Der Wechselstromgenerator
Einen Wechselstromgenerator gibt es in 2 unterschiedlichen Bauweisen. Beide haben ihre Vor- und Nachteile. Diese Art von Stromaggregaten sind etwas spezieller und die Technik ist bei beiden Bauweisen unterschiedlich. Die Leistungen der Generatoren sind dabei auch nicht gleich. Zudem wird die Energie wird auf verschiedene Wege erzeugt. Ich bin folgend auf beide Modelle eingegangen um Dir die Technik zu erläutern.
Wie ist der Wechselstromgenerator aufgebaut? Wechselstrommotor
Der Generator besteht aus dem Stator und einem Rotor. Die feste Komponente stellt der Stator dar und der Rotor die rotierende des Stromgenerators. Der Stromerzeuger ist aus einem ferromagnetischem Material gefertigt. Die Beiden Komponenten sind mit Wicklungen ausgestattet, welche ein Magnetfeld, auch Erregerwicklung genannt, oder eine Induktionsspannung erzeugen.
Welche unterschiedlichen Bauweisen gibt es beim diesem Generator?
Man unterscheidet hier zwischen einem Innenpolgenerator und einem Außenpolgenerator. Beide haben ihre Vor- und Nachteile bei der Energie-Gewinnung.
Innenpolgenerator
Innenpolgenerator
Das Magnetfeld im Rotor wird beim Innenpolgenerator innen erzeugt. Durch einer Stromdurchflossenen Spule und einem Permanentmagneten wird es umgesetzt. Der Unterschied zum Außenpolgenerator liegt darin, dass sich das Magnetfeld dreht. Durch die Statorwicklung findet im Innenpolgenerator die Spannungserzeugung statt. Man bezeichnet diese Stromgeneratoren deshalb auch als Drehstromgenerator und Drehfeldgenerator.
Welche Vorteile haben diese Stromerzeuger?
Ein großer Vorteil ist, dass die Spanungserzeugung in feststehenden Wicklungen erfolgen und wenig Erregerstrom über Bürsten und Schleifringe extra zugeführt werden muss. Außerdem sind Leiter mit großer Querschnittsfläche verwendbar, die den Induktionsstrom erhöhen. Die maximale Leistung der Innenpolgeneratoren liegt bei 2000 MVA. In der Luftfahrt wird ein Innenpolgenerator z.B. als Drehtromgenerator eingesetzt. Es gibt aber noch andere Einsatzbereiche bei denen der Generator geeignete Energie leisten kann.
Außenpolgenerator
Im Gegensatz zum Innenpolgenerator findet hier die Erzeugung des Magnetfeldes im Stator außen statt. Die Wicklung im stillstehenden Magnetfeld wird hier durch die Rotordrehung bewegt. Hierdurch wird eine sinusförmige Wechselspannung induziert. Bürsten und Schleifringe sorgen für die Spannungsübertragung zu den Stator-Anschlussklemmen. Diese Technik birgt leider auch einen Nachteil, was die Energie und den erzeugten Strom angeht.
Die Übertragung, in der die gesamte Leistung nach außen geführt werden muss, erzeugt leider kleine Mengen an Erregerstrom, der in der feststehenden Erregerwicklung besteht. Die erzeugbare Leistung ist daher leider nicht so hoch. Die maximale Leistung übersteigt bei diesem Stromgenerator die 50 kVA nicht.
Zudem besteht bei dieser Bauweise vom Wechselstromgenerator ein höherer Materialverschleiß. Das kann zum Beispiel duch Funkenbildung passieren. Auch die Achslagerungen haben hier einiges zu Leisten, da hohe Spannungen auch nur duch sehr hohe Rotordrehzahlen erreicht werden können. Diese Technik wird aber gerne in kleinen Windkraftanlagen, Kleinkraftwerken und unter anderem auch in Notstromaggregaten, die bis 2.2kW leisten. Wechselspannungslichtmaschinen an Fahrrädern kommen auch in Frage.
Bei beiden Bauweisen der Generatoren ist die Kühlung sehr wichtig. Die Generator-Wicklung erzeugt sehr viel Wärme. Dewegen ist es auch sehr wichtig den richtigen Aufstellungsort zu Wählen. Bei Überhitzung kann der ganze Wechselstromgenerator und vor allem Wicklungen und die Lager großen Schaden nehmen. Umso besser die Stromaggregate gekühlt werden, umso mehr Laststrom können die Generatoren auf sich nehmen.
