Unipolargeneratoren für Kleinwindenergieanlagen

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

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.

• 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

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.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Unipolargenerator?

Ein Generator, der auf dem Prinzip der Unipolarinduktion basiert und eine konstante Gleichspannung ohne Kommutator erzeugen kann.

Warum sind Unipolargeneratoren für Kleinwindenergieanlagen (KWEA) interessant?

Sie können kleine Gleichspannungen und große Gleichströme liefern, was ideal für das Laden von Akkumulatoren in KWEAn ist.

Welche technischen Herausforderungen gibt es bei Unipolargeneratoren?

Hauptprobleme sind die geringe induzierte Spannung und die hohen Verluste an den Bürstenkontakten bei der Abnahme großer Ströme.

Welche Generatortypen wurden in der Arbeit untersucht?

Es wurden Modelle nach Poirson, DePalma, Trombly/Kahn, Valone und Stampa analysiert und verglichen.

Was ist das Ziel der experimentellen Untersuchung in dieser Arbeit?

Die Verifikation einzelner Komponenten, wie der spiralförmigen Leiterscheibe, hinsichtlich Leiterwiderstand, Leerlaufspannung und Lastkennlinien.