Großgenrratoren - Verbundnetz

[Schrauber 47 (Gast)]

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

[FegWegdenDreck! (Gast)]

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.

[Wolfgang (Gast)]

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.

[Pandur S. (jetztnicht)]

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...

[Peter R. (pnu)]

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.

[Schrauber 47 (Gast)]

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

[Schrauber 47 (Gast)]

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

[Schrauber 47 (Gast)]

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 .

[Peter R. (pnu)]

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.

[Schrauber 47 (Gast)]

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

Wolfgang schrieb:
> Was bezeichnest du als "nicht unerheblich"?

Ich beantworte die Frage mit dem aufgenommenen Schaubild . Leider nicht 
so ganz gut zu erkennen.

[Schrauber 47 (Gast)]

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

[Dieter (Gast)]

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.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

> 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.

[Schrauber 47 (Gast)]

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

[Wühlhase (Gast)]

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.

[Schrauber 47 (Gast)]

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