Stromsparen an den Maschinen / Richtwert zum laufen lassen bei Unterbrechung

[Kaltregen]

Hallo,

diese Frage beschäftigt mich jetzt schon länger und ich hab danach gesucht aber keine Antwort gefunden (meine Google-Skills sind aber auch nicht die besten). Umweltschutz ist ja eins der wichtigsten Themen unserer Zeit. Aber es scheint mir als würde der Versuch die Umwelt zu schützen sehr oft das Gegenteil bewirken.

In der Schreinerei in der ich früher gearbeitet habe hieß es immer man solle die Maschinen bei Arbeitsunterbrechung lieber laufen lassen, weil der Anlaufstrom so hoch wäre. Das hat dann z.B. an der Kreissäge dazu geführt, dass wenn jemand Material holen war oder ähnliches die Maschine ein paar Minuten lief, ohne dass jemand in dem Raum zu sehen war. Dieses Bild schien mir im Hinblick auf den Umweltschutz nicht wirklich stimmig. Ich kann mir nicht vorstellen, dass man bei minutenlanger Unterbrechung dadurch Strom sparen kann.

Gibt es einen Richtwert ab welcher Leerlaufzeit es Sinn macht die Maschine abzustellen? Die Maschinen waren ziemlich alt und hatten glaube ich keinen Anlaufstrombegrenzer. Ich hätte gerne etwas auf das ich verweisen kann, wenn ich mit dem Chef da wieder drüber reden sollte. Ein "das glaube ich nicht" ist als Argument ja nicht brauchbar. Oder liege ich mit meiner Einschätzung falsch?

Danke und Gruß, Michael

 

[Time_to_wonder]

Nein, ich bin kein Profi. Zumindest nicht beim Holz.

Aber ich bin in der Lage, Einschaltströme zu messen und zu beurteilen (glaube ich zumindest). Und die Einschaltströme von Motoren sind tatsächlich sehr hoch (als Daumenwert kann das bis zu Fünffache des Nennstroms angenommen werden), aber auch SEHR kurz. Und zwar so kurz, dass übliche Sicherungen keinen erhöhten Strom bemerken und deswegen nicht auslösen. Und so kurz, dass man spezielle Messgeräte braucht, um sie überhaupt nachweisen zu können. Wir reden also von ein paar Millisekunden. Ein Laufenlassen zur Energieeinsparung ist in meinen Augen eine Mär. Einen Einspareffekt halte ich für nicht nachweisbar. Weitere Aspekte, wie Geräuschemmision oder Unfallverhütung wären für mich gute Gründe, die Maschine so oft es geht auszuschalten.

Wer es genau wissen will: https://www.woodworker.de/forum/threads/messung-einschaltstrom.103866/

 

[WinfriedM]

Einschaltstrom ist das Eine, das andere ist der erhöhte Strom, so lange das Sägeblatt noch beschleunigt, bis es auf voller Drehzahl ist. In diesem Zeitbereich braucht die Maschine logischerweise mehr Strom. Ist wie beim Auto: Beschleunigung kostet Sprit.

Nehmen wir mal an, bei Beschleunigung wird die 3fache Leistung gegenüber Leerlauf aufgenommen und die Maschine braucht 2 Sekunden, bis sie auf voller Drehzahl ist. Dann entsprechen 2 Sekunden Anschaltspitze ungefähr 6 Sekunden Leerlauf. Kurzum: Die Idee ist Blödsinn, die Maschine laufen zu lassen, um Strom zu sparen. Alles >5-10 Sekunden Leerlauf wird recht sicher mehr Strom verbrauchen.

Beim Auto hält sich übrigens die selbe unsinnige Vorstellung: "Motor abschalten lohnt nicht, weil das Anlassen viel Sprit braucht." Spritsparexperten haben es mal getestet. Der Mehrverbrauch beim Anlassen ist so gering, dass ein ausgeschalteter Motor schon nach wenigen Sekunden Sprit spart.

 

[Kaltregen]

Danke für eure Antworten, ich werde mal versuchen ihn damit zu überzeugen.

 

[Fidgety Feet]

Eine Maschine, sei es z.B. eine Kreissäge, nimmt im Leerlauf nur einen Bruchteil ihrer Nennleistung auf. Sie geht erst auf Leistung, wenn man ein Brett durchschiebt, d.h. die eigentliche zum Sägen benötigte Energie fließt erst dann über den Stromzähler, wenn man sie zum Schneiden auch tatsächlich benötigt! In der elektrischen Welt gibt es zum Beispiel Antriebe, die beim Anlaufen so viel Strom aufnehmen, dass es zu einer übermäßigen Erwärmung des Motors kommt, auf grund dessen für solche Antriebe eine Betriebsvorschrift erlassen wird, den Motor nur maximal 2x am Tag zu starten. Gut, beim normalen IEC-Antrieb wird das nicht der Fall sein, trotzdem kann jeder ungeregelte Einschaltvorgang wie ein Nadelstich verstanden werden, der sich auf die Lebensdauer nachteilig auswirkt.

Zur Anlaufleistung: Da braucht es keine Annahme, die kann man sehr genau berechnen. Das Trägheitsmoment eines Antriebs gibt der Hersteller an. Und um bei der Kreissäge zu bleiben, das Trägheitsmoment des Sägeblattes lässt sich wegen seiner nahezu homogenen Struktur recht simpel berechnen - aus beiden Werten berechnet sich die Anlaufzeit - hieraus rechnet sich die Beschleunigung - hieraus rechnet sich die über den Stromzähler laufende Anlaufenergie. Das ist exakte Physik und kein Hokuspokus, den man mit Annahmen zu belegen versucht.

Um weiter bei der Kreissäge zu bleiben. Einer Kreissäge, der man bei einer länger andauernden Aktion die Nennleistung abverlangt hat oder sogar noch darüber hinaus gequält hat, sollte nach dem Sägen nicht sofort abgeschaltet werden. In der Leerlaufbelastung erfährt so der Motor noch etwas Eigenkühlung, was der Wicklung förderlich ist. Übertriebene Gedanken zum Umweltschutz sind der Tod eines jeden Motors.

Noch etwas. Der Strom kommt aus der Steckdose. So einfach ist das. Bei Akkumulatoren (Photovoltaik) steht der Strom auch zur Verfügung, wenn man ihn braucht, wenn man ihn nicht braucht, bleibt er da, wo er gerade ist. Bei Kraftwerken, in denen Turbinen die Generatoren treiben, ist das ein klein wenig anders. Bei Turbinen muss auf der Antriebsseite mindestens soviel mechanische Energie (plus Verluste) hineingesteckt werden, wie dem Generator zur gleichen Zeit als elektrische Energie abverlangt werden. Wenn also 1000 Hobby-Energieenthusiasten auf Kommando ihre Kreissäge abschalten, dann macht der Generator einen kleinen Hüpfer und es muss etwas weniger Dampf zugeführt werden -> auf etwas weniger Dampf erfolgt etwas weniger Kohle unterm Kessel....

Smartphone: um die gesamte teilweise nutzlose Kommunikation aufrecht zu erhalten, muss man mindestens 1 bis 2 AKWs betreiben. Ich verstehe gar nicht, wie die Menschheit in den letzten 2000 Jahren ohne Smartphone auskommen konnte.

 

[Time_to_wonder]

Und was haben Deine Gedanken und Ideen nun mit der Ausgangsfrage zutun? Manchmal frage ich mich, ob die Leute die vorangegangen Posts vielleicht nicht sehen, denn das, was hier im Nachgang mit theoretischen Hypothesen untermauert wird, wurde weiter oben schon praktisch untersucht. Also: Welche Erkenntnis dürfen wir jetzt den Ausführungen über einen "Generator-Hüpfer" aus #5 entnehmen?

 

[Werkzeugprofi]

Eine Maschine, sei es z.B. eine Kreissäge, nimmt im Leerlauf nur einen Bruchteil ihrer Nennleistung auf. Sie geht erst auf Leistung, wenn man ein Brett durchschiebt, d.h. die eigentliche zum Sägen benötigte Energie fließt erst dann über den Stromzähler, wenn man sie zum Schneiden auch tatsächlich benötigt!

Wie kann man das genau verstehen bzw. berechnen?

Wieviel Strom brauch zum Beispiel eine Fräse oder Hobelmaschine mit 7,5 kW tatsächlich im Leerlauf?

 

[Time_to_wonder]

Wie kann man das genau verstehen bzw. berechnen?

Wieviel Strom brauch zum Beispiel eine Fräse oder Hobelmaschine mit 7,5 kW tatsächlich im Leerlauf?

Bei 7,5 kW weiss ich es nicht. Aber wie Du in #26 des verlinkten Threads erkennen kannst, zieht eine Handkreissäge unter Vollast 1,42 kW und im Leerlauf 0,79 kW. Sind ca. 55%. Ob es jetzt erlaubt ist, das Ganze im Dreisatz auf 7,5 kW hochzurechnen, weis ich nicht.

 

[schrauber-at-work]

Hallo Jörg,

denke eher nicht. Je größer der Antrieb desto besser der Wirkungsgrad. Wenn man alle "Eckdaten" kennt lässt es sich berechnen.
Ohne genaue Eckdaten (Träghetsmomente der rotierenden Teile, Wirkungsgrad des Motors, Reibungskoeffizienten von Lagern & Riemetrieb......) wird's schwierig.

Gruß Stephan

 

[BnafetS]

Also soweit ich weiß, hat ein Asynchronmotor einen Leerlaufstrom von 30-50% des Nennstroms (je nach Größe des Motors, je größer, desto geringerer Leerlaufstrom).
Dazu kommt noch, wie SAW bereits geschrieben hat, die "Last" verursacht durch Reibung...

Gruß
Stefan

 

[Fidgety Feet]

Also: Welche Erkenntnis dürfen wir jetzt den Ausführungen über einen "Generator-Hüpfer" aus #5 entnehmen?

Ganz einfach, das Abschalten einer Maschine lässt den eigenen Stromzähler weniger schnell laufen, die Energie, die jetzt nicht mehr an diesem Punkt abgenommen wird, verteilt sich im Netz, bis bei größeren Laständerungen die Spannung genügend ansteigt und deshalb wieder nachgeregelt wird. Einen ähnlichen Vorgang können Besitzer kleinerer selbst Notstromaggregateselbst beobachten, wenn durch die Zuschaltung einer Maschine der Generator belastet wird, knickt kurzzeitig die Drehzahl ein, bis duch Erhöhung der Spritzufuhr (fossile Energie) wieder nachregegelt wird.

Entsprechend den meisten Anschlusbedingungen dürfen Maschinen mit größeren Leistungen am öffentlichen Netz nicht direkt geschaltet werden, damit eben diese Ein- und Auschaltvorgänge im umliegenden Netz keine größeren Spannungsschwankungen verursachen können.

 

[Fidgety Feet]

Also soweit ich weiß, hat ein Asynchronmotor einen Leerlaufstrom von 30-50% des Nennstroms (je nach Größe des Motors, je größer, desto geringerer Leerlaufstrom).

Das ist schon ganz gut: Es ist nur der benötigte Magnetisierungsstrom im Leerlauf. Aber: Bei kleineren Asynchronmaschinen sind es etwa 30%, bei größeren bis zu 50%. Bei größeren Maschinen deshalb, weil der Luftspalt zwischen Anker und Stator wegen des höheren Gewichtes (u.a.) auch etwas größer ausfallen muss.

Aber: Die als Beispiel angeführte Leistung von 7,5 kW ist nur die an der Welle zur Verfügung stehende Nennleistung. Die aus dem Netz aufgenommene elektrische Leistung ist stets etwas größer. Hier spielen die Zusammenhänge um den Wirkungsgrad und das Verhältnis zwischen den elektrischen Größen der Wirkleistung und der Scheinleistung eine erhebliche Rolle.

 

[Time_to_wonder]

.. die Energie, die jetzt nicht mehr an diesem Punkt abgenommen wird, verteilt sich im Netz, bis bei größeren Laständerungen die Spannung genügend ansteigt und deshalb wieder nachgeregelt.

Entschuldigung, aber das ist nicht ganz zutreffend. Es gibt keine Energie, die übrig ist und sich im Netz verteilt. Stromnetze und Erzeugeranlagen müssen immer in Echtzeit so geregelt werden, dass die Einspeisung exakt mit dem Verbrauch übereinstimmt.

Und der entsprechende Regelparameter ist nicht die Spannung, die unterliegt viel zu hohen Toleranzen. Vielmehr wird hierfür die Netzfrequenz genutzt.

 

[Time_to_wonder]

Die als Beispiel angeführte Leistung von 7,5 kW ist nur die an der Welle zur Verfügung stehende Nennleistung.

Ich kenne es eher andersrum: Die 7,5 kW werden dem Netz entnommen, die Leistung an der Welle ist geringer.

Hier spielen die Zusammenhänge um den Wirkungsgrad und das Verhältnis zwischen den elektrischen Größen der Wirkleistung und der Scheinleistung eine erhebliche Rolle.

Eben. Deswegen ist es besser, die elektrischen Parameter zu messen, hier hast Du alle Verluste mit inkludiert.

 

[Fidgety Feet]

... zieht eine Handkreissäge unter Vollast 1,42 kW und im Leerlauf 0,79 kW. Sind ca. 55%.

Aha, Handkreissäge, das sind meistens Reihenschlussmotore, die in der Liga der Asynchronmotore gar nichts zu suchen haben. Da haben sogar noch eher Äpfel mit Birnen etwas gemeinsam. Nein, kann man keinen Dreisatz anwenden. Die Wirkungsweise und damit das Drehzahlverhalten eines Reihenschlussmotors ist gänzlich anders als eines Asynchronmotors.

 

[Fidgety Feet]

Und der entsprechende Regelparameter ist nicht die Spannung, die unterliegt viel zu hohen Toleranzen. Vielmehr wird hierfür die Netzfrequenz genutzt.

Und was macht das arme AKW, das seine Leistung gar nicht so schnell nachregeln kann? Oh, da gerät aber einiges durcheinander. Die Netzfrequenz ist zunächst einmal von der Erzeugung abhängig. Und da viele Erzeuger am gemeinsamen Stromnetz hängen, müssen die natürlich synchron sein, tun sie auch meistens, aber nur nahezu, wenn auch mit hoher Konstanz. Und bei den Stromerzeugern gewinnt der, der am meisten liefert, die kleineren "rasten" sich an der Frequenz ein. Das technische Problem bei der Stromerzeugung ist aber die Lastnachregelung, die so zügig, wie es beim Abschalten eines größeren Verbrauchers wünschenswert wäre, aber aus technischen Gründen im Kraftwerk nicht sein kann. Die Spannungsregelung wird in den Umspannwerken bewerkstelligt.

Noch mal zur Erinnerung: wenn an einem Ende der Leitung Energie benötigt wird, dann muss sie (fast) zur gleichen Zeit am anderen Ende der Leitung eingespeist werden. Die Energie entsteht aber nicht aus dem Nichts. Nehmen wir Kohle = fossile Energie -> Feuer macht Dampf = thermische Energie -> Dampfturbine dreht sich und treibt den Generator an = mechanische Energie -> der Generator setzt die mechanische Energie in elektrische Energie um.

Wenn zu einem Zeitpunkt eine Laständerung eintritt, dann sollte beim vorstehenden Modell die Dampfmenge geregelt werden, das ist aber ein dynamischer Vorgang, der so schnell nicht funktioniert (Tschernobyl lässt grüßen). Wenn nicht schlagartig ein ganzes Netz abgeworfen wird, wirkt das gesamte öffentlich Netz ähnlich wie ein riesiger Kondensator und nimmt die "überschüssige" Energie auf. In den Umspannwerken gibt es Einrichtungen, die sich mit diesem Problem befassen, sprich den Energierückfluss kontrollieren, sich an der Spannungsregelung beteiligen u.v.a. mehr.

 

[Fidgety Feet]

Ich kenne es eher andersrum: Die 7,5 kW werden dem Netz entnommen, die Leistung an der Welle ist geringer.

Die auf dem Typenschild angegebene Nennleistung ist immer die an der Welle zur Verfügung stehende mechanische Leistung. Das ist eine Vereinbahrung, die gilt sei eh und je. Den Maschinenbauer interessiert nur diese mechanische Leistung.

Es gibt leider auch Anbieter von Maschinen, Bernardo ist da ein unrümliches Beistpiel, die in ihren Prospekten auch die aufgenommene Leistung angeben. Auf einem Typenschild hat eine solche Leistungsangabe nichts verloren.

Einfach mal googeln: Typenschild Nennleistung

 

[Friederich]

Führt das Einschalten nicht zu höherer Belastung und somit schnellerem Verschleiß des Motors, durch die hohe Strommenge beim Anfahren?
Ich kenns vom riemengetrieben Plattenspieler, dass man dem bei Einschalten ruhig ein bisschen mit dem Finger nachhelfen soll, um seine Lebensdauer zu erhöhen.
(sorry wenn ich überlesen haben sollte dass es schon angesprochen wurde)

 

[Werkzeugprofi]

Ich würde sagen unteschiedlich:

Wenn zB eine Maschine bei 400 V über einen automatischen Stern-Dreieck Start verfügt ("Sanftanlauf") sehe ich da keine Probleme.

Bei Billigmaschinen die von 0 auf 100 in einer Sekunde starten (Meist 230V ) sieht das sicher etwas anders aus

 

[uli2003]

Wenn zu einem Zeitpunkt eine Laständerung eintritt, dann sollte beim vorstehenden Modell die Dampfmenge geregelt werden, das ist aber ein dynamischer Vorgang, der so schnell nicht funktioniert (Tschernobyl lässt grüßen). Wenn nicht schlagartig ein ganzes Netz abgeworfen wird, wirkt das gesamte öffentlich Netz ähnlich wie ein riesiger Kondensator und nimmt die "überschüssige" Energie auf.

Die Last wird sich so schlagartig nie ändern, dass es einer blitzschnellen Nachregelung bedürfte. Das könnten die Generatoren sowieso nicht, müssen sie ja auch nicht.
Die Netzspannung ist auch nie absolut konstant. Steigt sie, steigt auch der Strom in den Verbrauchern und somit wird mehr Leistung verbraucht. Wenn an der Glühlampe statt 230 mal 240 oder auch nur 225 Volt anliegen, ist das recht egal.
Was haben wir für eine Toleranzgrenze? Irgendwas um 20 Volt +/-?

 

[Time_to_wonder]

Die auf dem Typenschild angegebene Nennleistung ist immer die an der Welle zur Verfügung stehende mechanische Leistung. Das ist eine Vereinbahrung, die gilt sei eh und je.

Natürlich!
Auf alle Fälle!
Immer und überall!
Zu 1000%!
Und alle halten sich dran!

Auch die Firma Bosch bei der Oberfräse POF 1400 ACE.

Mann oh mann.
Wer kühn behauptet, spart den Beweis.

 

[Time_to_wonder]

Und was macht das arme AKW, das seine Leistung gar nicht so schnell nachregeln kann?

Nichts.
Schonmal was von Grundlast-, Mittellast- und Spitzenlastkraftwerken gehört?

Jedoch ist sicher richtig, dass das Netz eine gewisse ausgleichende Funktion hat. Aber ein AKW als typischen Grundlast-Erzeuger wirst Du mit Deinen Szenarien nicht aus der Ruhe bringen.

 

[Time_to_wonder]

Die Spannungsregelung wird in den Umspannwerken bewerkstelligt.

Ah. Ist hier gar nicht erwähnt: https://de.wikipedia.org/wiki/Regelleistung_(Stromnetz)
Wenn Du irgendwo den Begriff "Spannungsregelung" finden solltest, weck mich bitte. Aber selber reinschreiben gilt nicht.

 

[pixelflicker]

Naja, also ich weiß ja nicht. So viel Strom könnte die gar nicht verbrauchen, dass ich eine Kreissäge unbeaufsichtigt einfach so laufen lasse, vor allem wenn andere Menschen in der Nähe sind. Ich halte das für vollkommenen Unsinn.

 

[wasmachen]

Die Diskussion ist eigentlich müssig.
Wenn mehr als 1 Person in der Werkstatt arbeitet, wird abgestellt.
Unfallverhütung heißt das.
Alte Maschinen hatten keine Bremsen... und viele Unfälle sind bei auslaufenden Maschinen passiert, da man die nicht mehr hörte und aufgrund von Rotation auch (noch) nicht sehen konnte....

Und wenns wirklich nur 1er ist, wird der hier ned dumm fragen

Für die Weiterdiskutierer: bitte den Stromverbrauch des Bremsvorgangs einrechnen