Ein Wechselstromgenerator ist eine Maschine, die Strom mit mechanischer Energie, die in elektrische Energie umgewandelt wird, erzeugt. Der dabei entstehende Wechselstrom kommt deutschlandweit aus der Steckdose. Die Funktionsweise dieses Generators die Verwendung in Kraftwerken wird im folgenden erklärt.
Wechselstromgenerator, wie funktioniert die Induktionsspannung?
Im Jahre 1831 wurde von Michael Faraday das Induktionsgesetz entdeckt, welches die Grundlage für den Wechselstromgenerator ist. Faraday fand heraus, dass sich die Spannung beispielsweise in einem Stromkabel ändert, wenn sich dieses durch ein Magnetfeld bewegt. Dies liegt an der Lorentzkraft, welche auf die Elektronen wirkt und diese zur Bewegungsrichtung wegleitet. Dadurch entsteht die Induktionsspannung. Die Induktion funktioniert auch umgekehrt und wird somit als Wechselstromgenerator in Elektrizitätskraftwerken verwendet, um Strom zu produzieren.
Der Aufbau eines Wechselstromgenerators
Der größte Teil der Generatoren besteht aus einer Innenpolmaschine. Die Magneten drehen sich in einem Hohlzylinder und produzieren somit eine Induktionsspannung. Der Aufbau eines Wechselstromgenerators gleicht einem Ventilator, mit dem Unterschied, dass anstatt von Flügel, Elektromagneten vorhanden sind. Der Rotor dreht sich dabei um die eigene Achse und an der Innenseite des Wechselstromgenerators sind mehrere Spulen angebracht, die als Stator bezeichnet werden. Bewegt sich der Rotor am Stator vorbei, erzeugen die Spulen die Induktionsspannung. Die Frequenz des Wechselstroms hängt von der Drehzahl des Generators ab, sowie von der Anzahl der magnetischen Polpaare am Rotor.
Benötigt ein Generator im Betrieb viel Energie?
Ein Wechselstromgenerator erzeugt mehr Energie, als er verbraucht. Der Grund dafür ist die zusätzliche mechanische Arbeit, die der Generator macht, wenn der Rotor im Kreis rotiert.
Funktion in einem Kraftwerk
Wechselstromgeneratoren werden in Elektrizitätskraftwerken verwendet und wandeln mechanische Energie in elektrische Energie um. Zum Beispiel in einem Kohlekraftwerk verbrennt die Kohle und Wasser wird erhitzt, bis der Dampf einen sehr hohen Druck hat.
Dieser Wasserdampf wird durch die Turbinen geleitet, die sich dadurch bewegen. Der Rotor des Wechselstromgenerators ist mit den Turbinen verbunden. Die Folge ist, dass sich die Magneten bewegen und in den Statorspulen die Induktionsspannung erzeugt wird. Die mechanische Energie wird mit Hilfe des Generators in elektrische Energie umgewandelt.
Stellt ein Wechselstromgenerator auch Gleichstrom her?
Viele Geräte wie beispielsweise ein Fernseher braucht Gleichstrom, um zu funktionieren. In einem Wechselstromgenerator wird dieser Gleichstrom nicht hergestellt., da er auf dem Prinzip der Induktion basiert. Der Strom ändert seine Fließrichtung permanent und wird als Wechselstrom bezeichnet. Beim Gleichstrom ist die Fließrichtung immer gleich. Um Gleichstrom herzustellen, sind Gleichrichterschaltungen erforderlich, die in den Netzteilen der Haushaltsgeräte eingebaut sind.
Mein Name ist Anatoli Bauer und ich wohne im Norden an der Nordseeküste in Husum. Ich beschäftige mich leidenschaftlich gerne mit den Naturwissenschaften und interessiere mich vor allem für Physik und alles, was mit dem Weltraum und entfernten Planten zu tun hat.
