Der Stator eines Generators
In Wirklichkeit besteht der Stator eines Generators aus einer Vielzahl von Elektromagneten.
Der Stator eines Generators
Ändern der Polzahl eines Generators
Man könnte glauben, daß ein Stator mit doppelt so vielen Magneten doppelt so teuer sein müßte, aber das ist nicht wirklich der Fall. Generatoren (und Motoren) werden normalerweise mit einer großen Zahl von Statormagneten ausgeführt, wie wir im Bild links sehen. (Die Statorspulen sind hier noch nicht in das Eisen eingelassen.)
Der Grund für diesen Statoraufbau ist, daß wir den Luftspalt zwischen Rotor und Stator möglichst klein halten wollen. Gleichzeitig müssen wir auch Vorkehrungen für die Kühlung der Magneten treffen. Das Statoreisen besteht in Wirklichkeit aus einer Vielzahl von dünnen (0.5 mm), isolierten Stahlblechen, die zu einem Blechpaket aneinandergelegt werden und so das Statoreisen formen. Diese Schichtung dient zur Vermeidung von Wirbelströmen im Stator, die den Wirkungsgrad des Generators verschlechtern würden.
Das Problem einer hohen Polzahl bei einem Asynchrongenerator mit Käfigläufer reduziert sich damit darauf, benachbarte Magneten verschieden anzuschließen.
Generatoren mit Polumschaltung
Manche Hersteller von Windkraftanlagen statten ihre Anlagen mit zwei Generatoren aus, einen kleinen für Zeiten mit geringem Windaufkommen und einen großen für sehr windstarke Perioden.
Bei neueren Anlagen ist es üblich, Generatoren mit Polumschaltung einzusetzen. Das sind Generatoren, die mit verschiedenen Polzahlen und daher mit verschiedenen Drehzahlen arbeiten können (abhängig davon, wie die Statormagneten verschaltet werden).
Einige speziell gefertigte Generatoren können z.B. mit 400 kW oder 2000 kW laufen, bei jeweils verschiedenen Drehzahlen. Innerhalb der letzten paar Jahre hat sich diese Technik in der Industrie weit verbreitet.
Ob es sinnvoll ist, bei schwächerem Wind einen eigenen Generator oder eine höhere Polzahl zu verwenden, hängt von der lokalen Verteilung der Windgeschwindigkeit ab; und von den zusätzlichen Kosten für einen Generator mit Polumschaltung im Vergleich zum Preis, den der Betreiber der Windkraftanlage für die Elektrizität bekommt. (Wir müssen bedenken, daß der Energiegehalt von schwachem Wind sehr klein ist).
Ein guter Grund für die Verwendung eines Systems mit zwei Generatoren liegt darin, daß man die Anlage bei schwachem Wind mit einer geringeren Drehzahl fahren kann. Das ist erstens effizienter (in bezug auf die Aerodynamik) und bedeutet zweitens eine geringere Schallentwicklung an den Rotorblättern (was normalerweise nur bei geringen Windgeschwindigkeiten ein Problem ist).
Übrigens haben Sie wahrscheinlich einige Motoren mit Polumschaltung zuhause, ohne daß sie es wissen: Waschmaschinen mit einer Schleudereinrichtung haben gewöhnlich Motoren mit Polumschaltung, die mit geringerer Drehzahl waschen und mit einer hohen Drehzahl schleudern. Ähnlich sind oft Dunstabzüge für Küchen mit zwei oder drei Geschwindigkeiten ausgestattet. (Im letzteren Fall des Lüfters mit variabler Drehzahl können wir anwenden, was wir über die Energie des Windes gelernt haben: Wenn wir pro Minute doppelt so viel Luft aus dem Haus blasen wollen, brauchen wir achtmal soviel elektrische Energie).
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Letzte Änderung 17. Mai 2003
http://www.windpower.org/de/tour/wtrb/stator.htm
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