Eigenbau: Synchronisierung eines Synchrongenerators mit dem Netz

  • Hallo!


    Ich habe vor ein BHKW (Gasgenerator) in Betrieb zu nehmen, um NUR FÜR MICH ausreichende Elektrische Energie zu erzeugen. Momentan bin ich meistens im EU-Ausland, wo die Einspeisung und Verkauf dezentraler Energie vom Gesetz her nicht geregelt ist.


    Das BHKW sollte - wenn Heizung notwendig ist - genügend Strom produzieren für das Haus und für eine W-W Wärmepumpe mit einem Kompressor 3kW 400V/50Hz, sowie Brunnenpumpe 230V ca. 750W. Es ist bekannt, daß einschlägige Kompressoren einen großen Anlaufstrom haben, so ist es ratsam, den Kompressor über das NETZ anlaufen zu lassen und wenn der Generator seine Nennumdrehung erreicht hat, die WP auf den Generator umzuschalten. Die Umschaltung erfolgt in der Regel in 5-8ms.


    Muß ich erst die Phasen des Generators mit dem Netz synchronisieren, um einen Schock dem Kompressormotor zu ersparen?


    Oder kann ich einfach umschalten und der Kompressor wird durch eine gewisse Trägheit weiterlaufen, ohne Bremsmomente zu erleiden?


    Eine andere Lösung erscheint mir auch:


    Beim Hochfahren des Generators lasse ich den Kompressor am Generator hängend starten. Bei niedriger Drezahl - wenn der AVR mitmacht - wäre die Frequenz niedriger und damit der Start des Kompressors "WEICH". Ich könnte sogar durch modulieren der Dehzahl des Gasmotors in Abhängigkeit der Aussentemperatur die WP ständig auf einer Leistung halten die eben notwendig ist. (Nicht immer mit Vollgas)


    Hier bleibt nur noch zu lösen wie die anderen Verbraucher ihr 50Hz erhalten. (Evtl. mit 2 Generatoren und mechanisher Übersetzung um beim zweiten die Drehzahl (1500/3000) zu halten. Oder mit Frequenzumrichter, der für Drehstrom nicht gerade billig ist.


    Wer kann mir hier mit Ideen helfen? ?(

  • Moin Moin und willkommen im Forum.


    Habe ich das richtig verstanden - Du hast nen Notstromer mit Gasmotor???
    Wenn das Teil AVR hat dann kann es nicht - nicht ohne Umbau - Netzparallel betrieben werden. Was steht auf dem Leistungsschild Dauerleistung/Spitzenleistung ??? Welchen Anlaufstrom zieht die WP? Kann man die evt. Stern-Dreieck-Schalten??


    MfG

  • Hallo Alikante,


    Danke für Deine Antwort.


    Ja, ich werde einen Notstromer mit Gasmotor haben. Dem will ich einen Abgaswärmetauscher verpassen und die übrige Abfallhitze auch entnehmen. So wird eigentlich ein kleines BHKW entstehen. Der Synchrongenerator hat AVR.


    Ich will keineswegs ins Netz einspeisen! Bekäme auch kein Cent dafür. Es geht also nicht um "Netzparallelbetrieb". Das würde auch andere Massnahmen voraussetzen (Überwachung, Trennung, etc.)


    Meine Frage ging um die Synchronisierung, um den bereits am Netz angelaufenen Kompressormotor auf den Generator ohne Schaden umzuschalten. Wie könnte ich meinen Generator am einfachsten mit dem Netz Phasengleich laufen lassen, bevor ich den Kompressor (und die anderen Verbraucher) umschalte? Für rein ohmische Belastungen ist das kein Problem.


    Ein 2-poliger Synchrongenerator läuft mit 3000 1/min. Dies entspricht 50 1/sec oder 50 Hz oder 20ms. De es um Drehstrom geht, sind die Phasen 120 Grad oder 6,67ms voneinander entfernt. Wenn der Generator dem Netz gegenüber nun um eine halbe Phase verschoben ist, ist das etwa 3,3ms. Beim Umschalten des Kompressors auf den Generator also wird der Stator des Kompressors ein magnetfeld erzeugen, das mit dem Rotor nicht unbedingt im Einklang steht.


    Übrigens: Die Umschaltung einer WP (Kompressor) auf Nachttarif ist kein Problem, da beide Tarife der EVU Phasengleich sind. (Es handelt sich um den gleichen Strom.)

  • Jo Jo das ist mir schon klar - bin Elektriker ;-_ ;-_


    Ich sags mal einfach - um den Generator zu synchronisieren brauchst du fast die selbe Steuerung wie für Netzparallelbetrieb!!
    Und das geht bei dem AVR geregelten Notstromern nicht (nur mit riesen Aufwand).


    Meine Frage gin in die Richtung ob dein Notstromer nicht groß genug (Spitzenleistung) um den kurzen Anlaufmoment der WP glatt zu bügeln??


    Deshalb brauchst du erstmal den Anlaufstrom oder zumindes nen Faktor für die WP und die Spitzenleistung des Generator.
    Alternativ wäre denkbar ne Sanftanlaufschaltung mit Kondensatoren in die WP zu basteln.
    Ein Umschalten von Netz auf Generator halte ich für Problematisch, wobei Du hier auch eine "Spannungslose Verweilzeit" im ms Bereich einbauen könntest. Aber ob das die WP Steuerung mitmacht ??


    MfG

  • Hallo,

    Ich sags mal einfach - um den Generator zu synchronisieren brauchst du fast die selbe Steuerung wie für Netzparallelbetrieb!!


    Ich war als Richtfunker bei der Fa. Y-Tours (Werbeslogan wir buchen sie fluchen) ))))


    Zur versorgung der Funktrupps hatten wir immer 2 Notstromer dabei, die mittel "Netzumschaltkoffer" ohne Unterbrechung für den Verbraucher umgeschaltet werden. Man wählte dazu mittels Kippschalter das gerade gestartete Aggregat an, nach einem Moment (jeh gleichmäßiger beide Geräte liefen, jeh länger dauerte dies) und dann sah man an einer Kontrollampe, das die Spannungsversorgung umgeschaltet wurde. Nun konnte das andere Gerät abgeschaltet werden. Ich neheme an, das die geräte in dem Momet umschalteten, wo bei beiden Spannungsquellen der Nulldurchgang war.
    Für Netzparalellbetrieb muß ich eben wirklich synchronisieren, zum Umschalten denke ich reicht es mittels Elektronik im günstigen Moment zu schalten.
    Ein Mitarbeiter meines EVU sagte mir mal, das sie früher einfach mittels Duspol einfach die Spannung zwischen L1 vom Generator und L1 Netz gemessen haben, wenn die Glimmlampe aus war wurde geschaltet...
    ...er sagte das sei heute Verboten, aber passiert sei nie was.
    (Soll keine Anleitung sein, Keine Haftung für Risiken und Nebenwirkungen! :bomb::tot: 400 V 50 Hz machen klein schwarz und häßlich!)


    Gruß Dachsgärtner

  • Natürlich geht das, aber nur wenn beide Erzeuger leicht Unterschiedliche Frequenzen haben. Bei gleicher Frequenz würden die Nulldurchgänge auch immer im selben Abstand kommen und sich nie überlagern!
    Wie bei deinem erwähnten "Netzumschaltkoffer" - wenn beide Notstromer exakt im Gleichlauf wären würde die Kiste nie schalten!!


    Ich denke da wurde auch einfach die Spannung Leiter - Leiter gemessen, wenn diese unter X Volt (10Volt meinetwegen) lag dann hat der Schütz geschalten. Aber Achtung dazu müssen die Sternpunkte (Neutralleiter) der Generatoren verbunden sein!!


    MfG

  • Hallo miteinander!




    Vielen Dank für die Beiträge.


    An Moderator:


    Ja, die Synchronisierung mit Hell-Dunkelschaltung mit Glimmlampen habe ich mir angeschaut. Auch die Umlaufschaltung. Die sind aber manuelle Eingriffe und ich bräuchte einen automatischen Vorgang (wenn überhaupt notwendig)


    Ich denke, daß der "Schaltkoffer" ein sog. Phasenüberwachungsrelais enthalten hat, der beim Gleichlauf gezogen (oder eben nicht mehr gezogen) hat.


    An Alikante:


    Die typischen Anlaufströme liegen bei 3kW Kompressor um die 25-30A, jedoch nur für einen Moment. Mein Generator im Visier hat 5,2kW Drehstrom Dauerleistung. Maximal erreichbare kurzzeitige Belastung ist unbekannt. Es gibt auch Phasen-Überwachungsrelais. Wann ziehen sie an? Im Synchronbetrieb oder wenn der Gleichlauf verloren geht?


    Könnte ein solches Relais nicht helfen, um den richtigen Zeitpunkt zu erwischen?


    Ich schätze, daß Phasen-Übereinstimmung durch die Drehzahlsteuerung des Motors geschehen kann, in dem man die Frequenz des Generators solange manipuliert, bis der Gleichlauf erreicht wird. Wenn dann das Relais umkippt, könnte die Umschaltung erfolgen.


    Was denkt Ihr?


    Übrigens, warum geht die Phasenabgleichung mit AVR nicht? Die AVR regelt nur den Statorstrom, um die Spannung im Nennbereich zu halten. Mit der Frequenz hat sie nichts zu tun, die hängt von der Drehzahl des Motors ab. Oder habe ich hier falsche Vorstellungen?


    Die andere Möglichkeit, die WP direkt über den Generator zu starten:


    Wer weiss ob die AVR bereits bei niedrigeren Drehzahlen - also bei 30-40Hz - die Spannung auf Nennwert hält? Oder geschieht es erst ab erreichen der Nenndrehzahl? Dann könnte ich nämlich die WP bei 20Hz (1200 rpm) "sanfter" starten als bei 50Hz.

  • Hallo oldironman65,

    Die typischen Anlaufströme liegen bei 3kW Kompressor um die 25-30A, jedoch nur für einen Moment. Mein Generator im Visier hat 5,2kW Drehstrom Dauerleistung.


    Ich glaube nicht, das das klappen wird, ich hatte mal einen 10 Kva Notstromi, der ging bei lastzuschaltungen von 2-3Kw schon ziemlich in die Knie, wie emfindlich sind den die anderen Verbraucher? Ich denke Ottomotoren sind empfindlicher wie Diesel, und bei den Dieselmotoren erlauben Sauger größere Lastzuschaltungen wie die Torbomotoren! Mit 3 KW liegt der Kompressor eh schon fast an den 4 Kw ab der Leistung sich ja stern dreieckanlauf anbietet...
    ... Oder ein FU für den Kompressor, und eine schöne Rampe programmieren. Damit wäre auch weiterhin ein schöne übersichtliche Trennung von Inselnetz und dem EVU Netz garantiert!
    Ein anderen Forenusser hat sich eine Riesengroße USV gekauft, und speichert den Strom, und kann über einen zweiten Eingang noch zusätzlich aus dem Netz Strom beziehen...
    ...Viele Wege führen nach Rom!


    Gruß Dachsgärtner

  • Ja, das mit dem Diesel Saugmotor ist richtig. Habe auch überlegt. Schliesslich hat der Preis entschieden: im Moment kostet hier Erdgas die Hälfte von allen anderen fossilen Energieträger. (ca. 0,05 €/kWh wobei die anderen kosten ca. 0,10€/kWh)
    Drehstrom FU ist nicht gerade billig, um die 8-900€. Darüber hinaus enstehen bei jeder Umwandlung Verluste. Ich werde eine WP selber basteln unter Verwendung von 3 Kompressoren je 1kW. Die werde ich einen nach dem anderen direkt über den Generator starten. Wichtig sind vor allem die Betriebskosten. (Bei nicht zu hoher Investition.)
    Es gibt bereits offene scroll Kompressoren für Ford Mondeo mit Kupplung. Vielleicht wären 3 von denen die Lösung mit Direktantrieb über Keilriemen. Leider habe ich keine Daten, die eine Berechnung ermöglichen.
    Ich speichere auch den Strom z.Zt in 200Ah Batterien mit Inverter, als Ergänzung. Die werden mit dem Nachttarif geladen, oder über den Generator, wenn er läuft.

  • Moin
    also FU gibts bei der buchte schon für 200 Glocken
    http://cgi.ebay.de/FREQUENZUMRICHTER-Telemechanique-ATV58-3KW-NEU_W0QQitemZ200267935957QQcmdZViewItem?hash=item200267935957&_trkparms=72%3A1282|39%3A1|66%3A2|65%3A12|240%3A1318&_trksid=p3286.c0.m14
    Für den Eigendlichen Kompressor geht das sicherlich, aber wie die WP Steuerung darauf reagiert ist fraglich.


    MfG


    PS die AVR regelt nur die Spannung, wie du schon richtig schreibst per Erregerstrom. Der Motor wird nur per Fliehkraft auf seiner Drehzahl gehalten und bringt so die Frequenz.
    Bei Netzparallel muß die Erzeugte Spannung aber über Netzspannung liegen. Deshalb muß hier die Netzspannung direkt auf den Erregerstrom wirken. Der Motor muß auch aktiv geregelt werden und darf nicht nur träge per fliehkraft seine Drehzahl halten.
    (obiges gilt nur bei Synchrongenerator)