Warum liefert ein Generator Wechselstrom?
Warum liefert ein Generator Wechselstrom?
6 Antworten
In einem Generator werkelt meist ein Magnet, der hin und her schwingt (bildlich dargestellt). Dadurch dass er schwingt, hat die SPannung so zu sagen einen positiven und einen Negativen Wert, also eine negative und eine positive Halbwelle. Daher die Wechselspannung.
Es gibt zwar schon eine Antwort, die zur hilfreichsten gekürt wurde. In der Tat ist diese Antwort aber etwas unscharf zumal in einem normalen Generator nichts "hin und her schwingt" (von lastbedingten Längsbewegungen der Welle abgesehen, die aber nichts zur Stromerzeugung beitragen).
Erst einmal wichtig für das was in einem Generator passiert ist das Verständnis des Generatorprinzips.
Induktion der Bewegung (Generatorprinzip)
Die Induktion der Bewegung ist ein Vorgang, bei dem durch Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld eine Spannung erzeugt wird. Dieses Prinzip wird auch in einem Generator angewendet, bei dem durch das Drehen eines Rotors in einem Magnetfeld eine Wechselspannung erzeugt wird. Deshalb wird diese Art der Induktion auch Generatorprinzip genannt.
Die Induktion der Bewegung beruht auf der Tatsache, dass in einem Magnetfeld auf bewegte Ladungen eine Kraft ausgeübt wird (stromdurchflossener Leiter). Wird dieser Leiter bewegt, egal ob durch das Magnetfeld oder durch Bewegung, dann werden die im Leiter befindlichen Elektronen bewegt. Diese Elektronen bauen dann ein Magnetfeld auf. Dieses Magnetfeld wird vom Magnetfeld des Magnets überlagert. Es kommt zur Ablenkung des Leiters durch Elektronenmangel und Elektronenüberschuss im Magnetfeld. Diese Unterschiedlichen Ladungen ergeben eine Spannung. Die Richtung dieser Spannung hängt von der Bewegungsrichtung und der Magnetfeldrichtung ab.
Da die Welle eines Generators grundsätzlich gedreht wird, wechselt die Polarität der Spannung so oft pro Sekunde, wie Magnetpole an der Spule vorbei bewegt werden.
Dreht also ein Generator mit z.B. 3000 Umdrehungen pro Minute und wir haben am Magnet 2 Pole (einen N und einen S) dann haben wir 50 mal pro Sekunde eine positive Halbwelle, unmittelbar gefolgt von einer negativen Halbwelle und somit erhalten wir das, was wir hier zu Lande als normen Wechselstrom im Haushalt kennen. Wird die Polzahl gesteigert, zum Beispiel auf 12 Pole, dann reicht eine entsprechend kleinere Drehzahl um die gleiche Frequenz zu erreichen, da ja je Umdrehung öfter (hier 6 mal so oft) ein Polwechsel stattfindet. Ein 12 poliger Generator braucht also nur 500 Umdrehungen pro Minute um einen 50 Hz Wechselstrom zu liefern.
Wichtig ist noch anzumerken, dass die Mehrpoligkeit im Generator typisch nicht durch einen mehrpoligen Magnet sondern durch eine mehrpolige Ausbildung der Spule (weil leichter herstellbar) zustande kommt.
Weil durch Induktion nur Wechselstrom entstehen kann.
Bei einem Stromgenerator läuft ein Magnet im Kreis, von einem Motor angetrieben. Außen rum sind eine oder mehrere Spulen verteilt. Ein bewegtes Magnetfeld induziert in einem elektrischen Leiter einen Strom.
Die schwingende Bewegung kommt dadurch, dass der drehende Dauermagnet erst mit dem Nordpol an der Spule vorbeiläuft (Oberwelle), anschließend mit dem Südpol (Unterwelle). Dazwischen gibts natürlich unendlich viele Schritte, die zu dem sinusförmigen Verlauf führen... So ist das :)
Die Induktionsspulen sind so geschaltet,daß sie beim Durchlaufen des Drehfeldes fortlaufend die Polarität wechseln.Dadurch entstehen Phasenverschobene Ströme.Es gibt aber auch Gleichstromgeneratoren.