Leseprobe - VH
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6 Kompensationsanlage voll, einen cos anzustreben, der einen Wert von annähernd 1 hat. Die gesamte zugeführte Leistung wird dann nahezu ausgenutzt. Aufgabe 3: Welcher im Versorgungsnetz fließende Strom führt in der Verbraucheranlage zu einer nutzbaren Leistung? Eine volle Ausnutzung der zugeführten Leistung erfolgt dann, wenn in der Zuleitung zum elektrischen Verbrauchsmittel kein Blindstrom, sondern nur Wirkstrom fließt. Dieses lässt sich erreichen, wenn dem Stromkreis ein Kondensator hinzugefügt wird, in dem ein kapazitiver Blindstrom (d. h., ein Strom, der der Spannung um 90° vorauseilt) fließt, der so groß ist, dass er den induktiven Blindstrom ausgleicht (kompensiert). Wirkstrom lW Gesamtstrom l Blindstrom lB 3. Ausführungen von Kompensationsanlagen Bei der Realisierung von Blindstromkompensationsanlagen werden drei unterschiedliche Arten ausgeführt. Bei der Einzelkompensation wird jedem induktiven elektrischen Verbrauchsmittel eine Kondensatoreinheit parallel geschaltet. Das elektrische Verbrauchsmittel und die Kondensatoreinheit sind fest miteinander verbunden. Bild 6: Zeitlicher Zusammenhang zwischen induktivem und kapazitivem Blindstrom Während im induktiven Widerstand ein positiver Strom fließt, fließt gleichzeitig im kapazitiven Widerstand ein gleich großer negativer Strom. Während der Strom im induktiven Widerstand negativ ist, fließt ein positiver Strom im kapazitiven Widerstand. Die Summe dieser beiden Blindströme ist zu jedem Zeitpunkt 0. Dadurch ist sichergestellt, dass dem Versorgungsnetz nur noch Wirkstrom entnommen wird. Beim Einschalten des elektrischen Verbrauchsmittels wird gleichzeitig der Kondensator mit ans Netz geschaltet. Diese Art der Kompensation wird häufig vorgesehen, wenn nur einzelne größere elektrische Verbrauchsmittel kompensiert werden sollen, ansonsten aber eine Kompensation der Gesamtanlage nicht vorgesehen ist, und bei Leuchtstofflampen. Dieses ist z. B. der Fall, wenn in einem Betrieb nur ein geringer Blindstrombedarf vorhanden ist, aber häufiger ein großes Schweißgerät benutzt wird, das einen sehr „schlechten“ cos hat. In dem in diesem Ausbildungsheft betrachteten Tischlereibetrieb findet für die Leuchtstofflampenleuchten die Einzelkompensation Anwendung. Es sind Leuchten mit zwei Lampen eingesetzt, die in Duoschaltung betrieben werden. Durch die Verwendung kompensierter Leuchten in Duoschaltung wird der stroboskopische Effekt (Flimmereffekt) der Lampen erheblich vermindert. Bild 7: Zeigerdiagramm bei vollkommen kompensiertem Blindstrom Bei der Betrachtung des Zeigerdiagramms erkennt man, dass bei gleicher Größe von kapazitivem Blindstrom lC und induktivem Blindstrom lL diese beiden Ströme sich gegenseitig aufheben. Der Gesamtstrom I entspricht dann dem Wirkstrom lW. Elektro03_22.indb 6 Bei der Gruppenkompensation wird für mehrere elektrische Verbrauchsmittel, die gleichzeitig geschaltet werden, eine gemeinsame Kondensatoreinheit vorgesehen. Ihre Größe ist so bemessen, dass sie den induktiven Blindstrom der gesamten elektrischen Verbrauchsmittelgruppe kompensieren kann. Der Kondensator wird zusammen mit den elektrischen Verbrauchsmitteln eingeschaltet und ausgeschaltet. 04.08.2014 12:13:54 Kompensationsanlage Da solche gemeinsam geschalteten Gruppen in der Tischlerei nicht vorhanden sind, findet diese Art der Kompensation in diesem Betrieb keine Verwendung. 7 Aufgabe 4: Nennen Sie die drei wichtigen Arten der Kompensation. Bei der Zentralkompensation wird eine Kompensationsanlage aufgebaut, die für die Kompensation aller elektrischen Verbrauchsmittel ausgelegt ist. Sie besteht aus mehreren kleineren Kondensatoreinheiten und einem Blindstromregler, der je nach Blindstrombedarf eine bestimmte Anzahl von Kondensatoreinheiten einschaltet. Bild 10 zeigt das Übersichtsschaltbild des Hauptstromkreises. Aus Bild 11, → S. 8 ist der Anschluss des Reglers ersichtlich. Pause „Hier ist eine Arbeitsunterbrechung sinnvoll möglich“ 4. Bild 8: Anschluss der Kompensationskondensatoren bei Einzelkompensation Blindleistungskompensation im Tischlereibetrieb Im betrachteten Tischlereibetrieb befinden sich Holzbearbeitungsmaschinen und andere Einrichtungen, die durch Drehstrommotoren angetrieben werden. Sie sind in folgender Tabelle aufgeführt. Der Betrieb dieser Maschinen erfolgt unregelmäßig und in unterschiedlicher Kombination. Bild 9: Anschluss der Kompensationskondensatoren bei Gruppenkompensation Bild 10: Anschluss der Kompensationskondensatoren bei Zentralkompensation Elektro03_22.indb 7 Antrieb Leistung cos Abrichthobelmaschine 4,0 kW 0,83 Dickenhobelmaschine 5,5 kW 0,84 Tischkreissäge 4,0 kW 0,84 Formatkreissäge 7,5 kW 0,85 Rahmenpresse 1,1 kW 0,82 Zapfenschneider 4,0 kW 0,84 Bandschleifmaschine 5,5 kW 0,84 Plattensäge 2,2 kW 0,82 Bandsäge 2,2 kW 0,82 Kettenfräse 1,5 kW 0,79 Tischfräse 3,0 kW 0,78 Langlochbohrmaschine 1,1 kW 0,80 Ständerbohrmaschine 1,1 kW 0,80 Furnierpresse 2,2 kW 0,77 Furnierfügemaschine 0,75 kW 0,81 Späneabsauggebläse 7,5 kW 0,85 Blindleistung Gesamtleistung: 04.08.2014 12:13:54 8 4.1 Kompensationsanlage Wahl der Kompensationsart Für die Auswahl der Kompensationsart sind verschiedene Gesichtspunkte zu berücksichtigen. In unserem Tischlereibetrieb handelt es sich ausschließlich um Einzelmaschinen. Die Schalter zum Ein- und Ausschalten der Maschinen sind direkt an den Maschinen montiert. Große Maschinen werden fest angeschlossen. Bei kleinen Maschinen erfolgt der Anschluss üblicherweise über Industriesteckvorrichtungen. Eine Einzelkompensation dieser Maschinen hätte zur Folge, dass in jedem Einzelfall ein Eingriff in die werkseitige Verdrahtung der Maschine notwendig wird. Dieses könnte Rückwirkungen bei Garantiefällen nach sich ziehen. Außerdem kann es aus Platzgründen Probleme bei der Montage der Kondensatoren geben. Aus diesen Überlegungen heraus erscheint eine Einzelkompensation wenig sinnvoll. Eine Gruppenkompensation setzt voraus, dass mehrere Geräte immer gleichzeitig betrieben werden, damit gemeinsam mit diesen Geräten die Kondensatoreneinheit eingeschaltet werden kann. Diese Betriebsweise ist aber in der Tischlerei nicht gegeben. Daher scheidet auch diese Kompensationsart aus. Bei der Zentralkompensation wird der Blindstrombedarf der gesamten Anlage an der Einspeisung gedeckt. Um die Kondensatorleistung dem tatsächlichen Bedarf anzupassen, ist bei einer zentralen Kompensationsanlage ein Blindstromregler erforderlich, der den Blindstrombedarf der Anlage feststellt und abhängig von diesem Bedarf eine entsprechende Kondensatorleistung einschaltet. Dazu enthält die Kompensationsanlage mehrere Kondensatoreinheiten kleiner Leistung, die entsprechend den Erfordernissen ein- oder ausgeschaltet werden können. 4.2 Realisierung der Kompensationsanlage Zur Realisierung der Kompensationsanlage wird eine Blindleistungs-Kleinregelanlage eingesetzt. Der Blindstromregler und die Kondensatoreinheiten befinden sich zusammen mit den notwendigen Schaltgeräten fertig montiert in einem Schaltschrank. Es ist nur noch der elektrische Anschluss an den Verteiler herzustellen. Die Schaltung einer solchen Kleinregelanlage zeigt Bild 11. Um die Nenndaten der Kompensationsanlage festlegen zu können, müssen die Werte der elektrischen Verbrauchsmittel bekannt sein. Die Ermittlung dieser Daten kann auf unterschiedlichem Wege erfolgen. Bei Anlagen, die schon länger in Betrieb sind und die nachträglich eine Kompensationsanlage erhalten sollen, können die Leistungen durch einen Blindleistungsschreiber, der mehrere Tage im Verteiler angeschlossen wird, ermittelt werden. Aus der geschriebenen Leistungskurve können dann die notwendigen Werte abgelesen werden. In unserem Fall sollen die Werte für die Dimensionierung der Kompensationsanlage aus den Leistungsdaten der einzelnen Maschinen ermittelt werden. Da für die angeschlossenen Maschinen die Nennleistung und der cos bekannt sind, kann aus diesen Werten der Blindleistungsbedarf der Tischlerei errechnet werden. Dafür gelten folgende Formeln: cos = P S tan = Q P Q = tan x P Der tan kann aus dem cos ermittelt werden. Aufgabe 5: Tragen Sie in die Tabelle, → S. 7 den Blindleistungsbedarf der einzelnen Maschinen und den Gesamtblindleistungsbedarf für die Tischlerei ein. Bild 11: Schaltung einer Kompensationsanlage Elektro03_22.indb 8 04.08.2014 12:13:54
