| Elektrische Maschinen: Generatoren, Motoren |
In der elektrischen Energietechnik versteht man unter einem Generator ganz allgemein eine Vorrichtung zur Wandlung verschiedener Energieformen in Elektroenergie. Neuere technische Entwicklungen wie Solarzellen oder Brennstoffzellen können als Beispiele für statische Generatoren angeführt werden, die keine beweglichen Teile besitzen. Der weit überwiegende Teil der gegenwärtigen Stromerzeugung geschieht jedoch mit Hilfe von Maschinengeneratoren, die Rotationsenergie (Energie der Drehbewegung) in Elektroenergie wandeln.
Die physikalische Grundlage für die Stromerzeugung bildet hier das Induktionsgesetz, welches besagt, dass in einer im Magnetfeld bewegten elektrischen Leiterschleife ein Stromfluss entsteht. Aus Bewegungsenergie entsteht so Elektroenergie. Dieses Prinzip lässt sich auch umkehren: Auf eine von Strom durchflossene Leiterschleife im Magnetfeld wirkt eine Kraft, welche in eine Bewegungsenergie umgesetzt wird, sofern der Leiter beweglich angebracht ist.
Die elektrische Maschine ist die technisch perfektionierte Anwendung des Induktionsgesetzes. Sie besteht aus einem feststehenden Teil, dem Ständer, und einem beweglichen Teil, dem Läufer. Wird der Maschine an den Anschlussklemmen Elektroenergie zugeführt, versetzt sich der Läufer in eine Drehbewegung und sie arbeitet als Elektromotor. Wird der Läufer mechanisch angetrieben, kann an den Anschlussklemmen Elektroenergie entnommen werden und die Maschine arbeitet als Generator. Ein und die selbe Maschine kann also sowohl im Motor- als auch im Generatorbetrieb arbeiten, wobei der Umwandlungswirkungsgrad bei beiden Betriebsarten mehr als 90 % betragen kann.

Man kann elektrische Maschinen in grundsätzliche Bauarten einteilen, die sich in wichtigen Details ihrer inneren Wirkungsweise unterscheiden und für verschiedene Einsatzgebiete optimiert wurden. Folgende Arten werden als Generatoren in Wasser- und Windkraftanlagen, sowie in Blockheizkraftwerken eingesetzt:
- stark verbreitet bei netzgekoppelten Anlagen
- einfacher und robuster Aufbau, kostengünstig
- Betrieb nur im Zusammenhang mit dem öffentlichen Stromnetz möglich
- Leistungen bis ca. 1.500 kW- Betrieb bei festen Drehzahlen
- in netzgekoppelten Anlagen größerer Leistung
- bei netzunabhängigen Anlagen im gesamten Leistungsbereich, bei Anlagen für den
Notstrombetrieb
- durch drehzahlvariablen Betrieb vorteilhafte Anpassung an schwankendes Energieangebot der regenerativen Energien
- bei Anlagen zur Batterieladung einsetzbar
- wartungsaufwändig aufgrund eingesetzter Verschleißteile (Kohlebürsten)
- evtl. für den Eigenbau kleiner Wind- und Wasserräder interessant (Gleichstrommotoren aus dem Spielzeug- oder KfZ-Bereich können hier als Generatoren betrieben
werden)
- im kommerziellen Bereich von Synchrongeneratoren mit nachgeschalteten Gleichrichtern verdrängt
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