Von Egon Dirks.<\/p>\n
Das Einfachste und Genialste in der Elektroenergetik (Dank dem Vater des Wechselstroms \u2013 M. Faradei) ist das Gesetz der Umkehrbarkeit der Elektrischen Maschine: \u201eDreht man den Rotor der Maschine, entnimmt man vom Stator Elektrostrom (Generator), schaltet man den Stator zum Elektrostrom an, dreht sich der Rotor (Elektromotor)!<\/p>\n
Es ist bekannt, dass von Genialem bis zu dem L\u00e4cherlichen es nur ein Schritt ist! So scheint war es auch beim M. Faradei, als er mit einer Metall Draht Spule und einem Natur-Magnet-Eisen manipulierte und auf einmal gemerkt hat, dass bei Bewegung des Magneten in der Spule oder der Spule gegen\u00fcber das Magneten an den Enden der Spule bildet sich eine elektrische Spannung an, aber NUR bei Bewegung Eines gegen\u00fcber das Zweite. Jetzt macht man das einfache Experiment in allen Schulen weltweit. Das genialste aber war, als er in die Spule eine einfache Eisenstange platziert hat und die Spule zum Akku eingeschaltet hat und beim Strom EIN und AUS gemerkt hat, dass die einfache Eisenstange, wirkt wie ein Natur-Magnet und sogar nach der Abschaltung, zeigt restliche magnetische Wirkungen! Das wird ELEKTROMAGNETISMUS hei\u00dfen! Eine Elektro-Revolution, die den Menschen der Welt das heutige Elektro-Paradies geschenkt hat, das war vielleicht nicht so genial, wie die deutsche \u201eEnergiewende\u201c heute, aber doch\u2026<\/p>\n
Was f\u00fcr eine Physik dahinten steckt, kann man sich am besten vorstellen, ja, es ist doch sofort klar gewesen, das eins gegen\u00fcber das andere Bewegen mit Ziehen, Wackeln geht nicht, was wenn man drehen wird? Und da kommt wieder zur Hilfe das bekannte Experiment mit der bekannten Sinusoide, aber da muss man akkurat sein, erstens hat das mit Sinus, als Trigonometrische Funktion nichts zu tun, zweitens ist das eine Spannung, nicht Strom-Sinusoide. Dazu nimmt man ein Draht-Viereck, bei der k\u00fcrzeren Seite zwei Enden, die sind zu uns gerichtet, jetzt stellt man sich vor, das dieser Draht-Rahmen wird in ein Magnetfeld reingebracht, oben Nord- unten S\u00fcdpol und wird langsam gedreht, dann bei senkrechter Lage schneiden die Seiten des Vierecks die meisten und intensivsten Magnetlinien des Magnetfeldes und auf den Enden haben wir den Maximum von der (U) Spannung und wenn die Elektronen (Strom) in der oberen Seite von uns flie\u00dfen, dann in der unteren Seite \u2013 zu uns; bei waagerechten Lage schneiden die Seite des Vierecks NICHT die Magnetlinien, sondern gleiten ihnen entlang deshalb auch die Spannung auf den Enden Null und bei Null, also, um die Sinusoide besser zu verstehen, betrachtet man die Bewegung nur einer Seite des Draht-Rahmens, von Null bis Max oben (90\u00b0) und nach unten zu Null (180\u00b0), dann von diesem Null zu Max UNTEN (270\u00b0), aber der Strom in dieser Seite nach 180\u00b0 flie\u00dft schon in die ANDERE Richtung und weiter f\u00e4llt zu Null (360\u00b0), d.h., bei einer Umdrehung des Draht-Rahmens WECHSELT die Stromspannung (U) zwei Mal seine Gr\u00f6\u00dfe von Null bis Max und zwei Mal die Stromrichtung im Rahmen und das ist nichts anderes, als EIN-Phasen Wechselstrom-Generator. Was man dazu wissen muss, was sich dreht ist Rotor, was sich nicht dreht \u2013 Stator, aber in der Praxis kommt\u2018s umgekehrt, die Spule (Wicklung), die liegt im Stator, dreht sich das Elektromagnet-System \u2013Rotor, die H\u00f6he der Spannung (U) kommt von der Intensivit\u00e4t des Magnetfeldes und der Ausrichtung der Wicklung, die Letzte aber ist, wie beim Trafo, die Anzahl der Umwicklungen in einer Wicklung bestimmt die Spannung (U), z.B., bei einer Umwicklung in diesem Magnetfeld sind es 20 V, dann f\u00fcr einen 0,4 kV Generator hat die Wicklung 20 einzelne Umwicklungen, der G. ist 50 kW stark, dann kommt die Dicke des Drahtes der Wicklung (Cu)ins Spiel, 50 kW geteilt durch 0,4 kV das sind die Ampere, dann die \u00f6konomische Stromdichte A\/mm2 f\u00fcr (Cu) gibt die Dicke des Drahtes, dann kommt Klasse der Isolation \u2013 0,4 kV, K\u00fchlung \u2013Luft, Frequenz \u2013 Diesel, von Gas abh\u00e4ngig und so weiter und so fort\u2026<\/p>\n
Das ist ein kleines Ding, der EIN-Phasen Wechselstrom ist schon von der Natur Drehstrom, was aber ist der DREI-Phasen-Wechsel-Strom, was wir praktisch weltweit haben? Die Anzahl der Phasen kann man beliebig viel machen, die Welt aber hat sich auf DREI festgelegt, d.h., in einem Generator oder Motor im Stator werden statt eine Wicklung DREI eingebaut und so, dass sie im Stators-Kreis Eine gegen\u00fcber der Anderen auf 120\u00b0 verschoben sind und statt eine haben wir dann drei Sinusoiden, die eben 120\u00b0 einender verschoben sind. Hier muss man eins wissen, drei Wicklungen haben sechs Enden und da gibt\u2019s mehrere einender Verbindungen: die Wichtigsten sind \u201eStern\u201c und \u201eDreieck\u201c, Stern-das ist, wenn alle drei Enden zusammenkommen und bilden den sogenannten \u201eNull\u201c, die drei Anf\u00e4ngen bilden die Phasen \u2013A, B und C (mehrere L\u00e4nder haben eigene Markierung X,Y,Z usw.), das Stern-Netz sind das Netz 110 kV und H\u00f6her und das Haushaltnetz 0,4 kV; Dreieck \u2013 das ist wenn der Anfang einer Wicklung mit dem Ende der zweiten Wicklung zusammenkommt und so haben wir sofort Phasen A, B und C, das ist fast komplett beim Mittelspannungshetz der Fall, beide \u201eStern\u201c und \u201eDreieck\u201c haben seine Vor- und Nachteile und ich lasse das hier weg\u2026 Auch nur paar Worte, was Frequenz (50 Hz) betrifft, Frequenz ist die Geschwindigkeit mit welcher alle Rotoren in Europa gedreht werden und ist sie 3000 U\/Min. das sind 50 Hz, in den USA \u2013 3600 U\/Min. 60 Hz, bis unsere Hauptstromversorger die Stromkonzerne sind, wird es keine gro\u00dffl\u00e4chige Blackouts wegen der \u201eTanz der Frequenz\u201c mit oder ohne \u00d6kostromquellen geben, f\u00fcr Neugierige einiges dar\u00fcber in Artikeln \u201eDie Frequenz\u201c und \u201eDas Reservieren\u201c in \u201eElektroenergetik\u201c\u2026 War auch eine Frage- was Lichtmaschine beim Auto ist, das, eher wir zur Hauptthema \u2013 zu den Details \u201eWechselstrom. Was ist das?\u201c kommen. Also, die Lichtmaschine oder Dinamo genannt, das ist ein Mini-Gleichstrom-Generator, der die Batterie nachladet, Gleichstrom-Generatoren sind eine gro\u00dfe Klasse von Elektro-Maschinen, die mit der neuen Thyristoren-Technik ihre Bedeutung bisschen verloren haben, es war Mal sogar bei Eisenbahnen ein M-G-M (Motor-Generator-Motor)-System in der Mode\u2013 auf einer Achse mit dem Asynchron Motor (Wechselstrom) sitzt ein Gleichstrom-Generator, der den Gleichstrom produziert, f\u00fcr den Gleichstrom-Motor, der die R\u00e4der dreht\u2026 Wenn es Mal zum Gleichstrom kommt, erkl\u00e4re ich auch die Physik des Gleichstrom-Generators\u2026 <\/p>\n
Gleichstrom-er flie\u00dft in eine Richtung, keine wechselnde Magnetfelder, bei einer Wicklung nur der Ohm\u2019sche Wiederstand, beim Kondensator STOP, kein Durchgang und-und, bei dem Wechselstrom mit seinen wechselnden Stromrichtungen und Magnetfeldern ist alles anders, der hat, sagen wir so, keinen STOP beim Kondensator, er flie\u00dft einfach durch, bildet blo\u00df hier seinen zus\u00e4tzlichen reaktiven kapazitativen Strom; dasselbe beim Flie\u00dfen durch eine Wicklung, da haben wir den zus\u00e4tzlichen reaktiven induktiven Strom, das sind reale Str\u00f6me, Bewegung derselben Elektronen in denselben Verbindung Leitungen, d.h., der Wechselstrom besteht aus DREI Komponenten \u2013 der AKTIVEN und zwei reaktiven und alle drei werden gemessen und von aktiven und reaktiven Z\u00e4hlern abgez\u00e4hlt, die AKTIVE Komponente des Wechselstromes, das ist das, was vom Generator zum Verbraucher \u00fcbertragen wird und beim Verbraucher die Arbeit des Stromes leistet \u2013 Licht, Mechanik, W\u00e4rme usw.; die reaktiven Komponenten, die leisten KEINE Arbeit, ABER weil sie immer dabei sind, \u2013 alle Elektro-Maschinen sind induktive Elementen, alle Netze, besonders Kabeln sind elektrische Kapazit\u00e4ten, – sind sie ein Hindernis beim \u201eDurchschieben\u201c des aktiven Stromes zum Verbraucher und das ist das Paradox \u2013 es gibt keinen Wechselstrom ohne die reaktiven Komponenten, sie ABER sind unerw\u00fcnscht und fordern eine riesige Arbeit sie zum Minimum zu reduzieren\u2026 Nur ein Beispiel: Es ist bekannt, dass man Wechselstrom durch ein Kabel nur welche 70-80 km weit \u00fcbertragen kann, weiter geht\u2019s nicht, weil der kapazitative reaktive Strom so gro\u00df in dem Kabel ist, dass man nur mit speziellen Kompensationsma\u00dfnahmen f\u00fcr den aktiven Strom, grob gesagt, Platz schaffen mus\u2026<\/p>\n
Jetzt aus dieser Sicht zur\u00fcck zur U-Sinusoide eines Generators, egal ob er 50 kW oder 10 MW Leistungsstark ist, die aktive Komponente des Stromes hat identischen Verlauf, wie auch die U-Sinusoide, die reaktiven aber (auch Sinusoiden), die induktive, die l\u00e4uft 90\u00b0 der U-Sinusoide nach, die kapazitative 90\u00b0 vor, das bedeutet, dass sie beide sich in der Gegenphase befinden, sie kompensieren Eine die Andere, deshalb bei Maschinen spricht man nur \u00fcber induktive Komponente, obwohl die kapazitative dabei war und kompensiert wurde, beim Kabel ist es umgekehrt. Das gesamte Stromnetz mit Generatoren und allem dazu hat den induktiven Charakter und muss kompensiert werden, ist doch klar, je kleiner der Rest der induktiven Leistung (kVAr) im Netz ist, desto h\u00f6her ist der Wirkungsgrad des Netzes, in vielen L\u00e4ndern wird der sog. Koeffizient der Leistung des Netzes (cos \u201efi\u201c) normiert und die Industrie wird gezwungen ihn zu kontrollieren, sonst folgen Strafen usw.. Also, der Rest der reaktiven Leistung im Netz wird in den Energieknoten (Stationen, Umspannwerken) von Stromkonzernen und Hochspannung-Netzbetreibern st\u00e4ndig gemessen und streng kontrolliert. Die Kompensation folgt normalerweise im Netz 6-10 kV, man nutz dazu Synchron Kompensatoren oder Statische Kondensatoren\u2026<\/p>\n
Weiter, so spontan in zwei Tagen, wie ich das geschrieben habe, f\u00e4llt mir zur Frage \u201eWechselstrom. Was ist das?\u201c zuerst nichts ein, es kann sehr sein das mit Fragen noch was auftaucht, dann kann\u2018s weiter gehen, auf was ich aber aufmerksam machen wollte, das ist die Frage der Stromverlusten im Netz wegen EBEN diesen reaktiven Komponenten des Wechselstroms, ich stelle zurzeit mir nicht Mal vor, von welcher Seite man da anr\u00fccken kann, aber f\u00fcr Stromversorger, mir nach, ist es eine \u00dcberlebens wichtige Frage\u2026 <\/p>\n
Im Ganzen ist die Physik des Wechselstroms viel interessanter und auch etwas komplizierter, in einigen Redewenden habe ich selbst so wie Zweifel ob es, sagen wir, Fluss von Elektronen ist, oder blo\u00df ein energetischer Zustand, wie, sagen wir, Druck in der Wasser- oder Gasleitung, habe aber das irgendwann so gelernt, war ganz kurz auch selbst Physik- und Mathelehrer in der Schule und habe den Sch\u00fclern auch so, ohne sie mit Formeln und Grafiken zu quellen, erkl\u00e4rt, um ihnen allgemeine Vorstellung \u201eeinzupflanzen\u201c, was Wechselstrom ist, soll auch hier so sein\u2026 <\/p>\n
17.09.17. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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