Generatoren sind Geräte, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. Sie erzeugen Spannung, indem sie einen Elektronenfluss durch einen Leiter induzieren, was zu einer elektrischen Potentialdifferenz führt, die allgemein als Spannung bezeichnet wird. Diese Spannung entsteht, wenn sich ein Leiter (normalerweise eine Drahtspule) durch ein Magnetfeld bewegt oder wenn sich ein Magnetfeld relativ zu einem Leiter bewegt, wie im Fall der elektromagnetischen Induktion. Dieses Prinzip wird in verschiedenen Arten von Generatoren wie Lichtmaschinen und Dynamos verwendet, um Strom für den Betrieb elektrischer Verbraucher zu erzeugen.
Generatoren erzeugen gleichzeitig Spannung und Strom. Wenn ein Generator an einen Stromkreis angeschlossen wird, erzeugt er eine elektromotorische Kraft (EMF), die dazu führt, dass Elektronen durch den Stromkreis fließen und so einen elektrischen Strom erzeugen. Die erzeugte Strommenge hängt von der an den Generator angeschlossenen Last und den Eigenschaften des Generators selbst ab, einschließlich seiner Konstruktion, Größe und Betriebsbedingungen. Daher sind Generatoren sowohl Spannungs- als auch Stromquellen, die zusammen elektrische Energie darstellen.
Die von einem Generator erzeugte Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom, die er erzeugt. Leistung ist die Geschwindigkeit, mit der elektrische Energie im Generator übertragen oder aus mechanischer Energie umgewandelt wird. Mathematisch kann die Leistung (P) mit der Formel P = V × I berechnet werden, wobei V die Spannung und I der Strom ist. Generatoren wandeln mechanische Energie (z. B. von einer Turbine, einem Motor oder einer anderen Antriebsmaschine) in elektrische Energie um, indem sie Spannung und Strom erzeugen, die wesentliche Komponenten von Stromübertragungs- und -verteilungssystemen sind.
Ein Generator ist tatsächlich eine Spannungsquelle. Im Betrieb erzeugt ein Generator aufgrund elektromagnetischer Induktion einen Spannungsunterschied zwischen seinen Anschlüssen oder Wicklungen. Dieser Spannungsunterschied treibt den Elektronenfluss durch einen externen Stromkreis an und ermöglicht so den Betrieb elektrischer Geräte. Die Höhe der von einem Generator erzeugten Spannung hängt von Faktoren wie der Drehzahl (bei Rotationsgeneratoren), der Stärke des Magnetfelds und der Anzahl der Windungen in den Spulen oder Wicklungen ab.
Um mit einem Generator Spannung zu erzeugen, müssen Sie sicherstellen, dass der Generator mechanisch angetrieben wird, normalerweise von einer Antriebsmaschine wie einer Dampfturbine, Gasturbine, einem Dieselmotor oder einer Wasserturbine. Wenn die Antriebsmaschine die Generatorwelle dreht, induziert sie ein Magnetfeld im Stator (stationärer Teil) oder Rotor (rotierender Teil) des Generators. Dieses Magnetfeld interagiert mit Leitern (Drahtspulen) im Generator, wodurch sich Elektronen bewegen und eine Potentialdifferenz (Spannung) zwischen den Anschlüssen des Generators erzeugen. Diese erzeugte Spannung kann direkt genutzt oder umgewandelt und übertragen werden, um elektrische Geräte, Systeme und Netzwerke mit Strom zu versorgen. Durch den mechanischen Antrieb eines Generators und die Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebs kann somit kontinuierlich Spannung erzeugt werden, um den Strombedarf zu decken.