Für ergiebige, zuverlässige und kostengünstige Kleinwindenergieanlagen (KWEA) besteht Bedarf in den entwickelten Volkswirtschaften, in denen KWEAn einen Beitrag zur Bewältigung der Energiewende leisten können. Das größere Marktpotential liegt in Schwellen- und Entwicklungsländern, wo die elektrische Energie nur mit großem Aufwand oder gar nicht verfügbar ist. Die Windenergie wird i. d. R. in mit einer (kleinen) Gleichspannung betriebenen Akkumulatoren zwischengespeichert. Wünschenswert für die Nutzung in KWEAn sind Generatoren, die kleine Gleichspannungen und große Gleichströme liefern können.
Gegenstand dieser Arbeit ist es zu klären, ob Unipolargeneratoren in KWEAn kleine Gleichspannungen und große Gleichströme zuverlässig und kostengünstig erzeugen können.
Inhaltsverzeichnis:
1. Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Ziel
2. Wirkungsweise eines Unipolargenerators
2.1 Effektbetrachtung an einem Modell
2.2 Die Unipolarinduktion
3. Nutzung der Unipolarinduktion in technischen Anwendungen
3.1 Unipolargenerator
3.2 Energiespeicher
3.3 Drehzahlmesser
4.Realisierte Generatortypen
4.1 Generator nach Poirson
4.2 Generator nach DePalma
4.3 Generator nach Trombly und Kahn
4.4 Generator nach Valone
4.5 Generator nach Stampa
4.6 Zusammenfassung der Generatoreigenschaften
5.Auslegung eines Unipolargenerators
5.1 Entwurf eines Unipolargenerators
5.2 Randbedingungen für den Unipolargenerator einer Kleinwindenergieanlage
5.3 Auslegung des Magnetkreises
6. Experimentelle Untersuchung einzelner Komponenten
6.1 Aufbau des Messstandes
6.2 Aufbau der spiralförmigen Leiterscheibe
6.3 Messung des Leiterwiderstandes
6.3.1 Messergebnisse
6.3.2 Auswertung des Versuches
6.4 Messung der Leerlaufspannung
6.4.1 Messergebnisse
6.4.2 Auswertung des Versuches
6.5 Zeitliche Signalverl¨aufe der Leerlaufspannung
6.5.1 Messergebnisse
6.5.2 Auswertung des Versuches
6.6 ahme der Lastkennlinien
6.6.1 Messergebnisse
6.6.2 Auswertung des Versuches
6.7 Belastungsmessung
6.7.1 Messergebnisse
6.7.2 Auswertung des Versuches
7. Zusammenfassung und Ausblick
A. Anhang
A.1 Liste der Formelzeichen
B. Materialeigenschaften
B.1 Materialkonstanten
B.2 Magnetkonstanten
C. Ergänzendes Formelwerk
D. Platinenmaße und -entwurf
E. Messwerte
E.1 Messung der Leerlaufspannung
E.2 Zeitliche Signalverläufe der Leerlaufspannung
E.3 Aufnahme der Lastenkennlinien
E.4 Belastungsversuch
Literaturverzeichnis
Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)
- 1. Einleitung
- 1.1 Motivation
- 1.2 Ziel
- 2. Wirkungsweise eines Unipolargenerators
- 2.1 Effektbetrachtung an einem Modell
- 2.2 Die Unipolarinduktion
- 3. Nutzung der Unipolarinduktion in technischen Anwendungen
- 3.1 Unipolargenerator
- 3.2 Energiespeicher
- 3.3 Drehzahlmesser
- 4. Realisierte Generatortypen
- 4.1 Generator nach Poirson
- 4.2 Generator nach DePalma
- 4.3 Generator nach Trombly und Kahn
- 4.4 Generator nach Valone
- 4.5 Generator nach Stampa
- 4.6 Zusammenfassung der Generatoreigenschaften
- 5. Auslegung eines Unipolargenerators
- 5.1 Entwurf eines Unipolargenerators
- 5.2 Randbedingungen für den Unipolargenerator einer Kleinwindenergieanlage
- 5.3 Auslegung des Magnetkreises
- 6. Experimentelle Untersuchung einzelner Komponenten
- 6.1 Aufbau des Messstandes
- 6.2 Aufbau der spiralförmigen Leiterscheibe
- 6.3 Messung des Leiterwiderstandes
- 6.3.1 Messergebnisse
- 6.3.2 Auswertung des Versuches
- 6.4 Messung der Leerlaufspannung
- 6.4.1 Messergebnisse
- 6.4.2 Auswertung des Versuches
- 6.5 Zeitliche Signalverläufe der Leerlaufspannung
- 6.5.1 Messergebnisse
- 6.5.2 Auswertung des Versuches
- 6.6 Aufnahme der Lastkennlinien
- 6.6.1 Messergebnisse
- 6.6.2 Auswertung des Versuches
- 6.7 Belastungsmessung
- 6.7.1 Messergebnisse
- 6.7.2 Auswertung des Versuches
- 7. Zusammenfassung und Ausblick
- Unipolarinduktion und deren Anwendung in Generatoren
- Analyse und Bewertung von verschiedenen Unipolargeneratortypen
- Entwicklung eines Generator-Entwurfs für Kleinwindenergieanlagen
- Experimentelle Verifikation einzelner Komponenten des Entwurfs
- Bewertung des Potenzials des Unipolargenerators für KWEA
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)
Diese Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung und Auslegung eines Unipolargenerators für die Verwendung in Kleinwindenergieanlagen. Die Arbeit hat zum Ziel, die grundlegenden Prinzipien der Unipolarinduktion aufzuzeigen, bereits realisierte Unipolargeneratoren zu analysieren und basierend darauf einen Generator für KWEA zu entwerfen und auszuwählen. Des Weiteren sollen einzelne Komponenten des ausgewählten Generators experimentell untersucht werden.
Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)
Das erste Kapitel stellt die Motivation und das Ziel der Arbeit vor. Das zweite Kapitel erläutert die Wirkungsweise eines Unipolargenerators anhand eines Modells und erklärt das Prinzip der Unipolarinduktion. Das dritte Kapitel beleuchtet die Anwendung der Unipolarinduktion in technischen Anwendungen wie Generatoren, Energiespeichern und Drehzahlmessern.
Kapitel 4 präsentiert eine Übersicht über realisierte Unipolargeneratortypen und vergleicht ihre Vor- und Nachteile. In Kapitel 5 erfolgt die Auslegung eines Unipolargenerators für eine Kleinwindenergieanlage. Die Arbeit betrachtet die Randbedingungen für den Einsatz in städtischen Umgebungen und analysiert den Magnetkreis. Das sechste Kapitel dokumentiert die experimentelle Untersuchung einzelner Komponenten, wie beispielsweise der spiralförmigen Leiterscheibe, und die Ergebnisse der Messungen.
Schlüsselwörter (Keywords)
Die Arbeit konzentriert sich auf Unipolargeneratoren für Kleinwindenergieanlagen, Unipolarinduktion, Magnetkreis-Auslegung, experimentelle Untersuchung, Leiterwiderstand, Leerlaufspannung, Lastkennlinie, Belastungsversuch. Sie untersucht die Effizienz, die Einsatzmöglichkeiten und das Potential des Unipolargenerators für KWEA im Vergleich zu konventionellen Generatoren.
- Quote paper
- Lee Kirsten (Author), 2013, Unipolargeneratoren für Kleinwindenergieanlagen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/455589
