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In allen heute bestehenden Kraftwerken - ausgenommen Fotovoltaik- und Brennstoffzellen-Anlagen - treiben verschiedene Turbinen(*) die Generatoren an.
(* Beispiele: Gas-, Dampf-, Wasser-Turbinen und Windräder)
In den Generatoren wird also die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt.
Ähnlich wie bei dem uns allen bekannten Fahrraddynamo dreht sich im Prinzip ein großer Magnet an Drahtspulen vorbei, dabei wird in den Spulen eine Wechsel-Spannung induziert.
(Vergleiche im Physikbuch: "Elektromagnetische Induktion und Generator")
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Der prinzipielle Aufbau eines Generators: Bei den in Kraftwerken eingesetzten Generatoren sind drei Spulen jeweils auf einem Kreis um den Magneten herum um 120° versetzt angeordnet.
Im Unterschied zum Fahrrad mit einer Spule und einem Dauermagneten verwendet man in Kraftwerksgeneratoren einen Elektromagneten als Rotor.
In den drei baugleichen Spulen werden dann natürlich gleich große sinusförmige Wechselspannungen induziert, die maximale Spannung wird in den verschiedenen Spulen aber nicht zum gleichen Zeitpunkt, sondern zeitlich verschoben erreicht:
Die drei Spannungen sind um 120° "phasenverschoben" (bei einer Frequenz von f=50Hz bedeutet dies eine zeitliche Verschiebung um 1/150 s).
Jeweils ein Pol der drei Spulen ist mit dem gemeinsamen Neutralleiter (früher "Null" genannt) verbunden, die freien drei Pole der Spulen sind die drei Stränge ("Außenleiter" oder "Phasen") unseres Drei-Phasen-Wechselstroms ("Drehstroms"). |
Dieser Aufbau, diese Struktur hat wichtige, interessante Folgerungen:
- Bei gleicher Belastung der drei “Phasen“ addieren sich die drei Ströme zu Null;
die gemeinsame Rückleitung der drei Stromquellen ist in diesem Idealfall stromfrei und kann deshalb sehr klein ausgelegt werden, der Verlust entlang der Leitungen halbiert sich.
- In unserem Drei-Phasen-Netz stehen zwei verschiedene Spannungen zur Verfügung,
- nämlich die Strangspannung zwischen einem Außenleiter und dem Neutralleiter
- und die sogenannte verkettete Spannung oder Leiterspannung zwischen zwei
Außenleitern;
diese beträgt etwa das 1,7-fache der Strangspannung. (1,7322= 3)
Durch diese drei Stromquellen hat man natürlich auch die dreifache Leistung, welche jetzt in die Netze über die drei Leitungen eingespeist wird.
Man findet diese Dreier-Gruppe (plus Neutralleiter) in allen Spannungsebenen auf
Freileitungen und als Kabel-Stränge bei unterirdischer Verlegung.
"Nebenbei" ermöglicht der Drei-Phasen-Wechselstrom auch die Konstruktion leistungsstarker Drehstrom-Motoren ohne Schleifkontakte, aber das ist nicht das Thema dieser Darstellung.
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