Hallo zusammen, im Zuge meiner Abschlussarbeit untersuche ich gerade verschiedene "Baumarkt"-Stromerzeuger mit Verbrennungsmotor. Es geht darum, herauszufinden, welche potentiellen Störungen und Abweichungen vom "sauberen" Sinus solche Geräte verursachen. Vorerst konzentriere ich mich auf Stromerzeuger mit Synchrongenerator, die zur Erzeugung der Erregerspannung einen Kondensator oder eine Kompoundierung nutzen. Ein Störeffekt den ich schon herausgefunden habe, ist z.B. dass die hohe Impedanz des Generators mit den Eingangskapazitäten von elektronischen Verbrauchern ein LC-Schwingkreis ergeben kann. Ein ganz anderes Phänomen tritt allerdings beim Einhell BT-PG 850/2 auf. Und zwar gibt es bei jeder Halbwelle in der Spannung einen steilen Einbruch. Ohne Belastung geht die Spannung kurz auf 0 V runter. Mit einer Last (Glühbirne) sieht das ganze etwas gedämpfter aus. Trotzdem ist mir völlig unklar, welche physikalisch Ursache dieser Einbruch haben könnte. Im Datenblatt vom Hersteller ist als Angabe zum Generator nur "synchron" zu lesen. Deshalb habe ich auch leider keine weiteren Details zur Erregereinrichtung usw. Hat hier jemand Erfahrung und kann weiterhelfen? Mir geht es darum, diesen Effekt zu verstehen um ihn später dann in einem Modell nachbilden zu können. Vielen Dank schon im Voraus!
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-Ob die Zündspannung Deine Messung stört? Wer misst, misst oft Mist? -Oder Regelproblem?
Sinusform entsteht ja nur bei ganz bestimmter Verteilung der Durchflutung oder des Flusses im Luftspalt der Maschine. Das gibt es aber nur in Rechenaufgaben. Vielleicht ist da die Ursache, dass das Magnetfeld zwischen Rotor und Stator inhomogen ist, dass z.B. durch falsche Polschuhkante sich der magnetische Kreis anders ändert als für Sinus notwendig oder dass der Rotor außermittig läuft usw. also eine Vielzahl mechanischer Ungenauigkeiten ist denkbar. irgendwie sieht das danach aus, dass durch die Induktivität des Generators oder duch induktive Last erstmal der Strom nach dem eigentlichen Nulldurchgang weiterfließt und irgend welche Dioden verspätet auf eine zweite Wicklung umschalten. Man sollte sich da auf dem Oszilloskop den Stromverlauf und seine zeitliche Verschiebung zum Nullpunkt des Spannungsverlaufs ansehen.
Heinrich K. schrieb: > Ein ganz anderes Phänomen tritt allerdings beim Einhell BT-PG 850/2 auf. > Und zwar gibt es bei jeder Halbwelle in der Spannung einen steilen > Einbruch. Ohne Belastung geht die Spannung kurz auf 0 V runter. Mit > einer Last (Glühbirne) sieht das ganze etwas gedämpfter aus. > Trotzdem ist mir völlig unklar, welche physikalisch Ursache dieser > Einbruch haben könnte. Spekulation: Die Spannung wird ja über die Erregung geregelt. Wenn dies z.B. durch Phasenanschnitt mit einem Thyristor gemacht wird kann dies den Einbruch beim Einschalten bewirken (der Generator hat ja eine relativ hohe Induktivität). Falls das so ist, könnte man zum Testen die Versorgung des Thyristors mit einer Drossel vom Generator entkoppeln.
Ja das habe ich auch schon öfters gesehen. Aber wo her das kommt weiß ich auch nicht. Ich könnte mir vorstellen das die Elektronik oder die Geometrie der Läufers dafür verantwortlich ist. Man könnte mal die Erregerwicklung abklemmen und dann mit einem Labornetzteil versorgen während der Generator läuft. z.B. mit 12V und 500mA. Oder mal den Generator zerlegen und den Anker herausziehen und sich anschauen. Und zum Vergleich einen wo das nicht auftritt.
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zerlegen, von Mechaniker (gleiche FH / Uni?) auf Rundlauf testen lassen. Wäre doch ne nette Zusammenarbeit. Bei der Preisklasse würde ich hier am ehesten "Einsparungen" vermuten. Gute Motoren brauchen präzise Teile und damit präzise Maschinen und Messtechnik. Dass ist teuer und wird damit als erste gespart in Fern-Ost.
Dietrich L. schrieb: > Spekulation: Ergänzung: Die Spekulation bezieht sich nur darauf, ob das bei dem genannten Gerät tatsächlich so ist. Keine Spekulation ist, dass dies möglich ist. Ich hatte nämlich mal so einen Fall. Da sah man diese Störung sogar bei einem Fernsehbild. Die Lösung war eine Drossel.
Dietrich L. schrieb: > Da sah man diese Störung sogar bei einem Fernsehbild. Die > Lösung war eine Drossel. Es geht hier nicht um eine Abhilfe sondern um die Suche nach der Ursache.
Jan W. schrieb: > Dietrich L. schrieb: >> Da sah man diese Störung sogar bei einem Fernsehbild. Die >> Lösung war eine Drossel. > > Es geht hier nicht um eine Abhilfe sondern um die Suche nach der > Ursache. Dabei kann das auch helfen. Interessant in jedem Fall.
Man könnte ja mal die Erregerwicklung untersuchen oder fremdspeisen? Bloß Ausgang messen wäre zu einfach.
Vielleicht weil die Synchronmaschine, eine Einphasige nehm ich an, bei Spannung Null kein Drehmoemnt zieht. Dann macht die Regelung auf, und wenn sie merkt, dass zu viel kommt macht sie zu.
Diese Zweitakt-Möppel haben keinen Synchrongenerator sondern einen Widerstandsläufer mit Erregerkondensator.
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oszi40 schrieb: > -Ob die Zündspannung Deine Messung stört? Wer misst, misst oft Mist? Im Anhang ist mal der prinzipielle Messaufbau von mir. Wenn es eine Störung der Messung durch die Zündspannung ist, würde das ja bedeuten dass alle 10 ms gezündet wird, somit würde beim 2-Takter der Verbrennungsmotor mit 100 Hz bzw. 6000 min-1 laufen wenn er kein Getriebe hat, was mir sehr viel vorkommt. Zusätzlich denke ich, dass ja dann die Störung bei beiden Halbwellen in die gleiche Richtung zeigen müsste und dürfte sich unter Last nicht wirklich ändern.
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THOR schrieb: > Diese Zweitakt-Möppel haben keinen Synchrongenerator sondern einen > Widerstandsläufer mit Erregerkondensator. Bist Du Dir sicher? Hast Du ein baugleiches Modell und hast schon reingeschaut oder woher hast Du die Info? Also in der Bedienungsanleitung von Einhell steht "synchron", aber auf diese Bedienungsanleitungen gebe ich nicht allzu viel. Bei anderen Generatoren habe ich auch schon Angaben zu "Stromspannung" gelesen, kW und kVA wird durcheinandergeworfen usw.. Ich habe eine Explosionszeichnung von einem (ich gehe stark davon aus) baugleichen Generator mit dem Label von Güde. Dort ist die elektrische Maschine zu sehen und in der Ersatzteilliste taucht ein Kondensator auf, der aber nicht abgebildet ist. Wenn ich es richtig sehe, müsste ein Widerstandsläufer (Asynchron?) einen Käfigläufer haben und nicht wie abgebildet einen Läufer mit 2 Wicklungen drauf.
Einen Asynchron Generator stabil zu kriegen ist nichts fuer ein Billig-Aggregat. Daher hat man immer einen Synchronlaeufer, dh die Drehzahl macht die Frequenz. Das Benziner die guten Wirkungsgrade erst ab 3000 Touren bringen, muss die Maschine eine mit einem Polpaar sein, also 3000 Touren sind 50 Hz. Und der Erregerstrom ist proportional zur Ausgangsspannung. Der wird daher anhand der Last geregelt.
Heinrich K. schrieb: > der prinzipielle Messaufbau Wenn man das Oszillogramm etwas gründlicher ansieht, hat die Zacke ja einen relativ langsamen Verlauf. Da vermute ich nun aus der Ferne eher eine Reglungssache oder Resonanz.
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Jan W. schrieb: > Ja das habe ich auch schon öfters gesehen. > Aber wo her das kommt weiß ich auch nicht. Hallo Jan W., das klingt interessant, weißt Du noch welcher Stromerzeuger das war an dem Du dies gesehen hast? Ich habe im Anhang mal die gleiche Messung mit einem anderen Stromerzeuger(SDMO HX3000) angehängt. Bei diesem bin ich mir sicher dass er einen Synchrongenerator hat (Meccalte S16W-90 3,5, siehe Anhang) Man könnte meinen, dass er auch dieses Phänomen besitzt, wenn auch sehr viel schwächer ausgeprägt. Ich meine im Leerlauf ist es nur ein sehr kurzer Peak nach unten. Und unter Last wird der Peak von der Amplitude kleiner aber dafür länger wie auch bei dem anfangs beschriebenen Einhell-Generator.
Heinrich K. schrieb: > THOR schrieb: >> Diese Zweitakt-Möppel haben keinen Synchrongenerator sondern einen >> Widerstandsläufer mit Erregerkondensator. > > Bist Du Dir sicher? Hast Du ein baugleiches Modell und hast schon > reingeschaut oder woher hast Du die Info? Also in der > Bedienungsanleitung von Einhell steht "synchron", aber auf diese > Bedienungsanleitungen gebe ich nicht allzu viel. Bei anderen Generatoren > habe ich auch schon Angaben zu "Stromspannung" gelesen, kW und kVA wird > durcheinandergeworfen usw.. > > Ich habe eine Explosionszeichnung von einem (ich gehe stark davon aus) > baugleichen Generator mit dem Label von Güde. Dort ist die elektrische > Maschine zu sehen und in der Ersatzteilliste taucht ein Kondensator auf, > der aber nicht abgebildet ist. > Wenn ich es richtig sehe, müsste ein Widerstandsläufer (Asynchron?) > einen Käfigläufer haben und nicht wie abgebildet einen Läufer mit 2 > Wicklungen drauf. Diese Zweitakt China-Möppel sind alle ziemlich gleich, egal ob da Einhell, Güde oder sonstwas draufsteht. Und ja, ich hab reingeguckt. Die machen da folgenes: Die nehmen den gewickelten Läufer eines Synchrongenerators, schließen den über nen normalen THT-Widerstand "kurz" (wie viel Ohm weiss ich nicht) und lassen die Schleifringe einfach weg. Das ganze kommt dann in den Stator einer Einphasen-Asym. Zu den Spikes im Oszibild: Alle 360° wäre Zündung. Aber da sind Spikes alle 180°. Das muss was anderes sein.
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THOR schrieb: > Die machen da folgenes: Die nehmen den gewickelten Läufer eines > Synchrongenerators, schließen den über nen normalen THT-Widerstand > "kurz" (wie viel Ohm weiss ich nicht) und lassen die Schleifringe > einfach weg. Das ganze kommt dann in den Stator einer Einphasen-Asym Also ich hab jetzt ebenfalls mal den Deckel abgeschraubt und reingeschaut. Der Läufer sieht tatsächlich aus wie von einem Synchrongenerator. Die Zwei Wicklungen auf dem Läufer sind mit einer Diode gebrückt, ob da noch weitere Bauteile drin sind kann ich nicht sehen. In den Generator gehen nur 4 Kabel: 2 die direkt zum Schuko-Stecker weitergereicht werden und an den anderen 2 hängt ein Kondensator. Ich kenne mich noch nicht so gut mit den verschiedenen Motortypen aus. Aber ist das die von THOR beschriebene "China-Lösung" mit einem Einphasen-Asynchron-Stator? Aber läuft der Generator dann Synchron oder Asynchron zu den 50 Hz? Und wie kann dann im Läufer eine Spannung induziert werden, wenn es noch gar kein äußeres Drehfeld gibt? Auf dem Läufer sitzt noch etwas was wie ein Permanent-Magnet aussieht, es ist aber ein sehr sehr schwacher Magnet wenn man mit dem Schraubenzieher testet.
Der Permanentmagnet ist der, der bei einem Synchrongenerator in der Hilfswicklung den Hilfsstrom erzeugt, den der AVR (Automatic voltage regulator, ein Spannungsregler) für den Erregerstrom braucht. Den haben die entweder einfach dringelassen weils billiger ist, oder er sorgt für ein Generatorverhalten das einem Synchrongenerator etwas angenähert ist. Ich glaube aber einfach, dass der Läufer mit Magnet geliefert wird und es einfach billiger ist, den drinzulassen. Größtenteils sollte sich das Ding wie ein Asynchrongenerator im Inselbetrieb verhalten, der Erregerstrom kommt allein durch den Lastkondensator (und ggf. kapazitive Lasten an der Steckdose). Der läuft asynchron zu "50 Hz"(die Drehzahlregelung des Motors ist eh ein ranziger P-Regler, unter Last sinkt die Drehzahl). Die Viertakter-China-Stromerzeuger haben den gleichen Läufer, aber über Schleifringe mit Erregerstrom versorgt statt mit dieser Diodenkonstruktion (wofür die genau da ist, weiss ich gar nicht. Bei mir wars ein THT Widerstand). Der AVR regelt dann den Erregerstrom so, dass 230V an der ersten Phase anliegen (die anderen 2 Phasen laufen über den magnetischen Fluss passiv mit). Der Drehzahlregler ist auch wieder ein P-Regler, man hat also 50Hz plusminus 10% etwa. Der Permanentmagnet ist auch auf dem Läufer, wie oben beschrieben ist der dazu da, den Erregerstrom beim Start des Generators bereitzustellen. Die Erregerwicklung liefert im LL so um die 18V wenn ich mich Recht entsinne.
Heinrich K. schrieb: > Die Zwei Wicklungen auf dem Läufer sind mit einer > Diode gebrückt, ob da noch weitere Bauteile drin sind kann ich nicht > sehen. Und genau bei der Übernahme des Stroms von der einen Diode zur andren entsteht dieser Einbruch im Spannungsverlauf. Heinrich K. schrieb: > Und wie kann dann im Läufer eine Spannung induziert werden, wenn es noch > gar kein äußeres Drehfeld gibt? > Auf dem Läufer sitzt noch etwas was wie ein Permanent-Magnet aussieht, > es ist aber ein sehr sehr schwacher Magnet wenn man mit dem > Schraubenzieher testet. Vermutung: Dieser Magnet legt Vorzeichen des remanenten Magnetismus beim Anlauf der Maschine fest. Durch ihn entsteht in der kapazitiv belasteten Wicklung die für den Hochlauf notwendige Spannung. Zunächst im Stator aber später , wenn die Spannung hoch genug ist, entsteht der Asynchron-Betrieb in den durch Dioden "kurzgeschlossenen" Windungen.
Heinrich K. schrieb: > Hallo Jan W., > das klingt interessant, weißt Du noch welcher Stromerzeuger das war an > dem Du dies gesehen hast? Das war auch so eine Blaue Baumarkt Kiste. Ich glaube der 2,5 kW von Einhell war es. Ist schon was her.
2,5kW sollte schon ein Synchrongenerator mit Regelung sein, diese billigen Zweitakt-Asymkonstruktionen werden mit 600-800W angegeben und überleben in der Praxis bei warmem Sommerwetter so 400W Dauerlast.
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Also erstmal vielen Dank für die sehr hilfreichen und kompetenten Antworten! Inzwischen habe ich tatsächlich ein Schaltplan von einem identischen Generator gefunden, diesmal unter dem Namen "Rotek". Hier gibt es auch ein Reparaturhandbuch mit ziemlich guten Infos zum Innenleben von Elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor: http://media.rotek.at/a000/000/105/000000105_V070900_HAB_HIG_00_NT_A_de.pdf Ich fasse mal die obigen Beschreibungen zum Funktionsprinzip dieses "Synchron-Asynchron Zwitters" nach meinem Verständnis zusammen: Der Permanentmagnet im Rotor induziert in der Stator-Hilfswicklung mit Kondensator ein Strom. Durch den "LC-Schwingkreis von Stator-Hilfswicklung und Kondensator" pendelt die Blindenergie immer zwischen diesen 2 Energiespeichern mit (Gekoppelt an die Drehzahl, also z.B. mit 50 Hz?). Durch den Stromfluss wird ein wechselndes Magnetfeld aufgebaut, das wiederum im Widerstandsläufer eine Spannung induzieren soll. Dort ergibt sich durch die Dioden ein Gleichstrom, der die Rotorwicklung erregt. Damit aber im Widerstandsläufer ein Strom induziert werden kann, muss er doch asynchron zum äßeren Drehfeld laufen. Wie kann das sein, wenn die Frequenz des äußeren Drehfeldes mit der Drehzahl gekoppelt ist (Und nur in der Phase verschoben ist)? Irgendwo habe ich ein Denkfehler, kann mir jemand auf die Sprünge helfen? Ich habe auch mal versucht, mit den Angaben aus dem Schaltplan den Strom in der Rotorwicklung zu simulieren. Ich weiss nicht, ob mein Ersatzschaltbild so korrekt ist? Als fiktive induzierte Spannung habe ich einfach eine Wechselspannungsquelle genommen, wobei mir die Frequenz aus o.g. Grund noch rätselhaft ist. Nun würde sich laut der LTspice-Simulation grundsätzlich ein pulsierender Gleichstrom ergeben. Müsste sich dann die Klemmenspannung des Stromerzeugers nicht auch entsprechend in der Amplitude pulsieren, da die Ausgangsspannung bei der Synchronmaschine abhängig vom Erregerstrom ist?
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Vermutung: Im Synchronlauf wird so wenig Spannung im Läufer induziert, dass die Anlaufspannung der Dioden keinen Strom in der Wicklung zulassen. Das umlaufende Drehfeld im Stator nimmt alleine den Anker mit, weil sich das Eisen eben nach der Richtung des Drehfeldes ausrichtet. Das geht auch ohne Erregerstrom im Anker. Das ist Prinzip des sog. Reluktanzläufers, wie es in den kleinen selbstanlaufenden synchronen Motoren genutzt wurde für 220V wie sie in Uhren oder Schaltwerken für Waschmaschinen vorkamen. Oder, stell Dir vor, im Stator würde nur ein Gleichstrom fließen. Auch ein reiner Eisenstab würde da sich nach dem Magnetfeld ausrichten und wäre aus dieser Position nur schwer rausdrehbar. Das ungleichmäßige Drehmoment des Antriebsmotors erzeugt im synchron mitlaufenden Anker eine Wechselspannung, die per Gleichrichtung im Anker für zusätzliche Polung (bzw. Erregung) sorgt. Vergiss auch nicht, dass das Drehfeld ungleichmäßig ist und dann in der Ankerwicklung eine Wechselspannung erzeugt, die von den Dioden zu einem Erregerstrom gleichgerichtet wird noch ne Vermutung: Die Einbrüche im Spannungsverlauf haben mit der 12V-Wicklung und ihrer Belastung durch einen Gleichrichter zu tun. Die hat eine mechanisch bedingte Phasenverschiebung gegen die Wicklung für die Hauptspannung, sodass der Laststrom in der 12V-Wicklung später einsetzt als beim Nulldurchgang der Hauptwicklung und so dort diesen Einbruch erzeugt.
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also ich versuche nach wie vor, das Ganze zu simulieren, falls ich neue Erkenntnisse habe werde ich das hier posten... Ganz interessant finde ich eine Darstellung einer Spannungskurve von konventionellen Stromerzeugern aus einem GEKO-Prospekt (Siehe auch Anhang): http://www.bsenet.de/Geko/GEKO_Inverter_Stromerzeuger_Erklaerung.pdf Dort ist im Spannungsverlauf auch so eine ähnliche Delle eingezeichnet. Evtl. tritt dieses Problem also bei vielen Modellen auf, oder der Zeichner dieser Grafik hat sich halt "irgendeine" Kurve ausgedacht. (Der Sinus vom Netz sieht ja auch nicht aus wie ein Sinus)
Heinrich K. schrieb: > also ich versuche nach wie vor, das Ganze zu simulieren, falls ich > neue > Erkenntnisse habe werde ich das hier posten... > > Ganz interessant finde ich eine Darstellung einer Spannungskurve von > konventionellen Stromerzeugern aus einem GEKO-Prospekt (Siehe auch > Anhang): > http://www.bsenet.de/Geko/GEKO_Inverter_Stromerzeu... Aus Marketing Sicht enorm interessant, ja. "Unser Inverter ist viel toller als die Nicht-Inverter der Konkurrenz!". Ist übrigens maßlos übertrieben, die 5-8kW Aggis mit richtigem Synchrongenerator machen stellenweise schöneren Sinus als das örtliche Stromnetz, nur halt nicht mit 50Hz. Trotzdem wird davor gewarnt, ein Notebook da einzustecken. Lieber ans 1000€ Honda Inverteraggi, da kommt schonender Strom raus :P
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