Kann man einen Drehstrommotor als Generator betreiben mit reduzierter Drehzahl?
Auf dem Typenschild des Motors steht:
VEM Dietz 400V/690V Dreieck Stern, 3 kW, 50 Hz bei 910 U/min. Möchte ihn antreiben mit ca. 300U/min in Sternschaltung über ein Wasserrad mit Riemenübersetzung.
So hätte ich ungefähr 220V, ca 1 kW und Luft nach oben, wenn mal mehr Wasser kommt. Man hätte dann halt nur ca. eine Frequenz von 50/3 = 16,66 Hz.
Fragen: Geht das so?
Ist das sinnvoll oder gibt es bessere Lösungen beim Generator?
Wenn man 50 Hz benötigt, kann das mit einem Frequenzumrichter gemacht werden oder gibt es dafür andere Lösungen? Wechselrichter, Batteriesystem?
Letztendlich soll das ganze an ein bestehendes System mit Speicher und wenn möglich Einspeisung angeschlossen werden. Macht so ein Motor als Generator für diese Anwendung Sinn?
3 Antworten
Sind die Kennlinien Leistung zu Spannung und zu Drehzahl nicht einigermaßen linear? So dass sich die Leistung linear zur Drehzahl verhält? 1/3 Drehzahl = 1/3 Leistung?
Kenne die Drehzahl/Leistungskennlinie nicht auswendndig... Aber deine Rechnung passt nicht... 1/3 Spannung * 1/3 Strom sind 1/9 Leistung... Wenn er wirklich bei 1/3 Drehzahl nur 1/3 Spannung liefert, dann wird auch der Strom nur 1/3 sein... Bin mir nur gerade nicht sicher, wie sich die Spannung/Strom bzw Leistung bei reduzierter Drehzahl verhalten....
Außerdem fehlt Dir ggf erst einmal das Erregerfeld (sofern nicht zufällig noch ein Restmagnetismus vorhanden ist). Es kommt also drauf an, welchen Drehstrommotor du verwendest. Es geht zwar auch mit asynchonen Motoren (Käfigläufer) aber du brauchst eine kapazitive Beschaltung zum Erhalt der Magnetfeldes, welches Du ggf erst einmal durch Fremdspannung anregen musst. Synchronmotoren können sehr gut als Generatorverwendet werden, da Du über die Schleifringe sowieso ein DC-Erregerfeld in den Anker einspeist. Damit kannst Du sogar die Spannung regeln. Darfst nur die Ankerwicklung dabei nicht überlasten, falls die Spannung nicht so hoch wird, wie gewünscht. Und ja, bei 1/3 Drehzahl hättest Du 16,66 Hz. Dieses Prinzip hat die Bahn übrigens genutzt und nutzt sie immernoch teilweise.
Ganz ehrlich hab ich mich mit dem Thema Async als Generator nie wirklich beschäftigt. Wir haben in der Lehre nur einen Synchronmotor als Generator ans Netz synchronisiert und mit Hilfe eines Async angetrieben, welcher mit einem FU geregelt wurde, damit die Läuferdrehzahl auch auf Nenndrehzahl kommt, sonst hätten wie die 50Hz mit dem Sync-Motor nicht hinbekommen. Der Async müsste dann wohl tatsächlich mit erhöhter Drehzahl laufen, um Nennfrequenz zu liefern... Die Frage ist auch, wie verhält sich tatsächlich die Spannung bei reduzierter Drehzahl und dazu die max mögliche Leistung... Aber wie geschrieben, hab ich mich nie damit wirklich beschäftigt...
wird schwer, wenn überhaupt möglich. weil in dem bereich noch keine selbstinduktion einsetzt. und wenn, dann kommt echt kaum was dabei rum.
schau dich mal was permanentmagnetgeneratoren angeht bei Gin-Long in Ninhg Bou um. das ist an der chinesisch mongolischen grenze.
eine möglichkeit wäre noch ein frequenzumrichter mit netzenergierückgewinnung. gibts z.B. von SEW
eine andere möglichkeit wäre, du nimmst eine 12polige Maschine mit 1,5 kW und gehst auf eine Wellendrezahl von etwa 515 min^-1 dann kannst du das gute stück mittels eines netzschutzrelais und einer anschaltung direkt zum einspeisen verwenden.
eine CPU wie diese: https://www.ebay.de/itm/192862118218 reicht schon vollkommen aus. an einen der Eingänge schließt du als schnellen zähler einen näherungssensor an, der eine lochscheibe abtastet. fällt die drehzahl dauerhaft unter 500, schaltet das relais ab, ab 500 eben zu.
lg, Anna
Danke für die guten Tipps. Ich werde mich jetzt mal in diese Richtungen erkundigen. 👍
Wo gibt es solche 12poligen Maschinen? Haben die mit 1,5 kW Luft nach oben? Ich würde die Energie, die bei einem höheren Wasserstand kommt auch gerne nutzen. Da steigt die Fließgeschwindigkeit schon mal um das 3fache und damit vermutlich auch die Drehzahl des Wasserrads.
Kann man diese Energie dann auch nutzen oder muss in dem Fall dann abgeschalten oder gebremst werden?
unter den genannten betriebsbedingungungen kommen sie um eine komplexe regelung nicht herum. das würde also bedeuten: permanentmagentgenerator -> gleichrichter -> Wechselrichter!
Wenn wir von einem wirkungsgrad des wecselrichters von 85% und des gleichrichters von 90% ausgehen, dann haben wir alleine auf der strecke schon mal 25% verlust. wäre es da nicht ggf. effektiver, einfach auf die lastspitzen zu verzichten?
abgesehen von diversen großhandelskanälen über die wir an antriebe von ABB oder SEW kommen, gehören Motor Mauer und Schäfer Motore zu unseren Lieferanten für Antriebe.
https://www.e-schaefer-kg.de/home/
so ne 12polige Maschine ist naütrlich schon was, was man nicht jeden tag kauft. daher denke ich in beiden fällen müsste sie angefragt werden.
lg, Anna
Für so ein Wasserrad habe ich mir im Dezember ein schlüsselfertiges Angebot eingeholt, 1,5 kW dauerhaft, wären ca. 12000 kWh pro Jahr. Da könnte man heizen über Wärmepumpe und E Autos laden. Leider hätte sich das erst nach über 20 Jahren amortisiert bei 2 Jahren Garantie, das war mir zu teuer und zu riskant. Bei Photovoltaik hat man viel längere Teilegarantien, da kann man das machen. Da wäre auch ein Wechselrichter dabei gewesen.
25% Verlust ist schon sehr viel. Läge der hohe Verlust dann daran, dass die wg den Lastspitzen wesentlich größer dimensionierten Geräte überwiegend nicht im optimalen Bereich arbeiten würden? Wenn das so ist, wäre es vermutlich doch besser, auf die Lastspitzen zu verzichten, dafür aber übers Jahr in Summe mehr zu ernten. Das hat die kleine Firma in Süddeutschland auch gesagt. Die hatten in ihrem Angebot einen 2 kW Generator, der mit ca. 300-400 rpm betrieben worden wäre.
Aktuell bin ich am planen und recherchieren. Das Wasserrad würde mit ca. 10rpm laufen. Der Rest müsste übersetzt werden. Denke über Zahnriemen, da die wenig Verluste haben und ausreichend Drehmoment übertragen können. Wegen Anfragen bzgl. Generator, ein ungefähres Preisniveau würde mich schon interessieren.
lg.
Hallo Anna,
ich würde gerne noch ein Thema aufmachen. Und zwar die Frage: Wieviel Leistung / Drehmoment kann man aus einem Fließgewässer (Wasserdaten sind mir bekannt) mit einem Wasserrad ohne Anstauung entnehmen?
Das ist mir auch nicht so ganz klar und verschiedene Personen vom Fach machten da auch unterschiedliche Aussagen. Auch im Internet findet man dazu teils stark voneinander abweichende Angaben von 20%-80%.
Ich bin neu hier. Daher: Soll ich dazu eine neue Frage aufmachen oder kann ich das hier fortsetzen?
lg
Theoretisch sollte es gehen aber die Frage ist was da am Ende rauskommt. Bei nur 300rpm wird es wohl nicht viel sein.
Sind die Kennlinien Leistung zu Spannung und zu Drehzahl nicht einigermaßen linear? So dass sich die Leistung linear zur Drehzahl verhält? 1/3 Drehzahl = 1/3 Leistung?
Das der Strom auch auf 1/3 runter geht, wusste ich nicht. Dann darf die Drehzahl wohl nur um Wurzel 3 (ca. Faktor 1,73) verringert werden. Heißt 910/1,73 = 526rpm. Dann müsste die Leistung doch sein: 3000/ (1,73x1,73) = ca. 1 kW. Das mit den zusätzlichen Kondensatoren habe ich auch schon gelesen. Evtl. wäre es ja besser, gleich einen permanent erregten Generator zu verwenden. Oder ich mache mich da auch noch schlau.
Hätte noch ein Thema zu dem Drehstrommotor. Als Motor hat er eine Nenndrehzahl von 910rpm. Muss man wegen dem Schlupf im Generatorbetrieb nicht von einer höheren Drehzahl ausgehen, um auf die Nennleistung 3 kW zu kommen? Evtl. 1000 oder 1050 RPM? Gibt es darf Formeln oder wird das bei Generatoren gemessen? Spielt die Angabe cos phi (0,85 bei diesem Motor) dabei auch eine Rolle?
Das ganze ist erstmal dazu gedacht, um zu testen, wieviel Leistung man erhalten kann und wie das ganze dann ausgelegt werden soll.