Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
Systemparameter:
P
N
=
2MW
(mechanische Nennleistung)
c
P
=
0,5
(Leistungswert)
Ω
=
1,2
(Dichte der Luft)
r
=
50m
(Rotorblattlänge)
N
N
=
1800 1/min (Nenndrehzahl)
p
=
2
(Polpaarzahl)
ü
=
100
(Übersetzung des Getriebes)
U
Netz
=
690
V
(verkettete Netzspannung)
1. Handelt es sich um ein drehzahlstarres oder ein drehzahlvariables System? Begründung!
2. Welche Windgeschwindigkeit muss gegeben sein, um mit den Rotorblättern die Nenn-
leistung
P
N
der Anlage erzeugen zu können? (
P
=
0,5
c
p
ΩA
v
v
wind
;
A
v
: vom Rotor über-
strichene Fläche)
3. Mit welcher Umlaufgeschwindigkeit
N
rotor
drehen die Rotorblätter im Wind, wenn der
Generator mit Nenndrehzahl betrieben wird?
4. Wie hoch ist das Drehmoment
M
N
am Rotor der Maschine, wenn die Anlage Nennleis-
tung erzeugt?
5. Berechnen Sie die Netzströme, die Wirk- und die Blindleistung die ins Netz gespeist wer-
den für den Fall, dass die Windenergieanlage Nennleistung erzeugt.
6. Zeichnen Sie das Drehzahl-Drehmoment-Diagrammder Maschine amNetz undmarkie-
ren Sie den Nennbetriebspunkt. Wie ändert sich das Diagramm, wenn die Ständerspan-
nung der Maschine proportional zur Drehzahl geändert wird.
7. Zeichnen Sie das Blockschaltbild des Leistungselektronik-Generatorsystems mit Gene-
rator, Umrichter, Getriebe und Netz. Warumwird ein Getriebe benötigt?
8. Zeichen Sie die vereinfachte
UI
-Kennlinie des Umrichters und der Maschine. Kenn-
zeichnen und benennen Sie die Grenzen des Betriebs.
Antriebsstrang mit doppeltgespeister Asynchronmaschine:
Eine kleine Windenergieanlage
ist mit einer doppeltgespeisten, vierpolpaarigen Asynchronmaschine und mit einem Um-
richter in Zweistufenschaltung ausgestattet. Daten der doppeltgespeisten Asynchronma-
schine
P
1N
=
25 kW,
U
1N
=
400 V,
R
1
=
0,15≠,
R
0
2
0
2
=
49 mH,
f
1N
=
50Hz, 2
p
=
4. Die Asynchronmaschine wird ständerseitig am Netz und sekundärsei-
tig amUmrichter sowie mit konstanter Ständerflussverkettung betrieben.
1. Das Zeigerdiagramm für Leerlaufbetrieb mit Synchrondrehzahl und mit 1,3-facher Syn-
chrondrehzahl ist zu erstellen. In beiden Fällen ist zusätzlich das Zeigerdiagramm zu er-
stellen, wenn zusätzlich im ersten Fall nur die Rotorwirkspannung und im zweiten Fall
nur die Rotorblindspannung um 5% erhöht werden.
2. Die Ständerblindleistung soll zu null gesteuert werden. Die Maschine gibt als höchste
Wirkleistung 22 kWbei einer Drehzahl von 1 950 1/min an den Umrichter ab. Bestimmen
Sie das Moment, den Schlupf, die Drehzahl, den Ständerstrom, den Verschiebungsfak-
tor, den Wirkstrom, den Blindstrom und die Ständerspannung, den Rotorstrom und die
Rotorspannung.
Für die folgenden Unterpunkte gelten die Daten des Umrichters:
U
DC
=
1,35
·
=
0,12≠,
L
1
=
L
=
50mH,
L
1h
p
2
·
400 V.