Ar­beits­blatt: Kopp­lung von Kraft­wer­ken

Kom­pe­ten­zen:

Vor­aus­set­zun­gen:

3.3.2 (6) Funk­ti­ons­wei­se Ge­ne­ra­tor

Ziele:

• Den Ef­fekt einer ver­än­der­ten Dreh­ge­schwin­dig­keit (Dreh­fre­quenz) des Ge­ne­ra­tors bei einem ver­än­der­ten Leis­tungs­be­darf er­ken­nen.
• Die not­wen­di­ge An­pas­sung der Ein­gangs­leis­tung eines Kraft­werks an einen wech­seln­den Be­darf er­ken­nen.
• Die Ef­fek­te einer Zu­schal­tung von Kraft­wer­ken auf das Netz er­ken­nen.

Ma­te­ri­al­be­schaf­fung:

2 Elek­tro­mo­to­ren: z.B. Con­rad Elec­tro­nic

1 Kupp­lung: z.B. Con­rad Elec­tro­nic

2 Ver­bin­dun­gen: z.B. Con­rad Elec­tro­nic

Pro­blem­stel­lung:

Ein immer grö­ßer wer­den­der Be­darf an elek­tri­scher En­er­gie kann ein Kraft­werk oder auch nur Lei­tun­gen zer­stö­ren. Wel­chen Ef­fekt hat ein zu­ge­schal­te­tes So­lar­kraft­werk?

Dazu der fol­gen­de Ver­such:

Ein Motor (M) (ganz links in der Abb. 1) si­mu­liert hier eine Tur­bi­ne in einem Kraft­werk. Die Tur­bi­ne ist über eine Kupp­lung an einen Ge­ne­ra­tor (G) an­ge­schlos­sen. Der Ge­ne­ra­tor ver­sorgt bis zu 3 Glüh­lam­pen (z.B. 4V/0,2A). Ist nur eine Lampe an­ge­schlos­sen, leuch­tet diese in nor­ma­ler Hel­lig­keit.

Jetzt wird eine zwei­te Lampe und an­schlie­ßend die drit­te dazu ge­schal­tet.

Auf­ga­ben 1:

1. Kenn­zeich­ne zu b) die Lei­tungs­ab­schnit­te hohen Po­ten­zi­als mit roter und die mit dem Po­ten­zi­al 0 V mit blau­er Farbe. Ab­schnit­te mit an­de­ren Wer­ten kön­nen grüne Farbe be­kom­men.

2. Be­schrei­be die Be­ob­ach­tun­gen. Gehe hier­bei auf die Werte der Mess­ge­rä­te und auf die Dreh­fre­quenz der Kupp­lung ein.

3. Er­klä­re, warum der Strom vom Kraft­werk zu­neh­men muss, wenn die zwei­te Glüh­lam­pe dazu ge­schal­tet wird.

4. Er­läu­te­re, warum dann aber die Dreh­fre­quenz der Ge­ne­ra­to­r­ach­se klei­ner wer­den muss.

Dann wird eine be­leuch­te­te So­lar­zel­le durch das Schlie­ßen des Schal­ters S par­al­lel zum Kraft­werk und zu den Lam­pen ge­schal­tet.

Auf­ga­ben 2:

1. Er­klä­re, warum dabei der Kraft­werks­strom zu den Lam­pen ab­nimmt.

2. Er­läu­te­re den Ef­fekt der „Ent­las­tung“ des Kraft­werks durch die zu­ge­schal­te­te So­lar­zel­le.

3. Be­schrei­be, wel­che Ef­fek­te man ver­mut­lich durch eine Be­schat­tung der So­lar­zel­le hätte.

4. Dis­ku­tie­re mög­li­che Pro­ble­me der En­er­gie­ver­sor­gung von Haus­hal­ten durch das Zu­schal­ten von Solar- oder auch Wind­kraft­wer­ken.

5. Er­läu­te­re, wie man die von der So­lar­zel­le ge­lie­fer­te En­er­gie spei­chern könn­te.

Ar­beits­blatt: Kopp­lung von Kraft­wer­ken: Her­un­ter­la­den [docx][225 KB]

Wei­ter zu Lö­sun­gen