Synchrongenerator
Betrachtet man die Synchronmaschine als Generator, so kann diese in verschiedenen Bauweisen realisiert werden. Die erste Unterscheidung betrifft die Art der Erregung. Maschinen mit Permanentmagnet-Erregung haben einen guten Wirkungsgrad und benötigen keine externe Spannungsquelle für den Anlauf. Allerdings ist die Erregung selbst nicht regelbar und nach oben durch die Stärke des permanenten Magnetfeldes begrenzt.
Das zweite Kirchhoff'sche Gesetz – Die Maschenregel
Es gilt: In einer Masche ist die Summe aller Spannungen gleich Null!
Man stelle sich einen Kreis von Kindern vor: Jedes Kind hält in jeder Hand ein Seil, an dessen Ende jeweils ein anderes Kind angreift. Alle Kinder ziehen mit ihren Kräften an den Seilen und versuchen, die anderen in ihre Richtung zu bewegen. Wenn man das bunte Treiben der Kinder beobachtet, wird man erkennen, dass einige nachgeben, andere aber tatsächlich an Strecke gewinnen werden. Der Einfachheit wegen seien an dieser Stelle ideale Richtungsverhältnisse angenommen und davon ausgegangen, dass die Bewegung nur vorwärts oder rückwärts erfolgt. Doch auch unter realen Bedingungen gelten die prinzipiellen Aussagen unter Einbeziehung der vernachlässigten Faktoren.
Das erste Kirchhoff'sche Gesetz – Die Knotenregel
Es gilt: In einem Knoten ist die Summe aller elektrischen Ströme gleich Null!
Ein Knoten ist ein Schaltpunkt, eine Verbindungsstelle, an der Quellen, und Lasten („Verbraucher“) angeschlossen werden. Ein Knoten stellt also einen Verteilerpunkt dar. Man kann es sich, mit einem Bachlauf verglichen, bildlich vorstellen: Aus mehreren Quellen kann ein Bach an einem oder mehreren Punkten zusammen fließen. Das in diese Verbindung hinein fließende Wasser verschwindet jedoch nicht einfach und es kann auch nicht auf wundersame Weise vermehrt werden. Es muss aus dieser Verbindungsstelle wieder ebenso viel Wasser in einem – oder mehreren – Abläufen wieder heraus fließen. Die Summe aus dem zufließenden und dem abfließendem Wasser innerhalb des Knotenpunktes ist also stets gleich Null. Nichts anderes drück die Knotenregel aus, wie sie von Robert Gustav Kirchhoff definiert wurde.
Grundlagen der Energieübertragung
Konventionelle Kraftwerke befinden sich meist nicht direkt in der Nähe der Stromkunden. Auch dezentral aus regenerativen Quellen erzeugte elektrische Energie muss aufgrund der volatilen Eigenschaften ihrer Quellen über große Distanzen verteilt werden können. Dies muss über weite Strecken möglichst verlustfrei möglich sein. Es kommt hinzu, dass Netze international grenzübergreifend verbunden werden müssen. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für einen europäischen Strommarkt und auch für die Integration weit außerhalb der kontinentalen Grenzen befindlicher Offshore-Anlagen in das Netz.
Das Ohm'sche Gesetz
Das Ohm'sche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen einer an einem Widerstand R anliegenden Spannung U und dem durch den Widerstand fließenden Strom I. Der Spannungsabfall U an dem Widerstand berechnet sich aus:
U=R*I