Experimentiertafeln

experimentiertafeln

 

Auf 10 fahrbaren Tafeln sind beidseitig grundlegende Experimente zur Elektrizitätslehre aufgebaut, die der Besucher selbst bedienen kann.

Thematisch beginnen die Experimente beim einfachsten Stromkreislauf und gehen über die elektromagnetische Induktion bis zur Elektrizitätsverteilung und zur Sicherheit im Umgang mit Elektrizität.

 

 

Themen der einzelnen Tafeln:

Powerpoint-Präsentation download

Hydraulische Anlage

wasserfassung

Alles, was ein Wasserkraftwerk zur Stromerzeugung benötigt, ist vorhanden: Wasserfassung, Zuleitung, Turbine, Generator und Steuerung Die Anlage ist absolut „fehlertolerant“, d.h. auch absichtliche Fehlmanipulationen führen zu keinem Defekt der Anlage.

Alle beweglichen Teile und alle stromführenden Elemente sind berührungssicher abgedeckt. Auch unerfahrene Personen können die Anlage völlig gefahrlos in Betrieb nehmen. Die Anlage wird durch geschultes Personal vorgeführt; unter Anleitung können auch Besucher die Anlage bedienen.

Maschinengruppe

maschinengruppe

 
Das Peltonlaufrad

peltonlaufrad» Wikipedia

Das Peltonlaufrad im Lehrkraftwerk hat 22 Becher und einen Laufradaussendurchmesser von 0.26m.
Die Nenndrehzahl beträgt 1000 Umdr./min, die hydraulische Leistung 2.7 kW bei einer Wassermenge von 7 l/s.

 

Kleine Turbinen

turbinen» Wikipedia

Kleine Turbinen werden mit Schwungrädern ausgerüstet, um die Drehzahl mit dem Turbinenregler besser konstant halten zu können und um Druckstösse in der Druckleitung vermeiden zu können.

Generatoren

generatorenAsynchrongenerator     Synchrongenerator
» Wikipedia               » Wikipedia

6-poliger Asynchrongenerator, mit zuschaltbaren Kondensatoren für Inselbetrieb; Leistung: 2kW

 

6-poliger Synchrongenerator, fremderregt; Leistung: 1,3kW

Die Turbine und die beiden Generatoren sind gekuppelt und laufen stets miteinander, elektrisch sind die Generatoren aber getrennt bedienbar.

Eine installierte Drehmoment- und Drehzahlmessung erlaubt die Bestimmung der Wellenleistung.

 

 
Steuerung

  • Turbinenregler: SULZER SICOS Compact
  • Steuerung: SAIA SPS, PCD 2 mit MAUEL-Bedienterminal und Prozessleitsystem COVAG/Wizcon. Kurzfristige Stromausfallsicherung mit USV; Fernüberwachung mit Telealarm

 

Steuerschrank

steuerschrank

 

Sogenannter Black-Start-Betrieb:

Der Rotor des Synchrongenerators besitzt im ausgeschalteten Zustand eine kleine Restmagnetisierung; sie reicht aus für eine Spannung von ca. 2,5V bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute. Diese Generatorspannung kann benützt werden, um den Rotor zusätzlich zu magnetisieren (über die Schleifringe, wie bei normalem Betrieb). Dadurch erhöht sich natürlich die Generatorspannung und somit wiederum die zusätzliche Magnetisierung, etc. Lawinenartig stellt sich eine höhere Spannung ein (bis einige hundert V sind möglich). Gleichzeitig wird der Generator aber belastet, die Turbine dadurch gebremst. Von Hand können nun die Düsenöffnung und die Erregung des Generators so geregelt werden, dass die übliche Netzwechselspannung von 230V, 50Hz erzeugt wird.

Im sogenannten Insel-Betrieb können dem Generator Glühlampengruppen von insgesamt bis zu 2,1kW Leistung angeschlossen werden. Je nach Belastung sind natürlich verschiedene Einstellungen der Düsenöffnung und der Erregung notwendig, die von Hand vorgenommen werden müssen. Idealerweise können sich so drei Personen gegenseitig „beschäftigen“.

schulung

Inselbetrieb:

Inselbetrieb heisst, dass sämtliche elektrische Energie, die innerhalb eines begrenzten Gebietes (z.B. eine Alp) benötigt wird, selbst zur Verfügung gestellt wird. Es besteht keine Verbindung zum öffentlichen Netz, aus dem bei Bedarf zusätzliche Energie bezogen werden könnte, bzw. in das bei überschüssiger Kapazität Energie abgegeben werden könnte.