Vielä tuosta BLDC eli hiiliharjattomasta kestomagneettimoottorista/generaattorista.
Yksi tuohon hydrogeneraattoriin speksaamastamani moottorista oli arvoiltaan seuraava:
Nimellisjännite 24 V
Maksimiteho 576 W
Käämin resistanssi 0,088 ohm
Kv 128 RPM/V
Kt 0,0746 Nm/A
Häviömomentti 0,079 Nm
Tuosta voi laskea, että Io eli virta tyhjäkäyntipyörityksessä on 0,079/0,0746 = 1,06 A
Sitten heitetään luvut laskuriin:
Brushless Motors are very efficient at converting electrical in to mechanical energy. We can use motor constants to calculate brushless motor efficiency.
www.radiocontrolinfo.com
Vaikkapa 24 V ja 24 A, jolla tulee syöttötehoksi 576 W ja akselitehoksi 500 W. Copper losses 51 W ja iron losses 25 W. Copper losses on käämityksessä syntyvä lämpö ja iron losses sisältää kaiken hukan mikä tulee tyhjäkäyntivirraksi. Hyötysuhde 86,8%
Käsin laskine saa efektiiviseksi jännitteeksi 24V - 24 A *0.088 ohm = 21,89 V ja kierrosluvuksi 128*21,89 = 2802 rpm. Vääntömomentiksi (24-1,06) A * 0,0746 Nm/A= 1,711 Nm. Niistä laskemalla teho 502 W.
Generaattorina sitten, jos roottori tuottaisi tuon 1,711 Nm ja 2802 rpm eli 502 W, menisi siitä ensin tuo 0,079 Nm momenttihäviöhin eli jäisi 1,632 Nm, joka vastaisi 21,88 A virtaa. Virrasta tulisi jännitehäviötä käämityksessä 1,925 V. Eli jännite olisi 2802/128-1,925=20,0 V. Tehoa siis saisi ulos 437 W ja hyötyuhde olisi samainen 87%.
Tuolla käämityksellä ei suurempaa virtaa voi ottaa ellei myös vääntömomenttia ole enemmän. Muuten roottori hidastuu. Roottorin hidastuessa samassa tuulessa vääntömomentti kyllä kasvaa, mutta roottorin optimaalinen hyötysuhde tulee tietyllä pyörimisnopeudella, joka on kutakuinkin lineaarinen tuulen nopeuden kanssa (tuolloin lavan kohtauskulma pysyy vakiona).
Jotta virralla ja jännitteellä olisi voimakkaampi yhteys, pitäisi käämityksen vastusta kasvattaa. Jos sitä kasvatta paljon, hyötysuhde heikkenee rajusti. Vaikkapa 0,3 ohmilla olisi edellisen tilanteen hyötysuhde vain 67 %. Silloin tuo 502 W tapauksen virta olisi samat 21,88 A, mutta jännite vain 15,33 V.
Hyvää hyötysuhdetta haettaessa siis on pidettävä käämityksen vastus pienenä, jolloin jännite on hyvin lineaarinen kierrosluvun funktio.
