Environmental Engineering Reference
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Anlagen mit Getriebe, Übersetzung von etwa 1:100 und Generatoren mit Drehzahlen um
1 500 1/min,
Á
Anlagen mit Getriebe, Übersetzung von etwa 1:10 und Generatoren mit Drehzahlen um
150 1/min sowie
Á
getriebelose Anlagen, Übersetzung also 1:1 und Generatoren mit extrem niedrigen Dreh-
zahlen um 15 1/min.
Der Wegfall des Getriebes bei der letztgenannten Variante verringert den Aufwand für die Me-
chanik beträchtlich und führt dort zu Kosten-, Volumen- und Gewichtseinsparungen. Aller-
dings ist das Gegenteil für die Elektrotechnik der Fall: Elektrische Maschinen mit kleineren
Bemessungsdrehzahlen werden schwerer, voluminöser und teurer. Offensichtlich wegen der
Vermeidung des Getriebes, das eines guten Entwurfs und guter Fertigung bedarf, ist in den
letzten Jahren ein gewisser Trend hin zu getriebelosen Anlagen festzustellen.
Á
8.11 Übungsaufgaben
Drehstromsysteme:
Eine Windenergieanlage speist Leistung in ein Drehstromnetz ein. Die
Netzspannung beträgt 690 V (Effektivwert der verketteten Spannung). Es wird einNetzstrom
von 1 500 A bei einem Verschiebungsfaktor cos
'
=
0,8 kapazitiv eingespeist.
1. Wirk-, Blind- und Scheinleistung sind zu bestimmen.
2. Welche Blindleistung, z. B. von einemparallel einspeisenden Blindleistungsstromrichter,
ist erforderlich, um die eingespeiste Blindleistung zu kompensieren (auszulöschen).
3. Auf welchen Wert könnte der Netzstrom reduziert werden, wenn die Wirkleistung aus
Teil (a) mit optimalem cos
'
=
1 eingespeist würde?
Transformator:
Eine Windenergieanlage in Niederspannungsausführung speist über einen
Drehstromtransformator in das Mittelspannungsnetz ein. Daten des Transformators:
S
N
=
3MVA,
U
1N
=
10 kV,
U
2N
º
690 V, Schaltungsart Dyn5;
u
R
=
0,03,
u
X
=
0,05; (
u
R
ohmscher,
u
X
induktiver Anteil der relativen Kurzschlussspannung);
w
1
/
w
2
=
14,925. Der Transforma-
tor wird primärseitig am 10-kV-Netz betrieben. Es wird das vereinfachte Kurzschlussersatz-
schaltbild vorausgesetzt.
1. Der Transformator wird sekundärseitig im Leerlauf betrieben. Zeichnen Sie das Ersatz-
schaltbild. Der Spannungsabfall an den primärseitigen Reaktanzen soll wegen des klei-
nen Magnetisierungsstroms vernachlässigt werden. Bestimmen Sie die Sekundärspan-
nung für diesen Leerlaufpunkt.
2. Oberspannungsseitig am Transformator werde jetzt eine reine Wirkleistung von 2MW
bei 10 kV ins Netz eingespeist. Wie groß ist der erforderliche Wirkstrom?
3. Der Wirkstrom aus Teil 2 wird über den Transformator in das 10-kV-Netz mit fester Span-
nung von 10 kV eingespeist. Welcher Spannungsabfall ergibt sich an den Transformator-
reaktanzen in Betrag und Phase, bezogen auf die Oberspannungsseite und auf die Unter-
spannungsseite. Welche Spannung ergibt sich an der Unterspannungsseite?
4. Es werde zusätzlich ein Blindstrom von 30% des Wirkstroms eingespeist, einmal kapa-
zitiv, einmal induktiv. Welche Spannung ergibt sich in diesen Fällen auf der Niederspan-
nungsseite des Transformators?
