Ersatzschaltbild Drehstromübertragungsnetzwerk

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Hallo,

ich übe gerade etwas und weiss nicht ganz genau wie ich auf das Ersatzschaltbild bei der Aufgabenstellung komme (Aufgabe + Lösung ist im Anhang).

Sind das Widerstände oder Induktivitäten bei der Lösung ? Und wieso werden die Trafos vernachhlässigt im ESB (denke ich) und was stellt dieses Widerstandssymbol mit den zwei Kreisen innendrin da?

Also ich würde mich wirklich darüber freuen, wenn mir inetwa jemand sagen könnte, was im ESB analog zu der realen Skizze zu bedeuten hat.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Die Symbole sollen vermutlich Leistungsschalter darstellen. Jede Leitung ist an ihren Enden durch einen LS geschützt, der im Falle einer Störung schnell aufgeht und die Leitung vor Schaden bewahrt.

Zu der Rechnung: es wurden alle Impedanzen mittels Übersetzungsverhältnis auf eine Spannungsebene transformiert. Der Transformationsfaktor ist ü².

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Danke, das mit dem Leistungsschalter hilft mir sehr. Die Rechnung habe ich eigentlich verstanden, es ging mir insbesondere um das Ersatzschaltbild. Köntest du mir bitte sagen was auf dem ESB auf dem realen skizzierten Netzwerk entspricht? Das ergibt sich mir leider nicht. Würde michw irklichs ehr freuen, weil ich dahinter wirklich komme.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ich gebe dir nur einen Hinweis:

uk ist bei den Trafos gegeben. Es handelt sich um die auf Nennspannung bezogene Kurzschlussspannung. In welchem Verhältnis steht diese zu den Streuinduktivitäten, wenn die Magnetisierung vernachlässigt wird? Zeichen das Trafo-ESB auf!

Die bezogene Impedanz der Maschine wurde bereits auf die 150kV Ebene umgerechnet.

Beide Schritte solltest du nachvollziehen können!

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Der Transformator besteht ja idealerweise jeweils aus Innenwiderstand eines Schenkels und Streinduktivität + Restinduktivität, also insgesamt 6 Bauteile.

Ich gehe deshalb mal aus, dass im ESB bezüglich meiner Aufgabe die Leistungsschalter nicht betrachtet werden und jeweils ein Trafo 2 Bauteile darstellt oder? Ist das aber nicht etwas zu kurz gefassen ?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ja, es bleiben im ESN nur die beiden Streuimpedanzen, die zu einer zusammengefasst werden können. Das ist einmal ein guter Beginn. Wie hängt das nun mit

zusammen?

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Also es sind ja drei Trafos gegeben hier, demnach sind insgesamt 6 Induktivitäten gegeben mit jeweils einer Streuinduktivität und einer Restinduktivität, welche zur Nutzung bereit steht oder?

uk stellt doch die Kurzschlussspannung da, die erhlt man mithilfe (Gemessene Kurzschlusspannung/Primärnennspannung) * 100%

Ich muss aber zugeben, dass es relativ schwer ist alled rei Begriffe zu verstehen. Unter dem Kurzschluss ahbe ich bisher den Strom verstanden der fließt mit einem sehr niedrigen bis zu gar keinem Widerstand. Im zusammenhang ist das sicher anders zu verstehen ?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Nimm einen Trafo mit seinem ESB. Dann fließt (definitionsgemäß) bei sekundärseitigem Kurzschluß primärseitig der Nennstrom, wenn man die Kurzschlussspannung anlegt. Also

Normiert man dies, indem man noch durch die Nennspannung dividiert:

Also ist

Genau diese Werte sind eingezeichnet.

Jetzt habe ich aber schon mehr erzählt, als ich eigentlich wollte, schließlich ist es deine Ausbildung und nicht die meine Augenzwinkern

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Danke schön, aber die Formeln sind mir bekannt und die dazugehörigen Begriffe wie Nennspannung etc. kann ich mir auch selbst beibringen. Aber ich verstehe immer noch nicht wie ich von der Formel auf das ESB kommen soll.

Ist es richtig das ein Trafo im ESB 2 Bauteile darstellt? Der erste Bauteil ist immer die relative synchrone Reaktanz ? Und wenn das stimmt was ist das zweite Bauteil.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Die synchrone Reaktanz ist bei Synchronmaschinen relevant, bei Trafos hat das im ESB im wesentlichen

* eine primärseitige Streureaktanz
* eine sekundärseitige Streureaktanz, normiert auf primär
* eine Querreaktanz (Magnetisierungsstrom)

http://www.elektroniktutor.de/bauteile/bt_pict/trafo6.gif

Nun steht in der Aufgabe, du sollst die Querreaktanz vernachlässigen.
Daher kann man die beiden Streureaktanzen zu einer Reaktanz zusammenfassen, da sie in Serie liegen. Dies ist auch der Wert, welcher im ESB eingezeichnet wurde und über uk bestimmbar ist. Ich sehe jetzt beim besten Willen nicht, wo noch eine Frage offen bleibt. Beide Trafos liegen noch in Serie zu den Leitungsimpedanzen, das ganze 2 mal parallel (Doppelleitung), gespeist von der Maschine, deren Impedanz auch gegeben ist...Was verstehst du konkret nicht?

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Ich kann irgendwie einfach nicht das ESB aus der Lösung nachvollziehen. Wenn ich es einmal verstanden habe, dann immer.^^

Folgendes habe ich mir gerade angesehen:

http://www.stefan-schenke.de/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=129:transformator&catid=42:grundlagen-der-elektrotechnik&Itemid=64
Wir haben hier 3 Trafos nun in der Aufgabe gegeben, wobei einer in Reihe zu zwei Parallel Trafos liegt.

Jetzt gehe ich mal davon aus das je Trafo bei unserer Aufgabe einmal die vollständige Induktivität (Alle Spulen zusammengefasst) zusammengefasst sind und einmal der komplette Innenwiderstand (Eisenkern + Kupferdraht oder nur eines?). So inetwa wird es wahrscheinlich sein, wobei alle Verluste vernachlässigt wurden. Ergänze mich bitte. Oder werden auch Leitungen als Widerstände betrachtet? Ich verstehe das irgendwie nicht. Beim rechnen habe ich hier keine Probleme, sondern das ESB nachzuvollziehen bereitet mir große Probleme.
grübelnd

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Oder kann es sein das Xd die Impedanz eines Trafos ist und die danebenstende Impedanz die der Freileitung ist? D.h. ein Trafo + Eine Freiletitung -> 2 Impedanzen. So würde ich es verstehen.^^

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Wenn alle Verluste vernachlässigbar sind können in Trafo ESB keine ohmschen Widerstände vorkommen. Die Querimpedanz ist ebenso vernachlässigbar, also bleibt eine einzige Längsimpedanz übrig (im Bild XT1 für den linken Trafo und XT2 für jeden der beiden rechten). Die XT2 liegen jeweils in Serie mit den Leitungen. XD ist die Reaktanz der Synchronmaschine und hat mit einen der Trafos nichts zu tun.

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Jetzt hab ich es endlich verstanden. Danke sehr, vielen dank!

Mal eine Frage da mich das gerade etwas durcheinander bringt. Umw as handelt es sich bei diesen allen Bauteilen? Impedanzen (Komplexe Widerstände) oder Induktivitäten (Da du die Bauteile schwarz ausgemalt hast).

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Schwarz ausgemalte Rechtecke sind Induktivitäten. Das solltest du aber wissen...
grübelnd

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Das weiss ich auch alles. Ich konnte bloß nie zur Vorlesung weil ich dazu parallel was anderes hatte und lerne gerade mit dem Skript und der Musterlösung. Und laut Musterlösung zu der gegebenen Aufgabe sind die Bauteile nicht ausgemalt, deshalb hat mich das irritiert, sonst ist es klar eine Induktivität. Ich habs jetzt verstanden danke sehr!

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ob die Leitungen induktiv oder ohmsch sind geht für mich nicht eindeutig hervor. Normalerweise ist der Induktivitätsbelag dominant. Es wird die Leitung auch mit X(L1) bezeichnet, was auf eine Reaktanz hindeutet. Könnte aber auch ohmsch gemeint sein.
Hier musst du wissen, was gemeint ist.

Und nochwas:

Eigentlich hast du recht, denn wenn man die Reaktanz angibt (also X=...) zeichnet man unausgefüllte Rechtecke, wenn man hingegen weiß, dass es Induktivitäten sind, wird schwarz ausgemalt. Richtig wäre mein Bild daher, wenn ich nicht schwarze Symbole gezeichnet hätte. Das war etwas schlampig - sorry für die Verwirrung...

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Hmm, jetzt bin ich wieder etwas durcheinander. Sollten es aber keine Reaktanzen sein? Die zugehörigen Formeln der Bauteile stehen doch in der Musterlösung?

hmm grübelnd

Schade dachte es wäre schon zuende...

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

natürlich sind es Reaktanzen, lediglich bei den Leitungen bin ich mir nicht sicher. Ich wollte nur das Bild nicht nochmals umzeichnen, da ich dachte, es ist eh klar.

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Ich geh mal davon aus das alle Reaktanzen sind, denn sonst würden sie doch nicht die bezeichnung X besitzen, was für eine Reaktanz steht. Außerdem sind sie nicht ausgemalt die Bauteile.

Wieso mach ich ein ESB ohne die Induktivitäten ? Die werden ja hier anscheinend vollständig ausgelassen und ich sehe darin irgendwie nicht den Sinn....

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Eine Reaktanz ist ja eine Induktivität (oder Kapazität).

Induktivitäten sind schwarz und werden beschriftet mit L=...
Reaktanzen sind weiß und werden beschriftet mit X=...

Lass dich von dieser Facette nicht zu sehr verwirren!

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

In GET (12CP) 2,3 geschrieben und jetzt bereitet mir das hier echt Probleme.

Big Laugh

Ich hatte es wie folgt gelernt: Im ESB werden Innenwiderstände betrachtet, sofern sie nicht vernachlässigt werden (z.b. Draht, Eisenkern, etc.). Dann gab es noch die Induktivitäten, die schwarz ausgemalt wurden sind und von denen wir die Reaktanz mithilfe XL=jwL berechnen konnten (analog Kapazität).

Hier bei dieser Aufgabe im ESB wird alles mit X beschriftet. Das bringt mich durcheinander und es kommt mir vor als ob man nur die Reaktanz des jeweiligen Bauteils betrachtet. Deshalb meine Frage, wenn hier die Rede von X ist. Handelt es sich um eine Kapazität bzw. Induktivität oder handelt es sich nur um einen der beiden und das X soll keine Allgemeine bezcihnung sein. grübelnd

Wir hatten das in GET auch ab und zu mal so, dass ein schwarzausgemaltes Bauteil X sein soll im Netzwerk, dabei konnte es sich jedoch um eine Kapazität oder Induktivität sein, die wir im nachhinein selbst bestimmen sollten,. um Blidnstromkompensation anzuwenden.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Ich hab das ESB jetzt verstanden. Die Rechnung ist mir auch klar, aber ich verstehe nicht ganz was ich da mach. Kannst du mir bitte sagen was die Werte neben den Bauteilen bedeuten? Was bedeutet z.b. MVA=MegaVoltAmpere? Dann handelt es sich um die Scheinleistung des Bauteils. Aber wie kann ich das verstehen. Brauchen die so viel Scheinleistung oder erzeugen sie so viel Scheinleistung? Und die Spannungsangabe bei den Trafos in kV was soll diese darstellen? Ich gehe mal davon aus das sie soviel erzeugen im Sinne von hoch/runter transformieren von der nebenanliegenden Maschine? Wozu die Trafos da sind ist mir klar, aber die Werte sind mir noch nicht ganz klar.

uk stellt dabei die Kurzschlussspannung der Trafos da oder?

Danke nochmals!

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Die Angabe MVA gibt die Nenn (schein)leistung der elektrischen Netzomponente an. Ein Trafo kann bis zu dieser Leistung transformieren, der Generator kann maximal diese Leistung erzeugen.

Die Spannungsebenen bei den Trafos geben die Nennspannungen für primär/sekundär an. Steht am Symbol des Trafos sekundär 150kV, so ist gemeint, dass sekundär im Normalfall 150kV anliegen, er also dazu gedacht ist, um sekundär in eine 150kV Ebene einzuspeisen. Primär könnte er z.B. 10,5kV haben (z.B. Abzweig von einem Generator); somit hätte der Trafo ein Übersetzungsverhältnis von 150:10,5

uk ist die normierte (auch relative oder bezogene) Kurzschlussspannung, d.h. die (primäre/sekundäre) Kurzschlußspannung / (primäre/sekundäre) Nennspannung.

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Danke, das hilft mir sehr. Mit der Kurzschlussspannung hakt es jedoch noch etwas. Wenn z.b. ein Trafo eine Kurzschlussspannung uk=0,12 besitzt, dann handelt es sich doch hierbei um eine Prozentzahl also ist das äquivalent zu 12%. Was kann ich dabei aber nun bzgl. der Primär- und Sekundärspule sagen? Du sagst, dass es einfach eine Nennspannung bzgl. Sekundär/Primärspule ist. Aber als Prozentangabe veriwrrt mich das schon etwas.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Experiment:

1)
Du schließt den Trafo sekundär-seitig kurz.

2)
Nun Erhöhst du primär-seitig die Spannung U1, bis sekundär-seitig der (sekundärseitige) Nennstrom fließt. U1 ist dann die Kurzschlussspannung Uk.

3)
Nun berechnest du

Das ist die relative Kurzschlussspannung. Ob man das nun in Prozent angibt oder ohne ist Geschmackssache. Der Wert ist jedenfalls einheitenlos.

Interessant ist der Zusammenhang dieser Größe mit der Summe der Längsinduktivitäten im Ersatzschaltbild: Vorausgesetzt du vernachlässigst die Querkomponenten, ist der Zusammenhang oben (in meinem Posting) gegeben. Diesen kann man sich leicht herleiten, indem man am "ESB" das Gedankenexperiment durchführt.

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Ok, das macht Sinn. Das hab ich nun auch verstanden, aber da du nocheinmal den Begriff kurzschließen miteinbezogen hast verwirrt mich das etwas. Kurzschließen bedeutet doch einfach nur, dass zwischen den beiden Polen eines Stromflusses sehr niedrige bis gar keine Widerstände (Widerstandslos) vorhanden sind, also eine widerstandslose Verbindung. Wenn ich nun die Sekundärspule kurzschließe, wie kann ich das verstehen?

Ich weiss das folgendes gilt bezüglich einer Induktivität:

,,Für Gleichspannung stellt die Induktivität einen Kurzschluss dar, bei sehr hohen Frequenzen wird sie zum Leerlauf." Heißt das nun, dass die Sekundärspule mit Gleichstrom durchflossen wird oder wie wird sie kurzgeschlossen?

Also bei den Sätzen mit Kurzschluss, das macht mich noch etwas unsicher.

Nochmals vielen dank! Ich denke das ist das letze was ich verstehen muss um nun hier alles einigermaßen anwenden zu können.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

So wie im Bild. Du nimmst einen dicken Draht und verbindest die Sekundäranschlüsse. Wo ist das Problem?

Übrigens: Welche Ausbildung machst du eigentlich?

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

So hab alles verstanden, danke schön!

Edit: Ich hatte mich nochmal erkundigt ebend und habe nun alles in Bezug zu diesem Sachverhalt verstanden. Das mit dem Kurzschluss dient dann aber nur bzgl. dem Nennstrom in der Sekundärwicklung. Wenn der eigentlich Verbraucher angeschlossen wird, können die Innenwiderstände der Leitungen z.b. größer sein und der Eigentliche Strom der in der Sekundärspule fließt ist geringer als der Nennstrom. Deshalb auch ,,Nennstrom".

Ich studiere Etechnik.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

JellyBellyy · Gast

Hey, nochmals danke. Ich habe das nun eigentlich verstanden, aber im nachhinein stellt sich mir folgende Frage beim berechnen der relativen Kurzschlusspannung. Sie wird ja mithilfe

Uk/U_Nenn berechnet

Ist aber Uk nicht dasselbe wie U_Nenn ? Denn Uk ist ja die Spannungs die an der Primärspule liegen muss, damit in der Sekundärspule Nennstrom fließt. Oder handelt es sich bei U_Nenn um die Spannung an der Sekundärspule?

Ich bin mir unsicher weil ich dazu folgendes gefunden habe:

Uk/U1N, wobei U1N die Primärnennspannung ist.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

JellyBellyy · Gast

Hab es jetzt gott sei dank verstanden nachdem ich mir ein Diagramm angesehen habe. Danke sehr!