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Was ist das Funktionsprinzip eines Generators?

Das Funktionsprinzip eines Generators basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, das auch als Faradaysches Gesetz bekannt ist. Dieses Prinzip besagt, dass in einer geschlossenen Spule ein Wechselstrom induziert wird, wenn sie in ein sich änderndes Magnetfeld gebracht wird. Dies ist das grundlegende Funktionsprinzip eines Generators.

Wenn die Antriebsmaschine den Generatorläufer mit einer Drehzahl von n antreibt, wird im Generatorläufer durch die Wirkung des Erregers ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Dieses rotierende Magnetfeld schneidet nacheinander die geschlossenen Spulen der Generatorständerwicklung und erzeugt einen Wechselstrom. Da sich der Läufer normalerweise mit einer Drehzahl von 3000 U/min dreht, hat der erzeugte Strom eine Frequenz von 50 Hz, die als Wechselstrom mit Industriefrequenz bekannt ist.

Warum kann eine Erhöhung der Leistung der Antriebsmaschine die Leistung des Generators erhöhen?

Nachdem der Generator an das Stromnetz angeschlossen wurde, erhöht eine Steigerung des Dampfstroms zur Dampfturbine nur die Last des Aggregats, aber die Drehzahl steigt nicht. Dies liegt daran, dass die Drehzahl des Generatorsatzes nach dem Anschluss an das große Stromnetz mit der Frequenz des Stromnetzes übereinstimmen muss. Daher hat unabhängig davon, wie viel Dampf einem einzelnen Aggregat zugeführt wird, dessen Einfluss auf die Drehzahländerung nur eine geringe Wirkung. Die Änderung der Aggregatlast ist jedoch sehr deutlich. Das genaue Prinzip ist wie folgt:

Wenn der Generator im Inselbetrieb läuft, kann durch die Anpassung seiner Drehzahl seine Frequenz geändert werden. Sobald er an das Stromnetz angeschlossen ist, wird die Frequenz des mit dem Netz verbundenen Generatorsatzes bei 50 Hz gehalten, sodass der Generator auch seine Nenndrehzahl beibehält. Die Drehzahl des Aggregats ändert sich entsprechend den Schwankungen der Netzfrequenz. Daher wird als Antriebsmaschine des Generators, also der Dampfturbine, die Änderung des Dampfstroms nur dazu verwendet, das elektromagnetische Drehmoment des Generators zu überwinden. Dadurch wird lediglich die Ausgangsleistung des Generators geändert und mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt, ohne die Drehzahl zu erhöhen. Wenn hier der Dampfstrom der Dampfturbine erhöht wird, steigt die elektrische Last, und der Elektrotechniker erhöht entsprechend auch den Erregerstrom, was in der Fachsprache als Zuführung von Blindleistung bezeichnet wird. Die von der Dampfturbine wahrgenommene Last wird in der Elektrotechnik hingegen als Wirkleistung bezeichnet.