Spült man die Wasserturbine mit potenzieller oder kinetischer Energie, beginnt sie sich zu drehen. Schließt man den Generator an die Turbine an, kann dieser mit der Stromerzeugung beginnen. Erhöht man den Wasserstand, um die Turbine zu spülen, erhöht sich deren Drehzahl. Je größer der Wasserstandsunterschied ist, desto größer ist die von der Turbine gewonnene kinetische Energie und desto höher ist die umwandelbare elektrische Energie. Dies ist das Grundprinzip der Wasserkraft.
Der Energieumwandlungsprozess läuft folgendermaßen ab: Die Gravitationsenergie des vorgelagerten Wassers wird in kinetische Energie des Wasserstroms umgewandelt. Fließt das Wasser durch die Turbine, wird die kinetische Energie auf die Turbine übertragen, die den Generator antreibt und die kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Es handelt sich also um die Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie.
Aufgrund der unterschiedlichen natürlichen Bedingungen von Wasserkraftwerken variieren Leistung und Drehzahl der Wasserkraftgeneratoren stark. Kleine und schnelllaufende Wasserkraftgeneratoren mit Impulsturbinenantrieb sind meist horizontal, große und mittelschnelllaufende Generatoren hingegen vertikal aufgebaut. Da die meisten Wasserkraftwerke weit entfernt von Städten liegen, müssen sie ihre Stromlieferungen meist über lange Übertragungsleitungen durchführen. Daher stellt das Stromnetz höhere Anforderungen an die Betriebsstabilität der Wasserkraftgeneratoren: Die Motorparameter müssen sorgfältig ausgewählt werden; das Trägheitsmoment des Rotors ist hoch. Daher unterscheidet sich das Erscheinungsbild von Wasserkraftgeneratoren von Dampfturbinengeneratoren. Ihr Rotordurchmesser ist groß und die Länge kurz. Die Anlaufzeit und Netzanbindung von Wasserkraftgeneratoren ist relativ kurz, und die Betriebssteuerung ist flexibel. Neben der allgemeinen Stromerzeugung eignen sie sich insbesondere für Spitzenlastausgleichsanlagen und Notstromaggregate. Die maximale Leistung von Wasserturbinengeneratoren liegt bei 700.000 Kilowatt.
Das Prinzip eines Generators ist in der Physik der Oberstufe sehr klar. Sein Funktionsprinzip basiert auf dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion und dem Gesetz der elektromagnetischen Kraft. Daher besteht das allgemeine Konstruktionsprinzip darin, geeignete magnetische Leitfähigkeit und leitfähige Materialien zu verwenden, um einen Magnetkreis und einen Kreis für gegenseitige elektromagnetische Induktion zu bilden, um elektromagnetische Energie zu erzeugen und den Zweck der Energieumwandlung zu erreichen.
Der Wasserturbinengenerator wird von einer Wasserturbine angetrieben. Sein Rotor ist kurz und dick, die Anlaufzeit und Netzanbindung sind kurz, und die Betriebssteuerung ist flexibel. Neben der allgemeinen Stromerzeugung eignet er sich insbesondere zur Spitzenlastkappung und als Notstromaggregat. Die maximale Leistung der Wasserturbinengeneratoren liegt bei 800.000 Kilowatt.
Der Dieselgenerator wird von einem Verbrennungsmotor angetrieben. Er startet schnell und ist einfach zu bedienen, die Stromerzeugungskosten sind jedoch hoch. Er wird hauptsächlich als Notstromaggregat oder in Gebieten eingesetzt, in denen das große Stromnetz nicht ausreicht, sowie als mobiles Kraftwerk. Die Leistung reicht von mehreren Kilowatt bis zu mehreren Kilowatt. Das Drehmoment an der Dieselmotorwelle unterliegt periodischen Schwankungen, daher müssen Resonanzen und Wellenbrüche vermieden werden.
Die Drehzahl des Wasserkraftgenerators bestimmt die Frequenz des erzeugten Wechselstroms. Um die Stabilität dieser Frequenz zu gewährleisten, muss die Rotordrehzahl stabilisiert werden. Um die Drehzahl zu stabilisieren, kann die Drehzahl des Antriebs (Wasserturbine) in einem geschlossenen Regelkreis geregelt werden. Das Frequenzsignal des auszusendenden Wechselstroms wird abgetastet und an das Steuersystem zurückgemeldet, das den Öffnungs- und Schließwinkel der Leitschaufeln der Wasserturbine steuert und so die Ausgangsleistung der Wasserturbine regelt. Durch das Rückkopplungsprinzip kann die Drehzahl des Generators stabilisiert werden.
Beitragszeit: 08.10.2022
