Thema: Starkstromkabel testen bis 2000A

[QUOTE=sypher
Das hätte ich vielleicht noch schreiben sollen: Die Generatoren die verwendet werden, sind Permanentmagneterregte 4-polige (1500RPM) Drehstrom-Synchrongeneratoren mit ASR (Automatischer Spannungsregler) und Eigenkühlung (Lüfter an Welle). Je nach Leistungsbereich haben die Genos 2, oder 3 Kabel pro Phase.[/QUOTE]

Das dürfte kaum möglich sein. Wie groß muß denn dann der Permanentmagnet sein und wie soll der geregelt werden?
Moderne Synchrongeneratoren dieser Größe verfügen statt dessen meist über eine Erregermaschine, die auf der Welle des Generatorläufers sitzt. Die Erregerwicklung des Generators wird dabei von der Läuferwicklung der Erregermaschine über einen rotierenden Gleichrichtersatz in Drehstrombrückenschaltung eingespeist. Die Anfangserregung wird einem Schwingkreis aus Induktivität und Kapazität entnommen, der von der sehr geringen Remanenz des Generatorläufers gespeist wird. Deshalb kann man schon mit einer Taschenlampenbatterie diesen Schwingkreis erstmals speisen oder die Polarität drehen. Die Regelung erfolgt meist über 2 Reglerbausteine, die ihre Spannungsversorgung dem Erregerkreis entnehmen. Ein Baustein ist für Handbetrieb, der zweite für Automatik in Verbindung mit der dort u.U. aufgeschalteten Spannungs- bzw. Blindleistungsstatik, sofern der Generator mit anderen parallel läuft oder netztparallel geschaltet ist.
Das nur zur Richtigstellung der Generatorerregung.

Zum Prüfaufbau:
Selbst hochwertige mobile Prüfeinrichtungen verfügen nicht über hohe Standzeiten bzw. Einschaltdauer bei sehr hohen Strömen,sonst wäre die Mobilität aufgrund des Gewichtes nicht mehr gegeben.
Der klassische Prüfaufbau um den Temperaturgang von Generator und Ausleitungskabeln zu ermitteln, ist den Generator im Kurzschluß zu betreiben. Das erfordert eine Kurzschlußbrücke L1L2L3 im Nennquerschnitt, eingebaut hinter den Ausleitungsstromwandlern mit Einschluß der Ausleitungskabel. Die Spannungsregelung ist dabei auf HAND zu nehmen und sicher zu stellen, daß die Spannungsregelung bzw. Spannung nur den Handbefehlen folgen kann. Die Kartenversorgung der Hand-Reglerkarte ist dabei von einer externen Versorgung vorzunehmen. Anschließend die Antriebsmaschine starten und die Erregung langsam steigern, bis sich der gewünschte Strom einstellt.
Dieser Versuch fordert einiges an Erfahrung, sonst fließt Kupfer durchs Prüffeld.

Der Generator hat einen PMG der über den ASR den Stator des Erregermotors erregt, der wiederrum den Hauptrotor erregt. Weiß nicht ob ich es nun falsch ausgedrückt habe, oder es nicht verständlich genug war. Sorry dafür, ansonsten hier der Geno (MagnaMax): .: Marathon Electric Generators :.

Das wäre die Lösung mit dem Aggregat selbst, mein Betreuer erzählte mir das Gleiche, vielleicht nicht so detailliert wie du. Wie man die Erregung per Hand einstellt, muss ich noch mit dem Genohersteller klären. Vielleicht geht es über den ASR, kann ich nicht sagen. Aber so kann im Grunde nur einen Geno, bzw. Kabeltyp testen.

Wahrscheinlich machen die Genohersteller es so, dass Sie den gleichen Geno auch für höhere Leistungen verwenden und durch die Software auf höhere Leistungen umschalten. Dann glaube ich aber nicht, dass Sie mir einfach erzählen, wie man das macht.(kann ich wahrscheinlich auch nicht)

Jedenfalls danke für deinen Beitrag, ich werds mir notieren

Luayo beschreibt das völlig korrekt. Mir ist das aber meist zu mühsam.
Da der Erregerstrom bei diesen Maschinen nur wenige Ampere bei 40...90V beträgt,
klemme ich die Erregung komplett vom Alternator ab und errege mit unseren Labornetzteilen, das funktioniert hervorragend.
Den Erregerstrom für die Maschine findest Du am Typenschild oder im Datenblatt des Generators.

Ich gebe nur zu bedenken das die Belastung des Antriebsmotors wesentlich geringer ist als im Echtbetrieb, daraus mögen sich Unterschiede in der Wärmeverteilung im Gehäuse des Generators ergeben. Dies muss eben vorher festgestellt werden, damit kann man dann auch nachvollziehen ob die Messungen tatsächlich aussagekräftig sind.

Ich sag ja nicht, dass es falsch war.

Vielleicht versuche ich da mal einen aus dem Prüfstand oder so zu erwischen, der mich sagen kann ob es da Temperaturunterschiede zwischen Volllast und Kurzschlussbetrieb gibt.
Also ich kann mir vorstellen, dass der Geno bei Volllast durch den Motor evtl. etwas wärmer wird. Aber dann sollte doch eigtl. der Kühler vom Motor auch stärker kühlen (?). Mal schauen was ich da rauskrieg. Danke nochmal für die Info Robert.

PS @Luayo: Was ist eigtl. mit "Karten"versorgung gemeint. Hör ich zum Ersten mal.

Zitat von sypher

Also ich kann mir vorstellen, dass der Geno bei Volllast durch den Motor evtl. etwas wärmer wird. Aber dann sollte doch eigtl. der Kühler vom Motor auch stärker kühlen (?)

Nein, eigentlich nicht - der Motor dreht ja konstant mit 1500U/min somit ist der Luftstrom durch den Kühler konstant.
Ausser es ist ein Viskolüfter verbaut, oder elektrische Zusatzlüfter.
Natürlich ändert sich die Stellung des Thermostates und eventuell die abgestrahlte Wärme - dies gilt es festzustellen.
Wenn im Kabelraum kein nennenswerter Unterschied der Temperatur zwischen Betrieb mit Nennlast und Betrieb im Kurzschluß
auftritt, so kann zukünftig mit der Methode "Kurzschlußbetrieb" weiter gemessen werden.

Wenn sich eine hohe Innenraumtemperatur ergibt, so kann zur Reduktion des Kabelquerschnittes eine zusätzliche Kühlung / Belüftung angedacht werden.

Marathon Electric Generators beschreibt in dem Kapitel "Exitation System", daß der Spannungsregler zur Auferregung mit der Spannung eines Permanentmagneten beaufschlagt wird. Das bedeutet, daß dieser hier anstatt der Remanenz des Generatorläufers benutzt wird, ansonsten ist der beschiebene Schaltungsaufbau identisch.
Für den Generator ist es bezüglich der Verlustleistung und damit der Wärmeabgabe egal, ob er bei gleichem Strom im Vollastbetrieb oder Kurzschlußbetrieb gefahren wird. Strom ist Strom!
Die Wärmeverteilung bei höherer Belastung der Arbeitsmaschine darf allenfalls als Störgröße beim angeflanschten Generator berücksichtigt werden, ansonsten ist sie zu vernachlässigen oder an der Gesamtkonstruktion ist etwas nicht richtig.

Zitat von Luyao

Die Wärmeverteilung bei höherer Belastung der Arbeitsmaschine darf allenfalls als Störgröße beim angeflanschten Generator berücksichtigt werden, ansonsten ist sie zu vernachlässigen oder an der Gesamtkonstruktion ist etwas nicht richtig.

Bin ganz Deiner Meinung - das sollte man einmal Prüfen, danach kann im Trocknungsmodus / Kurzschluss weitergetestet werden.

Soweit verstanden, danke erstmal.

Noch eine andere Sache. Es kam die Behauptung, dass es bei cos (phi) = 1 und cos (phi) = 0.8 zu unterschieden kommen kann.
Die Aussage war zuerst, dass man bei Volllast und cos (phi)=0.8 testen soll. Daraufhin meinte mein Betreuer, dass es nicht nötig sei bei voller Leistung und cos (phi) = 0.8 zu fahren, da ja der Strom hauptsächlich die Wärme macht und der Wärme egal ist, ob Schein-oder Wirkstrom.

Die Antwort war dann folgende:

...mir geht es darum, dass wir möglichst einsatznahe Verhältnisse simulieren. Es stimmt schon, dass der Strom die Verluste und damit die Wärme bestimmt. Aber die thermische Belastung der Maschine an sich wird auch von den thermischen Verhältnissen im Erregerkreis beeinflusst. Und dadurch ist ein Generator, der mit einem induktiven Leistungsfaktor < 1,0 betrieben wird, immer wärmer als ein Generator, der mit cos phi von 1,0 betrieben wird. Deshalb muss die Leistung eines Generators auch bei Betrieb mit cos phi < 0,8 reduziert werden.

Habe ich glaub nicht völlig verstanden. Ist das nicht das selbe Thema wie gerade eben mit Volllast oder Kurzschluss und der Wärmeverteilung?

Cos phi = 1.0 heißt für mich, dass es nur einen Wirkanteil gibt, heißt Kurzschlussbetrieb (?) und cos phi = 0.8, wenn ich den Geno mit Last betreibe, das wäre dann der Volllastbetrieb (?)

Grüße

>>>Es kam die Behauptung, dass es bei cos (phi) = 1 und cos (phi) = 0.8 zu unterschieden kommen kann.<<<

Diese Aussage ist völlig richtig, da schon allein die Erregereinrichtung anders belastet wird. I x I x R und die Streuverluste haben jeweils andere Werte.

>>>Daraufhin meinte mein Betreuer, dass es nicht nötig sei bei voller Leistung und cos (phi) = 0.8 zu fahren, da ja der Strom hauptsächlich die Wärme macht und der Wärme egal ist, ob Schein-oder Wirkstrom.<<<

Die Leistung wird auf dem Typenschild eines Generators in kVA angegeben, ebenso ist der cos phi angegeben. Beispiel: Generator 6kV Stern 361A 3750kVA cos phi 0,8
Würde dieser Generator mit Volllast und cos phi 1 gefahren, wären das 3MW, der Nennstrom würde aber nicht erreicht, sondern nur 289A, da reiner Wirkstrom. Volllast bedeutet, dem Generator seine volle Wirkleistung bei cos phi 0,8 aufzubürden, nur dann erreicht er seinen Nennstrom. Zusätzlicher Nebeneffekt siehe oben. Die Aussage ist also nur bezüglich Strom ist Strom richtig.

>>>Deshalb muss die Leistung eines Generators auch bei Betrieb mit cos phi < 0,8 reduziert werden.<<<

Welche Leistung??? Das was auf dem Typenschild steht, ist maßgebend! Siehe oben.

>>>Cos phi = 1.0 heißt für mich, dass es nur einen Wirkanteil gibt, heißt Kurzschlussbetrieb (?) und cos phi = 0.8, wenn ich den Geno mit Last betreibe, das wäre dann der Volllastbetrieb (?)<<<

Der erste Teil des Satzes ist richtig, der zweite macht überhaupt keinen Sinn. Kurzschußbetrieb ist ein reiner, kurzzeitiger Testbetrieb, wobei die Erregung unter Berücksichtigung aller erdenklichen Vorsichtsmaßnahmen per Hand auf einen geplanten Wert gefahren wird, bis sich der gewünschte Strom im Stator einstellt. Die Spannung bleibt dabei nahezu Null, der cos phi also auch. Dieser Test wird im Allgemeinen nur im Prüffeld durchgeführt, meist zusätzlich bei Erstinbetriebnahme. Er dient der Ermittlung von Verlusten und der Einstellung der Erregung, bei der Erstinbetriebnahme der Primärprüfung von Überstromschutzorganen. Der Betrieb im Kurzschluß führt unter normalen Bedingungen zur sofortigen Abschaltung, Stillsetzung und Entregung des Generators.
Definition Volllastbetrieb siehe oben.

Dass cos phi = 1, kurzschluss-betrieb sein soll ist blödsinn, hab ich inzwischen auch rausgefunden ^^

Deine Erläuterung war sehr hilfreich, mir ist jetzt wieder einiges klarer geworden, vielen Dank nochmal =)