Vse hidroelektrarne Dravskih elektrarn Maribor na reki Dravi (razen kanalskih elektrarn Zlatoličje in Formin) so v osnovi zgrajene tako, da je rečna struga pregrajena z železobetonsko težnostno pregrado. V pregradi so nameščene turbine in generatorji. Vsaka turbina je po navpični gredi povezana z generatorjem.
V pregradah so tudi prelivna polja z zapornicami, ki služijo za spuščanje vode čez pregrado, ko je je preveč. Za pregrado se ustvari akumulacijsko jezero, istočasno pa je z višino pregrade določen vodni padec, potreben za pogon turbine. Moč turbine je namreč odvisna od velikosti vodnega padca in količine vode, ki priteka na turbino. Voda poganja turbino, ki vrti električni generator, ta pa proizvaja električno energijo po principu elektromagnetne indukcije.
Elektromagnetna indukcija temelji na dejstvu, da je vsaka snov sestavljena iz atomov, ki vsebujejo električno nabite delce. Atom ima jedro s protoni in nevtroni, okoli katerega krožijo elektroni. Elektroni so električno negativni, v jedru pa je enako število električno pozitivnih protonov. Atom je na zunaj električno nevtralen. Enako električno nabiti delci se med seboj odbijajo, različno nabiti pa privlačijo. Materiali se med seboj razlikujejo tudi po tem, kako so v njihovih atomih elektroni čvrsto vezani na jedro. Snovi, ki imajo elektrone zelo močno vezane, so električni izolatorji, nimajo prostih elektronov in ne prevajajo električnega toka.
Električni prevodniki pa so snovi, v katerih se elektroni prosto gibljejo (imajo proste elektrone). Če takšen prevodnik (navadno je to bakrena žica) položimo v magnetno polje in ga premikamo prečno na smer polja, deluje na elektrone v vodniku sila, ki jih potiska proti enemu koncu vodnika (odvisno od smeri gibanja). Tu nastane presežek elektronov. Ker so ti električno negativni, govorimo o negativnem električnem potencialu. Na nasprotnem koncu vodnika se zato pojavi enako velik primanjkljaj elektronov, torej pozitiven potencial. Razlika med potencialoma je električna napetost, imenujemo jo inducirana napetost. Ta požene električni tok, če oba konca vodnika povežemo s prevodno žico.
Nastanek električne energije
Električni tok je torej usmerjeno gibanje elektronov po vodniku od mesta presežka elektronov k mestu njihovega primanjkljaja. Jakost električnega toka je odvisna od velikosti inducirane napetosti in električne upornosti povezovalnega vodnika. Inducirana napetost je tem višja, čim daljši je vodnik, čim močnejše je magnetno polje in čim večja je hitrost gibanja vodnika. Pri tem ni pomembno, ali se v magnetnem polju giblje vodnik ali ta miruje in se giblje magnetno polje. Opisani princip elektromagnetne indukcije izkoriščamo v električnih generatorjih za proizvodnjo električne energije.
Električni generator sestavljajo stator (mirujoči del), rotor (ki vse vrti) in elektromagnetni poli, nameščeni na obodu rotorja. Stator je iz železa. Vanj so položeni električni vodniki, ki so med seboj povezani tako, da se inducirane električne napetosti v posameznih vodnikih med seboj seštevajo. Ta sistem povezanih vodnikov imenujemo statorsko navitje. Na obodu rotorja so nameščeni magnetni poli. Izmenično si sledita severni in južni pol. Magnetno polje se med severnim in južnim polom zaključi preko zračne reže in statorja, tako da navitje leži v magnetnem polju. Ko se rotor zavrti, se vzpostavi gibanje magnetnega polja glede na vodnike navitja. V navitju se inducira električna napetost, ki jo lahko izmerimo med začetkom in koncem navitja. Začetek in konec navitja imenujemo sponke generatorja. Na te priključimo električne vodnike in jih vodimo do porabnikov.
Ob začetkih uporabe električne energije so bile elektrarne v primerjavi z današnjimi majhne in so električni generatorji direktno napajali porabnike v svoji bližini. Napajali so jih z napetostjo, ki ni smela biti previsoka zaradi nevarnosti, ki preti ljudem zaradi udara električnega toka. Prvi generatorji so proizvajali tako imenovani enosmerni tok, pri katerem tok vedno teče v isti smeri.
Uporaba električne energije je zaradi številnih prednosti hitro naraščala in pokazala se je potreba po vedno močnejših elektrarnah, ki bi se gradile ob primarnih virih (reke, premogovniki), vendar je bil prenos električne energije do oddaljenih porabnikov problematičen, ker bi bili potrebni izredno veliki preseki električnih vodnikov, da bi bile izgube energije na poti do njih še sprejemljive.
Z izumom izmeničnega toka, pri katerem se smer toka spreminja (v našem omrežju se to dogaja 50-krat v sekundi), in večfaznega generatorja, ki prav tako delujeta po opisanem principu elektromagnetne indukcije, se je poraba električne energije zelo razširila. Izmenični tok namreč omogoča, da s transformatorjem razmeroma enostavno spreminjamo napetost. Čim višja je napetost, tem manjše so izgube energije pri prenosu. Danes se napetost generatorja transformira v višjo napetost in se po prenosnih daljnovodih napetosti 110, 400 in tudi več kV električna energija prenaša na velike razdalje. Za napajanje porabnikov se napetost nato transformira v nižje vrednosti vse do napetosti, ki jo imamo v gospodinjstvih (220 oziroma 380 V pri trifaznem priključku).
