Funktion Inverter Generator

Stromerzeugung durch Generatoren

 

Bei der Stromerzeugung in einem Generator wird der elektromagnetische Effekt der Induktion genutzt:
In einem Leiter auf den ein sich bewegendes Magnetfeld einwirkt wird eine Spannung erzeugt (indiziert). Die Flussrichtung dieses Stroms ist dabei Abhängig von der Polung und der Richtung in der sich das Magnetfeld bewegt.

In einem Generator bewegt sich entweder ein auf einer Achse angebrachter Magnet an außenliegenden Spulen aus Kupfer vorbei. Oder die Wicklung ist auf der Achse angebracht und dreht sich unter festen Magneten hindurch.

Stromerzeugung in Generatorspulen

In beiden Fällen bewegen sich einmal der Süd- und danach der Nordpol des Magneten an der Spule vorbei, so dass der indizierte Strom einmal in die eine, dann in die andere Richtung durch die Leitung fließt.
Dieser Wechsel geschieht bei einer Umdrehung der Achse zwei Mal. Daraus und aus ihrer Drehgeschwindigkeit leitet sich die Frequenz ab die in Herz gemessen wird und die Anzahl der Richtungswechsel in einer Sekunde angibt. 1 Herz bedeutet also der Strom wechselt ein Mal pro Sekunde die Richtung. Der Strom aus dem europäischen Stromnetz wechselt 50 Mal pro Sekunde seine Richtung und hat daher 50 Hz. Das Bedeutet, die Generatoren der Energiekraftwerke in Europa drehen sich konstant ein Viefaches von 25 Mal pro Sekunde um die eigene Achse.

 

 

Stromerzeugung in Spulen-Drehrichtung

 

 

Das indizieren von Strom durch Bewegung funktioniert jedoch auch umgekehrt. Das heißt, einen Wechselstrom der durch einen Leiter fließt hat ein sich auf und Abbauendes Magnetfeld zur Folge. Daher kann ein Motor seine Bewegung aus der Energie des Stroms beziehen, ebenso wie die gleiche Elektromaschine einen durch Bewegungsenergie erzeugten Strom wieder abgeben und als Generator funktionieren kann.






Erzeugung einer Sinus-Spannung durch die Drehungbewegung eines Magneten

In beiden Fällen wirken diese physikalischen Kräfte gleichzeitig. Der in der Generatorspule erzeugte Strom bildet Magnetfelder, die den sich bewegenden Magnetfeldern der Achse entgegenstehen. So entstehen Wirbelströme die - zusammen mit dem steigenden Wiederstand der Leitungen bei zunehmender Stromstärke - also bei zunehmender Belastung - die produzierte Spannungskurve und die Frequenz schwanken lassen.

 

Wechselstorm Sinuskurve


 

Die Güte des erzeugten Stroms hängt bei s.g. Synchron-Generatoren (synchron zur Umdrehungsgeschwindigkeit) von der Gleichmäßigkeit der Drehbewegung und der Belastung durch einen Verbraucher ab.

Bei der Stromproduktion im großen Stil werden Generatoren mit hohem Dampfdruck angetrieben. Die Turbinentechnik sorgt für ausreichend Kraftreserven, so dass eine recht stabile Umdrehungszahl gehalten werden kann.
Bei kleineren Generatoren mit Antrieben ohne diese Kraftreserven, variiert die Drehzahl viel eher, so dass der erzeugte Strom in Spannung und Frequenz schwankt.
Bei vielen Verbrauchern spielt das keine große Rolle, vorallem wenn es sich dabei um ohmischen Verbraucher handelt, wie Beispielsweise eine elektrische Heizungen.
Bei empfindlichen elektronischen Geräten die zum auf eine gleichbleibende Frequenz angewiesen sind, sieht das jedoch anders aus.

Bei einem Inverter Generator ist das Ziel, Strom von gleichmäßiger Spannung und Frequenz auch bei schwankenden Drehzahlen des Motors und bei wechselnder Belastung, Stabil zu liefern. Das wird mithilfe von zwei elektronischer Bauteile erreicht:
Zuerst wird der Strom von ungeregeltem Wechselstrom per Gleichrichter in Gleichstrom gewandelt und anschließend "geglättet".
Danach wandelt ein elektronisch gesteuerter Wechselrichter (es gibt auch andere) diesen Gleichstrom in einen geregelten Wechselstrom gleichbleibender Frequenz zurück.
Daher der Begriff "Inverter" - invertieren, umdrehen.

Die Inverter Technologie kommt vor allem in kleinen, leichten Geräten mit Benzinmotoren zum Einsatz.
Sie haben durch ihre kompakte Bauform keine Möglichkeit auf größere Kraftreserven zurück zu greifen, wie das Beispielsweise schwere Dieselmotoren können, die bei Bedarf zur Regulierung mit einem AVR Controller ausgestattet werden.
Immer mehr Verbraucher sind elektronische Geräte aus der Unterhaltungselektronik, der Leistungs- und Steuerelektronik, Kommunikationselektronik oder Computertechnik.

Die Entwicklung der Inverter Technologie und die dadurch relativ einfache Erzeugung geregelten Stroms findet vor allem im Kleinerzeuger Bereich großen Anklang.

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