Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bürstenloser 3 Phasen Synchrongenerator


von joe1991 (Gast)


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Hallo Zusammen,

ich habe hier eine interne Verdrahtung eines 3 Phasen Synchrongenerator 
mit ner Nenn-Scheinleistung von 1150 kVA (Bürstenlos). Der ist gekoppelt 
mit einem Dieselmotor. Meine Frage ist wie die Verdrahtung genau intern 
funktioniert. Ich weiß wie ein Sychrongenerator eine Dreiphasen Spannung 
liefert aber mir ist nicht ganz klar wozu der AVR und VARI COMP da ist 
und wie die genau funktionieren und sich auf die Ausgangsspannung der 
Statorwicklungen auswirkt. Was macht der Stromwandler TA1 genau und 
warum nimmt er sich nur den Strom U ?
Also der Generator funktioniert folgendermaßen:
Diesel und Generator bilden zusammen ein Notstromaggregat. Wenn der 
Dieselmotor sich dreht, dreht sich natürlich auch der Rotor des 
Generators. Jetzt verstehe ich auch nicht ganz, wie der Gleichstrom in 
die Rotorwicklung eingeprägt wird. Dort ist auch eine 
Gleichrichterscheibe der höchstwahrscheinlich den gleichstrom für die 
Rotorwicklung liefert. Durch die Drehung ensteht ja ein sich drehendes 
Gleichfeld. Durch den dann die Dreiphasige Wechselspannung an den 
Statorwicklungen induziert. In den Abgängen (An der 
Niederspannungshauptverteilung) der drei Leitungen sind L1 L2 und L3 
zusehen aber kein N. Ich wäre für jede Hilfe sehr dankbar.
 Könnte mir jemand weiterhelfen ?

von Pandur S. (jetztnicht)


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Weshalb willst du 3 Stroeme messen, wenn alle 3 eh gleich sind ?
Der Strom in der Rotorwicklung ist irgendwie proportional zum Feld..

: Bearbeitet durch User
von joe1991 (Gast)


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Danke erstmal für die schnelle Antwort. Was meinst du genau mit der 
strom in der Rotorwicklung ist irgendwie ~ zum feld ? welches Feld denn 
? Also der Rotor ist mit einer Gleichrichterscheibe und einem 
erregermaschine fest an der Welle montiert. Aber Ich frage mich wie der 
Stator der Erregermaschine mit gleichstrom gespeist wird ?

von Georg H. (Gast)


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joe1991 schrieb:
> Meine Frage ist wie die Verdrahtung genau intern
> funktioniert. Ich weiß wie ein Sychrongenerator eine Dreiphasen Spannung
> liefert aber mir ist nicht ganz klar wozu der AVR und VARI COMP da ist
> und wie die genau funktionieren und sich auf die Ausgangsspannung der
> Statorwicklungen auswirkt. Was macht der Stromwandler TA1 genau und
> warum nimmt er sich nur den Strom U ?

schwere Frage, das weiss natürlich nur der Hersteller ganz genau. Das 
hier ist ja nur ein Anschlussplan, welche regelfunktionalität nun in 
welche Baugruppe gepackt wurde geht hier nicht hervor.

joe1991 schrieb:
> Jetzt verstehe ich auch nicht ganz, wie der Gleichstrom in
> die Rotorwicklung eingeprägt wird. Dort ist auch eine
> Gleichrichterscheibe der höchstwahrscheinlich den gleichstrom für die
> Rotorwicklung liefert. Durch die Drehung ensteht ja ein sich drehendes
> Gleichfeld. Durch den dann die Dreiphasige Wechselspannung an den
> Statorwicklungen induziert

Diese bürstenlosen Synchrongeneratoren funktionieren eigentlich ganz 
einfach:
in den Erregerstator wird ein Strom eingespeisst, der auf einer Wicklung 
(na gut 3) auf dem Rotor einen Drehstrom erzeugt. Dieser wird 
gleichgerichtet, und dient zur Erzeugung des Magnetfeldes der 
Erregerwicklung.
Übersteigt nun die Ausgangsspannung einen bestimmten Sollwert, schaltet 
bei diesem Modell der "SR AVR" (was immer das heissen soll) A etwas 
Gleichstrom vom Erregerstator weg, somit wird später irgendwann  die 
Ausgangsspannung wieder sinken.
Was sich der Hersteller aber mit TA1 und mit VARICOMP überlegt hat, kann 
ich nicht ergründen. Eventuell fließt der über TA1 gemessene Strom mit 
in die Reglung mit ein, oder es wird eine Überstromabschaltung gemacht, 
schwer zu sagen, aber auch müssig darüber nachzudenken, wenn alles 
funktioniert.

hoffe mit meinem Nichtwissen geholfen zu haben.

von Schreiber (Gast)


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joe1991 schrieb:
> Wenn der
> Dieselmotor sich dreht, dreht sich natürlich auch der Rotor des
> Generators. Jetzt verstehe ich auch nicht ganz, wie der Gleichstrom in
> die Rotorwicklung eingeprägt wird. Dort ist auch eine
> Gleichrichterscheibe der höchstwahrscheinlich den gleichstrom für die
> Rotorwicklung liefert.

ganz einfach:
du hast nicht einen Generator sondern zwei Generatoren in einem Gehäuse.

Der erste Generator hat eine Erregerspule die fest am Gehäuse (Stator) 
angebracht ist. Dadurch wird in drei auf der Welle (Rotor) angebrachten 
Spulen Drehstrom induziert.
Dieser Drehstrom wird dann mit einem Brückengleichrichter 
gleichgerichtet, der Gleichrichter ist an der Welle angebracht und dreht 
sich zusammen mit dieser.
Der so erzeugte Gleichstrom fließt dann in eine Erregerspule (des 
zweiten Generators) die ebenfalls an der Welle angebracht ist (und sich 
zusammen mit dieser dreht) und erzeugt dadurch ein Magnetfeld.
Dieses Magnetfeld induziert dann in den drei am Gehäuse angebrachten 
Spulen den Drehstrom mit dem du deinen Gerümpel (Maschinen, 
Computer,...) bei Bedarf betreiben kannst.

Sinn dieser Konstruktion ist, dass man sich dadurch die sonst bei einem 
Syncrongenerator erforderlichen, wartungsintensiven, Schleifringe sparen 
kann.

von joe1991 (Gast)


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Hallo zusammen,

Ich danke euch sehr für die schnelle Antworten, könnte man nicht 
theoretisch Batterien für die Erregung des Rotors der Synchronmaschine 
verwenden, weil ja sowieso gleichgrößen vorliegen. Oder hat das was mit 
der AVR zutun , dass ne Erregermaschine noch dranhängt ?

von joe1991 (Gast)


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ich frage mich nur, wie der Stator der Erregermaschinebestromt wird also 
woher er den strom bezieht?

von Georg H. (Gast)


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joe1991 schrieb:
> könnte man nicht
> theoretisch Batterien für die Erregung des Rotors der Synchronmaschine
> verwenden,

theoretisch könnte man Batterien nehmen. Aber wenn 1000 KW ohnehin da 
sind, ist es doch billiger den Strom direkt zu benutzen.
Die Erregerschaltung (AVR) braucht aber den Anschluss an den Generator, 
sonst kann ja nicht nachgeregelt werden. Und mit Gleichspannung läuft 
das "AVR" auch nicht, wahrscheinlich sind dort Thyristoren zur 
Versorgung des Erregerstator's verbaut.

von joe1991 (Gast)


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Georg H. schrieb:
> theoretisch könnte man Batterien nehmen. Aber wenn 1000 KW ohnehin da
> sind, ist es doch billiger den Strom direkt zu benutzen.

Beim Anlauf der Maschine ist ja zunächst kein Notstrom da also die 1000 
kW ?

Wie kann dann die Erregermaschine Anlaufen.. das habe ich noch nicht 
ganz verstanden.

von Harald W. (wilhelms)


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joe1991 schrieb:

> Ich danke euch sehr für die schnelle Antworten, könnte man nicht
> theoretisch Batterien für die Erregung des Rotors der Synchronmaschine
> verwenden,

Also eine Batterie im Rotor eines Generators erscheint mir nicht
besonders sinnvoll zu sein.

von joe1991 (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Also eine Batterie im Rotor eines Generators erscheint mir nicht
> besonders sinnvoll zu sein.

Also wenn von der Erregermaschine ein Wechselstrom geliefert wird und 
anschließend gleichgerichtet wird verstehe ich nicht ganz warum man 
nicht direkt den gleichstrom von den Statorwicklungen der 
Erregermaschine in die rotorwicklungen des Generators einspeist und sich 
somit die Erregermaschine einspart? Ich meine die AVR Regelt ja den 
gleichstrom im Stator der Erregermaschine...

von Harald W. (wilhelms)


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joe1991 schrieb:

> Also wenn von der Erregermaschine ein Wechselstrom geliefert wird und
> anschließend gleichgerichtet wird verstehe ich nicht ganz warum man
> nicht direkt den gleichstrom von den Statorwicklungen der
> Erregermaschine in die rotorwicklungen des Generators einspeist

Steht weiter oben. Man möchte die störanfälligen Schleifringe
vermeiden. Eine Erregung direkt aus einer Batterie wird ja
z.B. in fast allen Autolichtmaschinen gemacht. Ein Ausfall
der "Kohlen" ist m.W. die häufigste Fehlerquelle bei diesen
Maschinen.

von Udo S. (urschmitt)


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joe1991 schrieb:
> erstehe ich nicht ganz warum man
> nicht direkt den gleichstrom von den Statorwicklungen der
> Erregermaschine in die rotorwicklungen des Generators einspeist

Weil du dann vom Stator eine leitende Verbindung zum Rotor haben 
müsstest, also Bürsten/Schleifringe. Bürsten haben aber den üblen 
Effekt, dass sie verschleissen, während die Energieübertragung über das 
Magnetfeld der Erregermaschine verschleissfrei funktioniert.

von Düsendieb (Gast)


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der Erregerstrom ist schon ganz schön groß, das würde bedeuten ganz 
schön große Schleifringe zur Übertragung.

Einfacher durch die Drehbewegung wird die Leistung für die Erregung im 
Rotor erzeugt und dort gleichgerichtet.

von joe1991 (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:
> Weil du dann vom Stator eine leitende Verbindung zum Rotor haben
> müsstest, also Bürsten/Schleifringe. Bürsten haben aber den üblen
> Effekt, dass sie verschleissen, während die Energieübertragung über das
> Magnetfeld der Erregermaschine verschleissfrei funktioniert.

Genau das war mein Denkfehler :) ich danke dir! Aber was ich mich noch 
frage ist, woher kommt der gleichstrom für die Erregermaschine ? Ist das 
eine externe Batterie, die von der AVR gesteuert wird ?

von joe1991 (Gast)


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Düsendieb schrieb:
> Einfacher durch die Drehbewegung wird die Leistung für die Erregung im
> Rotor erzeugt und dort gleichgerichtet.

Wie kann denn durch eine einfache Drehbewegung mit den Wicklungen ohne 
Magnetfeld ein Spannung induziert werden ?

von Harald W. (wilhelms)


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joe1991 schrieb:
> Düsendieb schrieb:
>> Einfacher durch die Drehbewegung wird die Leistung für die Erregung im
>> Rotor erzeugt und dort gleichgerichtet.
>
> Wie kann denn durch eine einfache Drehbewegung mit den Wicklungen ohne
> Magnetfeld ein Spannung induziert werden ?

http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamoelektrisches_Prinzip

von joe1991 (Gast)


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Also das heißt, dass durch die Drehung des Rotors der Erregermaschine 
zunächst ein kleiner Strom sich im Rotor aufbaut  , gleichgerichtet wird 
und im generator dann eine spannung im Stator induziert wird, diese dann 
die AVR misst und anschließend den gleichstrom im Stator der 
Erregermaschine regelt oder habe ich das falsch verstanden ? Würde das 
Dynamoprinzip nicht auch mit dem Generator funktionieren ?

von Possetitjel (Gast)


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joe1991 schrieb:

> Also das heißt, dass durch die Drehung des Rotors der
> Erregermaschine zunächst ein kleiner Strom sich im Rotor
> aufbaut, gleichgerichtet wird

Ja.

> und im generator dann eine spannung im Stator induziert wird,

Jein. Ein Schritt übersprungen: Der Gleichstrom aus dem
Rotor der Erregermaschine bewirkt im Rotor des Haupt-
generators ein (starkes) Magnetfeld. Dieses Magnetfeld
ist notwendig, um im Stator des Hauptgenerators den
gewünschten Drehstrom zu erzeugen.

> diese dann die AVR misst und anschließend den gleichstrom
> im Stator der Erregermaschine regelt

Vermutlich, ja.

> oder habe ich das falsch verstanden ?

Nein.

> Würde das Dynamoprinzip nicht auch mit dem Generator
> funktionieren ?

Mein Gott - er tut es schon wieder !

Wie kommt der Strom aus dem Stator der Hauptmaschine in ihren
Rotor? Ohne Schleifringe?

von joe1991 (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> Wie kommt der Strom aus dem Stator der Hauptmaschine in ihren
> Rotor? Ohne Schleifringe?

Das war eher eine Allgemeine frage. Wenn der Generator einfach alleine 
dastehen würde und der rotor sich dreht (wegen dem dieselmotor) , dann 
müsste sich durch das Dynamoprinzip ja ein kleiner Erregerstrom bilden 
und man müsste keine spezielle Einrichtung haben oder? Ich habe den AVR 
erst mal gedanklich weggelassen. Du hast Recht um den strom regeln zu 
können, müsste man die dreiphasen Spannung im Stator messen und den 
gewünschten Strom (per Schleifringe) der nötig ist in den rotor 
reinhauen.

von Possetitjel (Gast)


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joe1991 schrieb:

> Wenn der Generator einfach alleine dastehen würde und der
> rotor sich dreht (wegen dem dieselmotor) , dann müsste sich
> durch das Dynamoprinzip ja ein kleiner Erregerstrom bilden
> und man müsste keine spezielle Einrichtung haben oder?

Nein.
Wo soll der Erregerstrom (d.h. ein Strom durch den Rotor)
herkommen?

Durch den Restmagnetismus (Remanenz) im Rotor entsteht, wenn
man den Rotor in Drehung versetzt, eine kleine Ausgangsspannung
im Stator. Das war's. Ende der Veranstaltung.

Man muss aber irgendwie das Magnetfeld des Rotors verstärken.
Der Restmagnetismus genügt nicht.

von joe1991 (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> Durch den Restmagnetismus (Remanenz) im Rotor entsteht, wenn man den
> Rotor in Drehung versetzt, eine kleine Ausgangsspannung im Stator.

Redest du hier von der Erregermaschine oder von dem Generator?

von joe1991 (Gast)


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Wenn du die Erregermaschine  ist das doch andersherum. Es besteht ein 
restmagnetismus im stator der Erregermaschine und durch die zusätzliche 
Drehung des rotors wird hier ein kleiner strom induziert! Richtig oder 
falsch ?

von Possetitjel (Gast)


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joe1991 schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Durch den Restmagnetismus (Remanenz) im Rotor entsteht, wenn
>> man den Rotor in Drehung versetzt, eine kleine Ausgangsspannung
>> im Stator.
>
> Redest du hier von der Erregermaschine oder von dem Generator?

Gegenfrage: Wovon hast Du geredet? Doch wohl vom Generator.

> joe1991 schrieb:
>
>> Wenn der Generator einfach alleine dastehen würde [...]

Also rede ich auch vom (Haupt-)Generator.

von Possetitjel (Gast)


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joe1991 schrieb:

> Wenn du die Erregermaschine  ist das doch andersherum.

Ja.

> Es besteht ein restmagnetismus im stator der Erregermaschine

Ja.

> und durch die zusätzliche Drehung des rotors wird hier ein
> kleiner strom induziert!

Drück' Dich mal bitte eindeutiger aus: Wo ist "hier"?
Im Stator oder im Rotor (der Erregermaschine)?

> Richtig oder falsch ?

Falsch.

Durch die Remanenz im Stator der Erregermaschine wird infolge
der Rotordrehung zunächst mal eine Spannung im Rotor der
Erregermaschine induziert.

Da der Rotor der Erregermaschien (über den Gleichrichter) mit
dem Rotor des Hauptgenerators elektrisch verbunden ist, ist ein
geschlossener Stromkreis vorhanden. Also fließt auch ein Strom
durch beide Rotoren.

Der Rotorstrom im Rotor des Hauptgenerators bewirkt zusammen mit
der Drehung, dass im Stator des Hauptgenerators eine Spannung
induziert wird.
Wird von der am Stator des Hauptgenerators anliegenden Spannung
ein Teil auf den Stator des Erregergenerators zurückgeführt,
liegt eine positive Rückkopplung im System vor: Die Magnetfelder
verstärken sich wechselweise, und die erzeugten Ströme und
Spannungen werden größer.

Es sind einfach eine Außenpol- und eine Innenpolmaschine miteinander
verkettet. Einmal geht die Induktion "von außen nach innen", einmal
"von innen nach außen".
Ich verstehe nicht, was daran so schwer zu begreifen ist.

von joe1991 (Gast)


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Ok also ich war doch mit den Gedanken bei der Erregermaschine. Meine 
hauptsächliche frage war wie die Erregermaschine angeschmießen wird 
sprich von wo der gleichstrom in den Statorwicklungen der 
Erregermaschine eingespeist wird damit ein strom im rotor der 
Erregermaschine sich bildet kann. Dann hat man mir gesagt

Düsendieb schrieb:
> Einfacher durch die Drehbewegung wird die Leistung für die Erregung im
> Rotor erzeugt und dort gleichgerichtet.

also ist das so, das im Stator ein restmagnetismus herrscht?

von Possetitjel (Gast)


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joe1991 schrieb:

> Ok also ich war doch mit den Gedanken bei der Erregermaschine.
> Meine hauptsächliche frage war wie die Erregermaschine
> angeschmießen wird sprich von wo der gleichstrom in den
> Statorwicklungen der Erregermaschine eingespeist wird damit
> ein strom im rotor der Erregermaschine sich bildet kann.
> Dann hat man mir gesagt
>
> Düsendieb schrieb:
>> Einfacher durch die Drehbewegung wird die Leistung für die
>> Erregung im Rotor erzeugt und dort gleichgerichtet.
>
> also ist das so, das im Stator ein restmagnetismus herrscht?

Okay... in der Form ist Deine Frage leicht zu beantworten.

Es liegt überall dort Restmagnetismus vor, wo im normalen
Betrieb Gleichstrom fließt. Das sind der Stator der
Erregermaschine und der Rotor des Hauptgenerators.

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