Kraftwerk - Dokumentation - LS

1 LS-SystemtechnikInhaltsverzeichnisGarant ieleistungenSicherheitsbestimmungen zum Modell Betrachtung des elektrischen Energieerzeugung und Ablauf der Energieumformung in einem eines des und Funktion eines Generator im des Generator im im Generator im Lastwinkel des des der Daten der Einzelkomponenten des , Typ , Typ 71 , Typ PA , Typ SF umformer, Typ Sineax Steuerung, Typ S5 Daten der Einzelkomponenten des l ufermotor, Typ PA Schmid LS-Systemtechnik f r bersichtsschaltplan des des des der ssige und kritische Betriebszust zur Sicherung der wert-Visualisierung ber zu den Vorf und Betriebsverhalten des am , unbelastet in Abh nigkeit vom Erregerstrom bei f= 50 mit konstanter Spannung und mit konstanter Erregung und mit konstanter Erregung und im Normalbetrieb bei konstanter Spannung und von Generator und am Netz im im Verbund bei Wirkleisungsabgabe und des : Bedienung des Schmid LS-Systemtechnik 20082 Kraftwerk -DemonstrationsmodellHandbuchVe rsion NWS Stuttgart AGSicherheitsbestimmungen zum Modell Kraftwerk Modell zur Demonstration eines Kraftwerkes wurde nach den geltenden VDE - Bestimmungen erstellt und erf llt diese in allen Punkten.

2 Modell darf nur von eingewiesenem Fachpersonal bedient werden. Bedienungsanleitung in Kapitel 4 der Dokumentation ist genau zu beachten. Transport ist Aufgrund der gro en Masse der beiden Wagen darauf zu achten, da die T ren und Schubladen sicher geschlossen sind. Die Aufbauten m ssen sicher verstaut, die R ckw nde eingerastet und die Feststellbremsen bet tigt werden. Es ist ebenso darauf zu achten, da sich die Schubladen beim Transport nicht ffnen k nnen. Hierzu empfiehlt sich ein Gurt, welcher so um den Korpus geschnallt und festgezogen wird, da sich diese nicht von alleine ffnen k Vorf hrungen m ssen die Klarsicht-Schutzhauben angebracht werden, damit spannungsf hrende und sich drehenden Teile (Generator und Motor) nicht ber hrt werden k nnen.

3 Anlage darf bei anmontierter Schutzhaube auf der Kraftwerksseite nicht im Dauerbetrieb gefahren werden, da sonst die K hlung nur die erw rmte Luft unter der Plexiglashaube umw lzen kann . Schrauben von Generator, Belastungsmotor, Motorschlitten des Antriebs-motors und deren Verbindungsschrauben zu den Metallrahmen der Aufbauten m ssen in Zeitabst nden von zwei Jahren nachgezogen bzw. auf ihren festen Sitz berpr ft die Generatorfrequenz sowie die Generatordrehzahl durch fehlerhafte Anlagenkomponenten die Grenzwerte 65 Hz und 2000 1/min berschreitet, mu die Anlage unverz glich, abgeschaltet werden. Im Interesse der Sicherheit der Zuh rer mu die Anlage durch Fachpersonal repariert werden.

4 R Sch den aller Art, welche durch unsachgem en Gebrauch oder Nicht-einhaltung der unter 1 - 8 aufgef hrten Punkte entstehen, bernimmt der Her-steller keine Garantieanspruch besteht f r Sch den durch thermische berlastung des Generators, Antriebsmotors und der Betrachtung des elektrischen NetzesIn den Anf ngen der elektrischen Energieversorgung vor ber 100 Jahren wurden folgende Voraussetzungen f r unser heutiges Stromnetz geschaffen: der Wechselstrom-eine sinusf rmig verlaufende Spannung-eine Frequenz von 50 Hz das Dreiphasensystem-eine Gebrauchsspannung von 230/400V effektiv-drei um jeweils 120 phasenverschobene SpannungenVorteile :-einfach umsetzbar in andere Spannungsniveaus-Ferntransport ohne gro en Verlust-f r die bertragung von 6 Spannungen sind nur 3 Leiter n tig-leichte Realisierung von magnetischen Drehfeldern f r MotorenF r den Transport der elektrischen Energie ber lange Strecken wird die Spannung mittels Transformatoren in Hochspannung umgesetzt, um die ber die Leitungen flie enden Str me und damit die Leitungsverluste m glichst klein zu Dreiphasenwechselstromnetz bietet zwei unterschiedliche Spannungen zum Anschlu elektrischer Ger te an.

5 Zwischen einer Phase und dem Nulleiter stehen 230 V zur Verf gung, w hrend zwischen den Au enleitern (Phasen) 400V auftreten. F r Motoren gibt es demzufolge zwei Schaltungen: in Sternschaltung liegen die Spulen des Motors zwischen Phase und Neutralleiter, in Dreieckschaltung, die dreifache Leistung bewirkt, liegen die Spulen zwischen den Au enleitern. Durch die Anordnung von drei Spulen, die mit den drei Phasen verschaltet sind, l t sich einfach ein magnetisches Drehfeld erzeugen. Dies erlaubt den Einsatz einfacher, robuster und damit auch billiger Motoren (Drehstrom-Asynchron-Motor). Energiebedarf der einzelnen Verbraucher, einer Maschine mit elektrischem Antrieb oder eines elektrischen Ger tes, schwankt je nach Einsatzzeit und Auslastung.

6 Summiert man nun den Verbrauch aller Ger te und Maschinen einer Stadt oder einer Versorgungsregion, die aus dem Stromnetz Energie beziehen, zusammen, so ergibt sich ber die Stunden des Tages einen typischen Grafik der n chsten Seite zeigt eine Tagesbelastungskurve vom der Stadt Heilbronn, die uns freundlicherweise von der Energieversorgung ZEAG in Heilbronn zur Verf gung gestellt wurde. F r die Auswertung ma gebend ist der oberste Kurvenverlauf. Diese Tagesganglinie des Elektrizit tswerk Heilbronn wird uns wie folgt erl utert: Als Stromversorger f r ein berwiegend st dtisch gepr gtes Gebiet stehen wir naturgem auf dem W rmemarkt in harter Konkurrenz zum Erdgas und zum Erd l. Dies spiegelt sich auch in unserer Belastungskurve am H chstlasttag des Jahres 1996 wieder: W hrend der Nachtstunden von 22 Uhr bis morgens 6 Uhr liegt der Strombedarf unserer Kunden deutlich unter dem Tagesh chstwert, der in der Regel zwischen 11 Uhr und 12 Uhr auftritt.

7 Sehr sch n ist in diesem Diagramm auch die Einschaltspitze kurz nach 22 Uhr zu sehen. Ab diesem Zeit-punkt werden die Nachtspeicher fen zur Aufladung freigegeben. Dieser Sachverhalt zeigt uns den Nutzen, Kraftwerke miteinander zu vernetzen, also im Verbund zu betreiben. Die unterschiedlichen Kraftwerkstypen k nnen nach ihren speziellen Eigenschaften zur Deckung der verschiedenen Lasten einsetzen, zum Beispiel Laufwasser-kraftwerke liefern die Grundlast, Pumpspeicherkraftwerke die Spitzenlast, da sie relativ schnell reagieren k nnen. Ein weiteres Beispiel sind moderne Heizkraftwerke wie der Block 2 in Esslingen, die neben der Dampfturbine f r Grundlasten noch eine Gasturbine f r kurzzeitige Spitzen zur Verf gung 1:Tagesganglinie (roter Kurvenverlauf) vom (ZEAG, Heilbronn)2 Elektrische Energieerzeugung und EnergieverbrauchDas Modell zeigt prinzipiell, wie die elektrische Energieversorgung von Verbrauchern im Insel- und Verbundbetrieb technisch realisiert wird.

8 Auf anschauliche Weise werden der Zuh rerschaft die komplizierten Sachverhalte der Energieumwandlung folgenden Punkte erl utern die Abl ufe in einem Kraftwerk sowie das Verhalten des Kraftwerks am Netz- und unter Belastung durch die unterschiedlichen Ablauf der Energieumformung in einem und Funktion eines und Nachteile des der des des Prinzipieller Ablauf der Energieumformung in einem Kraftwerk eines KraftwerkesEin Kraftwerk wandelt Prim renergie ( Kohle) in elektrische Energie (Sekund renergie) um. F lschlicherweise ist es blich, von Stromerzeugern und Stromverbrauchern zu reden. Dampfenergie mechanische Energie elektrische Energie Die Prim renergie (Antriebsenergie) tritt bei den unterschiedlichen Kraftwerkstypen in ver-schiedenen Formen auf: Verbrennen von Kohle, dabei erhitzt sich Wasser bis zur Dampfform Heizkraftwerk flie endes Wasser (Bewegungs- bzw.)

9 Kinetische Energie) Wasserkraftwerk geregelter Ablauf der Kernspaltung setzt W rmeenergie frei Kernkraftwerk Auf geeigneten Standorten k nnen auch regenerative Energien genutzt werden: Windenergie l t einen Rotor drehen Windkraftwerk die Strahlung der Sonne wird in Kollektoren umgewandelt oder erhitzt ein Medium Solarkraftwerk Antriebs- energie Turbine GeneratorVerteilungs- des Modellaufbaus mechanische Energie elektrische Energie Bereitstellung der Energieflu und Funktion eines Synchrongenerator elektrische Gleich-Energie Erregerstrom f r Erregerwicklungmechanische Energie

10 Elektrischevon der Turbine Drehstromenergie abfallende W rmeenergie (Verluste)Bei dieser Demonstrationsanlage wird die Turbine, die bei den meisten Kraftwerkstypen die mechanische Energie liefert, durch einen Antriebsmotor Synchrongenerator bernimmt die Umformung von mechanischer Energie in elektrische Energie. Die Erzeugung einer elektrischen Spannung wird in der Physik als Induktion bezeichnet. Eine Spannung tritt an den Enden einer Spule auf, wenn durch sie ein Stabmagnet bewegt wird.