848 12,2 12,2 30,55 36,97

borgmoer 8 M18 -

draadstang 4 M6 1102 31158 0,1 0,3 0,86 1,04

alu buis vierkant 3 40x40x3 440 183460 0,5 1,5 3,81 4,61

alu plaat rond 2 Ø230x5 - 190720 0,5 1,1 2,64 3,19

alu buis vierkant 3 40x40x3 1000 426240 1,2 3,5 8,84 10,70

alu plaat rechthoek 3 80x120x3 26520 0,1 0,2 0,55 0,66

bout inbus 8 M18x35

alu plaat rond 1 Ø140x5 75719 0,2 0,2 0,53 0,64 0,5

borgmoer 2 M12

moer 1 M12

bout inbus 18 M3x40

borgmoer 18 M3x40

alu plaat rechthoek 1 60x10 160




alu plaat rechthoek 12 262x2 1000 525770 1,5 17,5 43,65 52,82 1

alu plaat rechthoek 1 120x180x2

alu as ( vol) 1 Ø110x48

Moeren, bouten, lagers en riem 45

Montage Windmolen 3

8430358 48,3 120,84 191,22 10

steunschijven voet

poten voet

steunvoetjes

479179 1,3

Prijs per kilo (alu)

2,5

Prijs/werkuur

75

Totaal

941,22750

3,32 4,01

2,59 3,13plaatje koppelstuk

as koppelstuk

motorsteun met sleuf, boven

motorsteun, schuin tegen as

motorsteun , recht

motorsteun hoofdlat, plat

schoep

1,3

374588 1,0 1,0

1

2

2

0,5

Kost aan werkuren

moeren flens + motor

flens motor

boutjes flens + motor

hoofdschijven

as

draadstangen

verstevigingsbalk voet

99

3.8.5 2D tekeningen

Om te onderdelen van de turbine te laten maken moeten er duidelijke bemaatte 2D

tekeningen gemaakt worden zodat de ruwe materialen van op de materiaallijst

kunnen bewerkt worden tot de benodigde onderdelen.

3.8.5.1 2D tekeningen van de generatorsteun

De steun bestaat uit 4 onderdelen die samengelast worden.

100

//steunstuk deel 1 2D

101


102


103


104

//steunstuk afstandsmaten

105

3.8.5.2 2D tekeningen van de windturbine steunpoot

106

// poot

107

// verstevigingsbalk voet

108

3.8.5.3 Boven -en onderplaat en schoepen

De bovenplaat, onderplaat worden gelazerd waardoor er geen 2D tekeningen nodig

waren, er werd enkel een universeel (.dxf) bestand doorgestuurd van de onderdelen.

3.8.5.4 De schoepen

Van de schoepen werd een .dxf bestand gemaakt van de sheetmetal om de

plooibank in te stellen.

3.8.5.5 Assemblage

Door de afwezigheid van Dhr. Vynckier heeft de praktische realisatie enkele

maanden stil gelegen. We kwamen in tijdsgebrek. Door besparingen mochten we de

turbine niet maken op deze schaal. We moesten hem maken op kleinere schaal, door

deze wijziging hebben we turbine niet volledig kunnen afwerken.

109

4 Besluit

Mijn gip was voor mij een hele uitdaging. Het volledige project uit het niets beginnen

ontwerpen was helemaal niet vanzelfsprekend. Stap per stap kwamen we tot ons

definitief ontwerp waarin we met de volledige klasgroep onze insteek in hebben.

Alle ideeën die aangebracht werden, werden door de klasgenoten besproken en

samen met de groep werd er beslist om het idee al dan niet te gebruiken. Na het

realiseren van het prototype kwamen er nog enkele problemen naar boven. We

bedachten op elk probleem een oplossing en verdeelden het werk om het definitieve

ontwerp te tekenen. Bij problemen konden we altijd terecht bij klasgenoten en

technische leraars.

Ook leerden we samenwerken in team. Door iedereen z'n eigen inbreng te laten

doen, was het mogelijk om het prototype nog veel te verbeteren. Een goede

groepsgeest was hier onmisbaar.

Hoewel de vorderingen voor de gip slechts op gang kwamen als het schooljaar reeds

een hele tijd bezig was, vind ik dat alles vrij vlot verlopen is. Ik ben tevreden met het

eindresultaat dat we bereikt hebben.

110

5 Literatuurlijst:

- VAN WIJK, M., 'Dynamo' , internet, 2013-11-07,

(http://www.marcovw.nl/Motor/Dynamo/dynamo.htm)

- WIKIPEDIA, 'Generator (energietechniek), 2014-03-10,

(http://nl.wikipedia.org/wiki/Generator_(energietechniek)#Alternator_of_dynamo)

- WIKIPEDIA, 'Alternator', 2013-04-17, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Alternator)

- MILES, 'ES DIY Motor Challenge', 2009-12-05, (http://endless-

sphere.com/forums/viewtopic.php?f=28&t=14484&start=75 )

- HOWSTUFWORKS, 'How alternators work', 2013-11-07,

(http://auto.howstuffworks.com/alternator2.htm )

- ADRYL ELEKTROTECH LTD., 'Alternator Stators/ Fields', 2005, (http://www.adryl.com/p-

excitermotors.html)

- WIKIPEDIA, 'Stator', 2013-05-13, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Stator)

- WIKIPEDIA, Simpel 3 faset generator', 2007-12-12

(http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Simpel-3-faset-generator.gif)

- WIKIPEDIA, Inductie (elektriciteit), 2013-10-09, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Inductie_(elektriciteit))

- FRIGO-TECHNIEK, 'Warmptepomp', 2013-11-07, (http://www.frigo-

techniek.be/warmtepomp.html)

- WIKIPEDIA, 'Warmtepomp', 2014-05-23, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Warmtepomp)

- DAIKIN, 'Warmtepompen' 2013-11-07', (http://www.daikin.be/nl/warmtepompen/index.jsp)

- LOK INSTALLATIETECHNIEK, 'Voordelen en werking warmtepomp', 2013-11-07,

(http://www.lokinstallatietechniek.nl/koeling/?id=31)

- ECN, 'Van zonnestraal tot zonnestroom', 2013-28-11,

(https://www.ecn.nl/fileadmin/ecn/units/zon/docs/psp00068.pdf)

- ONBEKEND, 'Fotovoltaïsche of PV-zonnepanelen en dakpan zonnepanelen', 2009,

(http://www.zonnepanelen-bedrijven.be/fotovoltaische-zonnepanelen.html)

- GREENBRIDGE, 'Green bridge wetenschapspark: innovatiepool', 2014,

(http://www.greenbridge.be/wetenschapspark)

- WIKIPEDIA, 'Amorf' , 2013-09-03, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Amorf)

- WIKIPEDIA, 'Windmolen', 2014-04-14, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Windmolen)

http://www.marcovw.nl/Motor/Dynamo/dynamo.htm

http://nl.wikipedia.org/wiki/Generator_(energietechniek)#Alternator_of_dynamo

http://nl.wikipedia.org/wiki/Generator_(energietechniek)#Alternator_of_dynamo

http://nl.wikipedia.org/wiki/Alternator

http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=28&t=14484&start=75

http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=28&t=14484&start=75

http://auto.howstuffworks.com/alternator2.htm

http://www.adryl.com/p-excitermotors.html

http://www.adryl.com/p-excitermotors.html

http://nl.wikipedia.org/wiki/Stator

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Simpel-3-faset-generator.gif

http://nl.wikipedia.org/wiki/Inductie_(elektriciteit)

http://www.frigo-techniek.be/warmtepomp.html

http://www.frigo-techniek.be/warmtepomp.html

http://nl.wikipedia.org/wiki/Warmtepomp

http://www.daikin.be/

http://www.lokinstallatietechniek.nl/koeling/?id=31

https://www.ecn.nl/fileadmin/ecn/units/zon/docs/psp00068.pdf

http://www.zonnepanelen-bedrijven.be/fotovoltaische-zonnepanelen.html

http://nl.wikipedia.org/wiki/Amorf

http://nl.wikipedia.org/wiki/Windmolen

111

- BIEMANS C., 'Avances in New en Sustainable Energy Conversion en Storage Technologies',

2004-09-24, (http://www.kennislink.nl/publicaties/perspectieven-van-windenergie)

- WIKIPEDIA, 'Driefasensysteem', 2007-03-15,

(http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Driefasensysteem.jpg)

- POWER ONE, 'Cooling DC-DC converters', 2014-01-25, (http://www.power-

one.com/sites/power-one.com/files/coolingcnvrts.pdf)

- TRACO, 'DC/DC converters', 2014-01-25, (http://www.tracopower.com/products/dc-dc-

converters/)

- ONBEKEND, 'Upwind and downwind defined', 2014-01-21,

(http://www.theweatherprediction.com/habyhints/32/)

- GERARD J.W. , 'Wind energy', 2008-10-01,

(http://www.mstudioblackboard.tudelft.nl//duwind/Wind%20energy%20online%20reader/)

- MATHEW. S., 'Stand-alone wind energy conversion system with maximum power transfer

control', 2009-09-11, (http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-

33052009000300006&script=sci_arttext)

- ONBEKEND, 'Types of wind turbines vawt', 2014-01-21,

(http://verticalwindturbines.blogspot.be/2013/03/types-of-wind-turbines-vawt.html)

- MAXIM INTEGRATED, 'DC-DC converter tutorial', 2001-11-29,

(http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/2031)

- WIKIPEDIA, 'Active rectification', 2013-03-23,

(http://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_rectification)

- WIKIPEDIA, 'DC to DC converter', 2014-03-21, (http://en.wikipedia.org/wiki/DC-to-

DC_converter#Switched-mode_conversion)

- ECPROJECTS, 'Switch mode power supply/ regualtor', 2014-01-04,

(https://www.youtube.com/watch?v=jwjkOXWu2zk)

- KHBO, 'Windenergie: generatoren', 2014-05-06,

(http://users.khbo.be/peuteman/windenergie2/5sessie2machines.pdf)

- PEUTEMAN J., 'Generatoren in windturbines', 2014-05-03,

(file:///C:/Users/Lucas/Downloads/2392010132222-Generatoren%20in%20windturbines.pdf)

- WIKIPEDIA, 'Driefasige asynchrone motor' , 2013-11-29,

(http://nl.wikipedia.org/wiki/Driefasige_asynchrone_motor)

- WIKIPEDIA, 'Kooianker', 2013-12-22, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Kooianker)

- GALLON, 'Lagers voor lagerblokken', 2014-05-25,

(http://download.gallon.be/default.aspx?cid=19_009)

http://www.kennislink.nl/publicaties/perspectieven-van-windenergie

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Driefasensysteem.jpg

http://www.power-one.com/sites/power-one.com/files/coolingcnvrts.pdf

http://www.power-one.com/sites/power-one.com/files/coolingcnvrts.pdf

http://www.tracopower.com/

112

- SKF, 'Bepaling van de lagergrootte', 2014-05-06, ('http://www.geers-

industrie.be/upload/file/SKF%20-%206000NL%20-%2000%20-%2003%20-

%20Selection%20of%20bearing%20size.pdf)

- BUSSE L., 'ZF wind power', 2012-06,

(https://doks.khlim.be/do/files/FiSe40288a2237bb06990137bcf3370d03f2/E12_S_ENT_01_Buss%

E9Len_De%20BalWietse;jsessionid=A22772ADDF40DD295EF279E07CD01C0F?recordId=SIWT

40288a2237bb06990137bcf3370d03f1)

- WIKIPEDIA, 'Oplaadbare Batterij', 2013-11-27, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Oplaadbare_batterij)

- WIKIPEDIA, 'Loodaccu', 2014-02-28, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Loodaccu)

- WIKIPEDIA, 'Nikkel-cadmium-accu', 2013-06-04, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Nikkel-cadmium-

accu)

- WIKIPEDIA, Nikkel-metaalhydrideaccu, 2014-05-10, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Nikkel-

metaalhydrideaccu)

- WIKIPEDIA, Nikkel-waterstof-accu, 2013-09-11, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Nikkel-waterstof-

accu)

- WIKIPEDIA, Lithium-ion-accu, 2014-03-26, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion-accu)

- WIKIPEDIA, Lithium-ion-polymeer-accu, 2014-03-27, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion-

polymeer-accu)

- WIKIPEDIA, Natrium-zwavelaccu, 2013-03-14, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Natrium-zwavel-accu)

- WIKIPEDIA, Lithium zwavel-accu, 2013-03-15, (http://nl.wikipedia.org/wiki/Lithium-zwavel-accu)

Geïntegreerde proef - Weeblylucasderuyter.weebly.com/uploads/4/9/2/9/49297967/gip... ·...

Documents

Transcript of Geïntegreerde proef - Weeblylucasderuyter.weebly.com/uploads/4/9/2/9/49297967/gip... ·...