Dampfmaschine
Video-Links:

Freitag, 13.04.2012:
Handy Akku mit einer Dampfmaschine laden!
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Donnerstag, 12.04.2012:
Inbetriebnahme Dampf-
maschine. (Chemnitz)
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Montag, 09.04.2012:
Sulzer Dampfmaschine
in Aktion (Zürich)
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Sulzer Dampfmaschine No.5018


Bild "Sulzer_Dampfmaschine_klein.jpg"
Sulzer Dampfmaschine 1930
Vor unserer Schule steht in einem Glasgebäude eine Sulzer-Gleichstrom-Dampfmaschine (Bauart Stumpf), die im Jahre 1930 gebaut wurde und der Firma Maggi bis 1992 Strom lieferte. Zuletzt jedoch nur noch bei Stromausfall, oder wenn Spitzenleistungen gefordert waren. Die Maschine konnte 625 kVA elektrische Leistung produzieren. Der Dampfverbrauch lag hierbei bei ca. vier Tonnen pro Stunde. Ihr Gewicht beträgt 70 Tonnen, das Schwungrad hat einen Durchmesser von 4,5 Meter. Diese Dampfmaschine ist ein Geschenk der Stadt Singen zum 100. Geburtstag der Hohentwiel-Gewerbeschule im Jahre 1992.

Die Bezeichnung Gleichstrom-Dampfmaschine bezieht sich nicht auf die Art der produzierten elektrischen Energie, sondern auf das Prinzip der Dampfzuführung. Das Schwungrad unserer Dampfmachine besteht aus einer 40 poligen Drehstrom-Synchronmaschine. Bei einer Drehzahl von 150 Umdrehungen/Minute erzeugten 20 Polpaare die geforderte Netzfrequenz von 50Hz*. Der elektrische Maschinensatz wurde von der Maschinenfabrik Oerlikon hergestellt und dann an die Gebrüder Sulzer AG Ludwigshafen geliefert. Die Seriennummer auf der Erregereinheit des elektrischen Maschinensatzes lautet: 136120. Der Schwungradgenerator trägt die Nummer 136119.

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Doppelfrequenzmessgerät MFO 1930
Erhalten geblieben ist auch ein Steuerschrank mit diversen Messgeräten. Diese Einrichtung diente dazu die Anlage während des Betriebes zu kontrollieren. Es finden sich Messgeräte für Strom, Spannung, Leistung und ein sogenannter Doppelfrequenzmesser (Zungenfrequenzmesser). Dieses wichtige Messgerät wurde benötigt, um den Generator auf das öffentliche Stromnetz aufschalten zu können. Bevor eine Drehstrom-Synchronmaschine ihre Energie in das öffentliche Stromnetz einspeisen kann, sind bestimmte Synchronisationsbedingungen (auch Parallelschaltbedingungen) einzuhalten. Dazu gehört, das die Frequenz der Anlage exakt mit der des zu speisenden Netzes übereinstimmt (50Hz). Ist dies nicht der Fall, "zieht" das Netz den Generator schlagartig mit und es entstehen sehr große Kräfte (Momente). Diese wirken auf die Maschine und das Maschinenfundament. Große Schäden oder sogar die Zerstörung wären die Folge. Grund: Ein einzelner Synchrongenerator wäre wohl kaum in der Lage seine Drehzahl allen angeschlossenen Kraftwerken "aufzuzwingen"! (Wasser-Kohle-Atom). Der exakte Gleichlauf wurde mit Hilfe des Doppel-Frequenzmessgeräts (Synchronoskop) überprüft. Die Regulierung der Drehzahl erfolgte manuell über die Stellräder der Dampfmaschine. In modernen Anlagen wird nicht mehr von Hand synchronisiert. Diese Aufgabe wird in Kraftwerken von der Leittechnik übernommen und bedarf, außer der Auslösung, keines menschlichen Eingriffs mehr. Im Falle unserer Solaranlage übernimmt diese Funktion der Wechselrichter.

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Schaltschrank
Dampfmaschinen kommen heutzutage nicht mehr als Antrieb für Synchronmaschinen zum Einsatz. Ihr Wirkungsgrad und der enorme Wartungsaufwand machen sie unwirtschaftlich. Ganz abgesehen von den ökologischen Auswirkungen (Kohlendioxid). Zur Erzeugung nutzbarer elektrischer Energie musste im Schnitt die 10fache Menge Energie in Form von Primärbrennstoffen wie Kohle, Gas oder Erdöl aufgewendet werden. Eine Dampfmaschine erforderte zudem "eine rund um die Uhr" Betreuung durch mehrere Mechaniker, die sich um Schmierung, Feuerung oder Instandhaltung kümmern mussten.

Der ehemalige Dampfgenerator der Firma Maggi steht symbolisch für den wirtschaftlichen Aufstieg der Stadt Singen und der Region Hegau-Bodensee. Ohne diese Technik hätte es die industrielle Revolution nicht gegeben. Jedes Windrad und jede Solaranlage richtet sich auch heute noch nach den Vorgaben der über 150 Jahre alte Technologie: Alle Anlagen müssen Ihre Energie so in das öffentliche Stromnetz speisen, dass genau wie damals, dem Endverbraucher 230/400Volt und 50Hz zur Verfügung stehen. Dies geschieht heute jedoch viel effizienter und klimaverträglicher als früher...

*Information: 50 Hertz (Hz) bedeutet: 50 Schwingungen (Umdrehungen) pro Sekunde. Dies entspricht bei einer 1 polpaarigen Maschine einer Drehzahl von 3000 U/min. Es wäre technisch jedoch nur sehr schwer zu realisieren eine 70 Tonnen schwere Anlage mit einer solch hohen Drehzahl zu betreiben. Aus diesem Grund wird mit einer Vielzahl von Polen gearbeitet. Dadurch kann die Drehzahl, bei konstant bleibender Netzfrequenz von 50 Hertz, abgesenkt werden. Die an der HGS ausgestellte Anlage arbeitete einstmals mit 150 U/min und 20 Polpaaren (40 Polen).