Hi,
aus dem Wecheslstromnetz filter ich ein Rechtecksignal ( 50 Herz ) und will das zur Zeitmessung nutzen. Frage : Ist die Frequenz über längere Zeiträume hinweg genau ( 1% Abweichung ist akzeptabel ). Kurzfristige Schwankungen sind ebenfalls unkritisch für mich. Mit CPU und Timer kann ichs auch, ist aber aufwendiger. Mit RTC kann ichs auch, ist aber teurer.
Zusatzfrage : Wie packen es die vielen Kraftwerke, mit der gleichen Frequenz zu laufen ? ( oder ziehen sie sich gegenseitig auf eine gemeinsame Frequenz ? )
Gruss Uwe
Hallo Uwe,
erstmal ein vorweg:
Die 50 Hz Netzfrequenz sind sehr sehr genau! Unterhalb von einem halben Prozent.
Zu Deiner Frage wie die Kraftwerke das machen:
Stelle Dir drei Kontrollleuchten (für jede Phase eine) vor.
Je ein Anschluß ist an der jeweiligen Phase des zu startenden Generators, der andere Anschluß ist an der entsprechende Phase des „Außennetzes“ angeschlossen.
Nun wird der Generator hochgefahren (er ist noch NICHT am Netz).
Beim Erreichen der Nenndrehzahl kannst Du Dir vorstellen, was mit den Lämpchen passiert. Gibt es keinen Spannungsunterschied zwischen Generator und Netz, sind die Lämpchen aus, und der Generator ist in „Phase“.
Leuchten allerdings die Lämpchen, ist der Generator nicht in Phase.
Es ist übrigens nett anzusehen, wenn nur ein ganz geringer Drehzahlunterschied vorhanden ist. Dann gehen die Lämpchen langsam aus und wieder an, und wieder aus, und…
Mit dieser Hilfe kann ein Generator „in Phase“ gebracht werden.
In der Erregerwichklung wird dann noch die Spannung an das Netz angeglichen, und dann…
Wenn alles korrekt ist, Schütze durchschalten, und der Generator liefert Energie.
Gruß
Thomas
Hallo Uwe,
endlich kann ich mal Wissen aus meinem E-technik-Studium nutzen.
Bei uns in Wuppertal hieß das Fach Systeme und Komponenten der Energietechnik.
In den Kraftwerken läßt man tatsächlich eine solche
Uhr laufen, vergleicht die Zeit mit der Normzeit
von Braunschweig (Funkuhr) und regelt dann die
Frequenz nach. Da die Kraftwerke in einem Verbund-
system zusammengeschlossen sind, werden sie
untereinander synchronisiert.
Details vom System kenne ich nicht, könnte aber
beim VDE nachgefragt werden.
Es ist sicherlich besser als 1%, das wäre ein Fehler
von etwa 14 min pro Tag, das kannst Du sehr leicht
überprüfen, da brauchst Du Deine Uhr nur beobachten.
Nun zum praktischen, die Tücke liegt im Filter,
das einzige Problem sind Störungen, die einen
Impuls unterdrücken oder einen Fehlimpuls erzeugen.
Es gibt Schaltungsvorschläge in den einschlägigen
Bastelbüchern.
Beste Grüße
Andreas
Hi,
aus dem Wecheslstromnetz filter ich ein Rechtecksignal ( 50
Herz ) und will das zur Zeitmessung nutzen. Frage : Ist die
Frequenz über längere Zeiträume hinweg genau ( 1% Abweichung
ist akzeptabel ).
Ja, dafür ist die Netzfrequenz sehr gut geeignet. Bevor es Quarzuhren gab, waren Synchronuhren, also durch die Netzfrequenz synchronisierte Uhren, das Non-Plus-Ultra der (privaten) Uhren. Mit wenigen Sekunden, vielleicht schlimmstenfalls wenigen …zig-Sekunden pro Monat ist die Netzfrequenz nicht unbedingt ungenauer als der Takt einer schlechten PC-Uhr. Langfristig dürfte die Frequenz genauer als +/-0,01% sein.
Kurzfristige Schwankungen sind ebenfalls
unkritisch für mich. Mit CPU und Timer kann ichs auch, ist
aber aufwendiger. Mit RTC kann ichs auch, ist aber teurer.
??? Geht bei uns aber prima, einfach und mit 1us Auflösung! (Windows NT oder 2K. Bin aber kein Softi.)
Mit kurzzeitigen Schwankungen musst Du allerdngs rechnen. 1% halte ich zwar für recht hoch, aber nicht völlig ausgeschlossen. Ich beobachte die Netzfrequenz hin und wieder, und +/-0,2Hz sind nicht unüblich.
Zusatzfrage : Wie packen es die vielen Kraftwerke, mit der
gleichen Frequenz zu laufen ? ( oder ziehen sie sich
gegenseitig auf eine gemeinsame Frequenz ? )
Genau so ist es. Wenn ein Generator zu wenig Leistung abgibt, wird er vom Rest des Netzes „getrieben“. Er sorgt für eine Reduzierung der gesamten Netzfrequenz. Bei zu hoher Leistung treibt er. (Stimmt nicht ganz!!!) Aber er läuft immer mit der selben Drehzahl wie alle anderen Generatoren im Netz, nur hinkt er ein Bruchteil der Phase nach oder er läuft vor. Je mehr Generatoren die E-Werke in Betrieb nehmen, desto höher wird die Frequenz (und die Netzspannung). Die E-Werke achten darauf, dass die Frequenz im Mittel ungefähr konstant bleibt - dann stimmt auch die Netzspannung.
Auch Gruss, auch von Uwe
Hallo Uwe,
ich hab in 45657 RE 7-10 minuten abweichung langfristig / monat, überwiegend nach +
beobachtet über einen zeitraum von 10 jahren
ciao norbert
Moin Uwe!
Versuch einer Antwort zu Deiner Zusatzfrage:
In Europa ist die Frequenz sehr stabil, die Jungs vom E-Werk werden schon nervös, wenn statt 50 Hz mal 49,9 oder 50,1Hz auf der Anzeige stehen.
Die Kraftwerke sind alle in einem Verbundnetz miteinander verbunden und die Frequenz ( entspricht der Drehzahl der Generatoren; die sogenannten Synchrondrehzahlen haengen von der Anzahl der Polpaare im Geno ab)ist bei allen miteinander verbundenen Genos gleich, als wenn die Genos durch eine starre Welle miteinander verbunden wären.
In Verbundnetzen werden Spitzenlastkraftwerke vom Netzbetreiber zusätzlich zu den Grundlastkraftwerken betrieben, die durch schnelle Laständerungen die Frequenz stabil halten.
Bedingt durch die Größe des Verbundnetzes sind diese Frequenzabweichungen beim Zu-und Abschalten von Genos sowie Verbrauchern minimal.
In Ländern, die zuwenig Kraftwerkleistung installiert haben oder wo es keine übergeordnete Einrichtung zur Regelung gibt, kommt es zu sehr viel stärkeren Frequenzschwankunken. In Indien habe ich erlebt, wie die Frequenz kurz vor der „Peakhour“, also bei wenigen Verbrauchern bis auf 52 Hz hochgefahren wurde, weil alle privaten Kraftwerke Geld verdienen wollen. Zur Peakhour, wenn alle Feierabend haben und die Klimaanlagen und elektrischen Durchlauferhitzer und Stereoanlagen anschalten, sinkt die Frequenz bis auf 48 Hz runter. Darunter würden die Genos durch Ihre Schutzrelais rausfliegen, also werden dann Verbraucher abgeschaltet, um die Frequenz nicht weiter absinken zu lassen und so wenigstens das Netz zu retten.
Alte Radiowecker (bevor es Quarzwecker gab) haben ohne grosse Regelung mit der Netzfrequenz über einen Elektromotor das Uhrwerk betrieben. Funktioniert dann nur in Europa. Wenn Du so ein altes Teil nach Amerika oder auf einige Kreuzfahrer mitnimmst, wachst Du um einiges früher auf, weil dort 60Hz sind 
Jetzt habe ich noch mal eine Frage: Die Spannung ist ja nicht mehr unbedingt rein sinusförmig. M.W. werden da alle möglichen Zusatzsignale raufmoduliert, z.B. um die Straßenlampen an- und abzuschalten. Bekommst Du diese Störungen genaugenug rausgefiltert?
Gruß
heavyfuel
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hi heavyfuel,
Alte Radiowecker (bevor es Quarzwecker gab) haben ohne grosse
Regelung mit der Netzfrequenz über einen Elektromotor das
Uhrwerk betrieben. Funktioniert dann nur in Europa. Wenn Du so
ein altes Teil nach Amerika oder auf einige Kreuzfahrer
mitnimmst, wachst Du um einiges früher auf, weil dort 60Hz
sind
Danke für den Tip, ich habe mich schon immer gefragt, wieso ich in den USA früher wach werde als wie hier (-:
Jetzt habe ich noch mal eine Frage: Die Spannung ist ja nicht
mehr unbedingt rein sinusförmig. M.W. werden da alle möglichen
Zusatzsignale raufmoduliert, z.B. um die Straßenlampen an- und
abzuschalten. Bekommst Du diese Störungen genaugenug
rausgefiltert?
Bei meinem kleinen Projekt gehe ich in zwei Stufen vor. Nr.1: Alles zusammenkloppen so schnell wie möglich und sehen, obs funzt. Nr.2: Alles schön machen ( schön billig vor allem ) Im Moment nehme ich einen R=220.000 parallel am Netz ( 1/4 Watt, lieber 1/2 Watt ), der 1 mA durchlässt. Das langt um im Optokoppler CNY17 ( habe die halbe Garage davon vollstehen ) was auszulösen. Der Ausgang geht auf einen Interrupt Eingang eines uP. Sieht auf meinem alten Hameg schon recht eckig aus. Zugegeben, die Anstiegs- und Abfallzeiten sind viel zu gross, aber ich habe da einen Freund, der hat noch den halben Keller voll 74HC14 stehen …
Ich denke, da kann aufmodulieren wer was immer er will. Danke für Deine Info, und Dank auch an die anderen 3 Helden für ihre Antworten !!!
Gruß Uwe
kleine Tip’s
Jetzt habe ich noch mal eine Frage: Die Spannung ist ja nicht
mehr unbedingt rein sinusförmig. M.W. werden da alle möglichen
Zusatzsignale raufmoduliert, z.B. um die Straßenlampen an- und
abzuschalten. Bekommst Du diese Störungen genaugenug
rausgefiltert?
Das ist unbegründet, weil diese Störungen im Verhältinis zu der
Netzspannung gering sind und meist eine ganz andere Frequenz
haben, sich also mit einen einfachen RC-Glied leicht rausfiltern
lassen.
Im Moment nehme ich einen R=220.000 parallel am Netz ( 1/4 Watt,
lieber 1/2 Watt ), der 1 mA durchlässt. Das langt um im
Optokoppler CNY17 ( habe die halbe Garage davon vollstehen )
Die Variante mit Optokoppler finde ich gut. Bei Stromversorgung
mit Trafo bietet sich natürlich auch die Sekundärspannung als
Quelle an, mit Trigger als Taktgeben. Sollte die rel. große
Wärmeleistung über den Widerstand lästig sein, dann schalte zum
R einen Kondensator mit ca. 1…5uF(400V) in Reihe (R dann
kleiner wählen). Dann wird das meiste als Blindleistung
umgesetzt (weniger Wärme).
was auszulösen. Der Ausgang geht auf einen Interrupt Eingang
eines uP. Sieht auf meinem alten Hameg schon recht eckig aus.
Zugegeben, die Anstiegs- und Abfallzeiten sind viel zu gross,
aber ich habe da einen Freund, der hat noch den halben Keller
voll 74HC14 stehen …
Die meisten Interrupteingänge sind eh flankengesteuert, ein
Trigger ist dann nicht nötig. Evtl. Fehlauslösungen wegen zu
geringer Flankensteilheit sollte man sowieso softwaremäßig
abfangen.
Gruß Uwi