Redigerer Vannkraftverk (avsnitt)

=== Generatoren ===

{| class="toccolours" style="float: right; margin:0.5em 0 1em 1em; font-size: 85%; color:black; width:30em; max-width: 25%;" cellspacing="5"
| style="text-align: left;" |

'''Forholdet mellom turtall, poler og frekvens:'''

<math> n = {60f \over p}</math>

der:<br />
:n = turtallet [rpm]
:f = frekvensen [Hz] som er bestemt av kraftsystemet og er konstant lik 50 Hz (60 Hz i for eksempel USA og Canada)
:p = polpartallet og er heltall fra 1 og oppover.
|}

[[Fil:Hoover Dam's generators2.jpg|mini|Generatorene i kraftstasjonen i tilknytning til [[Hooverdammen]] på grensen mellom Arizona og Nevada i USA. Den røde sylinderformede delen er selve [[stator]]en og den grå delen på toppen er magnetiseringsmaskinen. Legg merke til traverskranen i taket hvor det amerikanske flagget henger. Kranen brukes for å løfte akslingen med løpehjul og [[rotor]] opp ved demontering av turbin og generator. {{Byline|Jon Sullivan}}]]

[[Fil:Hoover dam rotor.jpg|mini|Rotoren til en av generatorene tilhørende kraftverket i bildet over. Hver avrundede vertikale ståldel rundt periferien er en pol. Som en kan se er det et betydelig antall, noe som tyder på at rotoren har lavt turtall. Denne typen rotor kalles for polhjul med ''utpregede poler''.]]

==== Oppbygging og virkemåte ====
[[Fil:EASTSIDE PLANT- GENERAL VIEW OF GENERATOR AND EXCITER - American Falls Water, Power and Light Company, Island Power Plant, Snake River, below American Falls Dam, American Falls, HAER ID,39-AMFA,1-49.tif|mini|Generator med magnetiseringsmaskinen til høyre på samme aksling som generatoren. Magnetiseringsmaskinen er en likestrømsgenerator som gir [[likestrøm]] (magnetiseringsstrøm) via sleperinger til generatorens polhjul (rotor). Bilde fra American Falls Water, Power and Light Company, Island Power Plant. Idaho i USA.]]

I et stort kraftverk brukes så å si kun ''[[synkrongenerator]]er'' for produksjon av ''[[trefase]]t'' [[vekselstrøm]].<ref>[[#EMM|Magne Kvistad: ''Elektriske maskiner og magnetiseringsutstyr'' side 11.]]</ref> For en synkrongenerator er det et helt [[linearitet|lineær]]t forhold mellom turtallet og frekvensen til [[Elektrisk strøm|strømmen]] den produserer, derav navnet. Synkrongeneratoren består av en stator med viklinger som tilknyttes kraftnettet. Elektromagnetisk induksjon skaper en såkalt ''[[elektromotorisk spenning]]'' i statorens viklinger. Denne induserte spenningen er drivende spenning i kraftsystemet. Rotoren, eller også kalt ''polhjulet'', har også påmonterte viklinger, kalt utpregede poler. Disse er vekselvis nord- og sørpol. Polhjulet roterer i senter av statoren og setter opp det magnetiske feltet som forårsaker induksjon i statoren. Formelen som beskriver forholdet mellom turtall, poler og frekvens uttrykkes som vist i formel til høyre.

Fra formelen finner en at generatorens turtall kan være 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500, ... omdreininger i minuttet (rpm). Imidlertid er det vanlige for vannturbiner et turtall mellom 1000 og 100 rpm.<ref>Curt Ulvås: ''Maskinlære''. Universitetsforlaget, 1966. Oversatt fra svensk.</ref> Som nevnt øker generatorens fysiske dimensjoner med antall poler, noe som også gjør at kostnadene øker. Dermed blir gjerne generatoren i et elvekraftverk med en stor saktegående kaplanturbin kostbarere enn en hurtig peltonturbin.

Rotorens poler får strøm fra en likespenningskilde, strømmen fra denne kalles magnetiseringsstrømmen. Styrken av magnetiseringsstrømmen må reguleres av en regulator, kalt ''spenningsregulatoren''. Virkemåten til denne er forklart i avsnittet lenger ned.<ref>[[#EMM|Magne Kvistad: ''Elektriske maskiner og magnetiseringsutstyr'' side 159.]]</ref>

==== Generator for pumpekraftverk ====
En synkrongenerator kan like gjerne gå som motor. Når det skjer skifter momentet på akslingen retning og det samme skjer med effekten på ledningene ut til kraftsystemet. I akademisk litteratur gjøres det ikke forskjell på en synkrongenerator eller motor, men en omtaler begge deler som en synkronmaskin. I et pumpekraftverk kan den samme synkronmaskinen drive rundt både pumpen og turbinen. Dermed monteres alle tre maskinene på samme aksling.

==== Generator for mini- og mikrokraftverk ====
I [[Minikraftverk|mini-]] og [[mikrokraftverk]] er det ikke uvanlig at det settes inn ''asynkrongenerator'' istedenfor synkrongenerator. Grunnen er at disse maskinene er billigere enn synkrongeneratorer. Ofte er slike kraftverk konstruert for alltid å ha forbindelse med kraftnettet, dessuten har de en svært liten ytelse i forhold til resten av kraftsystemet. Dermed trenger de ikke egen turbinregulator for å holde hastigheten konstant, dette vil det overliggende kraftnettet sørge for. Det overliggende kraftnettet vil også kunne holde spenningen konstant, dermed trenger heller ikke generatoren i slikt kraftverk spenningsregulator. Disse regulatorene er kostbare og ved å utelate disse kan et mini- eller mikrokraftverk gjøres billig og enkelt. Bare i tilfeller der et lite kraftverk skal forsyne et helt isolert kraftsystem trenges turbinregulatoren, og en vil dessuten gjerne velge en synkronmaskin. Mer om spennings- og turbinregulatoren i avsnitt lenger ned.

I mini- og mikrokraftverker kan turbinens pådrag reguleres for å holde vannstanden i inntaksdammen konstant, med andre ord kjøres for samme vannføring som i elven. Dette kan gjøres med en nivåmåler i dammen som gir signal til en enkel regulator som regulerer pådraget på turbinen. En enda enklere tilnærming er å dimensjonere turbinen for husholdningen eller industribedriften den skal levere energi til. Skal effekten leveres til bare én husstand eller én liten industribedrift vil en effekt på noen få kW levert konstant kunne være et nyttig tilskudd. Om elven i et slikt tilfelle har en vannføring som alltid er større enn den største slukeevne til turbinen trenges ingen som helst regulator, bare en enkel ventil for å stenge eller åpne for vannet.