Auslegung einer Laufwasserturbine

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo zusammen,

im Zuge einer Studienarbeit ist es meine Aufgabe, eine grobe Simulation in Matlab durchzuführen, die mir die Leistung einer Laufwasserturbine ausspuckt. (Flusskraftwerk)

Eingangsparameter: Volulumenstrom Q und Fallhöhe H
Ausgangsparameter: Leistung P

Die Grundformel lautet ja:
P = rohWasser * g * H * Q * Wirkungsgrad

Das kann  jedoch nicht alles sein. Ich stelle es mir jedenfalls so vor, dass die Turbine (genauer eine Kaplanturbine) eine Nennleistung Pnenn hat, die maximal erreicht werden kann, egal wie groß Q und H sind. Ich würde also ersteinmal eine Turbine von einem Hersteller suchen, die den gegebenheiten des Flusses entspricht, so das sie möglichst lange im Jahr auf Nennleistung betrieben werden kann.
Zu meinem eigentlichen Problem:
Ich weiß, dass die Drehzahl geregelt werden muss, dass der Generator die gleiche Drehzal hat (es gibt kein Getriebe) und die Frequenz bei 50 Hz ±0,3 iegen sollte. Doch wie komme ich auf die Drehzahl? Ich steh aufm Schlauch und sehe den Zusammenhang zwischen der abgegeben Leistung, der Drehzahl und der Frequenz nicht.

Gruß,
Klaus

#2

Hallo!
Es muss für jede Turbine ein Diagramm geben, in dem Drehmoment, Drehzahl und Wassermenge Q bei bestimmter Fallhöhe verknüpft sind.
Voraussetzung Drehzahl = Konstant.
Das ist die Annahme, auf der alle weiteren Rechnungsgäge beruhen. Auch alle Umrechnungen von Leistung in Drehmoment.

Ausgehend von der abgegebenen elektrischen Leistung im Bereich Min-Max ergibt sich das Drehmoment Min-Max an der Generatorwelle = Turbinenwelle.
Im Diagramm liest man ab die dazugehörigen Durchflussmengen Min-Max.
Diese Werte muss man etwas korrigieren, da die Fallhöhe nie ganz genau gleich ist.

#3

Hallo Fragewurm,

Diese Werte muss man etwas korrigieren, da die Fallhöhe nie
ganz genau gleich ist.

Ist meist so, dass Flusskraftwerke bei Hochwasser die geringste Leistung bringen :frowning:

Der Pegel des Oberwassers ist fest durch die Staustufe begrenzt.
Bei Hochwasser ist dann aber der Pegel des Unterwassers am höchsten, also die Pegeldifferenz am kleinsten.

MfG Peter(TOO)

#4

VIelen Dank für die eure Antworten.
Das Hilft schonmal weiter. Ich hatte gehofft ohne die Muscheldiagramme auszukommen, weil es doch nicht so leicht ist, die in Matlab unterzubringen :wink:
Ich beführchte ich muss einfach erstmal von einem vereinfachten Modell ausgehen, in dem die Drehzahl im ersten Schritt konstant bleibt und theoretisch lediglich von der Schaufelstellung der Turbine geregelt wird.
Die Überlegung bezüglich des Pegelstandes werde ich jedoch einbauen.

Gruß

#5

Moin, moin,

es gäbe ja noch die Möglichkeit, die Drehzahl zu ignorieren, über Gleichrichter eine „Zwischenspannung“ als Gleichstrom / -spannung zu erzeugen und damit auf einen Wechselrichter zu gehen.

Hat einige Verluste, aber die Drehzal ist zu vernachlässigen.

Möglich ist Vieles tugu

1 Like