Hallo zusammen! Ich bin Maschinenbauer mit einer (etwas länger zurückliegenden) Ausbildung zum Energieelektroniker und habe eine Frage zum Thema Frequenzumrichterbetrieb und der Belastung des Stromnetzes. Wir betreiben an einer Forschungseinrichtung einen etwas größeren Motor (Nennleistung 1800 kW) an einem Frequenzumrichter. Der Umrichter wird versorgt über einen Trafo über ein 690 V-Netz. Der Trafo wiederum wird eingangsseitig über eine 6 kV-Leitung bestromt. Nennleistung des Trafos sind 2000 kVA. Abgesichert ist dieser mit 195 A. Das Problem ist nun, dass wir nicht die volle Leistung des Motors erreichen können. Im Betrieb löst die Sicherung des Trafo bei einer angezeigten Leistung des Motors von 1650 kW aus. Ich habe nun verschiedene Berechnungen angestellt und komme zu dem Ergebnis, dass das eigentlich nicht passieren sollte. Folgende Angaben zu den Geräten: Motor: cos(phi) = 0.82, Nennleistung 1800 kW, Wirkungsgrad (im Sinusbetrieb) 97,4% Umrichter: Anschlussleistung 2200 kVA, Ausgangsleistung 2366 kVA, Nennwirkungsgrad 97,7%, lambda(Netz) 0,997 Für mein Verständnis belastet die Blindleistung des Motors lediglich das Netz zwischen Motor und FU und führt dazu, dass ich dort größere Leitungsquerschnitte benötige als am FU-Eingang, da die Blindleistung zwischen Motor und FU pendelt. Das lambda(Netz) des FU gibt mir an, wie stark der FU das Netz mit Blindleistung belastet wobei die 0,3% fast zu vernachlässigen sind. Wenn ich nun also von der abgegebenen Wirkleistung des Motors auf die dem Netz entnommene Leistung zurückrechne und dabei die angegebenen Wirkungsgrade sowie das lambda(Netz) ansetze komme ich auf folgenden Zusammenhang: 1650kW/(0,974*0,977*0,997) = 1739 kVA Selbst wenn ich die Wirkungsgrade von Motor und FU etwas schlechter (95%) annehme, weil wir uns nicht im Nenn-Betriebspunkt bewegt haben, komme ich auf eine Leistung von lediglich 1833 kVA. Meine Frage ist nun, ob meine Überlegungen so korrekt sind, oder ob ich die Blindleistung des Motors auf die Netzbelastung anrechnen muss. Dann würde natürlich die Rechnung aufgrund des cos(phi) des Motors schon ganz anders aussehen und die Abschaltung des Trafos wäre gerechtfertigt. Leider konnte ich mich jetzt intern sowie mit dem Hersteller noch nicht definitv dazu abstimmen, weshalb ich jetzt auch noch eine neutrale Meinung dazu einholen wollte. Grüße!
Der Cos phi von 0.82 zeigt, dass der Phasenwinkel des motors 30 Grad ist. Bedeutet der sin phi ist 0.5, der motor zieht noch 50% Blindleistung. Das sollte der FU aber koennen, dh kompensieren koennen. Kann der FU das ? Und dann wuerd ich nachmessen, ob die Spannungen auch stimmen. Denn wenn die Spannung absackt zieht der FU mehr Strom.
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C.K. schrieb: > Das Problem ist nun, dass wir nicht die volle Leistung des Motors > erreichen können. Im Betrieb löst die Sicherung des Trafo bei einer > angezeigten Leistung des Motors von 1650 kW aus. Verzerrungsblindleistung? Messt mal den Strom mit Stromzange und Oszi.
Hint: Drehstrom. Sorry, das stimmt natürlich Gunsi
Eine Stromzange habe ich mir schon organisiert, das wird jetzt der nächste Schritt sein. Die 6kV-Zuleitung zum Trafo ist auch in Einzeladern verlegt, d.h. ich sollte da relativ gut rankommen. Einziges Problem könnte noch sein, dass die Leitungen wahrscheinlich geschirmt sind :-/ Meine Frage bezog sich jetzt hauptsächlich darauf, ob ich die Blindleistung des Motors bei der Leistungsaufnahme des Umrichters berücksichtigen muss. Mir ist eben nicht so ganz klar, wie sich ein Phasenversatz zwischen Strom und Spannung auf der Motorseite, angegeben durch den cos(phi), durch den Zwischenkreis (Gleichspannung) auf der Netzseite bemerkbar machen sollte. Wenn ich natürlich die komplette Scheinleistung des Motors 1650 kW/0,82 = 1875 kVA ansetze, bin ich, die Wirkungsgrade von Motor und FU noch eingerechnet, schon fast bei den 2000 kVA für den Trafo. Die Kernfrage lautet nun also: muss ich die Wirk- oder Scheinleistung des Motors bei der Berechnung der Netzlast ansetzen?
C.K. schrieb: > ob ich die > Blindleistung des Motors bei der Leistungsaufnahme des Umrichters > berücksichtigen muss. Nein, du hast ja einen Zwischenkreis.
C.K. schrieb: > Die 6kV-Zuleitung zum Trafo ist auch in > Einzeladern verlegt, d.h. ich sollte da relativ gut rankommen. Einziges > Problem könnte noch sein, dass die Leitungen wahrscheinlich geschirmt > sind :-/ Dann miss doch nach dem Ortstrafo.
hinz schrieb: > Dann miss doch nach dem Ortstrafo. Ja, wäre eine Alternative, aber aus zwei Gründen etwas unpraktikabel: 1. ich möchte ja herausfinden, ob der Trafo eingangsseitig die benötigte Leistung zugeführt bekommt oder ob die Sicherung zu früh auslöst. 2. der Trafo hat zwei Sekundärwicklungen (Schaltgruppen Dyn5 und Dd0) und somit auch unterschiedliche Leiterspannungen und -ströme auf den einzelnen Abgängen. hinz schrieb: > Nein, du hast ja einen Zwischenkreis. Das bestätigt ja meine Meinung. Werde das dann mal mit dem Hersteller diskutieren... Danke schon einmal für die Rückmeldungen.
C.K. schrieb: > 2. der Trafo hat zwei Sekundärwicklungen (Schaltgruppen Dyn5 und Dd0) > und somit auch unterschiedliche Leiterspannungen und -ströme auf den > einzelnen Abgängen. Es geht doch zunächst um die mögliche Verzerrungsblindleistung der Verbraucher, das kannst du doch auch bei mehreren Abgängen messen.
hinz schrieb: > Nein, du hast ja einen Zwischenkreis. Normalerweise ja. Zumindest kommerzielle Matrix-VFDs gibt es (noch) nicht oberhalb ca. 0,6MW. Falls nicht zufällig VFD-Forschungseinrichtung gemeint, wird wohl ein (i.A. als Spannungs-) Zwischenkreis vorhanden sein.
hca schrieb: > Normalerweise ja. > > Zumindest kommerzielle Matrix-VFDs gibt es (noch) nicht oberhalb > ca. 0,6MW. Falls nicht zufällig VFD-Forschungseinrichtung gemeint, > wird wohl ein (i.A. als Spannungs-) Zwischenkreis vorhanden sein. Also das ist ein kommerzieller Umrichter und ein Zwischenkreis ist vorhanden.
Wie ist denn der fu angeschlossen. Hängt da eine ausreichende Eingangsdrossel und Filter vor? Wenn nicht, würde ich auf Blindleistung vom FU Eingang / Gleichrichter tippen. Allerdings gehen meine Erfahrungen nur bis 200kVA. Was zeigt der FU denn für Ausgangsstrome und Spannungen an? Ist der Motor korrekt parametriert, sprich stimmt Wirkleistungsanzeige des FU? Beste Grüße
J... schrieb: > Wie ist denn der fu angeschlossen. Hängt da eine ausreichende > Eingangsdrossel und Filter vor? Eine Eingangsdrossel gibt es aber keinen separaten Eingangsfilter. J... schrieb: > Was zeigt der FU denn für Ausgangsstrome und Spannungen an? Ist der > Motor korrekt parametriert, sprich stimmt Wirkleistungsanzeige des FU? Die Ströme und Spannungen aus dem FU kann ich leider nicht auslesen (kein SPS-Fachmann). Der Motor wurde vom Inbetriebsetzer des Herstellers parametriert, ich gehe also davon aus, dass das alles in Ordnung ist. Wir messen Drehmoment und Drehzahl am Ausgang eines Getriebes das der Motor antreibt. Die daraus berechnete Leistung stimmt bis auf ein paar kW, die wahrscheinlich im Getriebe liegen bleiben, mit der Wirkleistung überein.
Falls es kein Zugang zum FU gibt einfach den Hersteller fragen wie die Zuleitung Abgesichert werden sollte. Falls Stromzange vorhanden diese mal einen Eingang der Vordrossel hängen und schauen wie weit die Kurvenform vom Sinus abweicht. Wenn die Trafosicherung auslöst und mechanisch die Leistung gemessen wird spricht das für eine Auslösung der Sicherung aufgrund von Blindstrom -leistung. Das Getriebe wird wohl einen Wirkungsgrad von weit über 90% haben, eher im Bereich 99%. Wenn sonst irgendwo so viel Wirkleistung abgehen würde, würde das zu einem großen Kuhlaufwand führen.
Auch Sicherungen mit Magnetschalter koennen bei Alterung dazu neigen frueher auszuloesen. Bitte daran erst wieder erinnern, wenn die Stroememessung nichts auffaelliges ergab.
Dieter schrieb: > Auch Sicherungen mit Magnetschalter koennen bei Alterung dazu neigen > frueher auszuloesen. Er redet sicherlich von HH-Sicherungen.
hinz schrieb: > Dieter schrieb: >> Auch Sicherungen mit Magnetschalter koennen bei Alterung dazu neigen >> frueher auszuloesen. > > Er redet sicherlich von HH-Sicherungen. Die "Sicherungen" sind wohl irgendwelche Trenner die sowohl eine kurzzeitige Auslösung als auch einen thermischen Überlastschutz haben. Also Kurzschluss wird sofort abgeschaltet, Überlast je nach Höhe erst ab ca. 20 Minuten. Nächste Woche werden wir versuchen mal den Strom auf der Trafo-Eingangsseite zu messen, evtl. ergibt sich dadurch schon etwas.
C.K. schrieb: > Die "Sicherungen" sind wohl irgendwelche Trenner die sowohl eine > kurzzeitige Auslösung als auch einen thermischen Überlastschutz haben. > Also Kurzschluss wird sofort abgeschaltet, Überlast je nach Höhe erst ab > ca. 20 Minuten. Auf der 6kV Ebene?
Guten Tag, Mich interessiert das Ergebniss dieses Problems: schon gelöst?
Hab gerade mal wieder hier reingeschaut und die Nachfrage gesehen. Das Problem ist gelöst, bzw. mittlerweile verstanden. Die Blindleistung des Motors belastet den Trafo nicht, eingangsseitig des Umrichters wird nur Wirkleistung aus dem Netz entnommen. Die Blindleistung pendelt also nur zwischen Motor und Umrichter und belastet das Netz zwischen diesen beiden Komponenten. Unser Problem lag in der Einstellung der Sicherung des Trafos. Was die netten Herren von der Elektroversorgung verschwiegen (oder vergessen) hatten war, dass die Sicherung so eingestellt ist, dass bereits bei 90% des angegebenen Stroms nach 20 Minuten abgeschaltet wird. Es standen also effektiv nicht 195A dauerhaft sondern nur 175,5A zur Verfügung. Wir konnten die Einstellung anpassen und im Anschluss den Motor voll belasten. Auch dauerhaft. Grüße!
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