Motor Generator für Prüfstand?

[Pumukel]

Deutlich leichter geht das mit einer simplen mechanischen Bremse ! Zudem wird der Verbrenner von dieser auch nicht angetrieben !

 

[EBC41]

..Ja, prinzipiell schon. Man braucht dann eine Messung der Drehzahl und eine Messung des Brems-Drehmoments, um daraus die Leistung zu bestimmen.

Problematisch ist eher die Abfuhr der Wärme, wenn die Bremse über mehrere Minuten 10 kW in Wärme verbraten muss.

 

[Pumukel]

Die Abfuhr der Wärme ist nun absolut kein Problem ! Egal ob per Luft oder per Wasser.

 

[EBC41]

Für Leute, die sich nicht vorstellen können, dass ein Asynchronmotor auch als Generator arbeiten kann:

Asynchrongenerator – Wikipedia

Zitat daraus:

"Jede Asynchronmaschine kann sowohl als Motor als auch als Generator eingesetzt werden.[4] Für den Einsatz als Generator muss die Asynchronmaschine magnetisch erregt und mechanisch angetrieben werden.[5] Werden Asynchronmotoren schneller angetrieben als die Umdrehungsfrequenz des Drehfeldes, dann arbeiten sie als Generator und speisen Wirkleistung ins Netz.[6] Dieses kann z. B. beim Abwärtsfahren von Personenaufzügen, Fördermaschinen oder Kränen auftreten.[7] Dieser Effekt wird als Nutzbremsung bezeichnet.[5] "


Punkt 4 stammt von:

1. Clarence Feldmann: Asynchrone Generatoren für ein- und mehrphasige Wechselströme. Ihre Theorie und Wirkungsweise, Verlag von Julius Springer, Berlin 1903, S. 23–35.

Also eine schon seit mindestens 119 Jahren bekannte Sache.


Weiteres Zitat aus dem Artikel:

"....Dadurch erreicht man mit dem Asynchrongenerator im gesamten Leistungsbereich eine optimale Energieausbeute.[13] Der Läufer wird als Rundstabläufer ausgeführt. Neben der Verwendung von normalen Industriemotoren werden auch spezielle Asynchronmaschinen für den Generatoreinsatz gebaut. Diese Asynchrongeneratoren haben Läuferstäbe aus Kupfer, um einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen. Außerdem sind sie, bedingt durch eine bessere Blechqualität (verlustarme Magnetbleche für Stator und Rotor), speziell für den Einsatz als Generator konstruiert und optimiert...."

 

[EBC41]

Bei Prüfständen kommen entweder hydrodynamische Bremsen mit Medium Wasser bzw. Öl in Einsatz oder Wirbelstrombremsen.
Das Drehmoment wird am Antriebsstrang zwischen Motor und Bremse erfasst.

Mit moderner Technologie lässt sich ein professioneller Prüfstand auch mit Asynchron-Motor und rückspeisefähigem Frequenzumrichter aufbauen, der einen echten Vierquadranten-Betrieb ermöglicht.

 

[NH-Sprenger]

Mein Vorschlag wäre ja, dass der 11kW Norm-Motor fest am Netz hängt, und die Verbrennungskraftmaschine diesen höher als die Synchrondrehzahl dreht.

Ich glaube, dass dabei keine Last für den Verbrenner entsteht, weil beide Motoren zusammen für die Drehung des Rotors arbeiten und dort ja keine Last (Bremse) verbaut ist.

Der Asynchronmotor heißt ja ASYNCHRON, weil der Rotor der Drehfrequenz der Magnetfelder immer ein wenig hinterher hängt. Somit laufen Rotor und Magnetfelder ASYNCHRON zueinander.

Wenn man jetzt den Rotor von außen auf die gleiche Frequenz wie die Magnetfelder bringt, fallen die Magnetfelder im Rotor weg, der E-Motor leistet gar nix mehr und der Verbrenner nur die Verluste in Lagern, evtl. Getrieben usw. Also auch sehr wenig.

Wenn man den Rotor schneller als die Magnetfelder drehen lässt, gibt es meiner Meinung nach zwei Möglichkeiten:

1. Es passiert weiterhin nichts (also nur das, was bei gleicher Frequenz passiert [siehe oben ]).

2. Oder E-Motor und Verbrenner arbeiten gegeneinander, was die sehr schnelle Zerstörung des E-Motors zur Folge haben würde (weil 11kW vom E-Motor selbst plus 10kW vom Verbrenner ===> 21kW an Hitze im E-Motor ).

Letzterer Punkt hätte den eingangs gewünschten Effekt, nur dass halt der E-Motor nicht als Generator, sondern als massivst überkonstruierte, Drehstrommotoren fressende Wirbelstrombremse funktionieren würde

 

[NH-Sprenger]

Für Leute, die sich nicht vorstellen können, dass ein Asynchronmotor auch als Generator arbeiten kann:

Asynchrongenerator – Wikipedia

Für den Einsatz als Generator muss die Asynchronmaschine magnetisch erregt und mechanisch angetrieben werden.

Ohne Netzanschluss kann ein normaler Asynchronmotor nicht erregt werden. Asynchrongeneratoren haben spezielle Erregerwicklungen dafür.

Und mit Netzanschluss verwandelt er sich meiner Meinung nach (wie in meinem vorherigen Beitrag beschrieben) in eine Wirbelstrombremse und nicht in einen Generator.

Wikipedia vertraue ich bei solchen Sachen nicht mehr. In Wikipedia steht nämlich auch, dass die DIN VDE 18015 immer bindend wäre und ein RCD im IT-Netz funktioniert

 

[Ralf68]

Die Motoren müssen mit einem Wiederstand getestet werden, da ansatzweise ein realer Betrieb simuliert werden muss.
Ohne Wiederstand / Last würden sich die Motoren selbst zerstören (keine elektronische Drehzahlbegrenzung)
Der Wiederstand Last braucht nicht gleich der Motorleistung des Testmotors entsprechen.
2-3 KW Bremsleitung sind ausreichend. Die sollten allerdings regelbar sein.

 

[Allstromer]

Deutlich leichter geht das mit einer simplen mechanischen Bremse !

Ganz genau so. Nennt sich "Pronyscher Zaum"
Es ist vielleicht auch für sehr einfache Anwendung, wie es @Ralf68 schon beschrieben hat, das einfachste.

Zudem wird der Verbrenner von dieser auch nicht angetrieben !

So ist es.
Ich habe schon Prüfstände bei Porsche und bei Daimler gesehen.
Meiner Erinnerung nach hat keiner hat als Ballast einen Elektromotor im Einsatz.

@EBC41 , dein leidenschaftliches Plädoyer für einen Asychronmotor als Ballast für einen Motorenprüfstand ist für diesen Einsatz völlig daneben.

@Ralf68, ich möchte hier niemand zu Nahe treten, aber einen sinnvollen fachlichen Rat für deine Thematik erhältst du eher in einem Motorrad- oder Motorsport Forum.

 

[werner_1]

2. Oder E-Motor und Verbrenner arbeiten gegeneinander, was die sehr schnelle Zerstörung des E-Motors zur Folge haben würde (weil 11kW vom E-Motor selbst plus 10kW vom Verbrenner ===> 21kW an Hitze im E-Motor ).

Und mit Netzanschluss verwandelt er sich meiner Meinung nach (wie in meinem vorherigen Beitrag beschrieben) in eine Wirbelstrombremse und nicht in einen Generator.

Ohne Wiederstand / Last würden sich die Motoren selbst zerstören (keine elektronische Drehzahlbegrenzung)

.....

Kopfschüttel

 

[Allstromer]

.....

Kopfschüttel

?????????????????

 

[werner_1]

Vieleicht meldet sich ja hier @KeineAhnung noch mal. Der kann euch das dann vorrechnen, wie es mit dem Asynchronmotor funktioniert.

Ob es hier im aktuellen Fall sinnvoll ist, ist ja eine andere Frage.

 

[NH-Sprenger]

Kopfschüttel

Warum? Ich habs gern, wenn mein falscher Ansatz / meine falsche Meinung berichtigt wird. Allerdings mag ich es ÜBERHAUPT NICHT, wenn jemand meine Beiträge (oder auch die von anderen Mitgliedern) ohne widerlegende Beweise, Erklärung oder Theorie bezweifelt / belächelt .

 

[EBC41]

Ich glaube, dass dabei keine Last für den Verbrenner entsteht, weil beide Motoren zusammen für die Drehung des Rotors arbeiten und dort ja keine Last (Bremse) verbaut ist.

Natürlich entsteht für den Verbrennermotor eine Last, auch wenn keine Bremse eingebaut ist. Wenn man einen Asynchronmotor schneller dreht, als die synchrone Drehzahl generiert man Wirkleistung, die sozusagen ins Stromnetz geschoben wird. Sonst würde ja das Holzvergaser-Blockheizkraftwerk bei uns auch nicht funktionieren. Es arbeitet genau nach dem beschriebenem Prinzip. Der direkt angeflanschte Verbrennermotor dreht mit etwa 1530 Umdr. eine 11kW Asynchronmaschine und liefert max. 10kW Wirkleitung ins öffentliche Netz.

Der Asynchronmotor heißt ja ASYNCHRON, weil der Rotor der Drehfrequenz der Magnetfelder immer ein wenig hinterher hängt. Somit laufen Rotor und Magnetfelder ASYNCHRON zueinander.

Wenn die Asynchronmaschine schneller dreht, also der Rotor mit Übersynchrondrehzahl läuft, wirkt die Maschine als Generator und liefert Energie ins Netz.
Natürlich darf der Verbrenner nicht mehr mechanische Leistung abgeben als die Nennleistung der Asynchronmaschine vertragen kann.

Wenn man jetzt den Rotor von außen auf die gleiche Frequenz wie die Magnetfelder bringt, fallen die Magnetfelder im Rotor weg, der E-Motor leistet gar nix mehr und der Verbrenner nur die Verluste in Lagern, evtl. Getrieben usw. Also auch sehr wenig.

Das ist richtig, für den Punkt, wo die tatsächliche Drehzahl genau der Synchrondrehzahl entspricht. Aber wir lassen den Verbrenner ja etwas schneller drehen, so dass bei etwa 2% Überdrehzahl die komplette mechanische Leistung in elektrische Wirkleistung umgesetzt wird und ins Netz fließt. (Natürlich abzüglich eines kleinen Betrages, da der Wirkungsgrad nie 100% sein kann).

Wenn man den Rotor schneller als die Magnetfelder drehen lässt, gibt es meiner Meinung nach zwei Möglichkeiten:

1. Es passiert weiterhin nichts (also nur das, was bei gleicher Frequenz passiert [siehe oben ]).

2. Oder E-Motor und Verbrenner arbeiten gegeneinander, was die sehr schnelle Zerstörung des E-Motors zur Folge haben würde (weil 11kW vom E-Motor selbst plus 10kW vom Verbrenner ===> 21kW an Hitze im E-Motor ).

Letzterer Punkt hätte den eingangs gewünschten Effekt, nur dass halt der E-Motor nicht als Generator, sondern als massivst überkonstruierte, Drehstrommotoren fressende Wirbelstrombremse funktionieren würde

Tut mir Leid, das zu sagen, was Du da schreibst liegt technisch völlig daneben! Ich will dir nicht zu nahe treten, aber ich muss sagen, Du hast das Prinzip der Asynchronmaschine nicht ganz verstanden. Darf ich erfahren, aus welcher Quelle / Ausbildung Du diese Meinung schöpfst?

Es laufen tausende Wasserkraftwerke und Blockheizkraftwerke nach diesem Prinzip in der Realität.

Ohne Netzanschluss kann ein normaler Asynchronmotor nicht erregt werden. Asynchrongeneratoren haben spezielle Erregerwicklungen dafür.

In unserem Beispiel hier arbeiten wir netzverbunden, daher kommt die Blindleistung aus dem Stromnetz, um die Asynchronmaschine zu erregen.

Und die Art von Asynchronmaschine, von der wir hier sprechen, hat und braucht keine speziellen Erregerwicklungen.
Bei Asynchrongeneratoren für Inselbetrieb bewerkstelligt man die Erregung durch Kondensatoren, die den normalen Wicklungen parallel geschaltet sind.

Und mit Netzanschluss verwandelt er sich meiner Meinung nach (wie in meinem vorherigen Beitrag beschrieben) in eine Wirbelstrombremse und nicht in einen Generator.

Da liegts Du falsch, real existierende Aggregate beweisen doch das Gegenteil!

Wikipedia vertraue ich bei solchen Sachen nicht mehr.

Man muss schon selbst so viel Sachverstand besitzen, um zu entscheiden, welchem Artikel man vertraut.

 

[Octavian1977]

Sicher, daß der Motor sich über Synchrondrehzahl antreiben lässt?
Das würde doch eine Erhöhung der Frequenz bedeuten.

 

[EBC41]

Zitat von Pumukel: ↑
Zudem wird der Verbrenner von dieser auch nicht angetrieben !

So ist es.
Ich habe schon Prüfstände bei Porsche und bei Daimler gesehen.
Meiner Erinnerung nach hat k
einer hat als Ballast einen Elektromotor im Einsatz.

Es ist richtig, dass der Asynchron-Motor den Verbrenner antreibt, wenn der Verbrenner von sich aus noch nicht die synchrone Drehzahl erreicht hat.

Da muss man darauf achten, dass in diesem Zustand bei Zweitaktmotoren die Drosselklappe im Vergaser so weit geöffnet ist, dass ausreichend Motorschmierung gewährleistet ist.

Wenn jetzt die Drosselklappe ganz geöffnet wird, erhöht sich die Drehzahl in Richtung übersynchron und der Asynchron-Motor geht in den Generator-Modus, und die Wirkleistung wird ins Stromnetz geschoben.


Es gibt mit Sicherheit diverse Bauarten von Prüfständen.

Aber die Lösung mit dem Asynchronmotor wäre eine Möglichkeit, beim TE bei einer vorher festzulegenden Drehzahl die Parameter des Verbrennungsmotors zu optimieren. Wohl gemerkt, nur bei einer festen Drehzahl. Es wäre eine kostengünstige, relativ leicht zu realisierende Vorrichtung, eben für diesen speziellen Zweck und kein professioneller Prüfstand.

 

[EBC41]

Sicher, daß der Motor sich über Synchrondrehzahl antreiben lässt?
Das würde doch eine Erhöhung der Frequenz bedeuten.

Die Frequenz kann sich nicht erhöhen, sie ist ja durch das öffentliche Netz fest vorgegeben. Nur die Drehzahl des Rotors der Asynchronmaschine liegt etwas über der synchronen Drehzahl des Magnetfelds. Die Asynchronmaschine funktioniert ja gerade wegen dieses Prinzips. Als Motor etwas darunter, als Generator etwas darüber.

 

[EBC41]

dein leidenschaftliches Plädoyer für einen Asychronmotor als Ballast für einen Motorenprüfstand ist für diesen Einsatz völlig daneben.

Ursprünglich war es ja nur ein Vorschlag meinerseits.
Aber, wenn jemand das Prinzip hier, um das es geht, und das schon über 100 Jahre bekannt ist und in zig tausend Maschinen funktioniert, anzweifelt, weil er vielleicht die Asynchronmaschine nicht ganz verstanden hat, dann ist es mir ein Anliegen, der Wahrheit zum Recht zu verhelfen.

Ich bin auch kein Elektromaschinenbauer von der Ausbildung her. Aber ich denke, dass ich hier mit meiner Meinung richtig liege.

Irgendwie hatten wir doch schon mal vor ein paar Jahren den "Glaubenskrieg", ob ein Normmotor als Asynchron-Generator arbeiten kann, hier ausgiebig diskutiert?

Müsste mal den alten Thread suchen....

 

[Ralf68]

Zuerst einmal vielen Dank für Eure Antworten und Hilfestellungen.

Ich werde den Prüfstand so bauen, dass Ich die Variante mit Scheibenbremse und auch mit E Motor testen kann.
Ich favorisiere den Versuch mit einer 200A Lichtmaschine......habe aber auch die Möglichkeit diverse E Motoren testen zu können.
Was Ich nicht machen werde, den Motor mit dem Netz verbinden.
Das ist mit aufgrund mangelnden Wissens schlicht zu gefährlich

 

[Octavian1977]

ich hätte jetzt gedacht, daß man zwar die Leistung erhöhen kann aber nicht über die Synchrondrehzahl hinaus drehen kann.
Hab das auch noch nie versucht.