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generator [2009/11/28 16:01] (aktuell) |
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+ | ====== Generator ====== | ||
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+ | ===== generatoren im Elektrofahrzeug ===== | ||
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+ | Manche Elektrofahrzeugbesitzer verwenden einen Generator (hier ist gemeint der mit einem Verbrennungsmotor gekoppelte elektrische Generator) , um mit dem Aufladen der [[Cityel Akkus|Akkus]] während der Fahrt die Reichweite zu erhöhen. Das gelbe vom Ei ist so ein " | ||
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+ | Siehe auch [[CityEl Anhänger]] | ||
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+ | Ein elektrischer Generator (v. lat. generare: hervorholen, | ||
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+ | ===== Wirkungsweise ===== | ||
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+ | Allen elektrischen Generatoren ist das Prinzip gemeinsam, mechanische Leistung in elektrische Leistung umzuwandeln. Die mechanische Leistung wird dem Generator in Form der Drehung einer mechanischen Welle zugeführt. Die Umwandlung dieser Energie in elektrische Energie beruht im Wesentlichen auf der Lorentzkraft, | ||
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+ | Im Generator wird zur Ausnutzung dieses Prinzips durch die mechanische Welle im Innern des Generators der Rotor (häufig auch Läufer) gegenüber dem Stator (dem Gehäuse/ | ||
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+ | Die erzeugte elektrische Leistung ist also quantitativ äquivalent zu der eingeführten mechanischen Leistung, abzüglich der auftretenden Verluste. Damit folgt die Leistungsgleichung eines elektrischen Generators: | ||
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+ | Pel = Pmech − Pv | ||
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+ | Pel ist die erzeugte elektrische Leistung, Pmech ist die zugeführte mechanische Leistung, Pv ist die Verlustleistung. | ||
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+ | ===== Aufbau ===== | ||
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+ | Um die beschriebene Wirkungsweise zu gewährleisten, | ||
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+ | Der Rotor bei Kurzschlussläufer-Generatoren benötigt keine Stromzuführung, | ||
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+ | Ein zu vermeidender Betriebszustand ist der Lastabwurf, der ohne den Eingriff eines Reglers den Generator zerstören würde, weil die steigende Drehzahl zu extremen Fliehkräften in den Ankerwicklungen führt. | ||
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+ | ===== Großtechnische Generatoren ===== | ||
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+ | Großtechnische Generatoren bestehen aus einem Stator genannten feststehenden Teil, der im Prinzip eine große Induktionsspule mit Eisenkern darstellt. Der Stator ist in der Regel kein massiver Eisenkörper sondern wird zur Vermeidung von Wirbelströmen aus vielen einzelnen Blechlamellen aufgebaut. Bei Großgeneratoren werden diese Lamellen aus hochwertigem nichtkornorientierten Elektroband, | ||
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+ | Der Rotor besitzt entweder eine von außen über Schleifkontakte mit Gleichstrom versorgte Erregerwicklung (Synchrongenerator) oder ist als Käfigläufer ausgeführt (Asynchrongenerator). Moderne Generatoren zum Einsatz in Kraftwerken verfügen mittlerweile schon über bürstenlose Erregereinrichtungen. In jeder Phase der 3-poligen Statorwicklung (Induktionsspulen) wird durch Induktion eine Wechselspannung erzeugt. Durch den Versatz der Statorspulen um jeweils 120 Grad wird, unabhängig von der Polpaarzahl bzw. Drehzahl, dreiphasiger Drehstrom erzeugt. Die heute verwendeten Großgeneratoren für Kraftwerke sind beinahe ausnahmslos Drehstromgeneratoren für eine Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz (landesspezifisch). | ||
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+ | Die Strangspulen von Großgeneratoren erwärmen sich im Betrieb erheblich und müssen daher gekühlt werden. Die Spulen im Stator werden mit Wasser gekühlt, die im Rotor dagegen mit [[Wasserstoff]], | ||
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+ | Je nach Höhe ihrer magnetischen Erregung geben Großgeneratoren ihre reine [[Wirkleistung]] ab oder liefern zusätzlich [[Blindleistung]] ins Stromnetz, die von [[induktive Verbraucher|induktiven]] und [[kapazitive Verbraucher|kapazitiven Verbrauchern]] benötigt wird. | ||
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+ | Eine Besonderheit stellen die Generatoren zur Erzeugung von Bahnstrom dar. Wegen der Sonderstellung dieser Energieform sind diese Generatoren als Wechselstrom-Synchronmaschine ausgeführt und haben wegen der Netzfrequenz von 16,7 Hz nur eine Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute. Der magnetische Fluss innerhalb dieser Generatoren ist gegenüber dem Fluss in 50 Hz-Maschinen drei mal so groß. Diese Bauart benötigt daher entsprechend größere Querschnitte aus Eisen, Bahnstromgeneratoren werden aus diesem Grunde deutlich größer gebaut als vergleichbare Generatoren. Hinzu kommt ein mit doppelter Netzfrequenz umlaufendes und pulsierendes [[Drehmoment]] auf die zugehörige Turbine. Diese Pulsation wirkt sich auch auf die Fundamente der Maschine aus; der Generator wird daher auf Federn aufgestellt. Zwischen Turbine und Generator wird aus dem gleichen Grunde eine federnde Kupplung geschaltet. | ||
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+ | Der größte in Europa ausgeführte Generator entsteht zur Zeit im finnischen Kernkraftwerk Olkiluoto. Er wird nach seiner Fertigstellung eine Leistung von 1600 Megawatt haben. | ||
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+ | ===== Geschichte ===== | ||
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+ | ==== Erste Stromerzeugung durch Induktion ==== | ||
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+ | Den ersten bekannt gewordenen Wechselstromerzeuger baute Hippolyte Pixii auf Anregung von Ampère, das Modell (siehe Galerie) wurde 1832 aus zwei Spulen gefertigt unter der ein Hufeisenmagnet kreist. Der Strom wird noch in der Maschine durch einen Kommutator gleichgerichtet. Ebenfalls im Jahr 1832 wurde von Dal Negro ein schwingender Apparat zur Erzeugung, weitere nicht rotierende Stromerzeuger wurden von Gauss und anderen gebaut. | ||
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+ | ==== Erster großtechnischer Einsatz von Wechselstromgeneratoren ==== | ||
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+ | Der Wechselstromgenerator der Gesellschaft Alliance (siehe Galerie) nach einer Anregung von Professor Floris Nollet (Brüssel) aus dem Jahr 1849, war der erste Generator, der in der Industrie nennenswerten Einsatz fand. Der gedachte Einsatzzweck der Maschinen war es, Wasser elektrochemisch zu zerlegen, um Leuchtgas für die Beleuchtung zu gewinnen. Tatsächlich dienten die meisten Maschinen jedoch ohne Kommutator in englischen und französischen Leuchttürmen zum Betrieb von Bogenlampen; | ||
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+ | ==== Erste Generatoren ohne Dauermagneten ==== | ||
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+ | Als Erfinder des Generators ohne Permamentmagnete gelten Werner von Siemens und der Ungar Ányos Jedlik. 1866 entdeckte Siemens das dynamoelektrische Prinzip und baute eine erste Dynamomaschine und bereits 6 Jahre vor ihm Ányos Jedlik, dessen Erfindungen aber weitgehend unbekannt blieben. | ||
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+ | ==== Erste Mehrphasenwechselstromgeneratoren ==== | ||
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+ | Im Rahmen der Frankfurter internationalen Industrie-Ausstellung wurden 1891 Wechselstrommaschinen gezeigt, die speziall zur Erzeugung von Mehrphasenwechselstrom gebaut wurden. Den ersten dieser Generatoren hatte bereits Friedrich August Haselwander im Jahre 1887 gebaut. Dieser lieferte bereits Dreiphasenwechselstrom. Der Amerikaner Charles Bradley erwarb schon anfangs 1897 ein Patent für einen Zweiphasenwechselstromgenerator. Weiterhin wurde eine Wechselstrommaschine der Firma Schuckert und ein Generator von Brown, Boveri & Cie. (siehe Galerie) vorgestellt. | ||
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+ | ==== Erste großtechnische Kraftwerke ==== | ||
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+ | In der Folgezeit wurden zahlreiche Kraftwerke gebaut, die ihre Energie teils aus Wasserkraft, | ||
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+ | ====== Siehe auch ====== | ||
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+ | * [[CityEl Anhänger]] | ||
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+ | * [[Wärmekraftwerk]] | ||
+ | * [[Kohlekraftwerk]] | ||
+ | * [[Kernkraftwerk]] | ||
+ | * [[Wasserkraftwerk]] | ||
+ | * [[Windenergieanlage]] | ||
+ | * [[Elektrische Maschine]] | ||
+ | * [[Erregermaschine]] | ||
+ | * [[Unipolarmaschine]] | ||
+ | * [[Turbogenerator]] | ||
+ | * [[Lichtmaschine]] | ||
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+ | ===== Literatur ===== | ||
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+ | * Christ, " | ||
+ | * Günter Franz, " | ||
+ | * Reinhard Mayer, " | ||
+ | * Niethammer, F., "Ein- und Mehrphasen-Wechselstrom-Erzeuger", | ||
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+ | ====== Links ====== | ||
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+ | * [[http:// | ||
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