Wie funktioniert die Induktion bei einem Windrad?
Hallo, halte demnächst ein Referat über die Windenergie und muss dabei die Stromerzeugung anhand des Windrads erklären, also auch die Induktion. Verstehe diese aber gar nicht, habe auch schon vieles durchgelesen, aber das bringt leider nicht viel.
Eine Erklärung auch für die ganz Begriffsstutzigen wäre nett😁
1 Antwort
Am Windrad ist eine Dynamo-Maschine angeschlossen. Bis hier war's einfach, oder? B-)
Wenn eine Drahtschleife durch ein Magnetfeld gezogen wird - und zwar so, dass sich die von den Magnetfeldlinien durchstoßene Fläche in der Drahtschleife ändert, dann werden die Elektronen des Metalls vom Magnetfeld bewegt. (Und zwar ist diese Bewegung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Drahtschlaufe und rechtwinklig zu den Magnetfeldrichtungen - also in der dritten Raumrichtung.) Bewegte Elektronen in einem Metalldraht sind - ein Strom! Und das ist Strom durch Induktion. Hm. Auch einfach, oder? B-)
Eine Dynamo-Maschine (bspw. am Fahrrad) kann durch eine Wicklung mit vielen Drahtschleifen und einem festen Magneten gebaut werden. Werden die Wicklungen der Drahtschleife - die Spule - durch das Magnetfeld durch Drehen der Achse, auf der die Spulen befestigt sind, bewegt, so entsteht durch die Spule ein Stromfluss. Der Strom wird nach draußen geleitet und genutzt.
Nachteil bei einem festen Magneten: Der Strom kann nur in einem gewissen Maß proportional zum Festmagneten sein.
Daher werden Dynamo-Maschinen lieber mit Elektromagneten gebaut - den Statoren. Werden diese mit Strom versorgt, erzeugt dieser in den Wicklungen ein Magnetfeld. (Umgekehrtes Prinzip wie oben.) Nun sind die Ingenieure so raffiniert, für den Stator den in der Maschine erzeugten Strom zu verwenden. Das ist trickreich - und vom physikalischen Prinzip jetzt etwas komplizierter. Wenn wir das Anlaufen der Maschine mal weg lassen, dann erzeugen die Spulen im bewegten Rotor den Strom für das Magnetfeld im Stator, damit mit dem Magnetfeld im Stator der Strom im Rotor erzeugt werden kann. Und das funktioniert! Und erzeugt unseren tägliche Strom ... (zumindest zum Großteil).
Vorteil: Jetzt ist der Strom (bei gleichem Aufbau des Dynamos) nur noch von der Rotation der Maschine abhängig und kann beliebig gesteigert werden (na, gut, bis was durchbrennt oder der Rotor aus der Verankerung fliegt ... ;-) ).
(Und für den Anlauf des Dynamos stellen wir uns vor, dass die speziellen Metallbleche in Stator und Rotor, die die Magnetfeldlinien besonders gut bündeln, immer ein Bisschen Restmagnetismus haben, s. d. schon am Anfang ein kleiner Strom induziert werden kann, der den Stator versorgt, damit ein größerer Strom erzeugt werden kann, usw. usf.)
Das ist eine vereinfachte Darstellung. Aber OK, oder? B-)