Punktschweißmaschine mit Dieselgenerator betreiben

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,
ich muss eine etwas größere Punktschweißmaschine in Betrieb nehmen. Sie hat als Nennleistung 100kVA und als Spitzenleistung 403kVA. Mein Energieversorger ist davon natürlich nicht begeistert. Auch mit einer separaten Leitung vom Mittelspannungstransformator würden die anderen Anlieger Spannungseinbrüche zu spüren bekommen, ein eigener Mittelspannungsanschluss würde das Problem nur teilweise lösen und würde zig tausend Euro kosten.
Da die Anlage im Jahr voraussichtlich nur 30 Stunden laufen wird, ist der Anschluss an das öffentliche Stromnetz unwirtschaftlich.
Gebrauchte Dieselgeneratoren dieser Leistungsklasse sind zu einem Bruchteil der Anschlussgebühren zu haben, Platz dafür wäre auch. Aber funktioniert das überhaupt?

-Die Punktschweißmaschine wird zwischen zwei Phasen angeschlossen, die dritte Phase des Generators wäre unbelastet.

-Die Last springt von ca. 15 Watt (Eigenverbrauch der Steuerung) auf über 100 Kilowatt, wo diese Leistung maximal 2 Sekunden gefordert wird.

Verkraftet so etwas ein Dieselaggregat oder wird der Motor abgewürgt, weil er nicht schnell genug hochregelt?

Für Antworten bzw. Anregungen wäre ich sehr dankbar.

Viele Grüße,
Wepster

#2

Hallo,

ich denke, daß Du hier mit zwei Problemen zu kämpfen hast.

Zum einen dürfte es tatsächlich so sein, daß der Regler des Diesels nicht so schnell nachregeln kann, wie die Leistung abgefordert wird. Das würde bedeuten, daß die Drehzahl des Generators und damit die Frequenz der Spannung deutlich absinken würde. Wie stark die Frequenz einbricht hängt von vielen Faktoren ab, wie zum Beispiel:

  • Wie viele Zylinder?

  • Welche Art von Regler ist installiert (elektronischer Regler dürfte schneller regeln als ein Fliehkraftregler)?

  • Wie groß ist die Nennleistung des Dieselgenerators? Je größer, desto größer ist natürlich auch der Dieselmotor (mehr Drehmoment, Massenträgheitsmoment) was bedeutet, daß dieser unempfindlicher auf Lastwechsel reagiert.

Ein wichtiger Punkt dürfte auch sein, wie empfindlich das Schweißgerät auf Frequenzschwankungen reagiert.

Ich kann aus eigener Erfahrung berichten, daß moderne MTU-Motoren des Typs 16V4000M43S mit 2080 kW Nennleistung Lastsprünge von 300 kW auf etwa 1500 kW innerhalb etwa einer halben Sekunde ganz gut vertragen können. Ist zwar nicht wirklich gut für den Diesel, aber die Frequenz bricht nicht so schlimm ein (von 60 auf etwa 58Hz, 60Hz weil es eine Schiffsanlage ist).

Das zweite Problem ist die von Dir angesprochene ungleichmäßige Belastung der Phasen. Diese sollte auf jeden Fall mit entprechenden Maßnahmen (zusätzliche Spulen, Widerstände, Kondensatoren) ausgeglichen werden. Hier muss ich jedoch im Detail passen. Ein Elektrotechniker wird Dir diesbezüglich weiterhelfen können.

Als Fazit denke ich, daß es prinzipiell möglich ist. Du solltest jedoch genau überlegen in welcher Form und Höhe das Schweißgerät die Leistung tatsächlich benötigt und schauen, ob es Dieselaggregate gibt, die diese Bedingungen liefern können.

Ich hoffe, ich habe mich einigermaßen verständlich ausgedrückt und konnte weiterhelfen.

MfG,

der Schipper

#3

Hallo,
vielen Dank für die ausführliche Antwort.

Das bedeutet logischerweise, dass ich den Generator lieber überdimensionieren sollte, damit der Lastsprung relativ zur Gesamtleistung nicht mehr so ins Gewicht fällt. Eine elektronische Regelung wäre vorzuziehen. Alles Probleme, die lösbar erscheinen.

Das mit der Belastung der dritten Phase liegt mir noch auf dem Magen. Erstens wegen der enormen Verlustleistung und zweitens wegen der Mittelpunktverschiebung, wenn ich diese Last zwischen Phase und Mittelleiter anschließe. Als Lösung fällt mir ein Frequenzumrichter ein, der einen zweiphasigen Ausgang hat. Theoretisch müsste es so etwas geben, praktisch habe ich es noch nirgendwo gesehen.

Vielleicht meldet sich noch ein Elektrotechniker,

Viele Grüße,
Wepster

#4

Hallo Wepster.

Denke doch auch einmal an eine Überbrückung mit Schwungrad. Der benötigte Energieinhalt ist doch nicht so hoch dass das nicht funktionieren würde. In der Pause würde die benutzte Arbeit wieder vom Netz nachgeliefert und diese Stöße wären dann vielleicht schon so niedrig, dass kein neuer Anschluss erforderlich ist. Das Ganze hängt meiner Meinung nach in erster Line vom geforderten Minimalabstand zwischen 2 Pulsen und der Gesamtzahl einer Serie ab.

Gruß
Hevo

#5

Gebrauchte Dieselgeneratoren dieser Leistungsklasse sind zu
einem Bruchteil der Anschlussgebühren zu haben, Platz dafür
wäre auch. Aber funktioniert das überhaupt?

Mit ordentlich Schwungmasse klappt das.
Vermutlich aber auch ohne Dieselmotor davor.

Nur mal als Gedankenexperiment:
Man nehme einen Generator der passenden Leistung.
Man nehme einen Motor, der etwas mehr als die mittlere Leistung liefern kann.
Das Schwungrad bringe man langsam auf die passende Drehzahl.
Und bei jedem Brezeln hat der ja wohl genug Zeit, die Energie wieder an das Schwungrad nachzuliefern.

Verkraftet so etwas ein Dieselaggregat oder wird der Motor
abgewürgt, weil er nicht schnell genug hochregelt?

Genau das befürchte ich!

#6

Hallo,

das Prinzip kenne ich von Umformmaschinen, wo ein mäßig dimensionierter Elektromotor ein Schwungrad auf Touren bringt, das dann über eine schaltbare Kupplung bzw. ein Reibrad seine Energie auf die Spindel überträgt.
Wäre in meinem Fall technisch sicher umsetzbar, ich habe aber eine Aversion gegen schwere rotierende Massen, die sich eventuell verselbständigen und außerdem fehlt mir das Know how für die Berechnung.

Ein gebrauchtes Aggregat aus einem aufgelösten Krankenhaus (nahezu neuwertig) oder einem verschrotteten Schiff (stärker dimensioniert) bietet sich da an - zumindest vordergründig.

Das Gedankenexperiment mit dem Schwungrad kann man weiter führen:
Bei den Aggregaten, die ich bisher gesehen habe, ist der Motor mit dem Generator über eine nicht schaltbare Kupplung verbunden. Das bedeutet, dass beim Start des Motors der Generator unbelastet sein muss. Ein Schwungrad, das man (irgendwie…) an die Welle des Generators kuppelt, muss erst nach Anlauf des Motors zugeschaltet werden. Sonst packt das der Anlasser nicht.

Hast Du schon mal etwas von Frequenzumrichtern gehört, die einen zweiphasigen Ausgang haben? Ich kenne so etwas nur von Induktionsöfen. Die im Zwischenkreis gespeicherte Energie (Drosseln bzw. Elkos) kann evtl. die Lastspitzen abpuffern. Leider habe ich keine Ahnung, wo man so ein Teil als Schrott bekommt.

Danke für die interessante Antwort,
Wepster

#7

Wäre in meinem Fall technisch sicher umsetzbar, ich habe aber
eine Aversion gegen schwere rotierende Massen, die sich
eventuell verselbständigen und außerdem fehlt mir das Know how
für die Berechnung.

Und mir erst!

Ein gebrauchtes Aggregat aus einem aufgelösten Krankenhaus
(nahezu neuwertig) oder einem verschrotteten Schiff (stärker
dimensioniert) bietet sich da an - zumindest vordergründig.

Da könnte man sich vorstellen, die dort ohnehin vorhandenen rotierenden Massen durch kundige Schlosserhand zu erhöhen.

Das Gedankenexperiment mit dem Schwungrad kann man weiter
führen:
Bei den Aggregaten, die ich bisher gesehen habe, ist der Motor
mit dem Generator über eine nicht schaltbare Kupplung
verbunden. Das bedeutet, dass beim Start des Motors der
Generator unbelastet sein muss.

Ein Schwungrad, das man
(irgendwie…) an die Welle des Generators kuppelt, muss erst
nach Anlauf des Motors zugeschaltet werden. Sonst packt das
der Anlasser nicht.

Hast Du schon mal etwas von Frequenzumrichtern gehört, die
einen zweiphasigen Ausgang haben?

Zwei Phasen sind das selbe wie eine Phase. Also „fast“.
Nimm einen Umrichter mit 400V einphasigem Ausgang, das sollte der Maschine eigentlich gleich sein.

Aber wenn du den ans Netz bringst, dann lädt sich der Zwischenkreis nahezu augenblicklich. Da müsste man also eine allmähliche Ansteuerung des Kreises nachrüsten.

Bei den Großdieseln würde ich einfach mal bei einem der Hersteller anfragen, zum Beispiel Kirsch-Energie.de

Ich kenne so etwas nur von
Induktionsöfen. Die im Zwischenkreis gespeicherte Energie
(Drosseln bzw. Elkos) kann evtl. die Lastspitzen abpuffern.
Leider habe ich keine Ahnung, wo man so ein Teil als Schrott
bekommt.

Ich würde mal inschenörische Hilfe hinzu ziehen.
Du kennst das Usenet?
de.sci.ing.elektrotechnik - da könnte man auf mehr Experten treffen. Nicht, dass das hier schlecht ist, aber es geht ja jetzt mal darum, möglichst viele - vielleicht auch abwegig erscheinende - Gedanken zu sammeln. Da sind manch alte Hasen in der Gruppe, die oft gar nicht mal so schlechte Ideen haben!

#8

Hallo,
also Antworten hast du ja schon.
Und genau das wäre auch meine Idee gewesen.
Und wie groß die Masse/Scheibe sein muss, kann Dir aus der Ferne niemand sagen.
Versuch macht kluch!
Je schwerer, desto besser. Das Wichtigste: die Scheibe muss gut ausgewuchtet sein und spielfrei auf der Welle sitzen!
Oder Du bezahlst mir die Reisekosten und einen schönen Stundensatz =8)
Also viel Spaß!
Zeulino