Eigenbau: Drehstrommaschine bzw. Elektromotor als Generator

  • Ausserdem muß einer der Generatoren die Frequenz vorgeben und der andere folgt. . .
    Das meine ich auch, und es muss der sein, der die Leistung produziert. Deshalb denke ich ja, dass der Synchrone einfach mitlaufen kann und das Drehfeld aufbauen bzw. (wenn Kondensator im spiel) stabilisieren muss.


    ,gleiches gilt für Leistung und Spannung.
    Die Leistung must Du (vermute ich) nicht regeln, die stellt sich durch die Rahmenbedingungen ein. Die Spannung wird über die Erregung der Sysnchronmaschine geregelt


    Wenn beide Generatoren durch identische Drehzahlen führen wollen gibts nur abrieb und schwarzen Rauch.
    Bei identischer Drehzahl vermutlich nicht, da passier nur Leerlauf, der Asynchrone hat dann keinen Schlupf und kann nix tun.



    Meine Vorstellung sieht so aus:
    Der Asynchrone wird angetrieben, der Synchrone nur insoweit (mit Hilfsmotor ??), dass er mal in Schwung ist.
    Wie man das ganze ans Laufen bringt, da schwimme ich noch.


    Wenn es mal läuft:
    Der Asynchrone gibt die Drehzahl vor, der synchrone läuft mit dem Drehfeld, also um den Schlupf langsamer als der Asynchronmotor. Er bekommt seine Verluste übers Netz vom Asynchronen ausgeglichen.


    Der Synchrone bringt nur den Blindstrom für den Asynchronen, bzw. so viel, wie nicht von einem Kondensator abgedeckt ist. Der Blindstrom des Sonchronmotors ist bei ausreichender Erregung kapazitiv (das ist kein Witz, das kann man nachlesen).
    Der Asynchrone hat den eigenen, induktiven Blindstrom und den Wirkstrom der Verbraucher. Aus der Überlagerung von Wirk und Blindstrom im Asynchronmotor ergibt sich der cos phi. Beim Synchronen ist cos phi fast 1, weil da nur die internen Verluste mit gedeckt werden.


    Problematisch wird es bei Induktiver Last, weil dann zusätzlicher Blindstrom geliefert werden muss. Das muss in die Blindstromkompensation eingerechnet werden.


    Wie gesagt, so stellt sich der Halblaie das vor. Ob's auch so ist ?? Da lasse ich mich gerne belehren


    bluwi

    Lesen gefährdet die Dummheit! Denken gefährdet Vorurteile!
    Der geistige Horizont mancher Menschen hat einen Radius von NULL. Das nennen sie dann Standpunkt.


  • Die Leistung must Du (vermute ich) nicht regeln, die stellt sich durch die Rahmenbedingungen ein.


    Vielleicht verstehe ich es auch nur falsch, aber wie es sich liest würde ich das als fatalen Irrtum bezeichnen.
    Eine Leistungsregelung ist absolut wichtig.



    Gruß
    Technikfreak

  • Hallo Ihr Selbst - Stromerzeuger, nun sind wir soweit, zur Blinstrom kompensation wird nur ein Phasenschieber benötigt der den induktiven Blindstrom gegenwirkt also mit kapazitiven. Richtige Phasenschieber wurden von der Firma Siemens nur 2 Stück gerfertigt und zwar für die erste Deutsche Hochspannungsfernleitung vom Waserkraftwerk Walchensee zum Kohlekraftwerk Hirschfelde in Schlesien. Es waren Synchronmotore die nur im Leerlauf liefen und durch Übereregung kapazitiven Blindstrom leisteten und den induktiven anulierten Aus der Stärke der Erregung ergab sich die Höhe der Blindstrom Anulierung.. Erst in der Neuzeit wurden diese auch im Umspannwerk Etzdorf bei Roßwein / Sa.durch Kompensatore ersetzt.

  • Richtige Phasenschieber wurden von der Firma Siemens nur 2 Stück gerfertigt und zwar für die erste Deutsche Hochspannungsfernleitung vom Waserkraftwerk Walchensee zum Kohlekraftwerk Hirschfelde in Schlesien.

    Also weil schon das Walchenseekraftwerk erwähnt wird ( nebenbei erwähnt es liegt am Kochelsee ) ein paar
    kleine Anmerkungen, es geht in dem Fall um Wechselstromhochspannung die erste Hochspannung war von
    http://de.wikipedia.org/wiki/G…bach%E2%80%93M%C3%BCnchen



    und noch eine kleine Anmerkung, so einmalig ist das meiner Erinnerung nach nicht, ich mein in Vianden
    auch Vorkehrungen dafür hatte oder noch hat


    http://books.google.de/books?i…betrieb%20Vianden&f=false


    das hat aber nur am Rand mit den Thread zu tuen :pfeifen:

  • Nö Nö Nö,


    die Schaltung wird sich unweigerlich Aufschwingen!!!


    Ich gehe davon aus das jeder die Definition von Blindstrom kennt!!?? Strom und Spannung müssen exakt um 90° versetzt sein, nur dann wird ausschließlich Blindstrom (Blindleistung) erzeugt. Sobald die Verschiebung ungleich 90° beträgt wird auch Wirkleistung erzeugt!!
    Dann stimmt das Verhältniss zwischen kapazitiver und induktiver Blindleistung nicht mehr und das System muß nachregeln - das schwingt sich dann auf bis es bumm macht.


    Es ist - wie ich schon vorab schrieb - ein riesen technischer Aufwand nötig um das System auszuregeln. Ich bin der Meinung das geht nur mit einem Shuntwiderstand der eine ohmsche Grundlast größer 50% der Gesamtsystemleistung darstellt.


    mfg

  • Meine Vorstellung zur Leistungsregelung:
    Man kann in so einem System nicht Leistung und gleichzeitig die Spannung regeln. Die Spannung verursacht einen Stromfluss im Verbraucher und damit wird Leistung umgesetzt. Da mir die Spannung wichtig ist, regle ich die Spannung.


    Meine Vorstellung von Blindstrom:
    Es gibt "Verbraucher", die eigentlich keine sind, weil sie die el. Energie nur in einem elektrischen oder magnetischen Feld speichern, also die Energie nicht "verbrauchen". Hängt man die an Wechselspannung, dann pendelt da Energie rein und raus. Das führt zu sogenannten Blindströmen, weil dabei keine Wirkleistung umgesetzt wird außer ein paar Verlusten durch den Stromfluss selber. Blindstrom eilt per Definition der Spannung um 90° vor oder nach, je nachdem ob er kapazitiv oder induktiv ist.
    Wenn man kapazitiven und indiktiven Blindstrom überlagert, dann heben sich die auf.


    Dann gibt es Verbraucher, die einen realen Verbrauch und eine Blindleistungskomponente haben. Da stellt sich dann ein cos phi ein, weil sich der reale (phasengleiche) und der blinde (+- 90°) summieren. Die Veränderung des cos phi bei einem Motor kommt von der Veränderung des realen Stroms, während der Blindstrom im Wesentlichen unverändert bleibt (es gibt da kleine Einflüsse durch die unterschiedlich starke Magnetisierung)

    Strom und Spannung müssen exakt um 90° versetzt sein,
    . . .
    Da ist Ursache und Wirkung vertauscht. Wenn man den auftretenden Strom mit einem cos phi aufteilt in einen Wirk- und einen Blindanteil, dann summiert man da zwei Vektoren, die im Winkel von 90° aufeinander stehen und als Summe den realen Strom ergeben.


    Phasenschieber:
    Das mit der "Übererregung" muss man differenziert betrachten. Wenn ich ein Netz habe, das, weil es so stark ist, eine bestimmte Spannung auf meine Synchronmaschine einprägt, dann fließt ein kapazitiver Strom, wenn die Maschine so erregt ist, dass sie eigentlich eine höhere Spannung produzieren will. Wenn sie eine geringere Spannung bringen will, ist der Strom induktiv. Der Vorteil gegenüber einem Kondensator ist, dass ich die Maschine durch eine Regelung der Erregung stufenlos in der Kapazität austarieren kann.


    Wenn ich nun kein Netz habe, das mir die Spannung auf die Maschine einprägt, dann gibt die Maschine die Spannung vor. Wenn ich nun eine induktive Last dranhänge, dann entsteht zwangsweise ein induktiver Blindstrom im Verbraucher, der durch einen kapazitiven Anteil in der Synchronmaschine kompensiert wird. Wenn ich da die Erregung nicht nachregle, dann geht einfach die Spannung an der Maschine so weit zurück, bis durch die dadurch automatisch eintretende Übererregung der kapazitive Strom bereitsteht.


    Soweit mein Weltbild.


    Es ist aber doch immerhin interessant, dass der Phasenschieber bei silberstrom im Leerlauf mitliefen. Das ist doch genau das, was ich vorschlage. Nur würde ich einen Teil der Phasenschieberei auf einen Kondensator legen, sozusagen die Grundlast, und nur den dynamischen Teil über die Synchronmaschine, damit die nicht zu groß werden muss.


    bluwi

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  • Soweit mein Weltbild.



    ..........
    nur den dynamischen Teil über die Synchronmaschine, damit die nicht zu groß werden muss.
    .........

    Nun als Bayer ist mein Weltbild erstmal Weiß und Blau und Katholisch, zum Inselnetz
    wenn ich das so alles lese frag ich mich wie mein Inselnetz Jahrzehnte mit einen Synchrongengerator
    und einen Drehzahlregler auskam _()_


    Na ja gut als die 50 kW zu klein wurden kam ein BHKW dazu mit 400 kW Synchrongenerator
    ( Schwungscheibe ist nicht ganz unwichtig 5,6 Tonnen 2,5 m im Durchmesser ) und wieder
    ein Drehzahlregler, heut gibts Synchronregler für Synchrongeneratoren die Schalten mir
    Holzgas so auf das wenn es den Rentabel wär ( ist aber bei mir nicht zum Selberverbraten hab
    ich Wasserkraft ) auch einen Netzparallen Inselbetrieb fahren könnt, was soll das alles Drei
    und Vierfach alles bringen _()_



    Ein kleines Elektrisches Musäum zu Hause :glaskugel:



    P.s. wers braucht hab noch ein Paar Synchrongeneratoren rumstehen, 100 KW
    und 140 kW so außen Kopf :wseufzer:

  • Strom und Spannung müssen exakt um 90° versetzt sein,. . .
    Da ist Ursache und Wirkung vertauscht. Wenn man den auftretenden Strom mit einem cos phi aufteilt in einen Wirk- und einen Blindanteil, dann summiert man da zwei Vektoren, die im Winkel von 90° aufeinander stehen und als Summe den realen Strom ergeben.

    Gut dann sag ichs anders - zwei Sinuswellen (Strom und Spannung) liegen genau übereinander -> es wird ausschlieslich Wirkleistung produziert. Verschiebst Du nun die Sinuswellen gegeneinander wird die Überdeckung (Fläche) kleiner damit hast Du eine Wirk- und eine Blindkomponenete. Schiebst Du weiter bis keine Überdeckung mehr vorhanden ist hast Du nur noch eine Blindkomponente.
    Und nun erklär mal wie diese Verschiebung im "Leerlauf" ohne Energiezufuhr einer Antriebsmaschine passieren soll?? Da ist nix mit Leerlauf sondern es muß enorme Energie aufgewendet werden - ansonsten wärs ein perpetuum mobile.


    mfg

  • Meine Vorstellung zur Leistungsregelung:
    Man kann in so einem System nicht Leistung und gleichzeitig die Spannung regeln.


    Damit hast Du das Dilemma doch schon erkannt, weil man es müsste!
    Leistung und Spannung über die Drehzahl des Asynchron, Spannung über die Erregung des Synchron. Da sich beides noch gegenseitig beeinflusst entsteht ein unkontrollierbar schwingendes System.


    Das klappt vorne und hinten nicht.


    Gruß
    Technikfreak

  • Hallo nochmal,


    ja eine Schwungmasse wäre wohl dringend notwendig um dynamische Probleme etwas zu mindern. Trotzdem braucht man ausgeprägte Regelungen, und zwar nicht nur Proportionalregelungen (bleibende Regelabweichung) sondern wohl Integralregelungen (keine Regelabweichung). Diese sind wiederum träge oder (und) schwingungsanfällig.


    Ich bin nicht ganz sicher, ob ich richtig verstanden habe, dass der Asynchrongenerator (AG) und der Synchrongenerator (SG) auf der selben Welle sitzen sollen? Dann hätten sie dieselbe Drehzahl. (Ich gehe davon aus, das Polpaarzahl von SG und AG gleich sind!) Selbe Drehzahl bei SG und AG würde zwangsläufig dazu führen, dass der AG mit synchroner Drehzahl läuft (die Netzfrequenz wird durch den SG vorgegeben), und daher keine Wirkleistung erzeugt sondern nur Blindleistung benötigt. (Ich gehe davon aus, dass der Antriebsmotor eine Drehzahlregelung besitzt und mit konstanter Drehzahl läuft, oder soll das Inselnetz etwa mit variabler Frequenz gefahren werden??? Der SG gibt die konstante Drehzahl entsprechend seiner Polpaarzahl als Netzfrequenz vor). Mit einem Getriebe könnte man natürlich ein starres Verhältniss zwischen der SG-Drehzahl und der AG-Drehzahl einstellen. Gemäß Drehmomentdrehzahlkennlinie des AG wäre also der Arbeitspunkt des AG fest vorgeben, sodass keine Wirkleistungsanpassung an die Last mit dem AG möglich wäre. Der AG dürfte also wirklich nur die Wirkleistungsgrundlast bereitstellen. (Ich bin nicht ganz sicher, was passieren würde, wenn der AG mehr Wirkleistung bereitstellt, als die Lasten benötigen - ich glaube, dann würde der SG-Generator in den Motorbetrieb gehen - wenn das so ist, wäre das gar nicht mal so schlimm, aber ineffizient).
    Ich bin die ganze Zeit von einem Kurzschlussläufer beim AG ausgegangen. Denkbar wäre natürlich auch ein Schleifringläufer zur Veränderung der Drehmomentdrehzahlkennlinie (ineffizient und nur bedingt stufenlos regelbar). Regelbar würde der AG wenn man ihn als Doppelt-gespeisten-Asynchrongenerator (DGAG) (wie bei den großen Windenergieanlagen) betreiben würde. Dann wäre auch über den DGAG eine Wirk- und Blindleistungsregelung möglich. Ist aber vermutlich schweine teuer und es wäre noch ein Reglersystem mehr welches sich aufschwingen kann.
    Der SG müsste eine Erregerregelung haben, der die Spannung und damit die Blindleistung regelt.
    Alternativ könnte man natürlich noch mit Vollumrichten am SG und/oder AG arbeiten. Aber Umrichter im Inselnetz sind dann nochmal eine Baustelle mehr.
    Wie soll eigentlich der Antriebsmotor geregelt werden? Der bräuchte ja eine Leistungs- und Drehzahlregelung.
    Alle Regelungen sind nicht unabhängig voneinander!


    Selbst wenn man das System (Motor+SG+AG+Last) im stationären Betrieb mit Wirkleistung, Blindleistung, Spannungsbetrag und Frequenz (Drehzahl) ausgeregelt bekäme, habe ich immer noch große Zweifel, was bei dynamischen Problemen (Kurzschluss, Unterbrechung, Lastwechsel, ... siehe Oben) passiert und ob das System nicht instabil werden kann und kippt.
    Interessant wird auch das hochfahren des Inselnetzes wenn keine Energie für die Regler zur Verfügung steht ...


    Soll eigentlich Abwärme auch noch genutzt werden? Muss man ja auch noch regeln ...
    Ich glaube nicht, dass das ganze sehr effizient wird ...


    Die versuchte Erklärung von Blindleistung von Alikante stimmt so nicht (oder ich habe sie falsch verstanden):
    Bei reiner Blindleistungserzeugung sind Spannung und strom 90 grad zueinander verschoben und überdecken sich daher schon noch. Wenn keine Überdeckung mehr vorhanden ist, hätte ich ja 180 grad Phasenverschiebung.


    Ich hoffe, ich konnte etwas beitragen.


    Viele Grüße


    Thomas

  • Bei reiner Blindleistungserzeugung sind Spannung und strom 90 grad zueinander verschoben und überdecken sich daher schon noch. Wenn keine Überdeckung mehr vorhanden ist, hätte ich ja 180 grad Phasenverschiebung.

    das eine ist die Mathematische Beschreibung mittels Dreieck . http://de.wikipedia.org/wiki/Blindstrom
    das andere ist ne bildliche Beschreibung mittels Sinuskurve http://de.wikipedia.org/wiki/Blindleistung


    Es wurde ja die Forderung aufgestellt das der SG im "Leerlauf" keine Wirkleistung sondern ausschlieslich Blindleistung liefern soll, was aber so nicht möglich ist.


    mfg

  • Es wurde ja die Forderung aufgestellt das der SG im "Leerlauf" keine Wirkleistung sondern ausschlieslich Blindleistung liefern soll, was aber so nicht möglich ist.
    Vermutlich ist das der Knackpunkt im Verständnis.
    Der SG sitzt nicht auf der Welle mit dem AG und ist auch nicht über ein fixes Getriebe verbunden. Der läuft (wenn er mal dreht), nur elektrisch gekoppelt mit und kann genau die Phasenverschiebung machen, weil er einfach versetzt im Netz läuft. Der Versatz stellt sich automatisch ein. Er läuft präzise mit der Netzfrequenz, während der AG als Generator mit Schlupf etwas schneller dreht. Genau so laufen die "Phasenschieber", die weiter ober diskutiert wurden.


    Da muss man auch nicht alles regeln, das sind einfach Bedingungen, die sich bei bestimmten Rahmengegebenheiten einstellen. Wie beim Licht: Schalter ein -> Spannung an der Lampe -> Strom -> Draht heiß -> hell. Abhängig vom Widerstand fließt mehr oder weniger Strom.
    Die Spannung muss ich regeln (mittelbar über die Erregung des SG), klar und dann natürlich die Drehzahl über den Antrieb des AG.
    Dann noch eine schöne Schwungmasse und gut ist.


    Wenn ich induktive Last zuschalte, sinkt zuerst die Spannung, bis die daraus resultierende Übererregung des SG ausreicht, die zu kompensieren. Das regle ich durch mehr erregerstrom aus, bis die Spannung wieder stimmt. Wenn die induktive Last zu groß wird, muss ich Kondensatoren zuschalten, weil sonst der SG überlastet wird.


    Manfred aus ObB
    Drei mal darfst Du raten, wofür bluwi steht. Leider wissen Ausländer (von außerhalb Bayerns) nicht, dass weiß zuerst kommt.
    Aber Du kannst sicher erklären, was ein Netzparalleler Inselbetrieb ist ?????


    bluwi

    Lesen gefährdet die Dummheit! Denken gefährdet Vorurteile!
    Der geistige Horizont mancher Menschen hat einen Radius von NULL. Das nennen sie dann Standpunkt.


  • Aber Du kannst sicher erklären, was ein Netzparalleler Inselbetrieb ist ?????

    Wen Du Messtechnisch die Voraussetzungen schaffst das zwar ans Netz gehst,
    um wenn man aus Betrieblichen Gründen ein sehr sauberes Netz haben soll, so kannst,
    wenn der Regler das kann, die Leistung so einstellen das meist weder Bezug noch Lieferung
    entstehen, aber das ist mehr etwas was bei Gewerblichen BHKWs gemacht wird und es
    um Leistungsbereitstellung geht, den bis zu 15 Minuten konnten so Spitzen gefangen
    werden ohne viel Geld zu investieren.



    Ach ja man soll das also so Verstehen bluwi Blau und Weiß _()_


    Zefix ich schreib aber nicht von außerhalb Bayerns und im Text heißt es


    http://www.youtube.com/watch?v=i0GzmFgOqwY


    Zeitindex 0:50 Geh leck jetzt hab ich wieder Hunger :schimpf:

  • Aha nun habs ichs verstanden.


    Du willst den SG als Last - ohne Antriebsmaschine- sozusagen als E-Motor ins Netz hängen?? Damit verbrennst Du aber Wirkenergie um Blindenergie bereitzustellen, ausserdem ist der SG träge (Masse) und ich kenne keine Steuerung die in der Lage ist sowas zu händeln.


    Allesinallem muß ich meine Meinung wiederholen, es ist technisch sicherlich realisierbar aber nur mit sehr hohem Aufwand und enormen Verlusten. Deshalb sind ja Kompensationsanlagen heutzutage mit Kondensatorbänken oder elektronischen Phasenschiebern ausgerüstet. Weils billiger,einfacher und effektiver ist.


    mfg