Anlaufstrom-Begrenzer-Technik für Atemluft-Kompressor

[UrbanH]

Hallo zusammen!
danke für die Aufnahme und bin froh hier zu sein.

Wisst ihr, es hat fast nichts gebracht in Segel-oder Tauchforen zu fragen, das Problem das ich habe ist von mir noch nicht genug durchschaut, um meine Pläne aufzugeben.

Es geht um Folgendes: Ich möchte auf meinem Segelboot einen Atemluft-Kompressor (Tauchen) betreiben, den es u.a. in der Benzinmotor-Variante und in der 220 Volt Variante gibt. Aus mehreren Gründen möchte ich die Benzin-Variante wenn möglich sein lassen und viel lieber den Elektromotor nehmen.
Wegen der Begriffe müsst ihr mich ´bitte entschuldigen, bin kein Profi.

Nun sagt man mir, dass ich auf einem Boot niemals einen Elektro- Kompressor verwenden kann, weil erstens der Anlaufstrom viel zu gross sei für jeglichen Inverter oder die meisten Generatoren, und ausserdem die Batterien Schaden nehmen könnten bei soviel Stromentnahme in kurzer Zeit.

Folgende Daten habe ich für Euch:
Der 220Volt-Kompressor läuft für 20-30 Minuten (pro Flasche ca.) und entnimmt währenddessen der Stromquelle 2,2 Kilowatt. (Die Leute von Bauer-Kompressoren meinten, dass es am Anfang noch keine 2,2 sind erst gegen Ende des Füllvorgangs, also muss man vielleicht sagen durchschnittlich 2000 Watt)
Im Boot habe ich 800Ah Batterien, AGM, 12 Volt, wovon man bei dieser Technik nur die Hälfte entnehmen kann, also 400 Ah. Inverter muss ich mir noch kaufen, es kommt ja dann nur einer mit 3000 Watt in Frage.

Nun habe ich mich schon mit dem Anlaufstrom-Problem beschäftigt und bin da auf verschiedene Geräte gestossen: Anlaufstrombegrenzer, irgendwelche Kondensatoren und Frequenzumrichter. Aber heir hört jetzt mein Wissen auf und weiss nicht mehr weiter. Deswegen hab ich die folgenden Fragen:

1. was eignet sich am besten um den Anlaufstrom so gering wie möglich zu halten um meinen Inverter nicht zu schaden (ist ein Kompressor der gegen einen Widerstand anlaufen muss), welche Geräte kommen da in Frage?
2.Ist die Stromentnahme von 2,2 Kw für 30 Minuten aus meinen Batterien (AGM) nicht zu hoch? Oder vertragen das diese? Verkürzt es die Lebenszeit dieser Batterien? Sollte ich mal neue anschaffen müssen, welche Technik verträgt am besten hohe Stromentnahme? Wie rechnet man denn das um, 2,2 Kw 220 Volt in wievielt Kilowatt bei 12 Volt?
3. Ich weiss jetzt nicht genau was meine Solarzellen und mein Windgenerator leisten, aber wenn den Batterien Strom entnommen wird, wird doch der eingespeiste Strom aus Wind und Solar als erster genommen, oder? Wenn also die Sonne scheint und viel Wind geht, dürften die Batterien dementsprechend weniger oder gar nicht belastet werden, richtig ?
4. ich tu mich da mit dem rechnen so schwer, weil mir das Wissen um Watt, Ampere und volt fehlt, aber wenn ihr die oben genannten Daten seht, wie voll sind meine Batterien noch nach einer Flasche und wenn keine Sonne scheint und kein Wind geht?

Ich danke Euch so für Eure Hilfe
Urban

 

[leerbua]

i nix weiß. aber ich glaube einen zu kennen der dir damit sicher weiterhelfen kann.
ich pfeif ihm mal
@bicho (nicht bös gemeint)

 

[Octavian1977]

Ich glaube kaum, daß Du den Anlaufstrom mit irgendeinem Begrenzer so in den Griff bekommen wirst, daß das Funktioniert.

Oder Du brauchst halt einen extrem großen Inverter so grob geschätzt 10kVA oder so

 

[patois]

Welche "Qualifikation" mag wohl dieser Fragesteller haben ?

M.E. ist die Chose ziemlich kompliziert

Wird wohl (auch ohne mich) ein langer Thread werden
.

 

[Carsten1972]

2200 Watt bei 12 Volt sind über 180 Ampere. Ich halte das für eine "mäßige" Idee.

Ich würde kein elektronisches Gedöns als Anlaufstrombegrenzer nehmen, denn der Kompressor _braucht_ halt diesen großen Schluck aus der Strom-Pulle, um losbrechen zu können. Ich habe mal bei einem 2,2 kW Kompressor, der an einem 4000 VA Benzinaggregat laufen sollte, eine Druckentlastung nachgerüstet. Da läuft der Kompressor erst im Leerlauf (bläst die Luft über ein Entlastungsventil ab), erst nach 20 s wird das Ventil geschlossen. So hat der Kompressor eine Zeit, um ordentlich auf Touren zu kommen und das Öl überall hinzubringen, wo es benötigt wird.
Am Ende hilft nur testen...

 

[bicho]

Kompressoren laufen eigentlich immer mit Leerlast an, das Problem sind beim Flaschenladen die letzten 20 %.
Was willst du machen?
Service am Rumpf?
Frei tauchen?
Ich habe an Bord einen Tauchkompressor mit el. Antrieb, 6 Meter Limit,20 meter Schlauch, bei meinem 15 Meter Schiff perfekt, aber ich fahre einen 15 oder 8 KW Gen. Bei Bauer siehst du in den Tabellen, welche Leistung du mindestens zu Anfahren brauchst.
Da du ja eigentlich nicht alleine tauchen solltest, müsstest du ja zwei Flaschen füllen, also die doppelte Ladedauer rechnen
bicho

 

[UrbanH]

Kompressoren laufen eigentlich immer mit Leerlast an, das Problem sind beim Flaschenladen die letzten 20 %.
Was willst du machen?
Service am Rumpf?
Frei tauchen?
Ich habe an Bord einen Tauchkompressor mit el. Antrieb, 6 Meter Limit,20 meter Schlauch, bei meinem 15 Meter Schiff perfekt, aber ich fahre einen 15 oder 8 KW Gen. Bei Bauer siehst du in den Tabellen, welche Leistung du mindestens zu Anfahren brauchst.
Da du ja eigentlich nicht alleine tauchen solltest, müsstest du ja zwei Flaschen füllen, also die doppelte Ladedauer rechnen
bicho

Hallo Bicho. Ich habe jetzt nochmal mit der Firma Bauer geredet und die sagten mir nochmal, dass es ein schweranläufer ist. Ich will frei Tauchen, Flaschen füllen.
Weisst du etwas über die Fragen 1-4?

 

[Carsten1972]

Weisst du etwas über die Fragen 1-4?

Zu 1: Man kann den Anlaufstrom nur reduzieren, indem man die Spannung beim Anlaufen reduziert. Reduziert man zu stark, brummt der Kompressor nur - denn mit der Spannungsreduzierung vermindert man ganz erheblich die Kraft des Motors.

zu 2: Befrage den Hersteller der Akkus. 2200 Watt bei 230 Volt sind bei 12 V eigentlich immer noch 2200 W. Eigentlich, denn der Wechselrichter hat vielleicht einen Wirkungsgrad von 91%. Deswegen teilt man die 2200 W durch 0,91 und erhält 2418 W. Die werden den Akkus entnommen. Wenn die 12 V (unter so einer Last) haben, dann teilt man 2418 W durch 12 V und erhält 201,5 Ampere. Diese 200 A werden den Akkus entzogen - man schaue nun in den Datenblättern der Akkus nach, wie die sich dabei verhalten.

Zu 3: Du hast "rechts" 2418 W Leistungsabgabe, "links" kommen vielleicht gerade 350 W vom Windgenerator und 150 W von den Solarpanels. Es bleiben dann also 1918 W, die von den Akkus geliefert werden müssen. Es gibt kein "zuerst". Deine Leistungsquellen sind parallel.

Zu 4: Wenn man 1 Stunde lang 200 Ampere entnimmt - dann hat man 200 Ah entnommen. 0,5 h mit 180 A sind 90 Ah - einfach multiplizieren. Aber Achtung! Du hast hier eine Hochstromanwendung, in den Datenblättern der Akkus wirst du nachlesen können, wie die Kapazität der Akkus bei hohen Strömen nachlässt. Ein 800 Ah Akkupaket, dass mit 200 A entladen wird, wird kaum noch 800 Ah haben, sondern schon viel eher in die Knie gehen.

 

[Allstromer]

Hallo @UrbanH, wenn für dich ein Verbrennerantrieb von deinem Kompressor und auch kein Generator mit einem solchen Antrieb in Frage kommt,
dann ist die Anforderung schon sehr anspruchsvoll.
Auch von den Kosten.

Zum Thema Kompetenz nenne ich zwei Links:

Victron Energy
Hersteller

AMUMOT-Shop.de
Hat mehr mit Wohnmobile zu tun, aber top Kompetenz!

Bin mal gespannt, wann du von den Ergebnissen dann im Forum berichtest!

MfG
Allstromer

 

[Stromberger]

Das mit dem Schweranlauf müsste man eigentlich in den Griff bekommen, siehe Beitrag #5.
Einer Batterie mit 800 Ah 200 A längere Zeit zu entnehmen, halte ich für keine gute Idee.
Normalerweise werden AGM mit C10 entladen, also 80A in Deinem Fall. (Deine Berechnung mit 400Ah bezieht sich ja nur wohl auf die zu entnehmende Ladung).
Wenn Du schon den Kompressor nicht mit Benzin etc. betreiben willst, kannst Du Dir ja mal überlegen, ob ein Benziner/Diesel als Notstromgenerator nicht in Frage kommt (oder besser der Bordgenerator), um während des Entladevorgangs gleichzeitig die Batterie zu laden, sagen wir mal mit dem halben Entladestrom. Nur mal als Idee, vielleicht ist das auch unsinnig..... lerne da gerne dazu!

 

[UrbanH]

Zu 1: Man kann den Anlaufstrom nur reduzieren, indem man die Spannung beim Anlaufen reduziert. Reduziert man zu stark, brummt der Kompressor nur - denn mit der Spannungsreduzierung vermindert man ganz erheblich die Kraft des Motors.

zu 2: Befrage den Hersteller der Akkus. 2200 Watt bei 230 Volt sind bei 12 V eigentlich immer noch 2200 W. Eigentlich, denn der Wechselrichter hat vielleicht einen Wirkungsgrad von 91%. Deswegen teilt man die 2200 W durch 0,91 und erhält 2418 W. Die werden den Akkus entnommen. Wenn die 12 V (unter so einer Last) haben, dann teilt man 2418 W durch 12 V und erhält 201,5 Ampere. Diese 200 A werden den Akkus entzogen - man schaue nun in den Datenblättern der Akkus nach, wie die sich dabei verhalten.

Zu 3: Du hast "rechts" 2418 W Leistungsabgabe, "links" kommen vielleicht gerade 350 W vom Windgenerator und 150 W von den Solarpanels. Es bleiben dann also 1918 W, die von den Akkus geliefert werden müssen. Es gibt kein "zuerst". Deine Leistungsquellen sind parallel.

Zu 4: Wenn man 1 Stunde lang 200 Ampere entnimmt - dann hat man 200 Ah entnommen. 0,5 h mit 180 A sind 90 Ah - einfach multiplizieren. Aber Achtung! Du hast hier eine Hochstromanwendung, in den Datenblättern der Akkus wirst du nachlesen können, wie die Kapazität der Akkus bei hohen Strömen nachlässt. Ein 800 Ah Akkupaket, dass mit 200 A entladen wird, wird kaum noch 800 Ah haben, sondern schon viel eher in die Knie gehen.

Danke. das ist ja schon mal was konkreteres. Das mit dem Anlaufstrom hat mich heute den ganzen Tag beschäftigt. Mittlerweile hab ich irgendwie herausgefunden, aber nicht durchschaut, dass Frequenzumwandler das eben nicht tun, sondern sehr geeignet sind um die Anlaufspitzen zu beseitigen. Was wisst ihr über Frequenzumwandler. ich such nochmal und stell vielleicht gleich nochmal einen Link rein was ich da gelesen hab.

Hallo @UrbanH, wenn für dich ein Verbrennerantrieb von deinem Kompressor und auch kein Generator mit einem solchen Antrieb in Frage kommt,
dann ist die Anforderung schon sehr anspruchsvoll.
Auch von den Kosten.

Zum Thema Kompetenz nenne ich zwei Links:


Hersteller


Hat mehr mit Wohnmobile zu tun, aber top Kompetenz!

Bin mal gespannt, wann du von den Ergebnissen dann im Forum berichtest!

MfG
Allstromer

Weisst du, letztendlich hab ich nix gegen Verbrennungsmotoren, aber ich hasse es einfach Wartungen zu machen und immer wieder nachschauen ob alle Flüssigkeiten in Ordnung sind, stinkende Spritkanister mitzuschleppen, zu verstauen usw.

Das mit dem Schweranlauf müsste man eigentlich in den Griff bekommen, siehe Beitrag #5.
Einer Batterie mit 800 Ah 200 A längere Zeit zu entnehmen, halte ich für keine gute Idee.
Normalerweise werden AGM mit C10 entladen, also 80A in Deinem Fall. (Deine Berechnung mit 400Ah bezieht sich ja nur wohl auf die zu entnehmende Ladung).
Wenn Du schon den Kompressor nicht mit Benzin etc. betreiben willst, kannst Du Dir ja mal überlegen, ob ein Benziner/Diesel als Notstromgenerator nicht in Frage kommt (oder besser der Bordgenerator), um während des Entladevorgangs gleichzeitig die Batterie zu laden, sagen wir mal mit dem halben Entladestrom. Nur mal als Idee, vielleicht ist das auch unsinnig..... lerne da gerne dazu!

ich glaube mittlerweile dass es nur noch an zwei Dingen hängt: was macht ein Frequenzumwandler, und wie gut funktioniert er in meiner Anwendung, und zweitens wie vertragen meine Batterien die hohe Stromentnahme. Es könnte zum Schluss hin einfach zu teuer werden. Frquenzumwandler, grösserer Inverter, Grösserer Generator, Batterien werden schneller verschlissen, die auch nicht billig sind... Und und und.
Ich bin nahe am verzweifeln...

 

[Pumukel]

Auch ein Frequenzumrichter wird dir da nicht helfen. Diese Motoren brauchen den hohen Anlaufstrom um sich überhaupt in Bewegung zu setzen. Du kannst ja mal versuchen mit einem Rad mit Gangschaltung an einem Berg mit 25 % Steigung im Kleinsten Gang anzufahren . Wenn du allerdings genügend Schwung hast kommst du den Berg auch im Fahren mit dem kleinem Gang hoch.
In deinem Fall wäre ein Kompressor mit Benziner die bessere Wahl !

 

[UrbanH]

Auch ein Frequenzumrichter wird dir da nicht helfen. Diese Motoren brauchen den hohen Anlaufstrom um sich überhaupt in Bewegung zu setzen. Du kannst ja mal versuchen mit einem Rad mit Gangschaltung an einem Berg mit 25 % Steigung im Kleinsten Gang anzufahren . Wenn du allerdings genügend Schwung hast kommst du den Berg auch im Fahren mit dem kleinem Gang hoch.
In deinem Fall wäre ein Kompressor mit Benziner die bessere Wahl !

Bin halt irritiert weil bei Wikipedia das hier steht: ich kopiere jetzt rein weil ich noch keine Links versenden darf:


Frequenzumrichter
Eine andere Methode, bei Asynchronmotoren einen Sanftanlauf zu erreichen, ist die Verwendung eines Frequenzumrichters, mit dem die Drehzahl mit einer programmierbaren Rampenfunktion langsam auf den vollen Wert gesteigert werden kann. Im Gegensatz zur Reduktion der Spannung mit einem Sanftanlaufgerät hat der Motor bei Betrieb mit einem Frequenzumrichter schon bei geringen Drehzahlen ein hohes Drehmoment. Daher kann die Drehzahl ggf. auch sehr langsam gesteigert werden, z. B. um große Trägheitsmomente zu bewältigen. Das Drehmoment darf dabei kurzzeitig auch höhere Werte haben als bei Nennbetrieb, so dass auch Anlauf unter Volllast möglich ist. Das ist wichtig beim Start u. a. von Kompressoren, wenn diese gegen noch vorhandenen Druck anlaufen müssen.

Ein weiterer Vorteil von Frequenzumrichtern ist die Möglichkeit, die Drehzahl des Motors im Betrieb variieren zu können und auch beim Ausschalten je nach Anforderungen die Drehzahl langsam zu senken bzw. den Motor gesteuert abzubremsen.

Außerdem sind moderne Frequenzumrichter oft mit einer Leistungsfaktorenkorrektur ausgestattet; im Gegensatz zu Phasenanschnittsteuerungen entstehen dann kaum Oberwellen im Stromnetz.

Elektronische Frequenzumrichter sind wesentlich aufwändiger und daher teurer als Sanftanlaufgeräte mit Phasenanschnittschaltung, werden wegen ihrer Vorteile aber zunehmend eingesetzt.

 

[Carsten1972]

dass Frequenzumwandler das eben nicht tun, sondern sehr geeignet sind um die Anlaufspitzen zu beseitigen.

Woher kommt die Kraft, um den Kompressor aus dem Stillstand gegen den Druck, die Reibung, die Trägheit, ... loszubrechen?

Natürlich kannst du einen Frequenzumrichter nehmen und dem sagen: "Nicht einfach mit 50 Hz einschalten, sondern langsam bei 5 Hz anfangen und innerhalb von 5 s auf die vollen 50 Hz hochfahren."
Das geht aber nicht, wenn der Motor unter Last anfahren muss. Bei 5 Hz muss aus physikalischen Gründen die Spannung weit reduziert werden - dann fehlt die Kraft zum Starten. Zudem wird es wohl ein Kondensatormotor sein, da wird das nochmal kompliziert.

Nochmal vereinfacht gesagt: Der Kompressor benötigt anscheinend einen kräftigen Tritt in den Hintern, um anzufahren. Diese Leistung muss vom Wechselrichter kommen.
Alternativ, nur theoretisch denkbar:
Man beschleunigt eine leichtgängi gelagterte Schwungmasse langsam auf Nenndrehzahl, kuppelt dann den Kompressor dazu. Das wird klappen.

 

[PeterVDK]

@UrbanH
ergänzend zu den Betrag von @Carsten1972 möchte ich noch anmerken, dass das was bei Wiki steht schon grundsätzlich stimmt mit den Frequenzumrichtern. Allerdings ist zu beachten das man da von Asynchronmaschinen ausgeht, und der Kompressor sicherlich, wie schon beschrieben worden ist, ein Kondensatormotor sein dürfte.

Zumal ein Schweranlauf, worunter auch Kompressoren ohne Druckentlastung fallen, auch mit einem FU gewissen Voraussetzungen zu erfüllen haben. Denn egal wie auch immer der Losbrechmoment überwunden wird, die dafür notwendige Leistung muss vorhanden sein. Hierfür sind bei FU's beispielsweise Boostfunktionen vorhanden, die vereinfacht gesagt für einen gewissen Zeitrahmen bis zu 200% der Nennleistung in den Motor pumpen.

 

[UrbanH]

Ja. Ich sag jetzt erst mal zwischendurch ein Danke an Alle die mir helfen wollten. Scheint viel schwieriger zu sein als ich dachte. Dann wird es halt ein Benziner. Wisst ihr, der Kompressor kostet um die 4000 Euro, da wollte ich halt keine Fehlentscheidung treffen. Muss mal in mich gehen...


P.S. ich hätte Spass daran gehabt mir was elektrisches zu basteln, weil ich das gerne mag. Jetzt muss ich mich mit Lärm und Auspuff rumschlagen...

 

[Stromberger]

Natürlich kannst du einen Frequenzumrichter nehmen und dem sagen: "Nicht einfach mit 50 Hz einschalten, sondern langsam bei 5 Hz anfangen und innerhalb von 5 s auf die vollen 50 Hz hochfahren."
Das geht aber nicht, wenn der Motor unter Last anfahren muss. Bei 5 Hz muss aus physikalischen Gründen die Spannung weit reduziert werden - dann fehlt die Kraft zum Starten.

Hmmmm....
Also das sehe ich leicht anders, auf den Frequenzumrichter bezogen. Da gibt es Geräte mit Vektorregelung, die HALTEN bei Drehzahl=0 das Nennmoment.
Demzufolge können die auch mit Nennmoment losfahren bis zur Nenndrehzahl.
Richtig ist, dass das nur mit Asynchronmaschinen geht, nicht mit Kondensatormotoren.

 

[Allstromer]

Hmmmm....
Also das sehe ich leicht anders, auf den Frequenzumrichter bezogen. Da gibt es Geräte mit Vektorregelung, die HALTEN bei Drehzahl=0 das Nennmoment.
Demzufolge können die auch mit Nennmoment losfahren bis zur Nenndrehzahl.
Richtig ist, dass das nur mit Asynchronmaschinen geht, nicht mit Kondensatormotoren.

Vektorregelung braucht eine minimale Drehzahl / Frequenz um ein Moment entwickeln zu können.
Bei Drehzahl=0 kein Moment!

Kondensatormotoren gehören auch zu zur Gruppe der Asynchronmotoren!

@UrbanH , es bringt wenig Sinn Wikipedia Artikel hier in den Thread zu kopieren.
Die Komplexität der Materie wirst du nicht so schnell verinnerlichen.
Es gibt hier verschiedene Stellschrauben wo man Änderungen bzw. Anpassungen vornehmen kann.

Ich erlaube zu behaupten, dass dir das Forum keine Lösung anbieten kann.

Nimm einen 4KW Moppel, oder gern etwas größer, und gut ist!!

MfG
Allstromer

 

[bicho]

Gibt es bei den kleinen Gens keinen Dekompressionshebel?
bicho

 

[patois]

Nimm einen 4KW Moppel, oder gern etwas größer, und gut ist!!

Das glaubst du doch nicht im Ernst, dass es damit "gut ist".

Der einzige Satz von dir, dem man eventuell zusstimmen kann, ist folgender:

Die Komplexität der Materie wirst du nicht so schnell verinnerlichen.

Dem anderen großsprecherischen Satz von dir, muss man nicht unbedingt zustimmen:

Ich erlaube zu behaupten, dass dir das Forum keine Lösung anbieten kann.

Aber hallo Allstromer, nur weil dir nichts einfällt, heißt das noch lange nicht, dass das Problem nicht mit größerem Aufwand an Geld und Zeit und Expertenwissen doch lösbar sein könnte.

OK, im Forum für lau wahrscheinlich nicht !
.