Beschäftige mich gerade mit der Funktionsweise unseres Verbundnetzes zur
Energieversorgung. Habe hierzu Fragen die ich bisher nicht verstanden
habe. Wenn ein Kraftwerksgenerator ohne Antrieb durch die gekoppelte
Turbine " leerläuft " dreht er doch ( lädt man die die Reibungsverluste
außer Acht ) phasensynchron mit dem Netz? Der Generatorstrom wäre 0.
Was passiert wenn nun bei unveränderten Erregerstrom der Antrieb durch
die Turbine hinzukommt? Dann wird doch die vom Generator erzeugte
Spannung dem Netz phasenmäßig um einen kleinen positiven Winkel
vorauseilen ? Dies hat dann einen , der Generatorspannung phasenmäßig
nachlaufenden Generatorstrom zur Folge? Um die vom Generator ins Netz
abgegebene Leistung zu bestimmen muß man doch nun U ( t ) * I ( t )
bestimmen. Betrachte ich nun einen einzelnen Strang des Generators so
sind U ( t ) und I ( t ) zwei phasenverschobene Sinusfunktionen . Deren
Produkt ergibt wiederum einen Sinus dessen 0 Achse allerdings nichtmehr
auf der Zeitachse liegt. Wenn diese Überlegung richtig ist heißt das
doch daß durch den mechanischen Antrieb des Generators neben der
gewünschten Wirkleistung auch eine nicht unerhebliche Blindleistung
erzeugt wird . Ist das so? Wird dieser Blindstrom nun durch Veränderung
des Erregerstroms kompensiert ? Vielen Dank im Voraus für alle
Antworten. Schrauber47
Schrauber 47 schrieb:> Wenn ein Kraftwerksgenerator ohne Antrieb durch die gekoppelte> Turbine " leerläuft " dreht er doch ( lädt man die die Reibungsverluste> außer Acht ) phasensynchron mit dem Netz?
Solange die Maschine (Generator=Motor) am Netz hängt ist sie
phasensynchron bzw. zwangssynchronisiert. Gibt die Maschine dabei keine
Spannung/Leistung ans Netz ab, wirkt sie als Verbraucher und nimmt
Leistung auf.
Nächste Frage.
Schrauber 47 schrieb:> Wenn diese Überlegung richtig ist heißt das doch daß durch den> mechanischen Antrieb des Generators neben der gewünschten Wirkleistung> auch eine nicht unerhebliche Blindleistung erzeugt wird.
Was bezeichnest du als "nicht unerheblich"?
p.s.
Du plenkst.
Nein. Bildleistung erzeugst du mit Unter- resp Uebererregung. Ich glaube
mich zu erinnern, dass Untererregung induktiv , und Uebererregung
kapazitiv ist. Die Leistung fliesst durch den Polradwinkel, bedeutet den
Versatz zwischen geometrischer Phase und der elektrischen Phase.
Dabei ist zu beachten, dass im Einspeiserfall ein Wechselrichter keinen
Polradwinkel hat...
Schrauber 47 schrieb:> Wenn diese Überlegung richtig ist heißt das> doch daß durch den mechanischen Antrieb des Generators neben der> gewünschten Wirkleistung auch eine nicht unerhebliche Blindleistung> erzeugt wird . Ist das so? Wird dieser Blindstrom nun durch Veränderung> des Erregerstroms kompensiert ?
Da kann man den mechanischen Teil des Verhaltens von magnetischenTeil
des Verhaltens klar trennen.
magnetischer Vorgang:
Für die vom Netz vorgegebene Spannung benötigt der Generator (wie auch
jeder Trafo)ein genau entsprechendes inneres Magnetfeld. Üblicherweise
wird das vom Erregerstrom erzeugt. Wenn das Magnetfeld alleine vom
Erregerstrom erzeugt wird, fließt an den Klemmen nur ein Wirkstrom, der
den Verlusten im Gen. entspricht.
Wird der Erregerstrom kleiner, muss die fehlende Feldkomponente vom Netz
erzeugt werden > induktives Verhalten. Aus dem Netz wird ind.
Blindleistung entnommen.
Ist der Erregerstrom zu groß,> kapazitives Verhalten. Erzeugte
Blindleistung wird ins Netz abgegeben.
mechan. Verhalten:
Ohne mechan. Last am Antrieb bleibt die Wirkkomponente praktisch Null.
Wenn an der Welle ein Drehmoment aufgebracht wird, wird zwangsweise
Leistung vom Antrieb an den Generator übergeben und dann ans Netz als
Wirkstrom. Denn wo soll die woanders hin, als ins Netz.
Wenn nicht, fällt der Generator außer Tritt. Die Spannung an den Klemmen
ist,wie bei einem Trafo, nicht von der Last her bestimmt, sondern von
der vom Netz vorgegebenen Spannung.
Schrauber 47 schrieb:> daß durch den mechanischen Antrieb des Generators neben der> gewünschten Wirkleistung auch eine nicht unerhebliche Blindleistung> erzeugt wird
Der mechanische Teil des Verhaltens erzeugt Wirkleistung, keine
Blindleistung. Nur wegen der unvermeidlichen Streuinduktivität des
Generators entsteht eine lastabhängige Blindleistung.
Peter R. schrieb:> Wird der Erregerstrom kleiner, muss die fehlende Feldkomponente vom Netz> erzeugt werden > induktives Verhalten. Aus dem Netz wird ind.> Blindleistung entnommen.> Ist der Erregerstrom zu groß,> kapazitives Verhalten. Erzeugte> Blindleistung wird ins Netz abgegeben.
Danke für die Antwort. Bin bisher davon ausgegangen , das sowohl
kapazitive als auch induktive Blindströme ein " hin und her Schaukeln "
der Energie bewirken im 100 Hz Takt . Kein unidirektionaler
Leistungsfluß? Grüße Schrauber 47
Peter R. schrieb:> Ohne mechan. Last am Antrieb bleibt die Wirkkomponente praktisch Null.
Ja
> Wenn an der Welle ein Drehmoment aufgebracht wird, wird zwangsweise> Leistung vom Antrieb an den Generator übergeben und dann ans Netz als> Wirkstrom. Denn wo soll die woanders hin, als ins Netz.
Ja
> Wenn nicht, fällt der Generator außer Tritt. Die Spannung an den Klemmen> ist,wie bei einem Trafo, nicht von der Last her bestimmt, sondern von> der vom Netz vorgegebenen Spannung.
Ja
Habe einen kleinen Versuch hierzu aufgebaut . Kann das Erregerfeld
leider nicht verändern . Wenn ich dem Generator nun mech Leistung
zuführe kann ich mir am Oszi die Spannung ( an einem Strang ) und den
zugehörigen Strangstrom ansehen. Bilde ich deren Produkt so ist der
entsprechend Sinus in Richtung der P Achse nur soweit verschoben , das
ein Teil der Kurve unter der T Achse liegt. Also ein Blindstromanteil .
. Grüße Schrauber 47
Hier das aufgenommene Bild . Die Produktbildung macht der Oszi leider
mangelhaft . Deshalb die Leistungskurve mit sehr kleiner Amplitude .
Erkennbar jedoch daß sie auf beiden Seiten der
t-Achse verläuft .
Schrauber 47 schrieb:> ...Bin bisher davon ausgegangen , dass sowohl> kapazitive als auch induktive Blindströme ein " hin und her Schaukeln "> der Energie bewirken im 100 Hz Takt . Kein unidirektionaler> Leistungsfluß? Grüße Schrauber
daran ändert sich auch nichts, da wird halt im Stator der Maschine
hundertmal Feld aufgebaut, jedesmal mit Richtungswechsel. also mal mit
ansteigendem, danach mit absteigendem Verlauf.
Da der Generator nicht ideal ist, "verschiebt" sich der Anker bei
Wirklast gegenüber dem Drehfeld. Das ergibt dann eine Phasenverschiebung
da ja das Feld des Ankers nicht mehr mit dem Drehfeld des unbelasteten
Stators übereinstimmt, sich das Gesamtfeld in der Maschine also etwas
verdreht. Messtechnisch ist das als eine lastabhängige
Phasenverschiebung bemerkbar oder als scheinbare Induktivität, ähnlich
der Hauptinduktivität eines Trafos.
Peter R. schrieb:> Ohne mechan. Last am Antrieb bleibt die Wirkkomponente praktisch Null.
Ja
> Wenn an der Welle ein Drehmoment aufgebracht wird, wird zwangsweise> Leistung vom Antrieb an den Generator übergeben und dann ans Netz als> Wirkstrom. Denn wo soll die woanders hin, als ins Netz.
Ja
> WennWolfgang schrieb:> Was bezeichnest du als "nicht unerheblich"?
Ich beantworte die Frage mit dem aufgenommenen Schaubild . Leider nicht
so ganz gut zu erkennen.
Hab die Leisungskurve mal gerechnet unter der Annahme das die Beträge
der Netztspannung und der Generatorspannung gleich sind . Das Schaubild
zeigt übereinandergelegt die Leistungskurven für unterschiedliche Winkel
. Deutlich sichtbar der Blindstromanteil . Denke das meine Rechnung ok
ist . Grüße Schrauber 47
Unangetrieben, also passiv, sind die Induktivitäten bei Nennerregung
wirksam. In dem Falle verhält sich der Generator induktiv, d.h induktive
Blindleistung.
Nun wird der Generator überregt. In dem Falle wird je nach Stärke die
induktive Blindleistung immer kleiner bis es kapazitive Blindleistung
wird. Wenn man ein Stroboskop anschließen würde, würden man auch Messen,
dass sich der Winkelversatz dabei auch ändert.
Wissen muss man das, wenn auch über die Winkelversatz das Kraftmoment
der Turbinen auf den Generator gemessen wird für eine Regelung.
> Dabei ist zu beachten, dass im Einspeiserfall ein> Wechselrichter keinen Polradwinkel hat...
Die größeren (z.B. neuere Solaranlagen über 30kW oder so) können das
aber elektrisch nachbilden und müssen zur Netzstabilisierung auch
induktiv oder kapazitiv einspeisen. Glaube bis zu cos phi 0,8 oder so.
Dieter schrieb:> Unangetrieben, also passiv, sind die Induktivitäten bei Nennerregung> wirksam. In dem Falle verhält sich der Generator induktiv, d.h induktive> Blindleistung.
Ist das auch so wenn ich Reibungsverluste ... vernachlässige ?
Angenommen der im Leerlauf rotierende Generator ist so erregt daß weder
kapazitive noch induktive Blindströme fließen . Wenn ich ihn nun
gedanklich vom Netz trenne so merkt das Netz dies doch nicht ?
> Nun wird der Generator überregt. In dem Falle wird je nach Stärke die> induktive Blindleistung immer kleiner bis es kapazitive Blindleistung> wird. Wenn man ein Stroboskop anschließen würde, würden man auch Messen,> dass sich der Winkelversatz dabei auch ändert. Wissen muss man das,> wenn auch über die Winkelversatz das Kraftmoment der Turbinen auf den> Generator gemessen wird für eine Regelung.
Danke . Sehr interessant und spannend. In meinem Aufbau kann ich den
Winkelversatz im Betrieb von Hand einstellen und dadurch auch das
Drehmoment der " Turbine " abschätzen . Kann somit auch stufenlos durch
verändern des Winkelversatzes ( ich verdrehe den Stator des Generators
) vom Generatorbetrieb über den Leerlauf zum Motorbetrieb übergeben.
Was mich bei den Versuchen gewundert hat : wenn ich vom Blindstromfreien
Leerlaufbetrieb ohne Änderrung des Erregerfeldes zum Generatorbetrieb
übergehe bekomme ich zusätzlich zur Wirkleistung auch Blindleistung .
Dieser Sachverhalt war mir unbekannt . Diese Blindleistung könnte ich ,
wäre bei mir das Erregerfeld einstellbar , wahrscheinlich kompensieren .
Genau diese Erregerstromveränderrung muß folglich ein Kraftwerkbetreiber
vornehmen wenn er die Einspeiseleistung verändert und dadurch keine
Blindströme hervorrufen will ? Ist es eigentlich so , daß man , wenn ein
Generator zusätzlich zur Erzeugung von Wirkleistung auch Blindströme
kompensieren soll , das Oszillieren der Winkelgeschwindigkeit des
Läufers mit der 100 Hz Frequenz beobachten kann ? Vielleicht wie
angedeutet mit einem auf 101 Hz eingestellten Stroboskop ? M.f.G
Schrauber 47
Ich denke, du solltest über die Begriffe Wirkleistung, Blindleistung und
Scheinleistung nochmal scharf nachdenken.
Dann wirst du feststellen, daß dein Oszi völlig korrekt gerechnet hat.
Schrauber 47 schrieb:> Das Schaubild> zeigt übereinandergelegt die Leistungskurven für unterschiedliche Winkel> . Deutlich sichtbar der Blindstromanteil . Denke das meine Rechnung ok> ist . Grüße Schrauber 47
Wenn das Spannungen und Ströme sein sollen sehe ich in deinem Schaubild
keinen Blind-, dafür aber einen erheblichen Gleichstromanteil.
Wühlhase schrieb:> Wenn das Spannungen und Ströme sein sollen sehe ich in deinem Schaubild> keinen Blind-, dafür aber einen erheblichen Gleichstromanteil.
Das ist I ( t ) * U ( t ) also P( t ) . Allerdings gerechnet
nicht gemessen . Dann mit unterschiedlichen Winkeln für durchgerechnet
und aufgetragen. Also weder U noch I
Wenn ich mir das Oszischaubild ansehe so ist der Verlauf von P kaum zu
erkennen . Hier hätte der Programmierer der Oszisoft das P Schaubild
vertikal strecken müssen. Schau Dir bitte mal die Stelle an, an der ich
die rote Hinweislinie eingezeichnet Habe. Hier ist I 2 Einheiten hoch
, blau etwas tiefer als - 2 . Das Produkt sollte also z.B ca -4 oder
-0,4 Einheiten sein . Ablesbar sind ca - 0,2 Einheiten . Das ist so
nicht sinnvoll denke ich. Gruß Schrauber 47
