Unterschied zwischen Spannung von Schenkelpolläufer und von Vollpolläufer

Hallo alle miteinander,

gibt es ein großen Unterschied zwischen der induzierten Spannung eines Schenkelpolläufers und eines Vollpolläufers hinsichtlich der Oberschwingungen? Es geht hier um eine Synchrongenerator 1150 kVA. Die Strom und Spannungskurven sind im Anhang und die Oberwellen ebenfalls. Die Spannung sieht ziemlich stabil aus und ist annährend ein Sinus aber der Strom ist für die Sau.

Danke schonmal im Voraus
 

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derschwarzepeter

Mitarbeiter
Die Spannung schaut ja recht hübsch aus,
aber für die Kurvenform/Oberwellen des Stromes ist nicht der Generator,
sondern offensichtlich die Last oder der Messwandler verantwortlich.
Wo verbrätst du 1,15 MVA?
 
Die Messungen fanden im Rahmen eines Probebetriebs statt (im netzparallelbetrieb). Dabei wurde der generator mit 50% gegen ein 630 kVA trafo gefahren. Im notbetrieb versorgt das Aggregat ein Rechenzentrum.
 
In deinem anderen Thread hatte ich schon geschrieben, daß der Sinus bei einer Schenkelpolmaschine von dem einer Vollpolmaschine praktisch nicht abweicht. Die Ausbildung der Polschuhe bei der Schenkelpolmaschine ist der Grund hierfür. Ebenso wurde bereits erwähnt, daß die Stromkurven einen deutlichen Anteil einer 3. Kosinusoberwelle zeigen. Das ist lastbedingt!
Wenn netzparallel gefahren wurde, ist das Netz vermutlich durch Stromrichter stark versaut und nicht per Filter kompensiert und verdrosselt. Für den Anwendungsfall im Notstrombetrieb tut das aber nichts zur Sache. Diesen Fall solltest du untersuchen und da wirst du mächtige Probleme mit dem Spannungsregler bekommen, der erst bei 70% Un eingreift. Das ist meiner Meinung nach für ein Rechenzentrum absolut nicht geeignet, da geht ja jede Leuchtstofflampe schon vorher aus.
 
Hallo,

ich stehe gerade etwas auf dem Schlauch. Unzwar verstehe ich nicht ganz, wie der Netzanalysator den Neutralstrom berechnet hat. Er hat 636,16 A berechnet. Wahrscheinlich hat er zu jedem Zeitpunkt die Ströme miteinander addiert und die FFT Analyse durchgeführt und den Gesamteffektivwert berechnet des neutralleiterstromes berechnet.

Jetzt nun zu meiner eigentliche Frage. Kann es sein, das der Dieselmotor die Oberwellen im Strom verursacht ? Wie kriege ich heraus, mit was für einer Frequenz der Dieselmotor läuft ? Ich habe mir den Rat bei einem Dozenten geholt und er war der Meinung, dass es an dem Motor liegen könnte. Kann das sein ? oder soll ich mich doch lieber auf die Last des Generators fixieren ? ich bin total überfragt.

Hier nochmal die Angeben des Dieselmotors:

acht Zylinder Dieselmotor vom dem Hersteller Perkins Typ: 4008TAG2 mit einer Leistung von 861 kW.

Ich bin auch nicht gerade ein Experte von Dieselmotoren. Könnte mir jemand die funktion eines 8 Zylinder motors beschreiben oder mir eine gute Literatur empfehlen ? Ich weiß zwar wie ein 4 Takt Dieselmotor funktionert aber mehr auch nicht.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Kann es sein, das der Dieselmotor die Oberwellen im Strom verursacht ?
Nein, nie.
Wie kriegst du heraus, mit was für einer Frequenz der Dieselmotor läuft?
Du googelst die Nenndrehzahl des Motor (1800 U/min) und überlegst dir,
dass der wohl nur mit 1500 U/min (= 25 U/s) 50 Hz liefern können wird.
Ein 8-Zylinder-Viertaktdiesel hat 4 Arbeitstakte pro Umdrehung (100 Hz),
die jeder für ca. eine halbe Umdrehung ein Antriebsmoment liefern - super überlappend.
Zusätzlich hat der noch eine Schungmasse mit Torsionsdämpfer
und dann hängt da dran noch der Generator mit seinem mächtigen Massenträgheitsmoment.
So ein System läuft VERDAMMT schön gleichmäßig rund.

Der hohe Crest-Faktor des Stromes kommt von der elektrischen Last am Netz.
Wäre die Ursache in einer Ungleichförmigkeit der Drehbewegung zu suchen,
sähe man den auch am Verlauf der Spannung.
 
Kann es sein, das der Dieselmotor die Oberwellen im Strom verursacht ?
Nein, unmöglich. Schwungmasse, Massenträgheit der 8-Zylinder-Kurbelwelle, elastische Kupplung, all das sorgt für einen runden Lauf, selbst bei Laständerung bis zum Kurzschluß.
Wie kriege ich heraus, mit was für einer Frequenz der Dieselmotor läuft ?
In dem du mal ein Stroboskop an die Kupplung oder eine andere geeignete Stelle hältst. Ebenso kannst du das am Generator mittels Frequenzmesser ermitteln.
Lies nicht im Kaffeesatz der Antriebsmaschine, sondern analysiere die Last des Generators, da liegt der Grund für die verzerrten Stromkurven!
 
Hallo,

Danke erstmal für die super schnelle Antwort. @derschwarzepeter wie kommst du genau auf 100 hz ? Das habe ich nicht ganz verstanden. Also bei einem 4 takt 4 zylinder ist das ja so, dass die welle 2 umdrehungen durchführt aber ne frequenz ist ja in Umdrehung pro sekunde angegeben oder nicht ? Anhand der formel n=f/p kann ich ja berechnen, dass der diesel 1500 pro min drehen muss um eine frequenz von 50 hz zu erzeugen aber woher die 100 Hz?

@Katode wie soll ich genau vorgehen bei der Last suche ? Laut dem schaltplan sind kältemaschinen und Aufzüge dran geschaltet. Wie gehe ich am besten vor .?

Vielen dank nochmal für die antworten.
 
Anhand der Verbraucherliste musst du die einzelnen Anschlüsse analysieren, Anschlusswert, Betriebsverhalten etc. Dann kommst du von selber drauf, wo die Verzerrung der Stromkurven herkommt. Wird netzparallel gefahren, kannst du mit der "Kaffeemühle" allerdings nicht gegen den verzerrten Sinus im Netz anstinken, dann müsste was im Netz gemacht werden.
 
Die Kurven habe ich ja im Notbetrieb aufgezeichnet. Es wurde im Netzparallelbetrieb gefahren. Man sieht es auf dem Schaltschrank in dem Schaltplan. Dabei wird die NSHV im Rechenzentrum von zwei Trafos parallel gespeist. Und meine Messung fand in der NSHV Rechenzentrum statt iommend von der NSHV Diesel. Da hängt auch eine USV Anlage, der permanent gespeist wird und die Akkumulatoren auflädt mit integriertem Bypass. Also muss ich mir in der Unterverteilung angucken, wo der Aggregat genau einspeist ?
 

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Sorry mein Fehler. Ich meinte natürlich im Probebetrieb. Der Spannungsüberwacher sorgt für die ansteuerung der Leistungsschalter und schließt den Dieselaggregat in Feld 3 hinzu. Wo genau die Trennung vom AV netz stattfindet weiß ich nicht genau. Wahrscheinlich findet die Trennung an den Leistungsschaltern an den trafos statt (siehe mein schaltplan). Wo die Rücksynchronisierung stattfindet kann ich auch leider nicht genau sagen.
 

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Probebetrieb und Netzersatz- bzw. Notstrombetrieb sind auch noch verschiedene Schuhe.
Merkwürdig ist das schon, wenn nicht bekannt ist, wo das Synchonisiergerät sitzt und mit welchem LS synchronisiert wird.
So wie das Blindschaltbild aussieht, müssen bei Netzausfall die beiden LS-Kupplungen zwischen SV und AV durch Unterspannungsauslöser fallen. Danach schalten die beiden LS für die Generatorversorgung der beiden SV-Schienen zu. Die Rücksynchronisation bei Netzwiederkehr erfolgt an einer der Kupplungen zwischen SV und AV. Sollten die Stromkurven im Netzersatzbetrieb aufgenommen worden sein, so sind die Verbraucher der SV-Schienen bezüglich ihrer Betriebseigenschaften zu analysieren.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
@derschwarzepeter wie kommst du genau auf 100 hz ? Das habe ich nicht ganz verstanden. Also bei einem 4 takt 4 zylinder ist das ja so, dass die welle 2 umdrehungen durchführt aber ne frequenz ist ja in Umdrehung pro sekunde angegeben oder nicht ? Anhand der formel n=f/p kann ich ja berechnen, dass der diesel 1500 pro min drehen muss um eine frequenz von 50 hz zu erzeugen aber woher die 100 Hz?
Dein Dieselmotor hat 8 Zylinder,
von denen jeder jede 2. Umdrehung zündet,
d.h. hat der jede Umdrehung 4 Zündungen und Arbeitstakte.
Wenn der Motor 1500 U/min dreht, so sind das 25 U/s
und wenn bei jeder Umdrehung 4 Zündungen geschehen,
macht das eben 100 Zündungen pro Sekunde
und das sind 100 Hz.

Dein Generator erzeugt offenbar einen auf allen Phasen relativ schönen Netzsinus.
Wenn der Verbraucher eine rein ohmsche Last wäre,
hätte der Strom exakt die gleiche Kurvenform wie die Spannung:
schön sinusförmig

Weil dein Strom aber schlimm NICHTsinusförmig ist,
kann nur eine nichtlineare Last verantwortlich sein,
wobei mir da gleich mal der Ladegleichrichter der USV in den Sinn kommt.
Setz deinen Netzanalysator doch nicht auf den Ausgang des Generators,
sondern an den Anschluss deiner Verbraucher,
dann findest du den Übeltäter schnell!
 
Hallo alle miteinander,

ich danke euch erstmal für eure Unterstützung! @Katode ich wollte nochmal auf die Erregerschaltung des Synchrongenerators zurück kommen. Die Abbildung zeigt ja diese Erregerschaltung. Du hattest mir erklärt, dass es zwei Gleichrichter gäbe: den 1. für die Gleichstromerregung der Statorwicklung der Erregermaschine und der 2. ist der mitrotierende Gleichrichter für den Erregerstrom der Hauptmaschine. Wo ist denn der 1. genau intigriert ? Ist er in dem Spannungsregler drinnen ? Man erkennt auch den Luftspaltdrossel über dem dann der Regler eingespeist wird. Also nochmal zusammenfassend wenn ich was falsch verstanden habe einfach melden :) :

Der Hochlauf der Maschine findet über einer LC-Remanenzschaltung statt. Das heißt durch den Restmagnetismus in der Rotorwicklung , schaukelt sich die Spannung hoch bis zum Nennwert und werden mit einem Kondensator verstärkt. Wo würde sich der Kondensator befinden und warum verstärkt er die Spannung ? Nach dem Schaltplan des Generators (nicht im Anhang), nimmt sich der Spannungsregler den Strom der Phase W, die Spannung der Phasen U und V und Neutralleiter. Der Ausgang geht in den Erregerstator der Erregermaschine und wird somit geregelt. Das heißt, dass der Regler nachprüft Phase-Phase = 400V ? und Phase-N = 230V ? Je nach dem senkt er oder erhöht den Strom in der Statorwicklung.

So ich hoffe mal alles richtig erklärt zuhaben ?

Grüße

CK91
 

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derschwarzepeter

Mitarbeiter
Der Hochlauf der Maschine findet über einer LC-Remanenzschaltung statt.
Ja, wieso DAS denn?
Beim Hochlauf kommt die erste Erregung durch den Restmagnetismus in der STATOR-Wicklung der Erregermaschine EM.
Dadurch wird in der im Stern geschalteten Drehstromwicklung EM der Erregermaschine eine Spannung induziert,
welche in der rotierenden Gleichrichterbrücke GR gleichgerichtet wird
und die Erregerwicklung der Synchronmaschine SM speist.
Infolgedessen wird in den drei Statorwicklungen der Synchronmaschine ein Drehstromsystem induziert.
Die Spannung zwischen L1 und L3 wird zur Speisung des Reglers R genutzt,
der die Statorwicklung der Erregermaschine so stark anspeist.
Der Ausgang geht in den Erregerstator der Erregermaschine und wird somit geregelt. Das heißt, dass der Regler nachprüft Phase-Phase = 400V ? und Phase-N = 230V ? Je nach dem senkt er oder erhöht den Strom in der Statorwicklung.
Kein Kondensator nötig.
 
Hallo peter,

Es ist, dass die phasen U und V und N über luftspaltdrosseln in den Eingang des Reglers gehen und der Ausgang der Gleichstrom für die die Statorwicklung der EM. Das was ich hochgeladen habe ist nur eine Ähnliche Schaltung. Ich frage mich was der Spannungsregler (AVR) intern macht. In der Anleitung wird gesagt, dass ein stabilitätskreis integriert ist.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Luftspaltdrosseln sind ein simpler und billiger Weg eine Spannungsregelung zu realisieren,
die bei kleineren Generatoren bis in den wenige zig kVA-Bereich angewendet wird.
Aufregend stabil ist die Spannung damit nicht - das geht grad so.

Selbstverständlich kann man an der Stelle und auch an anderen (rotierend) auch elektronische Regler einsetzen,
die z.B. alle 3 Phasen messen,
Schnellentregungen realisieren,
bei Überlastung in einen Fold-back gehen,
Zeitfunktionen integriert haben
über eine Quarzstabilisierung die Antriebsmaschine beeinflussen
und was auch immer einem einfällt.

Dass in dem "Spannungsregler (AVR) intern ... ein stabilitätskreis integriert ist",
ist also das klassische Prospekt-Gelaber,
das eigentlich auf JEDEN spannungsgeregelten Synchrongenerator zutrifft:
Hört sich einfach toll und beruhigend an - STABILITÄTSKREIS ... boah!
 
Also so sieht die interne verdrahtung aus. Varicomp unterstützt bei direkte Zuschaltung von großen Verbrauchern den Spannungsregler. Also bei nennbetrieb greift das Varicomp nicht in das Regelsystem ein. Nur die Statorwicklung der Hauptmaschine müssten doch insgesamt 6 wicklungen sprich 2 wicklungen pro phase sein *siehe Anhang) oder ? Weil die polpaarzahl 2 beträgt oder irre ich mich da ?
 

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Der Hochlauf der Maschine findet über einer LC-Remanenzschaltung statt. Das heißt durch den Restmagnetismus in der Rotorwicklung , schaukelt sich die Spannung hoch bis zum Nennwert und werden mit einem Kondensator verstärkt
Du wirfst da Begriffe und Wirkungsweisen von zwei Erregersystemen völlig durcheinander!
In deinem ersten Thread war das Erregersystem gemäß Abbildung eine kompounderregte Maschine mit Hilfs- und Haupterregerkreis. In deiner jetzigen Abbildung handelt es sich bei dem Erregersystem um einen rotierenden Gleichrichter, der das Polrad der Synchronmaschine speist. Generatorläufer und Erregerrotor, der die Drehstromwicklung trägt sowie rotierender Gleichrichter, sitzen auf einer Welle. Die Erregermaschine ist als Außenpolmaschine ausgebildet. Wird die Maschine hochgefahren, erfolgt über die Remanenz des Stators eine steigende Erregung bis zum eingestellten Sollwert. Jede Laständerung führt zur Soll / Istwertabweichung und wird durch den Spannungsregler meist schneller als in 2 Perioden ausgeregelt. Moderne, effiziente und trotzdem einfache Spannungsregelung.
 

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