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6.4. 3-phasiger Stromerzeuger bei 1-phasigen Lasten
6.4.1. Nur 1-Phase in Verwendung
Solange nur 1-Phase des 3-phasigen Stromerzeuges verwendet
wird (beide anderen Phasen sind NICHT belegt/angeschlossen) ist
die Verwendung unproblematisch, da die Nullpunktverschiebung,
bedingt durch die Schräglast sich nicht auf Verbraucher auswirkt.
Nachteil:
Man hat nur 1/3 der Generator-Gesamtleistung zur Verfügung. Die
unbelasteten Phasen weisen evtl. Überspannung auf, dies ist unkri-
tisch, da die Phasen hier nicht verwendet werden.
6.4.2. Phasen ungleich belastet
Sofern die Phasen eines 3-phasigen Generators ungleich belastet
werden, spricht man von Schräglast.
Dies tritt auf, wenn
• 3-phasiger Verbraucher und ein oder mehrere 1-phasige Ver-
braucher gleichzeitig betrieben werden.
• 1-phasige Verbraucher an unterschiedlichen Phasen betrieben
werden.
Bedingt durch die Schräglast verschiebt sich der Nullpunkt des
Stromerzeugers und es treten unterschiedliche Strangspannungen
zwischen Phase und Nullleiter auf.
Sofern neben einer 3-phasigen Last eine kleine 1-phasige Last betrie-
ben wird, stellt dies in der Regel kein Problem dar. Bei Schräglasten
ist aber in jedem Fall der Anlaufstrom des 1-phasigen Verbrauchers
zu berücksichtigen. Die maximal erlaubte Schräglast beträgt 50% der
maximalen Phasenleistung. z.B. beträgt diese max. Phasenleistung bei
einem 6kVA Generator - je Phase 2kVA. Davon sind 50% 1kVA. D.h.
1kVA 1-phasige Lasten können Problemlos pro Phase an diesem Gene-
rator betrieben werden.
Problematisch kann es werden, sofern man die Spulen eines 3-pha-
sigen Generators mit mehr als 50% der maximalen Phasenleistung
ungleich belastet.
Da ein Synchrongenerator IMMER nur EINE Stellgröße für die Aus-
gangsspannung besitzt (=den Erregerstrom), kann bei ungleicher
Belastung die Spannung nicht mehr korrekt ausgeregelt werden.
Was geschieht im Betrieb:
• An der Phase mit der höchsten Last fällt die Spannung unter
die Nennspannung (=Unterspannung).
• An der Phase mit der geringsten Last steigt die Spannung über
die Nennspannung (=Überspannung).
Große Schräglasten können dazu führen, dass angeschlossene Geräte
beschädigt werden!
Hierzu ein Anwendungsbeispiel bei einem 6kVA Stromerzeuger:
Gegeben ist an
• Phase1 eine Gefriertruhe mit 300W Nennleistung
• Phase2 ein LCD-Fernseher mit 280W Nennleistung
• Phase3 drei 100W Glühbirnen somit 300W Nennleistung.
Dies sieht auf den ersten Blick nach guter Phasenbelastung aus.
Selbst wenn einzelne Geräte abgeschaltet werden würden, hätte
dies keinen Einfluss, da man unter der erlaubten 50% Schräglast
des 6kVA Stromerzeugers bleiben würde.
Nun tritt folgender Fall ein:
• Der LCD-Fernseher auf Phase2 geht in den Standby (=Leis-
tungsaufnahme statt 280W nur mehr 1W).
• Kurz danach läuft der Kompressor der Gefriertruhe an und be-
nötigt einen Anlaufstrom von 9A (entspricht einer scheinbaren
Anlaufleistung 2.070VA).
• Die Lampen leuchten weiter.
Daraufhin KÖNNTEN sich folgende Spannungen ergeben:
N-L1= 190V (=Unterspannung)
N-L2= 256V (=Überspannung)
N-L3= 238V
Könnte dadurch das Netzteil des Fernsehers oder die Elektronik der
Gefriertruhe beschädigt werden: Ja, könnte geschehen.
Solche Spannungsverschiebungen sind im Allgemeinen für norma-
les Handwerkzeug (Bohrmaschine, Winkelschleifer, usw.) unkritisch.
Können jedoch bei elektronischen Geräten (PC, Fernseher, Hei-
zungssteuerung, usw.) zu Störungen oder Beschädigungen führen.
DE
6.4.2.1. Mögliche Lösungen
Wie kann man 3-phasige Schnellläufer-Generatoren SICHER im ge-
mischten 1-/3-phasen Betrieb verwenden:
Durch den Einsatz geeigneter Schutzmechanismen. Diese verbes-
sern zwar weder Generatorleistung noch Spannungsregelung (ist
technisch auch nicht möglich), jedoch gewährleisten sie Schutz vor
Beschädigung der Verbraucher.
Warum ist dann der Einsatz dieser Schutzmechanismen sinnvoll:
Verbraucher wirken auf den Generator und die Spannungsrege-
lung. Hat man nun die 3 Phasen des Generators aufgeteilt und teils
mit 1-phasigen Verbrauchern belastet, wirkt jeder dieser Verbrau-
cher auf den Generator und beeinflusst diesen (Rückwirkung durch
Schaltnetzteile, kapazitive und induktive Anteile der Verbraucher,
Anlaufströme, usw.). Daher kann es durchaus sein, dass der Gene-
rator 99% der Zeit einwandfrei funktioniert, obwohl er außerhalb sei-
ner Spezifikation betrieben wird. Es kann jedoch auch dazu führen,
dass es durch ein ungünstiges Zusammenspiel der Lasten zu einer
Über-/Unterspannung kommt, welche Geräte beschädigen würde.
Hier kommt der Schutzmechnismus ins Spiel. Er gewährleistet, dass
die Anlage bei kritischen Über-/Unterspannungen vom Generator
getrennt wird. D.h. man hat die Sicherheit, daß es keinen Betriebs-
zustand geben kann, der die Verbraucher evtl. beschädigt.
Was gibt es für Schutzmechnismen:
Dies hängt von der verwendeten Last ab. Für einzelne empfindli-
che Verbraucher, kann eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung
(=USV, z.B. APC Smart-Serie) oder eine Spannungsstabilisierungs-
einheit (z.B. APC Line-R Serie) verwendet werden.
Will man die gesamte Anlage versorgen ist der Einsatz von einem
Schütz, welcher von einer Spannungsüberwachungseinheit ange-
steuert wird, sinnvoller (z.B. ZHIEL UFR-1000 oder MOELLER EA-
TON EMR4-Serie).
6.5. Verbraucher mit elektronischer Bremse
Folgendes gilt sowohl für 1- als auch 3-phasige Verbraucher:
Manche Arbeitsgeräte (wie z.B. Kreissägen, Hobelmaschinen,
Trennschleifer) haben integrierte elektronische Bremsen.
Die Funktion dieser Bremse ist, die mechanische Energie (Drehbe-
wegung) wieder in elektrische Energie umzuwandeln, und in das
einspeisende Netz zurückzuschicken. Dies ist bei Netzbetrieb kein
Problem, da das Netz diese Energie einfach „schluckt".
Wenn ein Gerät mit elektronischer Bremse ohne zusätzliche Last an
einen Generator angeschlossen wird, geschieht folgendes:
(ohne zusätzliche Last heißt in diesem Fall, es ist das Gerät mit elek-
tronischer Bremse am Generator angeschlossen, keine weitere Last)
• Sobald das Gerät ausgeschaltet wird, liefert die elektronische
Bremse Energie an den Generator zurück.
• Diese Energie muss irgendwo verbraucht werden - es ist aber
kein weiterer Verbraucher vorhanden.
• In Folge steigt die Spannung am Generator unzulässig an. Die-
ser Spannungsanstieg kann auch am Voltmeter des Genera-
tors abgelesen werden.
• Diese Überspannung KANN zu Schäden am Generator (Span-
nungsregler) und auch zu Schäden am Verbraucher führen.
Die Fehlerwahrscheinlichkeit ist von der Leistung der Bremse,
Häufigkeit der Betätigung usw. abhängig.
Es gibt Generatorseitig KEINE MÖGLICHKEIT diese Überspannung abzu-
fangen oder zu verhindern.
Folgende Lösungsmöglichkeiten gibt es:
• Den Verbraucher mit Bremse nicht ausschalten sondern noch
im Betrieb abstecken.
Vorteil: gratis
Nachteil: unpraktisch, Fehleranfällig
• Zusätzliche Last anschließen
Eine Zusätzliche Last (z.B. ein Heizlüfter, Scheinwerfer, etc.)
wird an den Generator angeschlossen. Sobald das Gerät mit
Bremse ausgeschaltet wird, fließt die Energie in diese zusätz-
liche Last.
Vorteil: günstig
Nachteil: Last muss zusätzlich betrieben werden.
• Integration eines elektronischen Bremsiderstandes
Integration einer zusätzlichen Einrichtung um bei Überspan-
nung eine Last anzuschalten welche diese Bremsenergie ver-
nichtet.
Vorteil: einfachste Verwendung
Nachteil: teuer (300-500,- €),
kann im Generator integriert werden (externer
Leistungswiderstand mit Kühlblech).
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