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Erregermaschine

Die Erregermaschine ist ein Begriff aus der Elektrotechnik. Die Erregermaschine erzeugt die elektrische Leistung, die notwendig ist, um die Erregerwicklungen eines Generators mit Energie zu versorgen.

Dabei wird die Leistungsregelung für den Generator entweder in der Erregermaschine oder zwischen ihr und dem Generator realisiert. Drehstromgeneratoren werden mit einem Gleichstromfeld erregt. Früher war die Erregermaschine deshalb eine Gleichstrommaschine; heute ist sie eine Drehstrommaschine mit nachgeschalteter Halbleitergleichrichtung.

Um die Kohlebürsten und die Schleifringe einzusparen, die zur Übertragung der Erregerenergie auf den Läufer (rotierender Elektromagnet=Rotor) notwendig sind, werden Rotor und Erregermaschine auf derselben Achse montiert. Der große Vorteil dabei ist, dass keine bewegten Verschleißteile mehr vorhanden sind. Die Erregermaschine ist eine Läufermaschine (Außenpolgenerator) die ihre Erregerwicklungen im Ständer hat und die Induktionsspannung im Rotor (=Läufer) erzeugt. Durch fest im Läufer eingebaute mitrotierende Dioden wird die Spannung gleichgerichtet und auf die Erregerwicklungen im Rotor des Generators übertragen. Die Leistung des Generators kann an den Ständerwicklungen abgenommen werden. Bei dieser Ausführung erfolgt die Regelung schon am Feld der Erregermaschine.Der Generator selbst stellt einen sog. Innenpolgenerator dar (Magnet rotiert im Stator mit den Induktionsspulen/Ständerwicklungen).

Gleichstromerregermaschine

Im einfachsten Fall erfolgt die Erregung des Läufers eines Synchrongenerators durch eine mit der Generatorwelle gekoppelte selbsterregte Gleichstromerregermaschine. Die Höhe des Erregerstroms wird durch die Höhe der Erregerspannung bestimmt. Sie lässt sich durch einen mit der Feldwicklung in Reihe liegenden veränderlichen Widerstand steuern. Die Erregermaschine bezieht ihre Energie direkt über die Generatorwelle oder bei großen Leistungen auch über Getriebe gekoppelt. Sie sind damit unabhängig von einer separaten Energieversorgung. Alternativ kann die Erregermaschine aus dem Eigenbedarfsnetz über einen Asynchronmotor angetrieben werden, besitzt aber dann häufig ein Schwungrad, um kurze Versorgungsunterbrechungen im Eigenbedarfsnetz auffangen zu können.

Drehstromerregermaschine

Mit dem Aufkommen der Halbleiter bot sich die Drehstromerregermaschine mit stationären Dioden an. Im einfachsten Fall speist der Ständer eines mit der Generatorwelle gekoppelten Drehstromhaupterregergenerators einen ortsfesten Diodengleichrichter, der über Schleifringe mit der Erregerwicklung des Synchrongenerators verbunden ist. Die Erregung des Drehstromhaupterregergenerators erfolgt aus einer Drehstromhilfserregermaschine mit Permanentmagnetläufer. Sie ist ebenfalls mit der Läuferwelle gekoppelt. Der Regler wirkt auf den Erregerstromkreis der Drehstromhaupterregermaschine.

Statische Erregermaschine

Statische Erregermaschinen mit Thyristoren weisen das beste dynamische Verhalten auf und kennzeichnen den Stand der Technik. Sie enthalten nur noch ortsfeste, ruhende Leistunsghalbleiter. Der Erregerstrom wird dem Läufer des Synchrongenerators über Schleifringe zugeführt. Während Erregungseinrichtungen mit auf der Generatorwelle befindlichen Erregermaschinen auch bei Netzstörungen weiterarbeiten können, tritt bei statischen Erregern, die über den sogenannten Erregertransformator von den Generatorklemmen selbst versorgt werden, bis zur Beseitigung des Fehlers eine Unterbrechung ihrer Spannungsversorgung auf. Die Erregereinrichtung lässt sich aber auch aus dem Eigenbedarfsnetz, einer Hilfswicklung im Ständer oder direkt aus dem Ständer versorgen.

Literatur

• Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme - Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie, Springer Verlag 2006, ISBN 3-540-29664-6