Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

 
firebox
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Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 24.04.2008 - 08:24 Uhr  ·  #1
Ich plane mein Windrad ca. 100m von meinem Haus zu platzieren.

Ist es sinnvoller den Drehstrom gleich am Generator gleichzurichten, oder erst kurz vor dem Wechselrichter?? (wegen Spannungsverluste etc.)

Wollte den Brückengleichrichter bei einem defekt zugänglich haben.

Bei Wechselspannung findet aber, soviel ich weiß, eine Eigeninduktion statt, oder?
XXLRay
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 24.04.2008 - 09:44 Uhr  ·  #2
coupe777
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 24.04.2008 - 09:50 Uhr  ·  #3
Hallo
es kommt drauf an welches Kabel du verwendest .

Welchen wiederstand das Kabel hat .

Dann kann man die Verluste ausrechnen .

Wenn man ein dickeres Kabel nimmt dann hat man weniger wiederstand und weniger Verluste .


Ich würde die drei Phasen kurz von den Wechselrichter gleichrichten .
so hat man weniger Verluste weil Wechselstrom .
firebox
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 24.04.2008 - 09:54 Uhr  ·  #4
Also die Eigeninduktion bei "Wechselspannung" müsste doch einen Einfuss haben, zumal die 3 Leiter meist eng nebeneinander geführt werden.


Welchen Leiterquerschnitt verwendet ihr für den Leistungsabgriff. Mein Generator wird max. ca 1 - 1,5 KW haben. Als Leitungsquerschnitt dachte ich an ein 5 x 2,5 Quadrat, flexibles Herdanschlusskabel. Die Restlichen 2 Adern wären blind/Reserve....
XXLRay
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 24.04.2008 - 10:43 Uhr  ·  #5
Wenn ich wieder zuause bin, schau ich mal in mein Elektriker-Tabellenbuch aus meiner Lehre, dann kann ich dir genauer sagen, welche unterschiedlichen Querschnitte du bei Gleich- bzw. Wechselstrom bei welcher Verlegeart nehmen darfst.
Der Widerstand eines Leiters berechnet sich aus Länge/(Kappa x Querschnitt), wobei Kappa für Kupfer ca. 56 ist. (Kappa ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes Roh)
Mit dem Strom, der dann fließt, kannst du dir ja mit Spannung=Widerstand/Strom ausrechnen, welche Spannung an der Leitung abfällt und ob diese Verluste für dich im Rahmen liegen.
Ich bin weiterhin der Meinung, dass es egal ist, ob du vor oder nach der Leitungsführung gleichrichtest, aber wenn ich das richtig in Erinnerung habe (Ausbildung is schon ein paar Jahre her) musst du für Gleichstrom einen größeren Querschnitt wählen.
firebox
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 24.04.2008 - 10:55 Uhr  ·  #6
....ja das wäre toll, wenn du da mal nachschauen könntest...

_________________________________________________________

Habe eben hier im Forum was gefunden!

Forum/phpBB2/viewtopic.php?t=1523

Das Programm ist toll. Hilft zumindest bei der Querschnittsberechnung!

Aber das mit Wechsel und Gleichstrom wäre noch offen....

__________________________________________________________
Harald
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 18.05.2008 - 07:48 Uhr  ·  #7
Hallo Firebox,

zur Kabelberechnung und Spannungsabfallberechnung siehe hier:
http://www.yachtbatterie.de/installation/kabel/index.shtml

Zur Frage Wechsel oder Gleichspannung:

Besitzt der Generator einen 3 Phasen Wechselstromausgang würde ich bis zum Standort der Gleichrichtung ein 3 Phasen Wechselstromkabel (Erdkabel) mit entsprechendem Querschnitt verwenden.

Grüße
Harald
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 18.05.2008 - 10:57 Uhr  ·  #8
Hallo zusammen,

meine 2Cent:

Generell gilt, für längere Strecken möglichst höhere Spannungen
verwenden, das wirkt sich günstiger auf die Leitungsverluste aus.
Also Generator für 24V oder 48V anlegen.

Bei der Planung des Querschnitts geht man immer von dem max.
möglichen Stromfluß aus. Kann der Generator bei Starkwind 1,5kW
bringen, so bedeutet dies

für 12V - >
1500Watt/12V = 125A!!

für 24V ->
1500Watt/24V = 62,5 A

für 48V ->
1500Watt/48V = 31,25 A

Hier erkennt man ganz klar, daß für 12V Gleichspannung bei 125A ein
entsprechend dicker Querschnitt erforderlich ist. Um die
Spannungsverluste niedrig zu halten würde ich hier einen Querschnitt von
mindestens 25mm² besser 35mm² einsetzen. Je dicker desto besser,
ist aber eine Frage des Preises für die Zuleitung. (Eventuell ein 5adriges
Kabel wählen und jeweils zwei und drei Leiter parallel geschaltet benutzen.

Befindet sich der Gleichrichter direkt am Generator benötigt man Hin-
und Rückleitung zur Batteriebank, also der Strom läuft durch zwei Adern,
dickerer Querschnitt erforderlich.

Führe ich die drei Phasen Drehstrom direkt im Mast nach unten und weiter
zur Batteriebank und richte erst hier gleich, so habe ich für die
Stromverteilung in der Zuleitung 3Adern statt 2Adern zur Verfügung.
Grob geschätzt wird mein Adernquerschnitt jetzt nur mit 2/3 der
Amperestärke belastet. Man könnte das genau ausrechnen, aber für eine
grobe Beurteilung reicht die o. Einschätzung.

Meine Wahl wäre für eine längere Zuleitung zum Haus:

- Systemspannung (Generatorauslegung und Batteriebankspannung)
mindestens 24V

- Drehstrom über drei Adern (mindestens 25mm²) zur Batteriebank legen

- Gleichrichtung direkt an der Batteriebank (bzw. am Wechselrichter)

So dürften sich die Verluste in Grenzen halten.
Die Induktion auf den jeweilig nebenan liegenden Leiter bei
Wechselspannung würde ich für unseren anfallenden Freqenzbereich
als vernachlässigbar einschätzen. (Bei einer Spule oder einem dicken
Kabelring wäre das vielleicht etwas anders).

Eine andere Möglichkeit, die ich für einen Wechselrichter in Betracht
ziehen würde, wäre z.B. den Wechselrichter direkt am Mastfuß zu
installieren und nur mit der umgerichteten 240V Wechselspannung zum
Haus zu gehen, hier käme man mit 4mm² -6mm² Erdkabel zurecht
(wesentlich billiger) 😉

Gruß
Günter
Westerwald
Harald
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 18.05.2008 - 11:35 Uhr  ·  #9
Hallo,

schließe mich ganz dem Schreiben von Günter an.

Eine 100m Kabelstrecke bei 12 bis 16 V Generatorspannung lässt schon einige Volt bei x Ampere in der Leitung abfallen.
Das hat natürlich zur Folge dass der Strom und somit die Leistung in den Keller gehen.
Ich würde hier noch einen Schritt weiter gehen und den Querschnitt in Richtung 50 mm² nehmen.
Jetzt kommt aber der Preis ins Spiel.

Fazit:
Wie auch schon von Güter angesprochen, man nehme einen Generator mit höherer Spannung!
Währe da nicht die wechselnden Frequenzen könnten für längere Strecken Transformatoren eingesetzt werden.
Soll also bei 100 m Leitungslänge noch "etwas" Strom zur Verfügung stehen, muss doch schon tief in die Tasche gegriffen werden um den Aufwand zu bezahlen.

Grüße
Harald
firebox
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 19.05.2008 - 11:00 Uhr  ·  #10
Hallo und danke für die vielen Antworten. Habe die Enfernung vom Mast zum Technikraum genau gemessen. Komme auf 45 m. Die Spannung liegt zwischen 50-100 Volt für den Regelbetrieb (Siemens Wechselrichter) alles was darüber hinaus läuft, wird über ein Ziehl SW12V Spannungsrelais auf einen 900 Watt Toshiba Heizstrahler aus einem Kopierer verbraten. Womit ich derzeit noch kämpfe ist folgendes:

Mein großer Rotor mit 2,5 m Durchmesser bringt meinen Generator mit Rastmoment nun zum anlaufen....soweit so gut. Nun habe ich aber das Problem, dass diese Rotorblätter nicht so schnell drehen (bedingt durch die Flügelkonstruktion) dh. bei relativ guten Windverhältnissen bekomme ich NUR ca. 40 - 50 Volt. Dies reicht nicht, um meinen WR in den Regelbetrieb zu versetzen bzw. in dann bei Lastaufschaltung zu halten. Nun habe ich mich mit der Spannungsverdoppelung beschäftigt.

Ich hätte es mir nun so vergestellt:
Kondesator über eine Phase gegen + am Brückengleichrichter über einen Relaisausgang vom Spannungswächter (Ziehl SW12V)
Windrad beginnt zu drehen und erreicht 24 Volt --> Spannungrelais wacht auf (auch durch Generator versorgt und hat eine Steuerspannung von 24 bis 240 Volt DC)..... erreichen von 40 Volt Wechselrichter wacht auf .... 50 - 100 Volt MPP-Betrieb.... ab 100 Volt SW12 schaltet den Kondesator weg und halbiert somit die Spannung wieder auf 50 Volt (MPP-Betrieb)

Soweit zur Theorie :roll:

In der Praxis sieht es so aus, dass demnach eine ständige zu und Abschaltung des Kondensators erfolgt. Nun suche ich nach einer Lösung des Problems. Mein WR darf nur bis max. 100 Volt belastet werden. Was noch eine Möglichkeit wäre: Den Kondensator nicht schalten und statt dessen gleich auf den 900 Watt Heizstrahler verbraten....was meint ihr?
XXLRay
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Gepostet: 19.05.2008 - 12:24 Uhr  ·  #11
Zitat geschrieben von firebox
In der Praxis sieht es so aus, dass demnach eine ständige zu und Abschaltung des Kondensators erfolgt.
Meinst du damit, dass das entsprechende Relais "flattert"? Dann solltest du eine Hysterese einplanen. Den Kondensator bei einer geringeren Spannung zuschalten, als du ihn abschaltest.
firebox
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 19.05.2008 - 15:34 Uhr  ·  #12
Zitat geschrieben von XXLRay
Zitat geschrieben von firebox
In der Praxis sieht es so aus, dass demnach eine ständige zu und Abschaltung des Kondensators erfolgt.
Meinst du damit, dass das entsprechende Relais "flattert"? Dann solltest du eine Hysterese einplanen. Den Kondensator bei einer geringeren Spannung zuschalten, als du ihn abschaltest.


Jepp, der flattert! Das mit der Hysterese habe ich auch eingestellt. Komisch ist aber, dass wenn ich den SW12V über meinen Generator versorge, spricht die Hysterese nicht an. Anders wenn ich es mit 230Volt versorge, dann klappt das mit der Rückfallverzögerung.. weiß nicht warum.

Bei dem wie du meinst mit dem Kondensator bei geringerer Spannung zuschalten verstehe ich noch nicht ganz. Bei mir läuft der C von anfang an mit und bei erreichen der 100Volt schalte ich den weg. Somit sind auf einmal nur 50Volt vorhanden und der C wird wieder zugeschaltet. Dies ist dann das flattern wie du schon richtig gesagt hast. Aber ich meine dass wenn ich auch eine Hysterese von 5 Sekunden einstelle, das Problem eben dann nach 5 sec. wiederkehrt...das flattern ist lediglich dann ein 5 sec. ticken :roll:
XXLRay
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 19.05.2008 - 16:10 Uhr  ·  #13
Zitat geschrieben von firebox
Aber ich meine dass wenn ich auch eine Hysterese von 5 Sekunden einstelle, das Problem eben dann nach 5 sec. wiederkehrt...das flattern ist lediglich dann ein 5 sec. ticken :roll:
Es gibt nicht nur eine zeitliche Hysterese. In diesem Fall wäre eine Spannungshysterese angebracht. Also so, dass der Kondensator bei 100V abgeschaltet und erst bei z.B. 40V wieder zugeschaltet wird. Das ist beispielsweise die Funktionsweise, wie sie ein Schmitt-Trigger bietet.
firebox
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 19.05.2008 - 16:40 Uhr  ·  #14
ich kann schon am Relais 2 x K1 Schaltausgänge bedienen jeweils mit unter/-überspannung und Fensterüberwachung.

Ich müsste es mal versuchen, den Kondensator wie du gesagt hast erst bei 40 Volt zuschalten. Es ist nur so, dass ich bei einer Von-Anfang-an laufenden Spannungsverdopplung bei ECHTEN 25 Volt vom Genarator schon im Regelbetrieb (50 Volt) bin. Schalte ich den C erst bei 40 Volt dazu, dann bin ich schlagartig bei ca. 80 Volt und wieder nicht mehr weit von den 100 V entfernt ...
gubby
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 10.06.2008 - 22:20 Uhr  ·  #15
Hallo Allerseits,
die Antwort ist eindeutig.
Die Gleichstromübertragung hat grundsätzlich geringere Verluste bei gleichen Verhältnissen, als die Wechselstromübertragung auf Leitungen!
Es ist aus diesem Grund besser die drei AC-Anschlüsse des Generators kurz zu halten und an 6 Dioden anzuschließen.
Am besten gleich einen Elko nach der Gleichrichtung anschließen um Strom- und Spannungsschwankungen auf der Gleichstromleitung
zu minimieren. Etwa 2000µF pro Ampere. Stromspitzen je Sinuswelle werden so abgefangen und die Verluste auf der Leitung sinken nochmals,
denn die (Verlust)-Leistung P = U² / R.
Diese (Verlust)-Spannung U auf der Leitung steigt linear mit dem Strom an und der Widerstand der Leitung R ist konstant.
Bei der Wechselspannungsübertragung ergeben sich kapazitive und induktive Verluste und auch Strahlungsverluste.
Diese Verluste steigen mit der Frequenz. Das bedeutet höhere Verluste bei höheren Drehzahlen und Kabellängen.
Ob das nun in unserem Fall zu merken ist, müsste mal ein Versuch zeigen, denn Frequenz und Leitungslänge ist relativ klein.

Im öffentlichen Netz wird nur Wechselspannung benutzt um die Spannung transformieren zu können. Die hohe Spannung benötigt dann,
wie schon vorher geschrieben, bei gleicher Leistung kleinere Drahtquerschnitte. Mit der Gleichrichtung am Windgenerator
werden aber Strom und Spannung im Wesentlichen in ihren Größen nicht verändert.
Aus diesem Grund ist es auch wirtschaftlicher nur zwei Drähte statt Drei zu verwenden. Oder besser noch wir senken die Verluste
indem wir z.B. 2x 2,5mm² statt 3x1,5mm² bei gleichen Kosten nehmen.
Oder noch anders erklärt, zwei Gleichstrom-Drähte werden immer mit Stromfluß zu tun haben, aber drei Drehstrom-Drähte haben immer im Nulldurchgang
des Wechselstromsinus nichts zu tun und liegen ungenutzt im Garten.

Ich hoffe ich habe mich verständlich ausgedrückt.

viel Erfolg und kein "Schlurzkuss" - Gubby
XXLRay
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Re: Kabellänge bei Wechselstrom / Gleichstrom

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Gepostet: 10.06.2008 - 23:01 Uhr  ·  #16
Zitat geschrieben von gubby
Aus diesem Grund ist es auch wirtschaftlicher nur zwei Drähte statt Drei zu verwenden. Oder besser noch wir senken die Verluste
indem wir z.B. 2x 2,5mm² statt 3x1,5mm² bei gleichen Kosten nehmen.
Oder noch anders erklärt, zwei Gleichstrom-Drähte werden immer mit Stromfluß zu tun haben, aber drei Drehstrom-Drähte haben immer im Nulldurchgang
des Wechselstromsinus nichts zu tun und liegen ungenutzt im Garten.
Dabei gehst du allerdings du allerdings automatisch von einem Dreiphasen- und nicht von einem Einphasengenerator aus. Insgesamt hast du aber recht, auch wenn ich meine, dass die Wechselstromverluste zu vernachlässigen sind.
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