Bij het berekenen van de kracht die nodig is om een generator te laten draaien, moet je de relatie begrijpen tussen de mechanische stroominvoer en de elektrische stroom die door het apparaat wordt gegenereerd. De benodigde kracht is afhankelijk van verschillende factoren die specifiek zijn voor het type generator en de methode die wordt gebruikt om deze aan te drijven.
Ten eerste wordt bij een windturbinegenerator de kracht die nodig is om de turbinebladen te laten draaien beïnvloed door de windsnelheid en het aerodynamische ontwerp van de bladen. Het vermogen dat door een windturbine wordt opgewekt, is evenredig met de derde macht van de windsnelheid; hogere windsnelheden vereisen dus minder kracht om hetzelfde vermogen te bereiken in vergelijking met lagere windsnelheden. De kracht die de wind op de turbinebladen uitoefent, vertaalt zich in koppel op de rotoras, die op zijn beurt de generator aandrijft om elektriciteit te produceren.
Over het algemeen kan de kracht die nodig is om een generator te laten draaien worden berekend met behulp van basisprincipes van de natuurkunde, waarbij koppel (τ) wordt gedefinieerd als het product van kracht (F) en de afstand (r) van de rotatie-as tot het punt van toepassing. van de kracht:
τ=F⋅rtau = F cdot rτ=F⋅r
Dit koppel wordt vervolgens gebruikt om het mechanische ingangsvermogen (P) te berekenen dat nodig is om de generator te laten draaien, wat het product is van koppel en hoeksnelheid (ω):
P=τ⋅ωP = tau cdot omegaP=τ⋅ω
In het geval van een windturbine genereert de kracht van de wind op de bladen bijvoorbeeld koppel, waardoor de rotor van de turbine draait. De rotor is verbonden met de as van de generator, waardoor deze gaat draaien en elektrisch vermogen produceert via elektromagnetische inductie.
Samenvattend varieert de kracht die nodig is om een generator te laten draaien, afhankelijk van het type generator en de methode die wordt gebruikt om deze aan te drijven. Bij windturbines wordt de benodigde kracht vooral bepaald door de windsnelheid en de aerodynamische eigenschappen van de turbinebladen. Het gegenereerde koppel door de uitgeoefende kracht is essentieel voor het roteren van de generator en het omzetten van mechanische energie in elektrische energie.