Forum: Haus & Smart Home 208V 60Hz Inselnetz für Maschinen aus Kanada


von Michael (hans_wurst_1985)


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Hallo Leute,

ich habe eine eher ungewöhnliche Anfrage von meinem Neffen bekommen.
Seine Frau und er lebten 12 Jahre in Kanada und sind vor kurzem wieder 
nach Deutschland zurückgekehrt.
Sie hatten dort eine Werkstatt mit Maschinen (teilweise 
Standardmaschinen aber auch Sonderanfertigungen). Sie haben die 
Maschinen über einen Seecontainer mitgebracht und möchten diese nun hier 
betreiben.

Das Problem ist nun, dass die meisten Maschinen für 3 Phasen 208V 60Hz 
ausgelegt sind. Das sind dann Motoren für 120/208V in Sonderbauform, die 
man nicht so einfach tauschen kann. Teilweise sind sogar 50Hz statt 60Hz 
ein Problem.

Meine Idee wär jetzt ein separates 208V 60Hz Inselnetz aufzubauen.
Man nehme einen PV-Hybrid-Inverter für den US-Markt mit 3 Phasen und 
einem Batteriespeicher.
An die Batterie kommt dann ein 230V Ladegerät.

Die Spitzenlast würde dann aus den Akkus kommen, die kontinuierlich aus 
dem 230V nachgeladen werden.

Ich bin der Meinung, das das ganze weder genehmigungspflichtig noch 
anmeldepflichtig beim Netzbetreiber ist, da das Ladegerät über einen 
Schukostecker mit dem Netz verbunden ist und die Leistung aus dem Netz 
auf 2kW begrenzt ist. Das eigentliche Inselnetz ist ja in keiner Weise 
mit dem öffentlichen Netz verbunden.

Mein Neffe hat nun doch einen Elektriker gefragt und der war der 
Meinung, dass das nicht geht. Seiner Meinung nach (und angeblich auch 
der Auffassung des Netzbetreibers) ist ein Inselnetz nur in Gebäuden 
ganz ohne Anschluss an das öffentliche Netz möglich. Das liest man auch 
in diversen PV-Foren.
Ich kann das nicht nachvollziehen und eine Begründung gab es auch auf 
Nachfrage nicht.
Danach dürfte ich auch keine Powerbank laden.

So etwas ähnliches habe ich ja auch beim Wasser: neben dem Stadtwasser 
haben wir für Toiletten und Waschmaschine einen 5000L Regenwassertank im 
Garten verbuddelt, der bei Trockenheit auch aus dem Stadtnetz 
nachgespeist werden kann. Da dies über einen freien Auslauf geschieht, 
ist sichergestellt, dass niemals Regenwasser in das Stadtnetz 
zurückfliessen kann.
Ebenso ermöglicht das Ladegerät, dass die Akkus geladen werden können, 
aber niemals Strom aus der Insel zurück in das öffentliche Netz fliessen 
kann.

Weiß jemand wo das genau steht, dass eine Insel nur ohne öffentlichen 
Stromanschluss möglich ist? Habe leider keinen Zugang zu der VDE und in 
den TAB des Netzbetreibers kann ich nichts finden.

von Wolf17 (wolf17)


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Wenn es nicht mehrere kW sind, würde ich mal einen Frequenzumrichter mit 
3ph Ausgang und 1ph 230V AC In probieren.

Durch die geringere Zwischenkreisspannung im Vergleich zu einem mit 3ph 
Eingang ist dessen Ausgangsspannung kleiner. Sind es Asynchronmotore? 
Die sollten notfalls ein paar Volt mehr vertragen. Unterspannung ist 
wegen dann höherem Wicklungsstrom ehr kritisch.

Weiß jemand wie die Drehstromausgangsspannung eines FU mit 1ph 230VAC 
genau ist?

von Oliver S. (oliverso)


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Michael schrieb:
> Seiner Meinung nach (und angeblich auch
> der Auffassung des Netzbetreibers) ist ein Inselnetz nur in Gebäuden
> ganz ohne Anschluss an das öffentliche Netz möglich. Das liest man auch
> in diversen PV-Foren.

Da gehts um die Anmeldepflicht für PV-Anlagen. Da du aber gar keine 
PV-Anlage bauen willst, sind die Regeln für PV-Anlagen für deine Anlage 
völlig irrelevant.

Oliver

von Michael B. (laberkopp)


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Michael schrieb:
> Weiß jemand wo das genau steht, dass eine Insel nur ohne öffentlichen
> Stromanschluss möglich ist

Eine Insel mit Stromanschluss ist halt nur eine Halbinsel.

Egal, bau doch einfach. Ob mit oder ohne Akku, es ist ein ans Stromnetz 
angeschlossene Gerät (das Ladegerät bzw. der Wechselrichter) mit eigenem 
internen Sekundärnetz (ob das jetzt 208 oder 8V der Haustürklingel 
wären, egal).

von Wolf17 (wolf17)


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Wolf17 schrieb:
> Wenn es nicht mehrere kW sind

Sind mehrere kW nötig, vielleicht gibt es 3ph IN FU, deren 
Ausgangsspannung einstellbar ist. Sonst die FU Eingangsspannung 
netzseitig mit drei 24V Trafos reduzieren.

Diese 500VA Trafos für 25€ scheinen zwei 12V Wicklungen zu haben. Drei 
davon reichen für 15kW Motorleistung. 
https://www.ebay.de/itm/143325321363

von Armin X. (werweiswas)


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Michael B. schrieb:
> Egal, bau doch einfach. Ob mit oder ohne Akku, es ist ein ans Stromnetz
> angeschlossene Gerät (das Ladegerät bzw. der Wechselrichter) mit eigenem
> internen Sekundärnetz (ob das jetzt 208 oder 8V der Haustürklingel
> wären, egal).

So sehe ich das auch!
Wer in Deutschland wegen so was drei Leute fragt hat am Ende vier 
Meinungen und drei vorsorgliche Verbote.

Solange Du kein eigenes Umspannwerk benötigst würde ich einfach 
anschließen und die sonstigen üblichen Regeln beachten. Fertig.
Mit Nachfragen dürfte ich meine Capbank (700VDC bei ca 100000μF) niemals 
einschalten weil Gefährlich und zuviel Energie für jegliche hier 
vorhandene Querschnitte...

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Wolf17 schrieb:
> Diese 500VA Trafos für 25€ scheinen zwei 12V Wicklungen zu haben. Drei
> davon reichen für 15kW Motorleistung.

3 x 500 sind 15000 ??

Statt Mathe hattest du klatschen und singen ?

von Wolf17 (wolf17)


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Nicht mitgedacht?
Ziel ist es die Motorspannung hinter dem 3ph FU um 1/10-tel zu 
verringern. Dazu wird einfach die FU 50Hz Eingangsspannung um 1/10-tel 
abgesenkt.
Ein 500VA 24V Trafo kann etwa 21A sekundär. Die Sekundärwicklung 
gegenphasig mit L verschaltet bleiben von 230V noch 206V gegen N übrig.
Ohne den Trafo zu überlasten, kann man die 206V mit 21A belasten, ergibt 
4,3kW, bei drei Phasen etwa 13kW. Meine 15kW waren nur eine grobe 
Schätzung.

: Bearbeitet durch User
von 🍅🍅 🍅. (tomate)


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Was soll da jetzt kompliziert sein??
An jeder alten Fanuc-Kiste ist hinten fetter Trafo dran, der 3x208V 
macht, für ne Maschine mit 20kW Spindelmotor wiegt der so geschätzt 
150kg.

An so einen Trafo kann man vermutlich ne halbe Werkstatt ranhängen, wenn 
das nur kleinere Maschinen sind.

: Bearbeitet durch User
von Uwe B. (uwebre)


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Michael schrieb:
> Das Problem ist nun, dass die meisten Maschinen für 3 Phasen 208V 60Hz
> ausgelegt sind. Das sind dann Motoren für 120/208V in Sonderbauform, die
> man nicht so einfach tauschen kann.

Dafür gibt es entsprechende Spartransformatoren. Ich würde bei der Firma 
Block anfragen.
https://www.block.eu/de_DE/produkte/transformatoren/spartransformatoren#c1299

Beispielsweise:
https://www.block.eu/de_DE/produktvariante/at3-35-2021-4

Zu haben auch bei RS-Components:
https://de.rs-online.com/web/p/spartransformatoren/7387812
Immerhin versandkostenfrei ;-)

Siemens, Schneider, EATON haben sicherlich auch Trafos für den Zweck.

> Teilweise sind sogar 50Hz statt 60Hz ein Problem.

Einen Frequenzumformer dahinter schalten.

Uwe

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Wolf17 schrieb:
> Nicht mitgedacht?
> Ziel ist es die Motorspannung hinter dem 3ph FU um 1/10-tel zu
> verringern. Dazu wird einfach die FU 50Hz Eingangsspannung um 1/10-tel
> abgesenkt

Wenn du einen FU verwendest, um 60Hz statt 50Hz zu machen, kannst du ihn 
auch so parametrisieren, dass er 208 statt 400V liefert - vorausgesetzt 
der FU ist überhaupt als Inselnetzgenerator verwendbar und meckert nicht 
wegen ungleichmässiger Last rum.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Michael schrieb:
> Man nehme einen PV-Hybrid-Inverter für den US-Markt mit 3 Phasen und
> einem Batteriespeicher.

Bei vielen Maschinen wird der Inverter beim Anlaufstrom in die Knie 
gehen. Kräftig überdimensioniert wird es teuer werden.
Ein Umrichter mit wählbarer Spannung und Frequenz wäre die bessere 
Alternative. Für viele Motore der Maschine ist damit auch ein 
Sanftanlauf möglich.

Solange Du keine PV-Anlage dran machst, wäre das ein normaler 
Verbraucher.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Michael schrieb:
> Weiß jemand wo das genau steht, dass eine Insel nur ohne öffentlichen
> Stromanschluss möglich ist?

Diese Diskussion gab es letztes Jahr in einem Thread. Da ging es um eine 
Solaranlage auf einer Hütte im Garten und dortige unabhängige 
Stromversorgung.

Ganz gut war damals dieser Link:
https://www.elektrofachkraft.de/sicheres-arbeiten/sind-photovoltaik-inselanlagen-meldepflichtig

Bei der Anmeldung würdest Du spätestens beim Wechselrichter rausfliegen, 
weil die 208V und 60Hz nicht akzeptiert würden.

Wenn der Wechselrichter über 11kW hat, dann wäre dieser Verbraucher auch 
beim Netzbetreiber zu melden, weil es eine Verbindung gibt.

Aber wenn die eine PV-Anlage hinbaut, die einen Akku lädt, dann könnte 
auch überlegt werden, ob man die nicht größer macht um Überschüsse ins 
Netz zu laden  und dafür einen kleinen Einphasenwechselrichter anmeldet.

Der einzige richtige Rat, wäre den Netzbetreiber anzuschreiben und den 
Sachverhalt klar darzulegen. Am besten mit einer guten Skizze, die hier 
auch diskutiert werden könnte, damit diese auch dort verstanden wird. Es 
liegt dann beim Versorger und der Elektriker kann loslegen.

von Armin X. (werweiswas)


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Michael B. schrieb:
> Wenn du einen FU verwendest, um 60Hz statt 50Hz zu machen, kannst du ihn
> auch so parametrisieren, dass er 208 statt 400V liefert - vorausgesetzt
> der FU ist überhaupt als Inselnetzgenerator verwendbar und meckert nicht
> wegen ungleichmässiger Last rum.

Damit wäre ich, wenn außer Motoren noch andere Gerätschaften wie 
Netzteile und Steuerungen mitversorgt werden. Deren Schaltnetzteile 
"sehen" die 400V am Eingang und werden sterben!
Also wenn dann FU und nachgeschaltet einen entsprechend dimensionierten 
Spartrafo. Ggf mit großem zwischengeschaltetem Filter. Auch wenn der 
Spartrafo das meiste filtern wird.
DasRummeckern wegen unsymmetrischer Lässt lässt sich bei den meisten FUs 
deaktivieren.

: Bearbeitet durch User
von Thomas R. (thomasr)


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Wenn die Motoren nicht ausdrücklich für FU Betrieb gewickelt sind würde 
ich von der Verwendung abraten. Dazu gibt es genug Fachbeiträge mit 
Hinweisen und Erklärungen.

Inselbetrieb mit fettem WR/Akku wäre möglich aber müßte wegen der 
Anlaufströme mehrfach überdimensioniert werden.

Dieselaggregat mit 208/60 aus USA/CAN mitbringen?

Ein rotierender Umformer wäre dafür wirklich „richtig“: robust, 
jederzeit verfügbar und netzkonform.

Zumindest nach dem Abzug der US Truppen gab es massenhaft gebrauchte zu 
günstigen Kursen. Auch heute noch bei der Verwertungsgesellschaft des 
Bundes weil viele Militärsysteme amerikanischen Ursprungs wegen der 
Verfügbarkeit von E-Teilen nie auf 50Hz umgestellt wurden. Die BW und 
Zulieferer nutzen die heute noch.

: Bearbeitet durch User
von Armin X. (werweiswas)


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Thomas R. schrieb:
> Wenn die Motoren nicht ausdrücklich für FU Betrieb gewickelt sind würde
> ich von der Verwendung abraten.

Bei Verwendung von FU und Spartrafo spielt das keine Rolle.
Mir ist übrigens noch kein Motor wegen FU-Betrieb hops gegangen.
Auch bei uns im Betrieb noch nicht, obwohl auch da 40jährige Motoren 
mittels FU nachgerüstet wurden.
Das Problem mit den Lagerströmen betrifft hauptsäclich große 
Maschinen/Motoren jenseits der 50kW.

von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Michael schrieb:
> Das eigentliche Inselnetz ist ja in keiner Weise
> mit dem öffentlichen Netz verbunden.

Klar ist es das.
Mittelbar oder unmittelbar ist die Formulierung.
Ein mittelbarer Anschluss ist bereits die pure Möglichkeit in eine 
erreichbare Verbindung herzustellen.
Deine Lösung wird aus dem Netz gespeist und mehr 'verbunden' geht ja 
garnicht.

M.E. aber alles zu kurz gedacht, denn dabei dreht es sich um 
Solaranlagen.
Du hingegen willst etwas vollkommen anderes, nämlich einen 
'Netzwandler'.
Funktional würde ich das in Richtung Spannungswandler bzw. Netzteil 
einordnen und da gelten nur die anzuwendenen Grenzwerte für 
Netzrückwirkungen.
Das rein zufällig ein PV Umrichter verwendet wird spielt dabei keine 
Rolle.

Also würde ich da den Ball ganz flach halten und das nur wie ein 2KW 
Akkulader betrachten.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Die Idee mit dem PV-Wechselrichter und dem Akku ist jedenfalls Müll. Für 
kleine Leistungen okay... aber wenn er sagt er braucht einige kW, dann 
würde ich das lassen.

Was ich machen würde sind zwei Möglichkeiten:

1. Die eher professionelle Lösung
Wie bereits gesagt wurde, ein entsprechend leistungsfähiger 
Frequenzumrichter, der stellt das Netz entweder direkt wenn er sich 
entsprechend parametrisieren lässt, wenn nicht soll er 400V raushauen, 
die dann auf einen 400V/208V Trafo gehen.

2. Die ich-will-basteln-Lösung...
Es gibt große Online-USV-Anlagen, die funktionieren praktisch genauso 
und bei vielen großen für den internationalen Markt lassen sich die 
sekundärseitige Netzparameter einstellen. Viele davon können ein 
208V/60Hz erzeugen, entweder dank der Doppelwandler-Technik aus einem 
230V/50Hz-Netz (dafür kann ein 400V/230V-Trafo erforderlich werden), 
oder man müsste ihre Batterie entsprechend nachbilden, so daß sie sich 
darüber aus dem Netz versorgen lassen. USV in dieser Größe verwenden 
Batteriespannungen von 250..350V, die Ströme sollten beherrschbar sein.

Problem bei beiden Ansätzen ist, wenn die Maschinen z.B. beim Bremsen 
Strom ins Netz zurückspeisen wollen. CNC-Maschinen machen das gerne, die 
alten Schrottsteuerungen mit ihren Gleichstromantrieben und 
Bremswiderständen sollten so langsam ausgestorben sein. Wenn man sowas 
hinkriegen will, braucht man entweder eine sehr teure Profi-Lösungen 
eines Umrichters mit Vierquadrantenbetrieb oder wirklich einen 
rotierenden Synchron/Synchron-Umformer.

von Rüdiger B. (rbruns)


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Ben B. schrieb:
> Problem bei beiden Ansätzen ist, wenn die Maschinen z.B. beim Bremsen
> Strom ins Netz zurückspeisen wollen. CNC-Maschinen machen das gerne, die
> alten Schrottsteuerungen mit ihren Gleichstromantrieben und
> Bremswiderständen sollten so langsam ausgestorben sein.

Das wird das eigentliche Problem werden.

von Udo S. (urschmitt)


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Wolf17 schrieb:
> Ein 500VA 24V Trafo kann etwa 21A sekundär. Die Sekundärwicklung
> gegenphasig mit L verschaltet bleiben von 230V noch 206V gegen N übrig.
> Ohne den Trafo zu überlasten, kann man die 206V mit 21A belasten, ergibt
> 4,3kW, bei drei Phasen etwa 13kW.

Falls die Maschinen wirklich 3phasen Motoren haben, dann sind das aber 
zwischen den Phasen 208V. Deine Spartrafo Lösung erzeugt aber 208V Phase 
gegen Sternpunkt.

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