Leistungsmodulation - ja wie denn?

  • Hallo zusammen!


    Ich hirne gerade den Begriff der Modulation durch, in meinem speziellen Fall im Bezug auf Dieselmotoren in Kombination mit einer Asynchronmaschine.


    Ich bin mir nicht sicher, ob man bei dieser Konfiguration überhaupt von Modulation, also Variation der Arbeitsparameter eines BHKW in Abhängigkeit der gewünschten Ausgangsleistung, sprechen kann.


    Wenn ich einen Generator betreibe, benötigt dieser, sofern ich eine konstante Frequenz am Ausgang haben will, zumindest konstante Drehzahl. Die Anlage ist durch diese Rahmenbedingung auf einen recht engen Bereich der Motorkennlinie eingegrenzt, oder?


    Eine Variation der elektrischen Last führt zu einer Änderung des vom Generator aufgenommenen Drehmoments. Davon müsste doch der Spritverbrauch abhängig sein. Gibt es Leistungskennlinien für Dieselmotoren, die bei konstanter Drehzahl eine Drehmomentspanne und davon abhängig den Verbrauch anzeigen?


    Bis jetzt habe ich nur Diagramme gesehen, die den Verbrauch als Funktion der Drehzahl darstellen.


    Wie wirkt sich denn eine Drehmomentänderung bei konstanter Drehzahl auf den Verbrauch aus?


    Ich hoffe, das war nicht zu wirr und würde mich freuen, wenn mir jemand antworten würde.


    Jan

  • @ alikante: Danke für den Hinweis.


    Es ist aber doch so, dass der Spielraum für die Modulation bei einem direkt ans Netz gekoppelten System aus Asynchrongenerator und Dieselmotor recht klein ist, oder?


    So ein System muss doch immer elektrisch geführt betrieben werden - sprich: Die thermische Energie ist nicht gesondert regulierbar?


    Wie machen's denn die Leute, die so eine Anlage wärmegeführt betreiben wollen? Ist das überhaupt sinnvoll? Technisch fällt mir da nur der Weg über die Zwischenschaltung eines Zwischenstromkreises mit variabler Frequenz und die Verwendung eines Wechselrichters ein.


    Jan

  • mit geringen Abstrichen am elt. Wirkungsgrad kann von 60-100% Leistung "modulieren".


    Die Thermische Leistung hängt immer von der elektrischen ab. Aber jedes vernünftige BHKW hat ja nen Pufferspeicher zum glätten der Spitzen.


    BHKW werden immer Wärmegeführt betrieben - so will es das Gesetz. Allerdings lässt der Pufferspeicher genügend Spielraum um dem Stromverbrauch des Objektes zu folgen - in benannten Grenzen.


    Der Weg über Wechselrichter ist komplizierter/teurer und entkoppelt auch den Strom nicht von der Wärme.


    mfg

  • Wie sieht das genau aus, wenn ich Strom in's Netz einspeisen will - über welche Mechanismen reguliere ich die eingespeiste Leistung? Welchen Parameter kann ich bei Verwendung einer Asynchronmaschine steuern? Über die Phasenverschiebung?


    Jan

  • Nein,


    Asynchrongenerator -->läuft immer Übersynchron --> über die Drehzahl der Antriebsmaschiene kann ich den Generator "schieben" bis das schwächste Glied der Kette in Flammen aufgeht, abhängig vom Schlupf des Geno erhöhe ich also die Drehzahl wenige ( kleiner zweistelliger Bereich )Umdrehungen über Netzfrequenz


    Synchrongenerator --> läuft immer Netzsynchron, über eine Steuerung wird die Stärke des Erregerfeldes auf das Drehmoment der Antriebsmaschine abgestimmt --> je stärker das Erregerfeld ist desto mehr leistung wird Eingespeist desto mehr Drehmoment muß der Antrieb bereitstellen , Sinnigerweise wird die Spritzufuhr von der selben Steuerung geregelt wie die Leistung, sonst könnte das System ins schwingen kommen

  • Leistung spielt da eher keine Rolle - ob 5 oder 50KW die Steuerung bleibt die selbe.


    Ich hatte eine Woodward gcp irgendwas - schönes Teil mit allem schnick schnack


    http://www.woodward.com/default.aspx


    mfg

  • Hallo popniete,
    ich will für den Permanentmagnetgenerator hier eine Lanze brechen.
    Da so ein BHKW lange Zeit laufen soll, ist Sparsamkeit schon im Prozentbereich angesagt. Das hat direkt mit deinem Wunsch nach Modulation zu tun. Wenn du einen Assynchrongenerator über den Schlupf regelst, dann hat er bei Leistung "null" gerade die Synchrondrehzahl, verbrät aber immer noch die Leerlaufleistung für z.B. 1500 U/min, klar. Schau dir dagegen mal die Daten eines Permanentmagnetgenerators an und seinen erheblich besseren Wirkungsgral, fast unabhängig von der Drehzahl. Damit kann ein Wechselrichter auch noch bezahlt werden! Ich muss mal kurz abbrechen, Besuch kommt, tschuldigung bis später.
    Lienchen

  • hallo popniete, bin wieder da.


    Also, nochmal zum Permanentmagnetgenerator. Ich werde den jetzt abkürzen mit "PMG". Er hat für sich, ohne den Verbrennungsmotor, normalerweise schon einen Wirkungsgrad über 95%, mit Wechselrichter und Chinaböller verbraucht er dann ca. 300 g/kWhel. Das sind elektrisch 2,5 bis 3Kwh pro Liter Heizöl. Mit dem Wechselrichter "Windyboy" z.B. kannst du das dann noch optimieren, weil zur Drehzahl die Leisungsabgabe eizustellen ist. Wieviel Wärme rauskommt hängt dann vom Aufwand ab.
    Wenn du alles super machen willst und alle Teile regulär kaufst, dann brauchst du alleine für einen Kubota EA 300 +Genrator+ Windyboy ca 5 Riesen. Kobota +PMG verkauf der Fischer- Icemaster fertig für ca. 3500.-.
    Der Einzylinder hat neben seinen Nachteilen auch Vorteile: höhere Abgastemperatur= weniger Ruß. Wenn du anfangen willst, dann helfe ich gerne mit.
    Mein 180er Chinaböller + PMG sind jetzt 650 Stunden gelaufen, ohne prinzipielle Störung. Meine gesamt Regelung besteht nur aus Öldruckschalter und Thermorelais im Motorkühlwasser. Ich starte morgens manuell und stelle abens dann ab, wenn er sich noch nicht selbst abgeschaltet hat. Die Leistung = Drehzahl stelle ich vor dem Start je nach Wetter ein. Bei dem milden Winter reichen momentan 2 bis 3 kWel für unsere DHH.


    Gruß, Lienchen

  • Synchrongenerator --> läuft immer Netzsynchron, über eine Steuerung wird die Stärke des Erregerfeldes auf das Drehmoment der Antriebsmaschine abgestimmt --> je stärker das Erregerfeld ist desto mehr leistung wird Eingespeist desto mehr Drehmoment muß der Antrieb bereitstellen , Sinnigerweise wird die Spritzufuhr von der selben Steuerung geregelt wie die Leistung, sonst könnte das System ins schwingen kommen


    Also dem kann ich nicht ganz zustimmen.


    Das Erregerfeld bestimmt im Synchronbetrieb ob die Synchronmaschine kapazitiv oder induktiv ist. Üblicherweise wird ein leicht induktiver Betrieb eingestellt.
    Die abgegebene Wirkleistung hängt vom Polwinkel ab, also um den Betrag um welchen das Polrad dem Feld vorauseilt.


    > Sinnigerweise wird die Spritzufuhr von der selben Steuerung geregelt wie die Leistung, sonst könnte das System ins schwingen kommen


    Das Schwingen von Synchrongeneratoren ist zu 99% bedingt durch eine ungeeignete (zu steile) Kennlinie der mechanischen Regler die meist verwendet werden.
    Bedämpft wird dieser Schwingkreis durch die Dämpfungswicklung des Generators, soferne vorhanden.
    Man kann aber auch extern bedämpfen (mit einer Asynchronmaschine) und im geringen Umfang eine aktive Bedämpfung über das Erregerfeld machen (wird aber äußerst selten gemacht, ich habe noch irgendwo eine Konzeptstudie dazu von der Uni Berlin oder so)


    Wenn der Drehzahlregler eine geeignete Kennlinie hat (also Schleifenverstärkung unter 1) schwingt da nichts ...
    Dazu bedient man sich am Besten einer elektronischen Drehzahlregelung, da man dort die Schleifenverstärkung, Integral und/oder Differentialfaktoren gut einstellen kann.
    Bei mechanischen Reglern müsste man die Regelfeder durch eine "härtere" austauschen - das macht viel Aufwand und Probieren, das geht einfacher mit einer elektronischer Drehzahlregelung.
    Über den Droop Eingang der Drehzahlregelung kann die eingestellte Wirkleistung eingestellt bzw. gesteuert werden.