Navmotor som generator: undersökning av navmotorns
verkningsgrad då den används som generator

Sammanfattning: Det finns ett ökande intresse för mindre generatorer hos såväl ägare till
fritidshus som segelbåtar. Ofta handlar det endast om att kunna driva en
dator, navigationsutrustning, ett larm och någon mindre belysning. Målet för
detta examensarbete är att mäta verkningsgraden hos en navmotor, avsedd för
cyklar, då den används som generator.

En ställning byggdes där två navmotorer monterades. Överförningen av mekanisk
energi skedde med en rem. Navmotorn som användes som generator var tvungen
att ha sin hjulaxel roterande fritt för att man skall kunna mäta momentet på
navgenertorn. Detta löstes genom att lagra hjulaxel i ställningen.
Momentmätare monterades fast i ställningen och på navgeneratorn, som mothåll.

Kalibrering av momentmätaren skedde genom att en känd momentarm monterades på
navgeneratorns axel, på vilken sedan kända vikter hängdes. Detta skapade ett
känt moment. Olika vikter hängdes på och mätning av utspänningen från
momentmätaren relaterades, för varje vikt, till det kända momentet.

Momentet skulle mätas vid stationärt tillstånd, utan att andra variabler,
såsom temperatur, störde mätningen. Detta löstes genom att momentmätningen
gjordes med en Wheatstone-brygga med två trådtöjningsgivare som var monterade
på ett plattjärn. Trådtöjningsgivarna reagerade som ställbara motstånd när
plattjärnet böjdes av navgeneratorns moment. Detta gav en potentialskillnad i
Wheatstone-bryggan och därifrån kunde ett moment räknas ut.

Mätningarna gjordes med hjälp av en dator och med programmet MATLAB och en
NiDAQ-box kopplad till datorn. NiDAQ-boxen samlade in mätningar av moment och
varvtal, den mekaniska energin, som spänningsvärden som sedan kunde relateras
till de verkliga storheterna. Den elektriska energin ut från navgeneratorn,
spänning och ström, mättes manuellt med hjälp av två multimetrar.

Verkningsgraden är som högst mellan ca 200 varv/min och 400 varv/min, oavsett
strömuttag, och den ligger mellan 60% och 80%. Verkningsgraden som funktion
av varvtalet ökar kraftigt till att börja med för att sedan plana ut på högre
varvtal, typiskt 200-400 varv/min och ett högre strömuttag ger lägre
verkningsgrad. Förhållandet mellan spänning och varvtal är tämligen linjärt,
ju högre varvtal ju högre spänning och uttagen effekt ökar linjärt med ökande
varvtalet. Dessutom visar resultatet att ju mer ström man tar ut ju högre
moment krävs för att driva generatorn.