Thema: Themenüberblick

Transkript

1 Nach dem Kapitel Wechselstromtechnik kann der Teilnehmer die verschiedenen Wechselstromgrößen erklären die Wirkung eines kapazitiven Blindwiderstand erläutern die Wirkung eines induktiven Blindwiderstand erläutern Größen im R-L-C- Wechselstromkreis berechnen Vierpole erkennen und einsetzen den Unterschied zwischen Stern- bzw. Dreieckschaltung erklären symmetrische und unsymmetrische Drehstromverbraucherschaltungen berechnen unterschiedliche Arten von Blindstromkompensation erläutern Berechungen zur Blindstromkompensation vornehmen Seite 1 von 11

2 Inhalte und Konzept Unsere Schulungsunterlagen beziehen sich auf die Grundlagen der Elektrotechnik. Insbesondere werden folgende Inhalte vermittelt. 1. Chemie Elektrochemie: 36 Seiten 101 Fragen 2. Gleichstromtechnik: 76 Seiten 160 Fragen 3. Wechselstromtechnik: 64 Seiten 73 Fragen 4. Messtechnik: 18 Seiten 52 Fragen 5. Elektrische Anlagen: 99 Seiten 201 Fragen 6. Schaltgeräte: 18 Seiten 31 Fragen 7. Transformatoren: 22 Seiten 71 Fragen 8. Elektrische Maschinen: 56 Seiten 159 Fragen 9. Regelungstechnik: 16 Seiten 24 Fragen Was macht unsere Schulungsunterlagen besonders? Grundsätzlich unterscheiden wir zwischen Dozenten- und Schülerskripten. Der Dozentenordner hat einen Umfang von über 850 Seiten. Der Schülerordner von über 470 Seiten. - Für jedes Kapitel liegt mindestens 1 Klassenarbeit mit und ohne Lösung bei. - Für alle 872 Fragen hat der Dozent einen Satz mit und ohne Lösung. - Für viele Themen gibt es Übungsaufgaben mit Lösungen. - Rechenaufgaben mit Lösungsvorschlägen für die Wissensvertiefung. - Diverse Powerpoint- Präsentationen - CD mit zeichnerischen Lösungsvorschlägen Um mehrere Lernkanäle anzusprechen ist das Schülerskript mit Arbeitsfeldern ausgestattet. So wird das im Unterricht mit dem Dozenten/Ausbilder erarbeitete Thema dadurch vertieft, dass der Schüler das erarbeitete ins Heft eintragen muss. Dies entspricht nicht Ihren Vorstellungen? Kein Problem! Auf Wunsch ist das Schülerskript auch vollständig ausgefüllt zu erwerben, dann ist es als Fachkundebuch einsetzbar. Auch stellen wir Ihnen gerne ein individuelles Schülerskript zusammen. Der Dozentenordner zeichnet sich auch darin aus, das der Dozent/Ausbilder auf den ersten Blick sieht, ob der Schüler die Zeichnung oder Formel hat oder ob diese im Unterricht erarbeitet werden muss. Hierzu einige Beispiele auf den nächsten Seiten. Auch sind einzelne Themen als Schulungen für Lehrer oder Dozent buchbar. Ein ganzbesonderes Augenmerk haben wir dem Thema Elektrischen Anlagen gewidmet. Dieses Thema wird auch in vielen Schulen immer wieder durchleuchtet. Hier steht Ihnen ein kompaktes Wissen auf Stand der Technik zur Verfügung. Auch und gerade hier führen wir Deutschland weit Schulungen durch Seite 2 von 11

3 1,6-1,6 0 1,6 0-1,6 1,6 0-1,6 Der gelbe Balken signalisiert, dass dieses Linien- bzw. Zeigerdiagram erarbeitet werden muss. û, î î û α In obigem Diagramm liegen der Strom und die Spannung in Phase, d.h. alle Extrempunkte, wie Maximalwerte, Minimalwerte und Nulldurchgänge liegen bei den gleichen Winkeln. Das Diagramm zeigt die Liniendarstellung und das dazugehörige Zeigerdiagramm. û û, î φ û 1 î 1 φ î α Hier tritt zwischen Strom und Spannung eine Phasenverschiebung auf, die Maximalwerte und Nulldurchgänge stimmen nicht überein. In dem dargestellten Fall beträgt die Phasenverschiebung 90. φ 1 φ 2 û 1 û 1 φ 1 φ 2 î 1 î 1 û 2 Zu diesem Themenfeld gibt es eine Aufgabe im Aufgabepool was an dieser Stelle das Wissen vertieft! α û 2 Aufgabe: A3.1 Seite 3 von 11

4 Grundsätzlich bedeutet ein größerer Winkel eine kleinere Ausgangsspannung. Glied ausschlaggebender Winkel Ausgangsspannung R-C α nacheilend C-R φ voreilend R-L α voreilend L-R φ nacheilend Ausgangsspannung als Funktion der Frequenz bei R-C- und C-R-Gliedern Die Frequenzabhängigkeit des kapazitiven Widerstandes führt zu einer Spannungsänderung. Somit ist die Ausgangsspannung bei diesen Gliedern direkt Abhängig von der Frequenz. Zur Erstellung einer Tabelle für die graphische Darstellung der Abhängigkeit von Ausgangsspannung und Frequenz sollen folgende Werte genommen werden: R = 100Ω, C = 100μF und U E = 230V. Schüler haben gleiche Informationen wie der Tabelle: Dozent. R-C- Glied C-R- Glied R XC tanα = ; UA UE cos tan = ; UA U E cos X R C f in1/s XC in Ω tan α α cos α UA in V tan φ φ cosφ UA in V 25 63,69 1,57 57,5 0, ,6 0,637 32,5 0, , ,85 3,14 72,3 0,303 69,8 0,318 17,7 0, , ,23 4,71 78,0 0,208 47,8 0,212 12,0 0, , ,92 6,28 81,0 0,157 36,2 0,159 9,0 0, , ,62 9,42 83,9 0,106 24,3 0,106 6,1 0, , ,96 12,56 85,4 0,079 18,3 0,080 4,6 0, , ,37 15,70 86,4 0,064 14,6 0,064 3,6 0, , ,31 18,84 87,0 0,053 12,2 0,053 3,0 0, ,7 Diagramm U A = f (f) Ω Der Schüler muss an dieser Stelle Werte berechnen und in die Liste eintragen, um dann das Diagramm zu zeichnen. R-C-Glied C-R-Glied f Seite 4 von 11

5 1.2 Energiebedarf Der Energiebedarf, wie in dem untenstehenden Diagramm (Abbildung 5-1) zu sehen, hat einen zu erwartenden Anstieg von 2,6 % / a. Dies hört sich erst einmal nicht allzu hoch an, doch durch die wie beim Sparbuch einsetzender Zinseszinsrechnung haben wir einen exponentiellen Anstieg des Energiebedarfes. Dieser Anstieg ist regional unterschiedlich. In Europa haben wir generell einen höheren Sättigungsanteil, auf anderen Kontinenten einen verhältnismäßigen hohen Nachholbedarf wie in der Abbildung 5-2 zu sehen ist. Aus dem ersten Diagramm kann man ganz deutlich die Notwendigkeit ermitteln, heute in erneuerbare Energie zu investieren. Die Gesamtleistung aus diesen Energiequellen wird sich über den Faktor 8,5 erhöhen. Wobei die Solarenergie von 12 auf TWh / a steigen wird, etwa um den Faktor 120. Auch im Bereich der Windenergie ist ein beträchtlicher Anstieg zu erwarten, im Gegensatz zur Solarenergiegewinnung mit nur knapp einem Faktor von 15, konkret bedeutet das, für die Energiegewinnung durch Windkraft einen Anstieg von heute ca. 168 auf knapp 2548 TWh / a. Auf den Gesamtenergiebedarf ist das jedoch nur ein Prozentsatz von 0,8% auf 6,9%. Betrachtet man diese Prognosen weiter, so erkennt man, dass zwar die Anteile von Kohle, Öl und Gas sinken, jedoch in Summe die Arbeit von auf TWh / a steigt. Somit wird schnell deutlich, in welchem Dilemma man sich in der Stromerzeugung befindet. Einerseits ist jedem klar, dass die Rohstoffe endlich sind und anderseits bis 2030 ein Anstieg von 65% zu erwarten ist. Aus diesem Grund muss auch weiterhin in neue effizientere und umweltschonendere Kraftwerke investiert werden. Stromerzeugung (in (in TWh¹) TWh) Erneuerbare Energien (ohne Wasser) in 2008: 600 TWh (3% von gesamt) Geothermie Geothermie Solar 2% 13% Wind 28% 47% Biomasse 2.6 % pro Jahr TWh 3% 15% 13% 22% 5% 42% TWh 14% Wasser 13% Nuklear 13% Gas 21% Öl 3% Kohle 36% Erneuerbare Energien (ohne Wasser) in 2030: TWh (14% von gesamt) 3% Solar 28% Fossile Energiequellen 68% 60% Andere 1% Biomasse 19% Wind 49% Siemens AG Energy Sector Seite 5 von 11

6 Dampferzeuger Hier jetzt das Bild Reaktor Kühlturm Dampf Zwischenüberhitzer Dampfturbine Generator Öltank Kondensatpumpen Speisewasserpumpen Abflusswasser Speisewasserbehälter Hochdruckvorwärmer Niederdruckvorwärmer Kühlwasserpumpen Kühlturmzusatzwasser Ein Generator wandelt das Drehmoment in elektrische Energie um. Je Ems nach verwendeter Ölqualität ist eine umfangreiche Abgasreinigung erforderlich. Das Wasser wird nach Durchlauf des Turbinensatzes in einem Verflüssiger (Wärmetauscher) wieder in den flüssigen Aggregatszustand zurückgeführt. Vorraussetzungen für ein Ölkraftwerk sind eine ausreichende Versorgung mit Öl (Ölbunker). Ein Lastschwerpunkt und ausreichend Kühlwasser. Besondere Beachtung dem Genehmigungsverfahren für den vergleichsweise großen Ölbunker zu schenken Gaskraftwerke Ems/Dortmund-Ems-Kanal Dampferzeuger Kühlturm Dampf Zwischenüberhitzer Dampfturbine Generator Hochdruckvorwärmer Ergas Kondensatpumpen Speisewasserpumpen Abflusswasser Speisewasserbehälter Niederdruckvorwärmer Kühlwasserpumpen Kühlturmzusatzwasser Ems/Dortmund-Ems-Kanal Dampfturbine Ems Verwertung und Mitteilung seines Inhaltes sind verboten, soweit nicht Kühlturm ausdrücklich gestattet. Seite 6 von 11

7 1.2.2 Windbauwerk Wie bereits erwähnt, steigt die Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe und da diese die maßgebliche Größe zur Leistungsbereitstellung ist, werden Windturbinen in möglichst großer Höhe installiert. Zurzeit erreichen die Turmhöhen bis zu 135 Meter. In dieser Höhe befindet sich dann die Rotornabe, das Getriebe und der Generator. Getriebe und Generator sind in der Regel in einer Gondel untergebracht. Hier befindet sich auch eine Arbeitsbühne um eventuell anfallende Reparaturen durchzuführen. Ab 50 Meter werden die Türme von innen begehbar angelegt. So kann der Anschluss und die elektrischen Einrichtungen in der Turmwurzel untergebracht werden. Auch ist bei von innen begehbaren Türmen ein wetterunabhängiger Aufstieg möglich. Am Beispiel einer NEG Micon 53/900 soll der Aufbau einer Gondel für konventionelle Windkraftanlagen dargestellt werden. WindEnergie e.v. Anhand dieses Beispiels wird sichtbar, dass die komplette Gondel um 360 drehbar angebracht ist. Dies ist erforderlich, weil der Rotor sich immer in die Richtung des eintreffenden Windes drehen muss. Dabei ist zu beachten, dass die Gondel sich nicht um mehr als ca. 270 verdreht. Andernfalls müssten alle elektrischen Anschlüsse über Schleifkontakte erfolgen. Für die Verdrehung der Gondel ist ein kleiner elektrischer Motor zuständig. Dieser dreht die Gondel in Abhängigkeit der Daten aus der Wetterstation in die richtige Richtung. Das Getriebe ist erforderlich um die relativ geringen Drehzahlen des Rotors in Drehzahlen für übliche Generatoren zu übersetzen. Die Rotordrehzahl ist aufgrund der auftretenden Zentrifugalkräfte und der Geräuschemittierung zu begrenzen. So sollte die Blattspitzengeschwindigkeit nicht über 250 km/h liegen. Andernfalls muss hier auch.. Seite 7 von 11

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11 Bitte beachten Sie, dass die letzten Bilder als Sceenshots eingefügt worden sind und daher nicht der tatsächlichen Qualität entsprechen. Weiterhin sind die Bilder die als Folien zu sehen sind, als Querschnitt repräsentativ aber ohne jeglichen Konsens. Wir hoffen, Ihr Interesse geweckt zu haben und freuen uns über ein sicherlich konspiratives Gespräch. Mit freundlichen Grüßen Ihr Seite 11 von 11