Sturmsicherung durch Kurzschluß

Hallo miteinander,

es gibt da einen Punkt, über den ich mir nicht ganz im klaren bin und ich
hoffe , daß wir ihn mit Hilfe unserer erfahrenen Windradbauer aufklären
können.
Jeder von uns hat`s vielleicht schon ausprobiert, wenn man den Ausgang
auf der Wechselstromseite des Generators kurzschließt, stoppt der
Generator auch aus einer laufenden Drehbewegung abrupt ab.

So weit ich das weiß, ist der Grund hierfür darin zu suchen, daß der
Generator versucht die Leistung zu erbringen die nun auf Grund des
verbleibenden Widerstandes im Stromkreis abgefordert wird.
Der verbleibende Widerstand wird nur durch die Strangspulen und den
Leitungswiderstand der zum Kurzschlußschalter führenden Strangenden
des Generators begrenzt. Auf Grund des niedrigen Widerstandes ist jetzt
ein hoher Stromfluß schon bei niedriger erzeugter Spannung möglich.

Da sich die Leistung aus "Spannung mal Strom" zusammensetzt, ist es
möglich schon bei niedriger Drehzahl hohe Leistung zu erzeugen.

Diese hohe Leistung ist fühlbar, wenn man versucht die Flügel oder die
Generatorachse von Hand zu drehen.

Nun zu meinem Problem, man liest immer und in allen Foren, daß die
Windmüller glauben, wenn ihr Windrad nach Kurzschluß nur langsam dreht
und deshalb nicht auf die üblichen zur Erzeugung einer bestimmten
Leistung erforderlichen Drehzahlen kommen, sei ihr Generator vor
Zerstörung geschützt.

Nach meiner Einschätzung dürfte dies aber nicht ganz stimmen.
Man hat wiederholt (Auch Dan B. von otherpower) berichtet, daß bei
Sturm trotz Kurzschließens für diese Leute unerklärlich, die Statorspulen
durchgebrannt seien, hier hatte das Furling System nicht angesprochen)
Ist es nicht vielmehr so, daß diese Kurzschließerei einem Lotteriespiel
gleichkommt?

Ist es nicht so, daß wir auf der einen Seite die erzeugente Leistung des
Sturmes an der Achse haben,

- und auf der anderen Seite das je nach Generatorbauart anliegende
Gegenmoment (also der fühlbare Widerstand, verursacht durch die
abgenommene Leistung)?

Wenn ich also mein Windrad im Sturm anlaufen sehe und direkt wieder
abgebremst sehe, kann ich dann davon ausgehen, daß das Gegenmoment
des Generators bei Kurzschluß größer ist als die Windkraft? Ich denke
schon.
Wenn mein Windrad aber bei stärker werdendem Sturm trotz Kurzschluß
zwar langsam aber beständig durchdrehen kann, ist mein Generator dann
noch geschützt? Ich denke nein.

Hier ist die Windkraft dann stärker als das Gegenmoment des Generators
Dies führt jetzt zu hohem Stromfluß, dieser kann je nach Drahtstärke der
Spulen zum Durchbrennen derselben führen (Die Kühlung müßte hier
auch eine große Rolle spielen, das spricht eindeutig gegen die kpl.
vergossenen Statorscheiben der Scheibengeneratoren).

Heißt das nicht, das diese Kurzschließerei bei Generatoren mit dünnem
Querschnitt und kleiner Leistung eher nicht vorgenommen werden soll?
Oder vielleicht nur zu Service Zwecken bei Normalwind?

Und daß ein Windmüller, selbst wenn er einen Generator mit größerer
Leistung und starkem Querschnitt gebaut hat, sich trotzdem überlegen
sollte, sein Windrad völlig aus dem Wind zu nehmen ggf. still zu setzen.
Denn wer will beurteilen, ob die Windstärke nicht doch irgenwann das
Gegenmoment des Generators überschreitet?

Wie verhält es sich mit Langsamläufern, die sind ja in der Lage schon bei
niedriger Drehzahl hohes Drehmoment an die Achse zu bringen. Hier
dürfte doch schon garnicht kurzgeschlossen werden.
Wäre es nicht besser bei Sturm ganz auf diese Kurzschließerei zu
verzichten und sich nur auf mech. "Ausdemwindnehmen" zu verlassen?

Ist es nicht vielleicht so, daß durch das Abbremsen und langsame Drehen
dem Wind die Angriffsfläche der Flügel genommen wird und deshalb dann
die Sturmsicherungen wie Furling- und Helicopter-Systeme nicht mehr
richtig arbeiten können?
Wie ist euer Standpunkt?

Gruß
Günter
Westerwald

Ich vermute mal laienhaft, dass ein Windrad, das sich nicht dreht vom Wind eher noch mehr nach hinten gedrückt wird, als eines, das sich im Wind dreht. Bei einem Langsamläufer ist es wohl auf jeden Fall so, bei einem Schnelläufer ist mir das eigentlich zu kompliziert
Klar ist auch, wenn es sich trotz Kurzschluss anfängt zu drehen, dann ist das nicht Sinn der Sache und der Tod des Generators ist nur eine Frage der Zeit.
Der Kurzschluss wird wohl auch eher weniger geeignet sein, um ein Windrad, wenn es denn schon schnell dreht abzubremsen. Wenn es allerdings steht und ein Schnellläufer ist, dann wird es wohl ziemlich schwierig für einen Sturm, den kurzgeschlossenen Generator zu drehen, da der Wind ja viel zu schnell für das stehende Flügelprofil ist, also gar nicht seine volle Kraft in Drehrichtung entfalten kann. Klar, die beste Maßnahme vor einem Sturm wäre es natürlich dasWindrad flachzulegen, abee so ein Kurzschluss ist wahrscheinlich auch ganz sinnvoll, wenn man denn aufpasst, dass das Rad auch wirklich steht danach.
Das aus dem Wind drehen sollte damit auch besser funktionieren, da es schwieriger ist , einen sich rotierenden Körper senkrecht zur Rotationsachse zu drehen als einen stehenden.

bis dann
Christian

Moin.ein sehr wichtiiges Thema:tund zwar vor dem naechsten Sturm. Ich denke dass an erster Stelle eine Moeglichkeit zum Aus dem Wind drehen durch sicheren Handbetrieb stehen sollte.Danach ist glaub ich wichtig:die vom wind selbst ausgeloeste Sicherung.Dann erst scheint mir ein ueber Last eingeleiteter Kurzschluss sinnvoll.Im anderen Fall kann durch die speziellen Konbinationen die Belastung fur das System durch Kettenreaktion zu hoch werden.Beispiel:bei Sturm fuhrt eine etwas laengere Schaltpause zu hoher Spannung am Generator,dann zum Defekt am Gleichrichter,dann zum Kurzschluss aus hoher Drehzahl und dann mit Pech zum Wegfliegen der Fluegel...Deshalb lieber von vornherein auf 2 unabhaengige Loesungen z. Aus Dem Wind Drehen setzen-und dann erst den Kurzschluss..Was denkt Ihr darueber? Gruss cerco

Moin und herzlichen gruss!Ich denk ,die Aerodynamischen Eigenschaften d. Blaetter mit den spez. Eigenschaften d. Generators muessen auch hier abgestimmt werden:eine Hochauftriebsloesung b. D Fluegeln bringt zb. im Sturm bei geringer Drehzahl viel Drehmoment -aber auch viel Energie f.die Sturmsicherung,die dann ausloest-aber das kommt natuerl.. aue d.. Kombination an.Da muss wohl doch jeder Fall geplant werden.gruesse v.cerco

noch was vergessen.
Ein wichtiger Aspekt für die mechanischen Sicherungen ist ja auch, das Verhindern einer
gefährlichen Überdrehzahl, was bei schon Stillstand durch Kurzschluß getan ist.

Hallo Allerseits!
Ich habe damals meinen Akkuschraubergenerator mal kurzgeschlossen (ohne Repeller) und ihn mit der Hand versucht zu drehen. Ging sehr schwer, war aber möglich. Wenn ich mich gut angestrengt habe habe ich vielleicht 1 UPM geschafft und konnte einen Kurzschlussstrom von etwa 17 A messen.

Nun kommt es denke ich ganz entscheidend auf den verwendeten Repeller an. Hat man ein relativ steiles Profil (kleines TSR), sind die Drehmomente wesentlch höher.
Ich habe mir errechnet, daß mein Repeller (TSR 3,5) bei 20m/s etwa 10 Nm Drehmoment aus dem Stillstand (!) aufbaut.
So viel kraft bringe ich bestimmt nicht mit der Hand auf. Der Akküschrauber hätte also munter angefangen sich zu drehen und zwar wesentlich schneller als bei meinem Versuch. Nun gibt es ja aber beim kurzschließen keinen "Stromabnehmer" und die ganze erzeugte Energie wird in den oft recht dünnen Spulen verbraten. Zum einen können diese den hohen Stromfluss nicht immer ab (Generatorabhängig) und zum anderen muss ja auch die erzeugte Leistung irgendwohin, es wird also kräftig Wärme erzeugt die dann auch abgeführt werden will.

Flachere Profile mit hohem TSR haben nicht so viel Drehmoment auf und alles könnte gut gehen...könnte. So hat ein Repeller mit 2m und TSR 7 gerade mal knapp 2 Nm Anlaufdrehmoment bei selbigen WInd. Das sollte man bedenken
Aus dem Betrieb heraus kurzschließen ist aber wohl in den meisten Fällen tödlich, also sollte man immer erst abbremsen wenn man sich den überhaupt traut einfach kurzzuschließen.
Gruß
Max

Hallo Allerseits
Hallo Menelaos. Ich seh das genau wie Du, dass das von Generator und Flügel zu Flügel unterschiedlich ist. Dass ein Abbremsen aus hoher Drehzahl extreme Beanspruchung für den Kurzschlussschalter heisst, ist auch logisch, sicher aber nicht für den Generator, weil die Zeit zu kurz ist, sind ja nur Sekunden. Aber eines lass ich mir nicht ausreden, wo Kurzschluss ist, ist keine Spannung und wo keine Spannung, da keine Leistung
Den hohen Strom habe ich allerdings mit so langsamer Drehzahl bei mir nicht messen können. Ich habe nur bei Kurzschluss und Sturm die Stromzange über einen der Drehstromzuleiter geklappt und wesentlich weniger als den max. Strom, den ich bei Norm-Drehzahl zusammenbringe gemessen. Jetzt könnte natürlich die Messung falsch sein, weil bei so geringer Drehzahl Wechselspannungsmessung nicht mehr in Frage kommt, oder das physikalische Gesetz: "dass mit der Geschwindigkeit des Schneidens eines Magnetfeldes eines Leiters, die Spannung und der Stom steigt" falsch sein
Ja so gehen die Meinungen auseinander
LG Alfred

Hallo Alfred und XXLRay,

Die Messung mit einer Wechselstromzange könnte etwas ungenau sein, weil bei geringer Repellerdrehzahl die Frequenz bestimmt weit unter 50 Hz liegt und dadurch der Stromwert nicht genau angezeigt wird.
Sollte aber die Stromzange noch bei kleiner Frequenz genau anzeigen, ist Deine gemessene Stromstärke mit dem Stromfluss in den Wicklungen und in den Ableitungen und Kurzschlussschalter gleich groß. Bei dem Punkt der Spannungsmessung könnten je nach Leitungslänge und Leitungsquerschnitt der Ableitung Unterschiede in der Spannung zu messen sein. Die Leitungen stellen neben den Spulenwiderständen auch einen Widerstand von X Ohm dar. Um die tatsächliche Leistung beim Kurzschließen zu bestimmen muss wohl am Klemmbrett des Generators die Spannung gemessen werden.
Der Strom ist allerdings in der gesamten Kette gleich hoch.
Da aber die Spannung in diesem Fall nicht am Generator selbst zu messen ist, muss mit dem Spulenwiderstand gerechnet werden. Hier nur ein Beispiel:
Hat der Spulenstrang 4 Ohm und es fließt ein Strom von 10 A so stehen in diesem Fall, gemessen an der Spule 40 Volt an.
Hat die Wicklung nur 2 Ohm, sind es nur 20 Volt.
Bei 40 Volt währen das 400 W, und bei 20 V nur 200 W Leistung die es zu verbraten gilt.
Bei 2 Ohm Spulenwiderstand wird wohl der Kurzschlussstrom entsprechend höher sein.
Der PWG 400 ist mit einem solchen Kurzschlussschalter auf der Wechselstromseite ausgestattet und wird diese 400 bzw. 200 W Leistung spielend verkraften.
@ an alle User:
Alfred`s Generator wird also ein Kurzschließen ohne Mühe einstecken können, was er ja nach eigenen Aussagen nur bestens bestätigen kann.
Kurzzeitig sollte dieser Generator auch die doppelte Leistung, wie bei Sturm usw. verkraften können.
Fazit: je nach Generatortyp und Repeller ist also ein Kurzschließen möglich.


Gruß
Harald

Hallo Alfred,

den Spulenwiderstand des PWG 400 /12V könnte ich messen um in etwa die Leistung bei x Ampere Stromfluss im Kurzschlussfall, also bei geschlossenem Schalter zu errechnen.
Ich persönlich bin der Ansicht, dass dieser Generator mit der umgesetzten Leistung in Wärme keine großen Probleme hat. Ich werde wie schon erwähnt in den nächsten Tagen den Ohmschen Spulenwiderstand ausmessen.
Mal sehen wie sich die Fa. Prev… dazu äußert.

Grüße
Harald

Hallo miteinander!
Also ich habe heute die Windräder durchgemessen, folgende Werte sind dabei herausgekommen:
Drehzahl ungefähr wie bei Sturm= ca. alle 1,5 - 2 Sek. eine Umdrehung, ist etwa 40 Upm.
Generator PWG400/12V: U=1,2V Leerlaufspg. I=2A Kurzschlußstrom
Generator PWG400/24V: U=1,8V Leerlaufspg. I konnte nicht gem.werden, wäre zu umständlich gewesen :roll:
Der Widerstand war beim 12 Volt Gen. 0,3 Ohm und beim 24V Gen. 1,4 Ohm. Leider konnte ich den Widerstand und den Strom nur über die Schleifringe und nicht direkt an der Spule messen, da ich die Dinger nicht unbedingt extra zerlegen wollte. Viel Übergangswiderstand kann aber nicht sein, weil sonst würde der Schleifring bzw. die Kohlen nicht lange halten.
Konclusio: Bei Sturm und Kurzschluss verbrät der 12V Generator ca. 3Watt und der 24V Generator vielleicht 10 Watt.
Mir ist schon klar, dass das gerechnet nach dem Ohmschen Gesetz ein anderes Resultat bringt, nur müsste man hier mit dem Osci messen und nicht mit einem Vielfachmessgerät, bzw. der Stromzange. Der Spitzenwert vom Osci wäre allerdings wieder nur für kurze Zeit vorhanden und wenn man dann auf die Gleichstromleistung hinrechnet, müsste wieder der Effektivwert herauskommen, immer vorausgesetzt dass die Geräte die niedrige Frequenz richtig messen, was bei meinem Equipment nicht so sicher ist. Mein Fluke87V hat zB. zwischen 30 und 200HZ bereits +/- 1% Abweichung. Aber für ungefähr reichts wahrscheinlich.
Liebe Grüsse an Alle
Alfred