Frequenz und Spannung bei Kleinwindkraft

Diskutiere Frequenz und Spannung bei Kleinwindkraft im Photovoltaik- / Windkraft-Forum Forum im Bereich DIVERSES; Hallo Forum, zur Zeit baue ich eine Kleinwindkraftanlage mit etwa 2KW Leistung. Der Generator soll direkt an einen Heizstab angeschlossen werde,...

  1. #1 Thomas F., 11.07.2022
    Thomas F.

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    Hallo Forum, zur Zeit baue ich eine Kleinwindkraftanlage mit etwa 2KW Leistung. Der Generator soll direkt an einen Heizstab angeschlossen werde, erstmal ohne weitere Steuerung. Dabei wird an jede der 3 Phase ein Heizstab angeschlossen (Sternschaltung). Mein Generator ist ein Servomotor von KUKA, der bei 2250U/min ca. 130V pro Phase in Sternschaltung abgibt. Dabei läuft er mit ca. 130Hz. Um das ganze möglichst sicher aufzubauen, möchte ich einen 5A Motorschutzschalter und einen FI-Schutzschalter einbauen.

    Meine Frage ist jetzt: Wie verhalten sich MSS und FI bei stark schwankender Spannung und einen Frequenz von 0-130Hz? Arbeiten die Bauteile unter den Bedingungen noch einwandfrei?
    Außerdem würde ich gerne noch wissen, ob ein normale Stromzähler unter diesen Bedingungen korrekt zählt.

    Danke im Voraus für die Antworten

    Mit freundlichen Grüßen
    Thomas
     
  2. #2 Octavian1977, 11.07.2022
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    Dem Motorschutz wird das vermutlich nicht gefallen, als FI benötigst Du einen der mit der Frequenz auskommt,
    vermutlich Typ F (Datenblatt, Hersteller,...)

    Nebenbei wirst Du dich auch um die Erdung Deines Netzes kümmern müssen denn ohne diese funktioniert auch kein FI.

    Spannungen höherer Frequenzen wirken schädlicher auf den menschlichen Körper, deshalb ist auch zu ermitteln ob der Nennfehlerstrom des FI von 30mA noch ausreicht um ausreichende Sicherheit zu gewährleisten.
     
  3. #3 Octavian1977, 11.07.2022
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    Übrigens will der Motorschutz auch eine Synchrone Auslastung haben, ich sehe nicht das dies hier nötig sein wird.
    Somit wäre ein Motorschutz auch die Falsche Wahl.
     
  4. #4 Thomas F., 11.07.2022
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    Danke schonmal für die Antworten,

    Wenn ich an jeder Phasen den gleichen Heizstab anklemme, und diese im Sternpunkt verbinde sollte die Auslastung doch synchron sein oder? Was wäre in dem Fall besser geeignet für einen Absicherung bei 5A?
     
  5. #5 Octavian1977, 11.07.2022
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    Für eine Absicherung verendet man eben Sicherungen, Motorschutzschalter sind für Motoren gedacht.
    Wenn in Deiner Anordnung ein Heizstab mal aufgibt, würde das mit einem Motorschutzschalter bedeuten, daß dieser abschaltet.
    Für Deinen Fall wäre ein Leitungsschutzschalter angebracht, oder auch schmelzsicherungen, aber auch hier ist die andere Frequenz zu berücksichtigen und die Eignung der Produkte dafür!

    wie gehst Du mit der Erdung deines Systemes um?
     
  6. #6 eFuchsi, 11.07.2022
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    warum sollte der dann abschalten?
     
  7. #7 Thomas F., 11.07.2022
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    Damit der Generator immer synchron belastet wird, sollen ja alle drei Heizstäbe abschalten, wenn es bei einem ein Problem gibt. Über einen Hilfskontakt soll sich das Windrad dann aus dem Wind drehen.

    Der Schaltschrank in dem die Steuerung des Windrades untergebracht ist, ist über den normalen PE einer 230V Steckdose geerdet, und wie es der Zufall will schaut auch noch ein Fundamenterder aus dem Boden neben dem Schaltschrank, der auch genutzt werden könnte.

    Dreiphasige LSS mit 5 A sind recht selten scheint mir, und damit recht teuer. Wo kann ich sowas finden, und dann auch noch auf die Frequenz angepasst?
     
  8. #8 Pumukel, 11.07.2022
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    Einfachste Lösung ist ein Drehstromgleichrichter und danach die Heizung mit DC versorgen. Dein Windrad kannst du auch über Schmelzsicherungen schützen . Alternativ ein eigensicherer Motorschutzschalter . Und wenn du unbedingt einen FI einsetzen willst dann TYP B+ . Den Heizstäben ist es egal ob du die mit DC oder AC versorgst. Über den Drehstrombrückengleichrichter werden alle Phasen gleichmäßig belastet "unabhängig" von der Last im DC -Kreis .
    Den deine Heizstäbe liegen da alle parallel an der DC !
     
  9. #9 Thomas F., 12.07.2022
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    Ich glaube sie Sache mit dem Gleichstrom bekommen ich mit den zur Zeit vorhanden Bauteilen nicht hin. Der Generator liefert bei Vollast eine Außenleiterspannung von 230V, damit eine Strangspannung von ca. 130V. Meine drei Heizstäbe (Altbestände) haben einen Wiederstand von 26ohm. Wenn ich diese im Stern mit 130V betreibe, hat jeder ca. 660W, zusammen ca. 2kw. Die Stäbe können maximal 9,1 A aufnehmen (2000W/ Stab). Wenn ich jetzt nur einen Stab mit 230V betreibe brauche ich 9,1 A, aber der Generator leifert nur 6A. Oder habe ich hier einen Denkfehler?
     
  10. #10 Octavian1977, 12.07.2022
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    Ob der Schaltschrank geerdet ist oder nicht ist erst mal irrelevant, die wichtige Frage ist wie die Erdung der Anlage erfolgt.
    Wo wird der Sternpunkt geerdet?
    Dies darf auf keinen Fall über eine Steckerverbindung erfolgen.

    Oder es wird ein ungeerdetes System betrieben, dann ist der FI fast überflüssig da er kaum Fehler erkennen kann und eine Isolationsüberwachung nötig.
     
  11. patois

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    Der Weg über "Gleichstrom" wird dir dein Vorhaben (das ich allerdings für dich als für eine NR. zu groß erachte) eventuell vereinfachen, aber du solltest dir einen Kumpel hinzuziehen, der wenigstens ein Grundwissen über Elektrik und deren Bauelemente und deren Funktionsweise haben sollte !
     
  12. #12 Pumukel, 12.07.2022
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    Dein Generator liefert 3*130 V und durch die Sternschaltung des Generators hast du zwischen 2 Phasen 230 V Ergo hast du da ein 130/230 V Netz . Wenn du deine Heizungen dann in Stern anschaltest werden die einzelnen Heizer nur mit 130 V versorgt. Das bedeutet je Heizer hast du da eine Leistung von 130 V*5 A = 650 W
    Und das 3 mal macht gesamt 3*650 W = 1950W Und auch wenn du die Heizer da im Dreieck anschließt bleibt es bei diesen Leistungen . Und nun kommt der Pferdefuß fällt ein Heizer aus hast du in beiden Schaltungen eine Unsymmetrie . Deshalb um diese zu umgehen die Gleichrichtung mittels Drehstromgleichrichter. An der DC -Seite liegen die Heizer parallel und ein Ausfall eines Heizers senkt dann nur die Nutzbare Leistung ohne das eine Unsymmetrie entsteht.
     
  13. patois

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    Nicht nur deshalb !

    Aber der TE ist schon "wech" ... vermutlich weil man seinen "Träumen" nicht ausnahmslos zugestimmt hat :D
     
  14. #14 Thomas F., 12.07.2022
    Thomas F.

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    @Oktavian
    Die Erdung des Sternpunktes muss ich noch vor Ort mit meinem Elektriker bespreche.
    @Pumukel
    Habe ich das jetzt richtig verstanden, dass die Heizung im Stern- und im Dreieckbetrieb die gleiche Leistung haben? Ich Dachte bei der Leistung liegt zwischen Ster und Dreieck der Faktor 3.
    @patois
    Was ist ein NR oder ein TE? Komische Spürche über irgendwelche Träume sind der Sache wirklich nicht dienlich.

    Danke nochmal für alle sinnvollen Hinweise.
     
  15. #15 Pumukel, 12.07.2022
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    Nein die Leistung ist gleich bei Sternschaltung und bei Dreieckschaltung Der Grund dafür ist die Verkettung der Spannungen und Ströme. Bei der Sternschaltung wird der Strang mit 230 V versorgt und der Strangstrom ist gleich dem Leiterstrom. Bei der Dreieckschaltung ist die Strangspannung 400 V und der Strangstrom ist kleiner als der Leiterstrom , denn dieser teilt sich ja in 2 Strangströme auf.
    Deshalb gilt die Formel P= U*I*Cosphi *SQR 3 für beide Schaltungen.
     
  16. patois

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    Na, dann wollen wir mal hoffen, dass Beitrag #15 besser verstanden wurde, denn Didaktik ist nicht jedermanns Sache, so dass es nochmals zu Mißverständnissen gekommen sein könnte.
     
  17. #17 Thomas F., 12.07.2022
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    Hallo Pumukel, ist es denn nicht so, dass gerade wegen der höheren Strangspannung auch mehr Strom fließt, zumindest wenn der Widerstand der Stränge gleich bleibt? Damit ist die Leistung um den Faktor 3 großer. Habe gerade ein youtubevideo von Elektrotechnik 24 (Sternschaltung vs. Dreieckschaltung) angesehen und das da so verstanden. Habe ich das was falsch verstanden. Danke schonmal für die Geduld.
     
  18. #18 Thomas F., 12.07.2022
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    Für mich ist das auch plausibel, weil eine Sterndreieckschaltung ja auch dazu da ist, einen Motor mit begrenzter Leistung zu starten.
     
  19. #19 Pumukel, 12.07.2022
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  20. #20 Thomas F., 12.07.2022
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    Zitat aus der von dir empfohlenen Seite:
    "Hinweis: Natürlich ist die Leistung des gleichen Drehstromverbrauchers, z.B. eines Drehstrommotors, in einer Dreieckschaltung höher als in einer Sternschaltung.
    Das liegt daran, dass die Stromstärke in Dreieckschaltung höher ist."

    Ich habe nicht bestritten, dass die gleiche Formel gilt, aber die Stragspannung liegt bei der Sternschaltung in offentlichem Netz bei 230V und bei Dreieckschaltung bei 400V, und damit ist der Strom in der Dreieckschaltung höher.
    Hier die Beispielrechnung aus dem Video von Elektrotechnik24 (Widerstand 20Ohm)
    I Str. Sternschaltung 230V/20ohm=11,5A =>I Außenleiter 11,5A P= Wurzel3 x U Außenleiter x I Außenleiter =Wurzel 3x400x11,5=8000W
    I Str. Dreieckschaltung 400V/20ohm=20A =>I Außenleiter =20Ax Wurzel 3 =34,6A P= Wurzel3 x U Außenleiter x I Außenleiter =Wurzel 3x400x34,6=24000W

    3.4.4 Sternschaltung vs. Dreieckschaltung (Sehr wichtig!!!) - YouTube
     
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