Der Synchrongenerator

Zur Umwandlung mechanischer in elektrische Energie findet vor allem der Synchrongenerator Anwendung

Ein Synchrongenerator ist in der Lage mithilfe von einem durch Spulen oder Permanentmagneten erzeugten Magnetfeld und der daraus resultierenden Drehbewegung des Rotors Strom zu erzeugen. Wird von einem Synchrongenerator eine sehr hohe Leistung abverlangt, so wird das Magnetfeld zumeist mithilfe von starken Elektromagneten erzeugt.

Synchrongenerator
Foto: sydeen / 123RF

Für eine geringere Leistung genügen zumeist Permanentmagnete, um das für die Drehbewegung benötigte Magnetfeld zu erzeugen. Für die notwendige elektrische Erregung wird dem Rotor über Kohlebürsten und Schleifringe Gleichstrom zugeführt, welcher entweder mithilfe einer an die Generatorwelle angebauten Gleichstrom-Erregermaschine oder durch einen außenerregten Wechselstromgenerator, der ebenfalls direkt auf der Welle des Generators angebracht ist, erzeugt wird.

Der Stator setzt sich bei einem Synchrongenerator in der Regel aus Magneteisenblechen zusammen, welche besonders geschichtet, voneinander isoliert werden. Durch die Bewegung des Rotors werden bei einem Synchrongenerator mithilfe der Wicklungen, welche sich am Stator befinden, und den mit der Drehung des Rotors mitlaufenden und wechselnden Magnetfeldern in jeder einzelnen Wicklung Wechselstrom erzeugt. Dieser Wechselstrom weist in Bezug auf die Frequenz eine Synchronität zur Drehzahl des Rotors auf. Je nach Verschaltung und Anordnung der Wicklungen kann somit entweder einphasiger oder dreiphasiger Wechselstrom erzeugt werden.

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Turbogeneratoren als große Ausführungen des Synchrongenerators

Sehr große Ausführungen von Synchrongeneratoren, welche auch teilweise Turbogeneratoren genannt werden, finden sich beispielsweise in Wärmekraftwerken, wobei die Generatoren zumeist mit Dampfturbinen angetrieben werden. Grundsätzlich kann jeder Synchronelektromotor als Synchrongenerator zu Stromerzeugung benutzt werden. Hierbei ist es in der Regel egal, ob es sich um einen permanenterregten oder fremderregten Synchronmotor handelt. Beispielsweise werden Synchronmaschinen in großen Pumpkraftwerken als Motoren für den Antrieb der Pumpen und als Generator für die Stromerzeugung eingesetzt.