Asynchrongenerator aus einem Asynchronmotor 30kw (Inselbetrieb)

Im alten Schulbuch für die Berufsschule stand eine Faustformel.

Probiere es mal mit den Werten interpoliert: https://www.transistornet.de/viewtopic.php?t=11536

Mit der Restmagnetisierung (nur Kondensatoren, keine Lasten) zieht sich dieser in der Regel selbst hoch. Wenn nicht, dann kann man auch mit einer kleinen Batterie vorgeladenen Kondensator nachhelfen.

Wenn der Kondensator zu groß wird, wird der Generator strommäßig überlastet.

Bei Überlastung bricht die Leistung stärker ein, als beim Synchrongenerator. D.h. für alle Verbraucher, die Leistungspeaks höher als 70% der Nennleistung haben, ist der Asynchrongenerator nicht geeignet.

30kw Nennleistung ...

Sportlich!

Von der Theorie könnte man über den Leistungsfaktor (Typenschild) schon mal ein Gefühl für die Größenordnung der Kondensatoren bekommen => "klein" sind die jedenfalls nicht!

Und bei induktiver und/oder Schieflast wird's unübersichtlicher...

Passt die Nenndrehzahl vom vorhandenen Motor und der Zapfwelle?

Ist die Automatisierung der Kondensatorsteuerung (Hardware, Software, Lernkurve...) nicht teurer wie eine gebrauchte Synchronmaschine? Was kostet ein gebrauchter Zapfwellengenerator?

Tobias .. schrieb:

Und zwar bin ich zufällig und sehr günstig an einen WEG W22 Asynchronmotor mit 30kw Nennleistung gekommen. Diesen möchte ich gerne als Notromaggregat im Zapfwellenbetrieb umbauen (PTO Generator).

Ein paar Problemzonen:

1. Nehme an, der Traktor liefert eine halbwegs konstante Drehzahl. Getriebe ist vorhanden? Welche Drehzahl hat der Motor? => Typenschild wäre nicht schlecht.

2. Spannungsreglung: In diesem Fall NUR durch Zu- Wegschalten von Kapa. Die Kos liefern die Blindleistung für die Last UND für die ASM (diese ist abhängig von der Last). Wird spannend.

3. Unsymmetrische Last: Produziert ein Drehmoment mit 100Hz und wenn zu groß, dann bricht die Spannung ein. Wie groß soll die Last sein? Zuschalten von Motoren oder Geräten? Schweißgerät welche Leistung?

4. Start: ASM haben eher wenig Remanenz. Daher irgendwas für Initialzündung notwendig.

5. Sicherheit: Falls bei Entlastung die Drehzahl hoch geht, dann geht auch die Spannung hoch ==> Totalschaden.

Tobias .. schrieb:

Im Internet habe ich schon die unterschiedlichsten Angaben an uF pro Kondensator pro Kw gelesen am meisten habe ich etwas um 20uF pro KW pro Phase gelesen.

Das könnte zum Beispiel dort gewesen sein: https://www.fingers-welt.de/phpBB/viewtopic.php?t=13090

Tobias .. schrieb:

Über einen Regen Austausch würde ich mich sehr freuen.

Möchtest du deinen Motor gegen Regen tauschen?

Willkommen im Forum... Wenn du auf einen interessanten Austausch (Diskussionen, die fachlich in die Tiefe gehen, Aufmunterungen ("Mache es" und nicht ein generelles "Lass es sein") , Lösungen, Beispiele, gegenseitigen Lernen und einfach nette Gespräche gehofft hast...

Dann bist du leider hier falsch.

Bedenkenträger, Neider, generelle Miesepeter, Schwarzseher, Vorschriftenreiter, Besserwisser im schlechten Sinn, recht haben wollen, dumme (schlechte) Witze, persönliche Anmache sind hier leider gehäuft vertreten.

Es gibt wenige Ausnahmen, die sich aber nahezu nie als Erstes melden, in der Masse untergehen, oder seit 2011 nicht mehr hier im Forum aktiv sind.

Alternativen kann ich dir bedauerlicherweise auch nicht nennen, denn gerade im technischen Bereich bei dem man eigentlich ein gewisses Niveau auch im Umgang miteinander und echte Begeisterung am Machen, "forschen" und inhaltlichen Austausch (ohne Bedenkenträgertum oder Vorrschriftenreiterei, bzw. direkt schlecht denken) glaubt, wird man in der Onlinewelt schon seit Newsgroup Zeiten eines anderen (schlechten) belehrt.

Siehe ganz aktuell z.B. hier

Beitrag "Wie öffnet man einen Segway?" oder generell (fast) alle Fragen bezüglich Hauselektrik, Veränderungen an Fahrzeugen, irgendwas an Gerätschaften machen, die man typischerweise nicht bei sich zu Hause herumstehen hat bzw. aus dem Verleih, von behörden und ähnlichen stammen...

Schade - ich hatte mir ganz zum Anfang auch andere Vorstellungen zu diesen Forum und technischen Newsgroups (sehr lange her - ich war halt naiv und hoffte in Kreise hinein zukommen, zu den ich im echten Leben keinen Zugang hatte, zu Nerds im besten Sinne, zu Machern, Hobbyisten, guten geduldigen "Lehrern" usw. Was wurde ich (vor nun schon über 30 Jahren) geerdet...

Und auch wenn es wie alter Mann klingt: Es ist tendenziell eher noch schlimmer (man nennt es "heute" treffend toxisch) geworden.

Erstmal sollte die Mechanik funktionieren. Falls der Motor noch frei stehend sein sollte, kommt es auf die Lager an, ob dieser sich von Hand drehen läßt. Bei einer Betriebsbesichtigung durfte man einen sehr leichtgängigen Motor über 100kW per Hand drehen.

Wenn die Achse bereits angedreht werden kann, dann kannst Du mit einem Kondensator von wenigen µF an einer Phase testen, ob der Motor mit dem Restmagnetismus selbst hochläuft.

Hinter dem Motor sollte ein Motorschutzschalter sein, der auch auf zu hohen Dauerleistungscheinstrom anspricht und idealerweise gibt es noch einen Temperaturfühler.

Für den Fall, dass ein Kondensator durchschlägt, gibt es noch Sicherungsautomaten/LS-Schalter.

Eine Abstufung, also größere Änderung der Kapazität durch Umschalten, wäre bei Betrieb nahe dem Resonanzpunkt, also Nutzung der Spannungsüberhöhung besonders kritisch.

Beziehungsweise nach: R. Fischer: Elektrische Maschinen; Carl Hanser Verlag, 1979 "Als Generator werden Asynchronmaschinen wie in Abbildung 7-8 dargestellt mit einer Kondensatorbatterie kombiniert. Da der Blindleistungsbedarf über den Betriebsbereich nicht konstant ist werden sie mit Sättigungsdrosseln kombiniert, der Effekt aus dieser Kombination wird in Abbildung 7-9 gezeigt." https://www.bmlv.gv.at/pdf_pool/publikationen/02_2022_s_zentdok_stromversorgung_webversion.pdf

Bei Asynchrongeneratoren für den Inselbetrieb sind entweder Sättigungsdrosseln vorgesehen, oder die Auslegung ist bereits so, dass diese bei Generatoren kleiner Leistung nicht benötigt werden.

Quelle: https://de-academic.com/dic.nsf/dewiki/1031396

Textausschnitt: Asynchrongeneratoren lassen sich im Inselbetrieb ohne Netzführung betreiben, wenn über Kondensatoren ein phasenverschobener Strom (Blindleistung) erzeugt wird (siehe Drehstrom-Asynchronmaschine). Zum Hochlauf muss eine Rest-Remanenz in der Maschine vorhanden sein. Einphasige Asynchrongeneratoren sind sehr beliebt bei kleineren Stromaggregaten (bis ~2,5 kVA), da sie sehr preisgünstig sind. Läuft ein solcher Generator nicht mehr hoch, so magnetisiert man die Maschine leicht durch Anlegen von Gleichspannung aus einer Batterie (9 V Block oder Mono-Zelle). Die Asynchronmaschine kann kaum Blindleistung bereitstellen, der Betrieb von entsprechenden Geräten kann daher beeinträchtigt bis nicht möglich sein. Solche Generatoren sind daher bevorzugt für ohmsche Lasten geeignet, wie Heizung oder Beleuchtung.

Abend zusammen,

Einmal vielen Dank für die vielen Infos. Anbei habe ich auch nun Bilder vom Typenschild hochgeladen.

Ja der Motor lässt sich ohne Probleme mit der Hand durchdrehen. Er hat eine Nenndrehzahl von 980. Somit müsste ich in ja Knapp über 1000 Umdrehungen bringen, dies wäre kein Problem, Getriebe wäre zur Not auch vorhanden.

Wenn ich euch richtig verstanden habe soll ich nur drei Kondensatoren im Dreieck schalten und zusätzlich dazu dann noch drei Sättigungsdrosseln. Diese werden ja auch zwischen den Phasen im Dreieck Parallel zu den Kondensatoren geschlossen.

Bei der Auslegung der Kondensatoren habe ich immer noch Fragezeichen. Aber wahrscheinlich muss ich mich hier rantasten. So ab 150uF aufwärts.

Die Drehzahl steigt bei Lastabfall nicht weiter sondern ist gleich wie beim Starten. Das einzigste was passieren könnte wäre bei zu großer Last das die Drehzahl sinkt und beim Abschalten der Last steigt die Drehzahl ja wieder auf die vorherige Drehzahl.

Also Last würde ich jetzt mal sagen so 16 - 30A je nachdem, eine wirklich notwendigkeit für einen Generator existiert auch nicht. Will dieses Projekt eher aus Eigeninteresse an der Materie machen.

Bezüglich der Schieflast dies wird ja schon gemindert in dem du Verbraucher auf einzelne Phasen schälst und nicht alle auf L1. Desweiteren könnte man das über den Phasenwächter kontrollieren und zur Not die Last oder Generator abschalten.

Gruß Tobi

Mit einer 1000er Zapfwelle sollte das funktionieren.

Die 230/400V werden aber erst recht nahe der Nenndrehzahl erreicht, bei Generatorbetrieb wird das Ding etwa 1020 Umdrehungen brauchen, Wenn er genau 1000 Umdrehungen bekommt, ist die Frequenz etwas geringer als die angepeilten 50Hz, aber das interessiert nur wenige Verbraucher. Es gibt ja heute praktisch keine Uhren mehr, die die Netzfrequenz zur Zeitmessung benutzen.

Und wenn das Ding den Schlepper abwürgt... naja sorry, aber dann brauchst Du einen größeren Schlepper. Ich vermute aber, daß Du mehr haben wirst als 30kW an der Zapfwelle.

Tobias .. schrieb:

Typenschild

Da Du den N benötigst, kommst Du um die Sternpunktschaltung nicht vorbei. Aber Du bist so weit von der magnetischen Sättigung weg, dass Dir die Spannung zwischen N und Phasen auf 400V und zwischen den Phasen auf fast 700V hochsaust. Und 20kW statt 30kW als Grenze.

Na mit 660V Y wird das natürlich nichts. Da passt die Spannung des Motors wohl doch nicht so gut, wie der TE das behauptet hat.

660V Y Trafos runter auf 230V Y sind auch keine Massenware.

In den Griff zu bekommen wäre das nur über jede Halbwelle abgestufte Kapazität, wodurch sich eine verrundeten Kurvenform zwischen Sinus und Trapez einstellen wird. Das geht nicht mehr mit Schützen sondern muss mit Mosfets geschaltet werden, so wie in der Skizze. Damit begibt man sich auf Neuland.

Als maximale Leistung liegt man eher noch unter der Häfte.

Es gibt noch die Methode, dass die Anlage erst mal mit Sättigungsdrosseln in Betrieb gesetzt wird, dann aber für die Feinregelung ein Synchronmotor mit regelbarer Fremderregung als leerlaufende Last hinzugeschaltet wird. Mittels Über- und Untererregung wird die Blindleistung geregelt und damit auch die Spannung. Das ist nicht so stark verlustbehaftet, wie mit einfachen Sättigungsdrosseln, die auch den Sinusverlauf verbiegen. Es verbessert das Verhalten bei Lasten mit höheren Anlaufströmen.

Bei der Masterarbeit für eine Asynchronanlage in Nepal werden Widerstände geschaltet. Passende Sättigungsdrosseln sind halt nicht so einfach zu bekommen. https://mediatum.ub.tum.de/doc/1518161/1518161.pdf

Noch eine Idee, mit einem dicken 400V/230V-Trafo würde man das hinbekommen, wenn man die 400V-Wicklung auf Dreieck und die 230V-Wicklung auf Stern klemmen oder umbauen kann. Dann kann der Motor bzw. Generator in Dreieck laufen und der Trafo macht mir daraus mit der Stern-Wicklung 230V/400V mit Nullleiter.

Drei dicke einphasige 400V/230V-Trafos würden auch gehen, die kann man sich passend verschalten.

Dürfen nur alles keine Spartrafos sein, die Dinger brauchen getrennte Wicklungen.

Ben B. schrieb:

400V/230V-Trafo

Die Trafos gehen bei 400V+10% wenigstens auch langsam in die Sättigung, so dass die Spannung nicht zu sehr ansteigen sollte. Die Preise für Trafos dürften bei ungefähr bei 100...200 Euro pro kVA liegen.

https://www.elektrowelt-zwickau.de/Murr-Steuer--und-Trenntransformator-800VA-IN230400VAC-OUT230VAC_4048879078634.html?gQT=1 https://www.automation24.de/steuer-und-trenntransformator-murrelektronik-mst-multispannungsbereich-86153?previewPriceListId=8&gQT=1 https://www.elektro4000.de/Steuerungen-Schaltgeraete/Niederspannungs-Schaltgeraete/Steuertransformatoren/Dreiphasen-Steuertransformatoren/Trafo-Technik-Hoppecke-3Ph-Trenntrafo-offen-DKA400-400-4kVA::507022.html

Neupreise z.B.: https://de.farnell.com/c/transformatoren-wandler-ubertrager/transformatoren-zur-din-schienenmontage?primarspannung=230v-240v-400v-415v-440v-460v-480v-500v-525v-550v-575v-600v