Sähkögeneraattorien oppimis- ja ominaisuuksien tutkimisympäristö
Pränni, Aki (2011)
Pränni, Aki
Kemi-Tornion ammattikorkeakoulu Lapin ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011121918882
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011121918882
Tiivistelmä
Kemi-Tornion ammattikorkeakoulu, Tekniikan ala
Koulutusohjelma Sähkötekniikka
Opinnäytetyön tekijä Aki Pränni
Opinnäytetyön nimi Sähkögeneraattorien oppimis- ja ominaisuuksien tutkimisympäristö
Työn laji Opinnäytetyö
päiväys 13.12.2011
sivumäärä 54 + 17 liitesivua
Opinnäytetyön ohjaaja DI Jaakko Etto
Yritys Kemi-Tornion ammattikorkeakoulu
Yrityksen yhteyshenkilö/valvoja DI Jaakko Etto
Työn lähtökohtana oli Kemi-Tornion ammattikorkeakoulun sähkölaboratorioiden kehittämishanke, jonka tarkoituksena on täydentää opetuskalustoa mm. sähkögeneraattoreiden ominaisuuksien oppimis- ja tutkimisympäristöllä. Tehtävänä oli opetuskäyttöön hankittavien tuuli-, vesi-, bensiini- ja dieselgeneraattoreiden tutkimisympäristöjen selvittely ja suunnittelu.
Työn alkuvaiheessa tutkittiin teoreettisesti alan kirjallisuuden pohjalta työn kannalta tärkeimpiä vaihtosähkökoneiden ominaisuuksia, tuulivoimalan ja vesivoimalan rakennetta sekä taajuusmuuttajaa. Seuraavaksi selvitettiin voimantuotantolaitteiden verkkoonliittyminen ja sähköverkon suojaus. Tämän jälkeen valittiin opetuskäyttöön soveltuvat laitteet. Laboratorioon tulevien pienvoimaloiden oppimis- ja tutkimisympäristöjen generaattoreita pyöritetään taajuusmuuttaja ohjatulla sähkömoottorilla. Pyörityksellä on tarkoitus simuloida eri tuulen nopeuksia vastaavia pyörimisnopeuksia. Koulun katolle tai läheisyyteen asennetetaan samanlaiset pientuulivoimalat kuin laboratorioon. Näin voidaan tutkia pientuulivoimalan toimintaa oikeissa olosuhteissa ja laboratoriossa.
Oppimisympäristöillä on tarkoitus antaa opiskelijoille realistinen käsitys erilaisien sähkögeneraattoreiden toiminnasta erilaisissa kuormitus tilanteissa sekä sähkögeneraattorien suojauksesta, säädöstä ja kytkemisestä sähköverkkoon nykypäivän tekniikalla.
Pienvoimalaitosten ja varavoimageneraattoreiden varsinainen hankintasuunnitelma kilpailutuksineen tulee ajankohtaiseksi myöhempänä ajankohtana, ja sen laatiminen sekä sekä osa tulevista pienvoimalaitoksista rajataan työn ulkopuolelle samankaltaisuuden vuoksi. Työn tuloksena luodun suunnitelman on tarkoitus toimia esisuunnitelmana testauslaitteistoja ostettaessa.
Asiasanat: tuulivoima, tahtikone, taajuusmuuttaja, hajautettu sähköntuotanto, generaattori
Koulutusohjelma Sähkötekniikka
Opinnäytetyön tekijä Aki Pränni
Opinnäytetyön nimi Sähkögeneraattorien oppimis- ja ominaisuuksien tutkimisympäristö
Työn laji Opinnäytetyö
päiväys 13.12.2011
sivumäärä 54 + 17 liitesivua
Opinnäytetyön ohjaaja DI Jaakko Etto
Yritys Kemi-Tornion ammattikorkeakoulu
Yrityksen yhteyshenkilö/valvoja DI Jaakko Etto
Työn lähtökohtana oli Kemi-Tornion ammattikorkeakoulun sähkölaboratorioiden kehittämishanke, jonka tarkoituksena on täydentää opetuskalustoa mm. sähkögeneraattoreiden ominaisuuksien oppimis- ja tutkimisympäristöllä. Tehtävänä oli opetuskäyttöön hankittavien tuuli-, vesi-, bensiini- ja dieselgeneraattoreiden tutkimisympäristöjen selvittely ja suunnittelu.
Työn alkuvaiheessa tutkittiin teoreettisesti alan kirjallisuuden pohjalta työn kannalta tärkeimpiä vaihtosähkökoneiden ominaisuuksia, tuulivoimalan ja vesivoimalan rakennetta sekä taajuusmuuttajaa. Seuraavaksi selvitettiin voimantuotantolaitteiden verkkoonliittyminen ja sähköverkon suojaus. Tämän jälkeen valittiin opetuskäyttöön soveltuvat laitteet. Laboratorioon tulevien pienvoimaloiden oppimis- ja tutkimisympäristöjen generaattoreita pyöritetään taajuusmuuttaja ohjatulla sähkömoottorilla. Pyörityksellä on tarkoitus simuloida eri tuulen nopeuksia vastaavia pyörimisnopeuksia. Koulun katolle tai läheisyyteen asennetetaan samanlaiset pientuulivoimalat kuin laboratorioon. Näin voidaan tutkia pientuulivoimalan toimintaa oikeissa olosuhteissa ja laboratoriossa.
Oppimisympäristöillä on tarkoitus antaa opiskelijoille realistinen käsitys erilaisien sähkögeneraattoreiden toiminnasta erilaisissa kuormitus tilanteissa sekä sähkögeneraattorien suojauksesta, säädöstä ja kytkemisestä sähköverkkoon nykypäivän tekniikalla.
Pienvoimalaitosten ja varavoimageneraattoreiden varsinainen hankintasuunnitelma kilpailutuksineen tulee ajankohtaiseksi myöhempänä ajankohtana, ja sen laatiminen sekä sekä osa tulevista pienvoimalaitoksista rajataan työn ulkopuolelle samankaltaisuuden vuoksi. Työn tuloksena luodun suunnitelman on tarkoitus toimia esisuunnitelmana testauslaitteistoja ostettaessa.
Asiasanat: tuulivoima, tahtikone, taajuusmuuttaja, hajautettu sähköntuotanto, generaattori