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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Asynchrongenerator


Autor: Martin XXX (ranku)
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Ich habe eine Kleinwasserkraftwerk. Einspeisung als Direktspeisung ins 
Netz. Was sind die Mindesbestandteile um die Schaltung zu realisieren.
1. Schütz zur Trennung Generator / Netz
2. Netzanalysegeräte 4-Quadrantenbetrieb mit Wandlern.

Ich will das Ganze ohne große elektr. Messgeräte lösen.
hier Turbine freigeben - nach Zeit x Schütz schalten - Vergleich ob 
Wirkleistung im + bereich befindet, falls nicht nach Verzögerungszeit 
Schütz trennen.
Wäre das so einfach möglich ?



Generator hat 10 KW

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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kleinwasserkraftwerk? wo? cool sowas, hätte ich auch gerne - aber wohl 
keine chance an sowas dranzukommen. 10kw sind schon eine ganze menge.

wenn das ein asynchrongenerator ist kannst du diesen auch als motor 
verwenden. sprich du schaltest das ding einfach ans netz, der arbeitet 
dann als motor und dreht die turbine auf nenndrehzahl hoch. dann kommt 
das wasser auf die turbine und dieses versucht sie noch schneller zu 
drehen. das geht aber nicht weil der generator dieses "zuviel" als 
mechanische leistung aufnimmt und als elektrische wieder abgibt.

du kannst auch mit dem wasser die turbine hochdrehen lassen und den 
generator bei nenndrehzahl ans netz schalten, um die synchronisation 
brauchst du dir bei asynchron keine gedanken zu machen.

mich würden mal weitere daten zu dem kraftwerk interessieren, also wo 
bekommst du das wasser her? wieviel gefälle hast du?

einige pumpspeicherkraftwerke machen das übrigens genau so, die lassen 
ihre (synchron)generatoren im leerlauf am netz drehen und umgehen damit 
synchronisations-probleme einfach. die turbinen sind dabei nicht mit 
wasser gefüllt, dieses wird erst einströmen gelassen wenn leistung 
angefordert wird.

Autor: Frank Xy (flt)
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Ben _ schrieb:
> einige pumpspeicherkraftwerke machen das übrigens genau so, die lassen
> ihre (synchron)generatoren im leerlauf am netz drehen und umgehen damit
> synchronisations-probleme einfach. die turbinen sind dabei nicht mit
> wasser gefüllt, dieses wird erst einströmen gelassen wenn leistung
> angefordert wird.

Das hast Du Dir grad ausgedacht, oder?
Ich war 4 Monate bei einer Grossrevision in Waldeck 2 am Edersee.
Deine Aussage hier kann ich nicht bestätigen.

Autor: Martin XXX (ranku)
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also genauer gesagt habe ich ein Wasserrad und zwei turbinen. Mir geht 
es hauptsächlich um die Regelung. Ich will aber keine weiteren z.B. 
Geber installieren. Der Zulauf wird nicht geregelt. (nur kleiner Bach 
welcher angestaut ist). Den Wasserstand will ich über Ultraschall oder 
Hydrostatischen Druckaufnehmer überwachen. Wasserrad und Turbinen haben 
jeweils einen elektr. Schieber. Viel Wasser alles auf, weniger Wasser 
Turbine 1 aus, noch weniger Turbine 2 aus usw. Ich habe auch schon 
gehört das bei der geringen Leistung das Netz den Generator "mitnimmt". 
Kann ich das mit dem oben genannten Geräte realisieren ? Was ist bei 
Phasenausfall vom Netzbetreiber oder Komplettausfall Netz. Kann ich das 
mit einem normalen Phasenausfallrelais erkennen ? (bei Netzausfall kommt 
von den Generatron nichts mehr - das Phasenausfallrelais schaltet - alle 
Klappen zu)
Wenn das Netz die Generatoren antreibt habe ich einen Verbrauch - das 
soll vermieden werden. Also Wasser drauf und dann Generator ans Netz 
(wie oben beschrieben einfach Zeit abwarten und dann Schütz rein - 
Wirkleistung vergleichen ob + oder -  danach Entscheidung ob 
Abschaltung). Im Internet habe ich z.B.
http://www.walcher.com/relais-und-stoerungsmelder/...
ein relais für Zuschaltung gefunden. Kostet aber wieder Geld was ich 
nicht unbedingt zusätzlich ausgeben will.
Mit wenigsten Mitteln den max. Erfolg erzielen.
Was meint Ihr ?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Lass es sein. Nur schon eine Netzausfallerkennung ist nicht trivial.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Ben _ (burning_silicon)

>kleinwasserkraftwerk? wo? cool sowas, hätte ich auch gerne - aber wohl
>keine chance an sowas dranzukommen. 10kw sind schon eine ganze menge.

Hier, wenn gleich weit weg. Schöne Dokumentation!

http://www.ludens.cl/paradise/turbine/turbine.html

Ist auch der Originalautor des Artikel Transforamtoren und Spulen

http://www.ludens.cl/Electron/Magnet.html

Hut ab!

MFG
Falk

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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> Das hast Du Dir grad ausgedacht, oder?> Ich war 4 Monate bei einer Grossrevision in Waldeck 2 am Edersee.
> Deine Aussage hier kann ich nicht bestätigen.
nur weil das PSW waldeck das nicht macht heißt es nicht, daß es sowas 
nicht gibt. ist auch ein besonderer betriebsmodus, wenn das kraftwerk 
auf die schnelle bereitstellung großer energiemengen vorbereitet wird 
(z.b. fußball weltmeisterschaft mit landesmannschaft im finale und es 
nähert sich die halbzeitpause).

@martin
eines versteh ich nicht. du hast eine WKA und willst kein geld in sie 
investieren? ich mag es nicht wenn egal bei was nur geld 
herausgequetscht werden soll. also am besten wir bauen dir jetzt alle 
kostenlos deine komplette ENS und dazu noch die komplette leittechnik 
die du bequem aus dem heimischen wohnzimmer per internet bedienen kannst 
und etwaigen gewinn streichst du dann alleine ein. will ich dir nicht 
unterstellen aber ich finde sowas k*cke.

was mich wundert - wenn du mit dem ding strom einspeist brauchst du 
sowieso eine ENS. wieso ist sowas nicht schon vorhanden? die ENS 
übernimmt die komplette netzüberwachung, also phasen- und 
komplettausfall sowie schutz gegen inselnetzbildung. die monteure deines 
EVUs haben ein verständliches interesse daran, daß eine freigeschaltete 
leitung auch wirklich spannungsfrei ist. heißt wenn dein EVU die zu 
deinem kraftwerk führenden leitungen abschaltet muß sich das kraftwerk 
mit abschalten und auf netzwiederkehr warten. jedes BHKW kann das. wenn 
du für deinen eingespeisten strom geld sehen möchtest muß das EVU die 
anlage auch abnehmen. ohne ENS kannste das gleich mal vergessen.

so wie ich das sehen sind das drei einzelne generatoren. wenn du den 
wasserstand überwachst und die einheiten nur bei guten bedingungen 
einschaltest dürfte der fall, daß der generator die turbine dreht, außer 
beim start vielleicht niemals auftreten. außer da ist was verstopft oder 
so. um das elektrisch zu überwachen mußt du die stromflußrichtung analog 
zur spannung messen, damit kriegst du raus ob du verbrauchst oder 
einspeist.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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@falk

hier in berlin gibts einfach nirgendwo eine stelle wo man sowas aufbauen 
kann. und dann der ganze stress mit den behörden bis man es überhaupt 
dürfte oder mit dem EVU was lieber atom- und kohlestrom aus eigenen 
kraftwerken verkaufen möchte...

Autor: Martin XXX (ranku)
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Also ich komme leider aus der Heizungs und Lüftungsbranche. Entschuldigt 
deshalb die mangelnde Kenntnis im Wasserkraft. Aber man lernt nie aus.

Gibt es bestimmte Hersteller von ENS. (Lieferant) Schaltplan ?

Benötige ich 1 Stück in der Hauptleitung oder je Generator ?

Also der Wasserlauf ist ausreichend für alle 3 Generatoren. Schieber auf 
und die Dinger laufen.

Die 3 Netzanlaysegeräte werde ich beibehalten umd jeweils die KWh 
Stunden zu ermitteln, welche ich auch auf eine S7-1200 aufschalten will. 
Also Geld werde ich hier schon investieren.

Ich will das Ding aber auch nicht vergolden.

Autor: Martin XXX (ranku)
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Bei Tele gibt es E3YF400VFAL02 für 105 Euro. Ist das ausreichend ?

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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eine ENS für alles zusammen sollte reichen. die darf nur nicht 
abschalten wenn ein zweiter generator gestartet wird oder so und 
deswegen ein kräftiger lastsprung erfolgt.

was evtl. noch wichtig wäre, wie sieht's denn mit einer rückmeldung an 
die turbinen aus wenn das netz ausfällt? die werden bei der geringen 
leistung vielleicht nicht durchgehen wie ein 1600MW turbosatz im 
neuesten atomkraftwerk (der würde bei zu großer überdrehzahl einmal 
schräg durchs maschinenhaus fahren), aber es ist bestimmt nicht gut für 
etwaige getriebe oder lager. auch nicht für den dann unnützen 
wasserverbrauch. die regelung sollte also irgendwie die wasserzufuhr zu 
den turbinen schließen können.

ENS selber bauen fällt bei anmeldung und einspeisevergütung aus. da 
brauchst du was vom EVU zertifiziertes sonst kriegst du keine zulassung 
zur einspeisung.

WO steht denn das kraftwerk und welche fallhöhe hast du in etwa? 
wasserrad braucht ja nicht so viel, aber für turbinen sollten es schon 
ein paar meter sein.

Autor: Martin XXX (ranku)
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WKA in Bayern. Ist derzeit in Betrieb. Aber alles prov. - Soll alles weg 
und neu gemacht werden. Fallhöhe für Turbinen ca. 3m.

ENS habe ich jetzt im Internet bei UFE Gmbh gefunden. Vielleicht ist das 
was.
Andere Hersteller ?

Am ersten Bild die Schaltung. So möglich ? also wenn ENS auslöst würde 
ich die Zufuhr des Wassers stoppen. Wasserrad und Turbinen haben jeweils 
eine Klappe auf/zu.

Wenn ich richtig verstanden habe ENS im Normalbetrieb geschlossen. 
Ansteueurng Generatorschütz ? Klappe Wasser auf - nach Zeit x 
Generatorschütz rein und hier würde ich dann über aktuelle KWh Signal 
das Schütz anlassen bzw. ab bestimmten Mindest KWh abschalten.

Vorrangschaltung noch über Wasserstand am Zulauf. (angestauert Bach mit 
genügend Nachlauf, eher Überlauf vorher). Wasserstand als 4-20mA Signal.

Das weiter Bild ist der Generator vom Wasserrad. Die Teile sind groß 
genug dimensioniert.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Martin XXX (ranku)

>      CIMG6126.JPG
>      2.1 MB, 7 Downloads
>      CIMG6109.JPG
>      2.1 MB, 9 Downloads

Aua! Lies mal was über Bildformate.

>Das weiter Bild ist der Generator vom Wasserrad. Die Teile sind groß
>genug dimensioniert.

Ja, die Bilder leider ZU groß!

Autor: Frank Xy (flt)
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Ben _ schrieb:
>> Das hast Du Dir grad ausgedacht, oder?
> nö
>
>> Ich war 4 Monate bei einer Grossrevision in Waldeck 2 am Edersee.
>> Deine Aussage hier kann ich nicht bestätigen.
> nur weil das PSW waldeck das nicht macht heißt es nicht, daß es sowas
> nicht gibt. ist auch ein besonderer betriebsmodus, wenn das kraftwerk
> auf die schnelle bereitstellung großer energiemengen vorbereitet wird
> (z.b. fußball weltmeisterschaft mit landesmannschaft im finale und es
> nähert sich die halbzeitpause).

Waldeck 2 hat 2 Maschinensätze zu je 220 MVA Generatorleistung.
Die kann man beide gleichzeitig innerhalb von 90 sec. ans Netz bringen.

Da lässt keiner mal eben Wasser weglaufen, das kostet nämlich Geld.
Ausserdem ist das Fassungsvermögen des oberen Speichers begrenzt.

Autor: A. K. (prx)
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Frank Xy schrieb:

> Da lässt keiner mal eben Wasser weglaufen, das kostet nämlich Geld.

Welches Wasser würde denn verbraucht, wenn die Turbinen zwecks 
schnellster Bereitstellung ohne ebendieses Wasser mit dem Netz synchron 
laufen?

Bischen Geld geht für den Strom weg, den das verbraucht. Wird man 
deshalb wohl nur machen wenns sich trotzdem zu lohnen droht.

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Als Erstes musst du die Generatoren syncronisieren dann kuppeln und dann 
Leistung auf die turbine geben.

Bei kleinen leistungen Kanst du die generatoren im Motorbetrieb starten 
auf Drehzahl und Phase bringen und dann die Turbine auf Leistung 
bringen.

MfG Winne

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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so gut kenne ich das PSW waldeck auch. 90 sekunden bis ans netz ist 
schnell (dafür sind die dinger ja auch ausgelegt) aber es geht 
schneller.

> From standstill, a single 450-tonne generator can synchronise and
> achieve full load in approximately 75 seconds. With all six units
> synchronised and spinning-in-air (compressed air), 0MW to 1800MW
> load can be achieved in approximately 16 seconds.
das hab ich gerade im internet über das PSW dinorwig in england 
gefunden.

wie gesagt ich hätte auch gerne so ein kleines wasserkraftwerk... ist 
schon schick sowas.

bei ENS auslösung die klappen schließen ist perfekt, die generatoren 
sollten sicherheitshalber auch alle voneinander getrennt werden. also 
alle schütze abfallen lassen, mehr macht die ENS-einrichtung selber mit 
ihrem hauptschütz auch nicht.

zum start: ich weiß nicht inwieweit deine turbinen regelbar sind. wenn 
die mit weniger als vollast betrieben werden können würde ich sie mit 
wenig leistung hochdrehen lassen bis der generator in etwa seine 
nenndrehzahl erreicht hat, dann das generatorschütz schließen und danach 
bis vollast hochfahren. wenn da nichts regelbar ist dann einfach hahn 
auf und bei erreichen der nenndrehzahl einschalten.

alternativ kannst du die turbine auch mit dem generator auf nenndrehzahl 
bringen und danach mit wasser beaufschlagen.

sicherheitshalber würde ich die drehzahl der generatoren sowieso 
überwachen und bei einer zu großen abweichung (vor allem nach oben) die 
turbine herunterfahren.

die leistung der generatoren würde ich zwar messen, aber die einzelnen 
maschinensätze immer im punkt des maximalen wirkungsgrades (meistens 
vollast) betreiben. wenn der füllstand des reservoirs irgendwann zu sehr 
abgesunken ist würde ich einen oder zwei maschinensätze komplett 
abschalten und erst bei steigendem wasserstand wieder neu anfahren. 
damit kann der fall, daß ein maschinensatz zu wenig leistung bringt, 
nicht passieren.

Autor: Martin XXX (ranku)
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OK Danke,
zwei Startvorgänge beschrieben:
1. Schütz rein, 2.Klappe auf, 3.Speisung (Generator mit Netz hochfahren)
oder
1. Klappe auf, 2. Schütz rein, 3.Speisung (Anlauf durch Wasserkraft)

Die erste Version ist für die Belastung des Netzes besser, oder ?

Zur Drehzahlüberwachung.
Beim Wasserrad denke ich gibt es keine Probleme kann sich nur drehen 
oder nicht. Ist dirket mit Getriebe am Generator verbunden.

Bei der Turbine könnte der Keilriemen reißen, (nur hier der Fall der 
Überdrehung). Dann würde ich es aber über die KWh Messung mitbekommen 
und abschalten.

Regeln kann ich den Wasserzulauf der Turbinen nicht. Nur Schieber auf 
oder zu.

Habe ich einen Denkfehler oder benötige ich unbedingt eine 
Drehzahlüberwachung.
Event. funktioniert hier auch eine cos Phi Überwachung ?

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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bitte entschuldige wenn ich das mal so lapidar formuliere, aber wieso 
kriegen solche tollen anlagen immer leute die davon gar keine ahnung 
haben...? :-/

die dinger kannst du im grunde starten wie du willst wenn das ganze 
ungeregelt ist. ich würd einfach wasser auf die turbine geben und das 
schütz vom generator in der nähe der nenndrehzahl schließen. das ist für 
das netz am besten. viele BHKWs knallen ihren 10kw generator aber auch 
einfach ans netz und starten damit den verbrennungsmotor. das sägewerk 
mit seinen 30kw kreissägen interessiert sich für die 
einschalttransienten im netz auch reichlich wenig. sollte also beides 
gehen.

bei starker überdrehzahl würde ich wie gesagt die wasserzufuhr schließen 
um schäden zu vermeiden. weiß nicht wie hoch so eine turbine im leerlauf 
dreht, aber toll findet sie das bestimmt nicht. das getriebe vom 
wasserrad bestimmt auch nicht! unbedingt brauchen brauchst du auch keine 
WKA. es ist einfach eine sicherheitsmaßnahme für den 
1-in-10-millionen-fall.

um den cos phi brauchst du dir keine gedanken zu machen, der ist bei 
asynchronmaschinen sowieso beschissen weil sie blindleistung aus dem 
netz brauchen um überhaupt zu laufen, aber selbst nur wirkleistung ins 
netz einspeisen können.

Autor: Klaus (Gast)
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Ben _ schrieb:
> bitte entschuldige wenn ich das mal so lapidar formuliere, aber wieso
> kriegen solche tollen anlagen immer leute die davon gar keine ahnung
> haben...? :-/

Warum kriegt der häßliche Mick Jagger immer die heißesten Bräute ??

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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die dümmsten bauern haben eben die größten hupen...
äh nee, kartoffeln waren's

Autor: Martin XXX (ranku)
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Ja darum bekomme ich ja auch nur Antworten von Experten, oder auch nicht 
?
Danke schon mal vorab. Es ist denke ich kein großes Hexenwerk das Ding 
zu steuern wenn man ein paar Informationen hat. Ein und Ausgänge und ein 
paar Messwerte verschalten. Es muss eben nur mal die Grundfunktionen 
bekannt sein.
Wenn ich in allen Gebieten der Elektrotechnik fit bin arbeite ich nicht 
mir hier.


Cos Phi dachte ich mir für die Keilriemenüberwachung. Aber wenn event. 
doch eine Drehzahlüberwachung. Gibt es hier Geräte ohne externen Geber ? 
Irgendwelche anderen elektronischen Geräte ? (wahrscheinlich nicht)
Hier könnte ich dann auf Unterdrehzahl bzw. Überdrehzahl überwachen.

Bei dem Wasserrad mache ich mir keine Sorgen. Derzeit Höchsstand und 
max. Wasserzufahr. Hierfür wurde das Ding ausgelegt.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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unterdrehzahl kann im betrieb nur sehr begrenzt auftreten, da der 
generator unter der synchrondrehzahl (1500 oder 3000 u/min) als motor 
laufen und die anlage mitschleppen würde.

was die experten angeht... ich bin nur ein einfacher hobbybastler, der 
wahrscheinlich nie in den genuß eines eigenen kraftwerkes mit mehr als 
3kw leistung kommen wird. und die 3kw auch nur wenn ich mal im lotto 
gewinne und platz für die dann zu kaufenden solarzellen finde.

Autor: Martin XXX (ranku)
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Ja stimmt. Wenn Keilriemen reißt treibt das Netz den Generator an.
Also wäre mein Idee mit dem Netzanlysegerät im 4Quadrantenbereich doch 
nicht so verkehrt. Wenn die Leistung im -Bereich liegt stimmt irgendwas 
nicht und ich schalte den Generatorschütz ab.

Autor: Michael K-punkt (charles_b)
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Was ist bei dir (TE) eigentlich ein kleiner Bach?

Bei 10kW und 3m Fallhöhe komme ich auf mindestens 340l/s, die da 
durchrauschen müssen.

Ob  das noch ein kleiner Bach ist?

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