Elektrotechnik

Asynchrongenerator

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Motoren und Generatoren (Elektrisch) gibt es viele verschiedene Funktionsprinzipien. Hier geht es um einen ganz besonderen Motor, welcher sehr gut und sehr einfach auch als Generator arbeiten kann: der Asynchronmotor (=Asynchrongenerator). Es handelt sich also im Prinzip um einen Motor, wie er in allen möglichen Geräten, z.B. auch in Produktionsbändern von Fabriken zu finden ist. Es gibt sie für das bekannte Drehstromnetz von ganz klein (kleiner als eine Schuhschachtel, dann unter 1 kW Leistung) bis riesig groß (größer als ein PKW Otto/Dieselmotor, dann über 500 kW Leistung). Tatsächlich wird diese Maschine nicht nur in der Industrie, sondern auch in sehr kleinen "Moppels" (tragbare benzinmotorbetriebene Stromgeneratoren bis ca. rund 10 kW) eingesetzt, sondern teilweise auch in großen Windkraftanlagen (WKA) im Bereich von mehreren hundert kW bis hin zum Megawattbereich.

Der techn. Aufbau ist identisch mit dem Asynchronmotor, bzw. zur Asynchronmaschine. Es ist ja genau das gleiche "Gerät", welches nicht irgendwie umgebaut wurde. Es wird nur "andersherum" eingesetzt. Die Asynchronmaschine (der Motor) wird mechanisch angetrieben (z.B. von einem Repeller, also von einem Flügelrad einer WKA (Windkraftanlage)) und erzeugt nun elektrische Energie. Doch reicht das aus, um auf diese simple Weise elektrischen Strom erzeugen zu können? Nicht ganz!

Was ist erforderlich, um einen herkömmlichen Asynchronmotor als leistungstarken Generator einsetzen zu können? Nun, wenn es ganz einfach und kostengünstig gehen soll, macht man es so, wie es in "billigen" Moppels, also die kleinen tragbaren Stromgeneratoren gemacht wird. Dort werden meist 3 Kondensatoren zwischen die Wicklungsanschlüsse geschaltet, wobei die Kapazität zur Leistung passen muss. Die Kondensatoren bilden zusammen mit den Spulen einen Schwingkreis (Kapazität / Induktivität). Der Motor wird so zum Generator und erzeugt Strom.

Anders gehts natürlich viel viel besser! Und zwar bietet es sich an, einen herkömmlichen FU (Frequenzumrichter; welcher leistungsmässig min. die Leistung des Asynchronmotors (der ja nun als Generator arbeitet) hat, zu verwenden. Mit Hilfe des FU wird die "Wunschdrehzahl" des Asynchrongenerator eingestellt, bei der die Stromproduktion beginnen soll. Sobald diese Drehzahl erreicht ist, bzw. etwas überstiegen ist - egal welche Drehzahl das auch immer sein mag - wird elektrische Energie erzeugt. Diese Energie findet sich im ZK (Zwischenkreis) des FU wieder, und kann (und muss) dort abgenommen, also abgeleitet werden. Wird sie nicht abgenommen, geht der FU in einen Fehlermodus, und trennt den Generator (Asynchronmaschine) vom FU. Achtung, in diesem Zustand läuft der Generator ohne jegliche Belastung, also im Leerlauf. Wenn also weiter mechanische Antriebsenergie zugeführt wird, kann diese nicht abgenommen werden. Ein Repeller (Propeller einer Windkraftanlage) würde dann also schnell (unzulässig) hohe Drehzahlen aufbauen! Hier wären also ggf. weitere Sicherheitseinrichtungen erforderlich!

Schwer vorstellbar? Was für den einen oder anderen Laien, aber auch für manche Techniker schwer vorstellbar ist, ist die Tatsache, dass die eingestellte Drehzahl völlig unerheblich und extrem variabel ist. Wenn Sie mit dem FU eine (Wunsch) Drehzahl von 100 RPM (Rounds per Minute, Umdrehungen pro Minute) einstellen, so wird etwas oberhalb dieser 100 RPM elektrische Energie erzeugt. Sie können also einstellen, (wie oben schon erwähnt) bei welcher Drehzahl die Stromproduktion beginnen soll. Umso geringer die eingestellte Drehzahl ist, um mehr Drehmoment ist erforderlich, um die elektrische Energie zu erzeugen, aber eben umso weniger Drehzahl ist erforderlich (Stichwort "Getriebe").

Achtung, bitte Vorsicht! Wir reden hier nicht über Kinderkram, sondern über lebensgefährliche Geräte, aufgrund der hohen Betriebsspannungen. Arbeiten Sie bitte nicht an FU und Asynchronmaschinen, wenn diese am lebensgefährlichen Stromnetz angeschlossen sind. Diese Arbeiten sind nur für ausgebildete Personen zulässig!

So, weiter möchte ich dieses Thema "Asynchronmotor" hier in den Grundlagen nicht ausführen :-)