Eigenbau: Asynchrongenerator und Notstrom

  • Hallo Jung's


    Ich habe eine Lösung für das Problem der Spannungskonstandhaltung im Inselbetrieb.


    Spannungskonstandhaltung über veränderbare Erregerkapazität.
    Das heißt, dass bei Lastwechsel Kondensatoren zu oder abgeschaltet werden, so dass je nach Last unterschiedlich viele Kondensatoren in Parallelschaltung zur Erregung des Asynchrongenerators eingesetzt werden.


    Für dieses Projekt werde ich einen AVR oder C51 Mikrocontroller einsetzen. Die Ströme und Spannungen aller 3 Phasen des Generators werden vom Controller überwacht und dieser errechnet dann die für diese Leistung notwendige Erregerkapazität und schaltet für jede Phase individuell die Kondensatoren. So das auch für asymmetrische Lasten die Spannung für jede Phase in einem festgelegten Bereich konstant gehalten wird. Der Vorteil diese Reglung ist das sie fiel schneller ist als eine Reglung der Spannung über die Motordrehzahl und vor allem ist sie Frequenz stabil!



    Man kann natürlich auch beide Methoden kombinieren um eine noch konstantere Spannung zu erhalten. Ist aber auch mehr Programmieraufwand und die Frequenz ist dann auch nicht mehr konstant.



    Ich plane eine solche Regelung für ein Selbstbau Stromaggregat einzusetzen, der V8 Dieselmotor und der Asynchrongenerator mit 250 kVA ist schon vorhanden und hat mir nur die Abholung gekostet. Keine Angst ich will das Teil nicht als BHKW einsetzen ist für meine Hütte ein wenig zu groß. Das Stromaggregat soll 1 bis 2 mal im Jahr für ein großes 7 tägiges Festival das mein Verein veranstaltet eingesetzt werden. Bis jetzt leihen wir uns so ein Teil immer aus und das ist schweineteuer.


    Hoffentlich komme ich günstig an die Kondensatoren sonst wird es nichts mit dem Projekt oder hat von euch jemand einen günstigen 200 bis 300 kVA Synchrongenerator abzugeben.;-_

    MFG


    Marcel

  • Hallo,

    Spannungskonstandhaltung über veränderbare Erregerkapazität.
    Das heißt, dass bei Lastwechsel Kondensatoren zu oder abgeschaltet werden, so dass je nach Last unterschiedlich viele Kondensatoren in Parallelschaltung zur Erregung des Asynchrongenerators eingesetzt werden.


    Nun ja, von der Idee her finde ich das garnicht so schlecht, aber wie willst du die Kondensatorpackete schalten, ohne dabei Spannungsspitzen zu verursachen?


    Das Stromaggregat soll 1 bis 2 mal im Jahr für ein großes 7 tägiges Festival das mein Verein veranstaltet eingesetzt werden. Bis jetzt leihen wir uns so ein Teil immer aus und das ist schweineteuer.


    Das hört sich so an, als wenn damit ziemlich viel Veranstaltungselektronik versorgt werden soll!
    Moderne Digitaltechnik nimmt auf der einen Seite Spannungsschwankungen sehr übel, andererseits "Versauen" die in neuen Digitalendstufen eingebauten recht großen Schaltnetzteile das Netz mit den schönsten Oberwellen.
    Ich würde in jedem Fall mal prüfen, ob die Haftpflicht des Vereins auch für schäden durch die Stromversorgung eintritt! (Besser ist das immer, auch wenn nur mal ein Neutralleiter fehlt! :pfeifen: )

    Hoffentlich komme ich günstig an die Kondensatoren sonst wird es nichts mit dem Projekt oder hat von euch jemand einen günstigen 200 bis 300 kVA Synchrongenerator abzugeben.


    Hast du schon mal bei E-bäh reingeschaut, da wird hier und da auch schon mal so ein Generator, oder sogar ein komplettes "Kraftwerk" angeboten! Leztens gab es dort so einen Hänger von der Telekom, 250 KVA, Kabeltrommeln, Anschlüsse usw. eigentlich recht preiswert!


    Gruß Dachsgärtner


    PS: 250 KVA für ein Festival, ist wohl ziemlich laut und hell dort... ^^|__|

  • Hallo Jungs,


    Grundsätzlich, Asynchrongenerator ist zum Aufbau einer Insellösung nicht geeignet oder nur mit großem Aufwand.
    Die Gefahr von Überspanungen ist extrem hoch.
    :tot: Beim Einsatz eines Mikrocontroller ist ein Schaden aufgrund von Überspannungen zu 99% vorgegeben. :tot:
    Mikrocontroller werden eingesetzt, um die Frequenz an Asynchrongeneratoren konstant zu halten. Bei jeder Leistungsänderung ist auch eine Drehzahländerung vorhanden.
    In manchen WKAs sind Schaltungen (mit Operationsverstärker) eingebaut wo es möglich ist im Inselbetrieb zu fahren. Bei einer Asynchrongeneratorleistung von z.B 100kWe werden 10 bis 50% an Leistung im Inselbetrieb bereitgestellt. An den Generatoren sind dann aber noch zusätzlich Schwungscheiben um Lastspitzen und Lasteinbrüche zu glätten.
    Der Einsatz eines Mikrocontrollers schließt ja schon die Arbeitsweise aus. Der MC arbeitet mit einer Frequenz, und überwacht nicht ständig alle A/D-Wandler u.s.w..


    Elektronische Schaltungen überwachen ständig und reagieren mit Lichtgeschwindigkeit auf die Veränderung.


    Bei neuen Schaltungen ist ein MC eingebaut, der hat aber keine Überwachungsaufgaben. Der dien nur zur Anzeige der Messwerte und Einstellungen am Display.



    Ich kenne die Regelungen für Inselbetrieb (für WKAs) in dieser Ausführung.
    1. Spannungsregelung (mit elektronischer Schaltung) an jeder Phase mit Kondensatoren.
    2. Überspannungsschutz (mit elektronischer Schaltung) an jeder Phase mit Kurzschluss der Phasen.
    3. Frequenzüberwachung (mit elektronischer Schaltung oder Mikrocontroller)
    4. Schnelle Verstelleinheit an der Turbine, schließen / öffnen der Turbine in 1 bis 2s.
    5. Schwungscheibe am Generator.
    6. Netztrennschalter


    Gruß

  • Hallo Marc,


    Deine Lösung für eine Spannungsregelung erkaufst Du mit einer extrem schwankenden Frequenz. Die Spulen des Generators zusammen mit den Kondensatoren bilden einen LC Schwingkreis der den Erregerstrom und damit die Frequenz des erzeugten Drehstromes bestimmt. Zu jedem kapazitiven Wert ergibt sich ein Wert für die Frequenz. Siehe:



    http://de.wikipedia.org/wiki/Schwingkreis



    Gruß Technikfreak

  • Hallo Technikfreak


    Beschäftige dich erst eingehend mit Asynchronmotoren / Asynchrongeneratoren. Die Aussage das sich die die Frequenz des erzeugten Drehstromes beim Zuschalten der Kondensatoren ändert ist nicht richtig. |__|:-)
    Da hat wieder ein Theoretiker zugeschlagen!!!!!!
    Informiere dich, welche Aufgaben die Kondensatoren bei Asynchrongeneratoren haben. :aberglaube:
    Das die Ausgangsfrequenz durch Oberwellen versaut ist, ist ja auch jeden bekant und nicht zum Betreiben elektronischer Geräte geeignet ist, siehe auch den Beitrag von Dachsgärtner.


    Die Frequenz ist von der Generatordrehzahl und Polzahl abhängig. |__|:-)
    Eine geringe Änderung der Drehzahl und Frequenz stellt sich aufgrund der Abgabeleistung ein. |__|:-)


    Gruß

  • Hallo HXYZ,


    Klar Theorie, weil in der Praxis nimmt man halt lieber einen Synchron für Inselbetrieb.

    Zitat

    Die Frequenz ist von der Generatordrehzahl und Polzahl abhängig.


    bei Motoren und Netzparallelbetrieb, ja.


    Aber bei Inselbetrieb? Da muß das Netz ""simuliert"" werden. Wie macht man das einfacherweise? Erklärs mir.



    Ach ja,


    Spannung und Frequenz werden also beide (lichtschnell) elektronisch überwacht. Würde das Sinn machen, wenn die Frequenz nicht auch über den Erregerstrom oder Erregerstromfrequenz beeinflußt werden kann? Und wie wirds wohl gemacht?


    Zitat

    Das die Ausgangsfrequenz durch Oberwellen versaut ist, ist ja auch jeden bekant und nicht zum Betreiben elektronischer Geräte geeignet ist, siehe auch den Beitrag von Dachsgärtner.


    Die elektronischen Geräte erzeugen aber auch erst die Oberwellen!


    Gruß
    Technikfreak

  • Hallo Technikfreak,


    Das Netz muss nicht simuliert werden.


    Preisfrage:
    Weshalb entsteht am einem Asynchronmotor / Asynchrongenerator Spannung und Frequenz, wenn der Anker sich dreht, obwohl kein Magnet im Anker ist?
    Beim Synchrongenerator ist der Anker ja magnetisch und durch die Drehung wird die Spannung und Frequenz erzeugt, alles ist OK.


    Bei der Verwendung eines Asynchrongenerators muss man versuchen den Eisenanker magnetisch zu machen.
    Da kommen die Kondensatoren zum Einsatz.
    Die Kondensatoren bewirken das sich im Anker ein Magnetfeld aufbaut (Blindstrom).
    Das Magnetfeld ist aber abhängig von der Leistung, Drehzahl, Art der Leistungsabnahme (induktiv oder kapazitiv) u.s.w..


    Ich habe keinen WKA im Einsatz mit Inselbetrieb. Ein Freund hat aber so eine Zusatzeinrichtung. Da werde ich in den nächsten Tagen Kontakt aufnehmen und die besichtigen. Die Drehzahl des Asynchrongenerators werde ich beobachten, ob das so ist, wie du schreibst, dass sich die Drehzahl Extrem ändert bei verschiedenen Leistungen.


    Gruß

  • Oh sorry HXYZ, hab Deinen Beitrag erst jetzt gelesen.

    Zitat

    Die Kondensatoren bewirken das sich im Anker ein Magnetfeld aufbaut (Blindstrom).
    Das Magnetfeld ist aber abhängig von der Leistung, Drehzahl, Art der Leistungsabnahme (induktiv oder kapazitiv) u.s.w..


    genau richtig. Der Blindstrom fließt zwischen den Kondensatoren und den Generatorspulen hin und her mit der Frequenz die sich nach der Formel für den LC Schwingkreis ergibt, bei dieser einfachen Regelung.

    Zitat

    Ich habe keinen WKA im Einsatz mit Inselbetrieb.


    Deswegen wollte ich Marc-1980 auch vor dem Asynchron warnen. Auch weil bei seinem Eisatz vielleicht auch mal 0-100 % Leistung gefahren werden.
    Dann sind Drehzahlbereich und Spannungsspitzen besonders hoch.

    Zitat

    von z.B 100kWe werden 10 bis 50% an Leistung im Inselbetrieb bereitgestellt.


    ich denke mal wohl genau aus dem Grund.
    Bei Maschinen in der Größenordnung beschränke ich mich lieber auf die Theorie. Ein Fehler in der Theorie kostet vielleicht einen Lacher , ein Fehler in der Praxis aber Geld und/oder Gesundheit.


    Gruß
    Technikfreak

  • Hallo,

    Deswegen wollte ich Marc-1980 auch vor dem Asynchron warnen. Auch weil bei seinem Eisatz vielleicht auch mal 0-100 % Leistung gefahren werden.
    Dann sind Drehzahlbereich und Spannungsspitzen besonders hoch.


    Und das kann gerade wenn Veranstaltungelektronik damit angefahren wird schnell mal ein paar zigtausend€ kosten, deshalb auch mein dezenter Hinweis auf die haftpflichtvers.!


    Bei Maschinen in der Größenordnung beschränke ich mich lieber auf die Theorie. Ein Fehler in der Theorie kostet vielleicht einen Lacher , ein Fehler in der Praxis aber Geld und/oder Gesundheit.


    Mein nicht ganz so kleiner Notstromer ist bei 46KW mit 81 A pro Aussenleiter angegeben, bei 250KW wären das so über den Daumen 400 A ! :verrueckt:
    Und wenn so ein Aggi bei einer Veranstaltung eingesetzt wird, dann ist durchaus Vorstellbar, das alleine der Ausfall hier ohne Redunante Auslegung zu einer Massenpanik führen könnte, mal ganz schwarz gemalt. Ich wollte da nicht den Kopf für hinhalten müßen! |__|:-)


    Gruß Dachsgärtner

  • 250 kVA ist richtig viel Leistung, und Sicherheit hat bei mir absolute Priorität. Am liebsten wäre mir auch ein Synchrongenerator.


    Werde mir jedoch weiterhin gedanken machen wie man die Sache mit einem Asynchron-Generator lösen kann ohne sich zu große Nachteile einzukaufen.



    Die Reaktionszeit des Mikrocontrolers stellt denke ich kein großes Problem dar. Kopfzerbrechen bereiten mir mehr die Kondensatoren und eventuell auftretende Spannungsspitzen.



    Wenn wir das Projekt realisiere würde ich in den Motorkühlkreislauf einen Wärmetauscher integrieren um ein Pool und das Duschwasser zu heizen. Juhu nie wieder kalt duschen.

  • Hallo,


    bin neu hier und gerade dabei ein 5.5kw Eigenbau-BHKW zu planen. Die Notstrom-Problematik habe ich auch schon durchdacht - und bin auf diese Lösung gekommen:
    Einen Synchrongenerator zusätzlich zum netzparallelen Asynchrongenerator "leer" mitlaufen zu lassen. Der Asy. soll per Starkstromstecker angeschlossen werden. Bei längerem Stromausfall einfach den Stecker des Asy. ziehen und Sync. einstecken. Dann Anlage vom Netz trennen und BHKW starten. -> Inselbetrieb. Mir ist klar, dass ein zusätzlicher Gen. Geld kostet, aber wie ich in diesem Thread gesehen habe, scheint es alles andere als einfach zu sein, einen Asy. inseltauglich zu machen.


    Falls "leer" mitlaufen nicht möglich oder zu großer Verschleiß/Reibungsverluste, könnte man natürlich auch nur den Riemen von einem auf den anderen Gen. umlegen...


    Ist die angesprochene Lösung machbar und sinnvoll?


    Grüße
    Dieter

  • Hallo,

    Der Asy. soll per Starkstromstecker angeschlossen werden. Bei längerem Stromausfall einfach den Stecker des Asy. ziehen und Sync. einstecken. Dann Anlage vom Netz trennen und BHKW starten. -> Inselbetrieb.


    Diese Lösung ist "Gemeingefährlich" |__|:-)


    Zun einen wäre auf den Steckerstiften Spannung, da der Asynchrongenerator ja Netzparallel betrieben werden soll. Zum anderen, was ist wenn in dem Moment das Netz zurückkommt, in dem du den Synchrongenerator einsteckst?


    Nee, also wenn überhaupt, dann gehört hier eine festverdrahtete Schützschaltung rein, die auch vernünftig gegeneinander verriegelt ist. Aber ob sowas dann vom EVU abgesegnet wird? _()_


    Aber nur mal so in den Raum geworfen, wieviel Stunden brauchst du so im Schnitt Notstrom im Jahr?
    Lohnt der Aufwand, oder wäre ein 200,--€ Baumarktaggi hier evtl. für die notwendigen Verbraucher eine Alternative?
    (Sagt Dachsgärtner, der seinem Notstromi mal wieder kaputtgestandene Starterakkus für 300 Tacken neu kaufen darf! ^^|__| )


    Das mit dem andauernd mitlaufenlassen, ich weiß nicht....
    ...wenn dann fände ich die lösung mit dem zusätzlichen ankuppeln geschickter (evtl. mit einer Elektrokupplung) und dann vernünftig gesteuert.


    Man stelle sich einmal bei der manuellen Lösung vor Ehefrau, Sohn oder Tochter wollen im falle des Stromausfalles evtl. im Dunkeln und unter Streß umschalten....
    ....und dann kommt gerade das Netz zurück wärend sie mit der Hand im Dunkeln nach den Steckerstiften tasten! :tot:


    Gruß Dachsgärtner

  • Hallo Dachsgärtner,


    danke für deine Antwort.
    Das muss ich nochmal durchdenken - mit der Gefährdung für den Bediener hast du natürlich recht...


    Gruß
    Dieter

  • Hallo zusammen,
    es gibt auch selbstanlaufende Synchronmotoren mit zusätzlichem (schaltbaren) Kurzschlußkäfig im Anker, also quasi alles in einem.
    Kann man nicht "normale" Synchrongeneratoren auch so schalten? ?(?(?(
    Das würde am ehesten Sinn machen. Ob es sich lohnt bleibt die Frage.


    Zitat

    Sagt Dachsgärtner, der seinem Notstromi mal wieder kaputtgestandene Starterakkus für 300 Tacken neu kaufen darf! ^^|__|


    Au ja, hab meine soeben noch mit einem Impulslader wiederbeleben können. Geht einigermaßen wieder, aber der Lack ist ab.


    Gruß
    Technikfreak