In welchen Betriebspunkten verhält sich der Transformator wie eine Eisendrossel?
Leerlauf und Kurzschluss
Kurzschluss: Leerlaufimpedanz sehr viel kleiner als bei Leerlauf!
Welche zwei Arten des Parallelbetriebs bei Transformatoren gibt es?
Netzparallelbetrieb:
ausgeglichene Netzstrecken
—> unproblematischer Betrieb
Sammelschienenparallelbetrieb:
Ober- und Unterspannungsseitig
sekundärseitige Parallelschaltung
—> Sicherstellen, dass:
keine Ausgleichströme
Lastaufteilung entsprechend Nennleistung
Wie groß sollte das Verhältnis der Bemessungsscheinleistungen im Parallelbetrieb von Transformatoren maximal sein?
3:1
Ansonsten fließen wegen des stark abweichenden Verhältnisses ukB/ukA Ausgleichsströme
Was sind Bedingungen für den Parallelbetrieb von Transformatoren?
− Verhältnis der Windungszahlen (die Übersetzung) muss gleich sein
• Bemessungsspannung OS und US sind gleich
− relative Bemessungs-Kurzschlussspannungen müssen gleich sein
− Das Verhältnis der Bemessungsleistungen soll in der Praxis nicht größer als 3:1 sein.
• Ansonsten fließen wegen des stark abweichenden Verhältnisses ukB/ukA Ausgleichsströme.
—> Schaltgruppen müssen zueinander passen
Was muss beim Sammelschienenparallelbetrieb sichergestellt werden?
Keine Ausgleichsströme
Was müssen die beiden Leerlaufspannungen erfüllen damit kein Ausgleichsstrom fließt?
Stichwort: Parallelschaltung
Wofür eignet sich die Zickzackschaltung von Drehstromtransformatoren besonders?
Wicklung ist in 2 Hälften auf verschiedenen Kernen aufgeteilt
- für einphasige Belastungen gut geeignet (Durchflutungsgleichgewicht)
- um 2/sqrt3 mehr Kupferaufwand
Wirkungsgrade
Wie viele Nuten hat die einfachste Asynchronmaschine?
6 Nuten pro Polpaar
Wie hängen Drehmoment und Schlupf bei Asynchronmaschinen zusammen?
Drehmoment lässt sich als Funktion des Schlupfes berechen:
Was sind übliche Werte für den Bemessungsschlupf?
Wie verhalten sich die Größen Drehmoment, Drehzahl und Schlupf in den drei Betriebsarten der Asynchronmaschine?
Welche Synchronisierbedingungen müssen erfüllt sein damit die Synchronmaschine an das starre Netz geschaltet werden darf?
Synchronmaschine wird von Antrieb auf Synchrondrehzahl gebracht
Generatorspannung ist gleich der Netzspannung
Die Phasenfolge der Klemmenspannung von Generator und Netz muss übereinstimmen
Die Phasenlage der Spannungssysteme von Generator und Netz muss gleich sein
Womit ist zu rechnen wenn die Synchronisierbedingungen nicht erfüllt sind?
Mit starken Drehmomentpulsationen und Stromstößen
starke Pendelmomente
hohe Stromstöße
Maschine muss sofort vom Netz
getrennt werden!
Was passiert beim/nach dem Erreichen des Kippmoments bei der Synchronmaschine?
Motor: bleibt stehen
Generator: dreht durch --> starke Pendelmomente & hohe Stromstöße --> Netztrennung erforderlich
Wozu werden Synchronmaschinen im Phasenschieberbetrieb verwendet?
Grenzfall:
um indirekten Blindleitsungsbedarf von Trafos und ASM vor Ort zu decken
Wie hängt die Klemmenspannung der Synchronmaschine im Inselbetrieb mit der Belastung zusammen?
Inselbetrieb
▪ Betrieb eines einzelnen angetriebenen Generators mit einer Impedanz als Last
▪ diese Betriebsart kommt selten vor
beispielsweise in:
− kleinen Windkraftanlagen
− kleinen Laufwasserkraftanlagen
Ist der vier Quadrantenbetrieb (Synchronmaschine) am starren Netz möglich?
Wann gibt die Synchronmaschine Blindleistung ab und wann nimmt sie Blindleistung auf?
Abgabe: —> überregt Kondensator
Aufnahme: —> unterregt Drossel
Welche zwei verschiedenen Arten der Netzkopplung bei Windkraft gibt es?
direkte Netzkopplung:
Einsatz: Anlage mit geringer Leistung
kein Umrichter=geringe Investitionskosten
Generator direkt am elektrischen Netz —> Generatorfrehzahl muss konst.
indirekte Netzkopplung:
Generatordrehzahl darf variieren
Gleichrichter wandelt den Drehstrom variabler Frequenz und Spannung in Gleichstrom um
Wechselrichter erzeugt die feste Netzfrequenz und Netzspannung
Im Vergleich zur direkten Netzkopplung teurer
Anlage ist sehr flexibel bezüglich Windschwankungen
Anlage kann immer im optimalen Betriebspunkt gefahren werden
Einsatz bei Anlagen großer Leistung
Was muss bei der direkten Netzkopplung von Windkraftanlagen beachtet werden? Welche Vorteile und Nachteile ergeben sich?
Was ist der wesentliche Vorteil der indirekten Netzkopplung von Windkraftanlagen?
Die Anlage kann immer im optimalen Betriebspunkt betrieben werden.
Welche zwei Arten gibt es die Leistung der Windkraftanlage zu regeln?
Stall Control
Pitch Controll
Mit welchen Steuerungen lässt sich die Anlage genau regeln?
Activ Stall-Control & Pitch Control
Welche zwei Arten von Auftriebsläufern gibt es?
Horizontalläufer
Vertikalläufer
Nachteile des Horizontalläufers
Vorteile des Horizontalläufers
Nachteile des Vertikalläufers
Vorteile des Vertikalläufers
Sind Widerstands- oder Auftriebsläufer "besser"?
Auftriebsläufer, da sie einen deutlich höheren Leistungsbeiwert (Wirkungsgrad) erreichen
Wie viel Prozent der Windenergie können maximal in rotatorische Energie umgewandelt werden?
cP,max= 0,593 --> 59,3 %
Schnellläufer erreichen Wirkungsgrade von 40 % bis 50 %
→ Schnellläufer werden heute fast ausschließlich eingesetzt
Bewertung
Womit kann die Verlustfallhöhe (Wasserkraft) verringert werden?
Rauhigkeit reduzieren
Fließgeschwindigkeit minimieren
Profil anpassen
Welche drei Turbinentypen werden in in der Wasserkraft verwendet?
Pelton
Francis
Kaplan
Welche Wirkprinzipien lassen sich den einzelnen Turbinentypen zuordnen?
Turbine
Wirkprinzip
Druckdifferenz
Geschwindigskeitsdifferenz
Was sind die Eigenschaften der Pelton-Turbine?
Druckumwandlung
Eigenschaft
Fallhöhen
100 m bis km
Absolutgeschwindigkeit Wasser
von: 100 m/s
auf: 10 m/s
Wirkungsgrad
bis zu 90%
bei V0/V1= 0,5 am höchsten
—> bei geringer Belastung (<0,4)
am effektivsten
im Idealfall verschwindet Tangentialkomponente —> Absolutbahn des Wasser als Viertelkreis
Was sind die Eigenschaften der Kaplan-Turbine?
Wassergeschwindigkeit
Fallhöhen: bis 100 m
gutes Teillastverhalten
kann liegend platziert werden --> niedriges Krafthaus
niedrige FAllhöhe
schnelldrehend
reversibel einsetzbar
Was sind die Eigenschaften der Francis-Turbine?
Fallhöhe: 10 bis 100 m
schlechtes Teillastverhalten (erst ab 50 % Nennleistung wirtschaftlich)
reversible Arbeitsmöglichkeit
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