Synchronisiersäule - Die frühe Zuschaltung eines Generators auf ein Netz

Im Gegensatz zu Gleichstrom, der in Akkumulatoren gespeichert werden kann, muss die Erzeugung von Wechselstrom und damit auch des dreiphasigen Drehstroms stetig an den Verbrauch angepasst werden. Wird zu viel erzeugt steigt die Frequenz von 50 Hz in Europa (60 Hz in USA u. a.), wird zu wenig erzeugt sinkt sie. Bevor bei steigendem Bedarf ein weiterer Drehstrom-Synchrongenerator – angetrieben durch eine Dampf-, Wasser-, Gasturbine oder einen Motor – einem bestehenden Netz zugeschaltet werden darf muss dieser drei Bedingungen einhalten:

  • Er muss die gleiche Frequenz erzeugen wie sie das Netz hat. Erreicht wird dies durch eine vorsichtige Drehzahlanpassung der antreibenden Maschine.
  • Nachdem die Frequenzangleichung auf 50 Hz durch Veränderung der Energiezufuhr erreicht wurde muss der zuzuschaltende Generator auch die gleiche Spannung wie im vorhandenen Netz abgeben. Dies wird durch Veränderung der magnetischen Induktion des drehenden Polrades erreicht.
  • Nach Angleichung von Frequenz und Spannung darf auch keine größere vor- oder nacheilende Phasenverschiebung des zuzuschaltenden Generators gegenüber dem Netz bestehen. Diese würde je nach Dimensionierung des Generators zu kurzzeitigen heftigen Ausgleichströmen bis hin zur Abschaltung führen. Eine Zusammenschaltung ist nur bei sehr kleinen Phasenverschiebungen zulässig, um Ausgleichsströme bei der zwangsläufig durch das starre Netz erzwungenen Synchronisierung zu vermeiden.

Wenn diese drei Maßnahmen durchgeführt sind, kann eine Zuschaltung des Generators erfolgen, dieser bei steigendem Bedarf mit einer Leistungsabgabe das Netz stützen und somit eine Frequenzabsenkung verhindern. Hierfür wurden seinerzeit Synchronisiersäulen in den Kraftwerken installiert, die unterschiedliche Lampenschaltungen und Messgeräte enthielten. Alle waren so groß, dass sie auch aus etwas größerer Entfernung ablesbar waren als das bei den im TMK ausgestellten Geräten im Format 96 x 96 oder 144 x 144 mm möglich ist.

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2-poliger Spannungswandler aus der Frühzeit

Wie die weiteren im TMK ausgestellten Spannungswandler wurde auch dieses Exponat aus der Frühzeit der elektrischen Energieversorgung für mess- und schutztechnische Aufgaben benötigt, da der Anschluss damaliger elektrischer Mess- und Schutzgeräte an die bis heute übliche Spannung von 10.000 V (10 kV) im Mittelspannungs-Verteilnetz, u. a. in Kassel, nicht realisierbar war und es auch bis heute nicht ist.

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