Funktion Inverter Generator

Bei der Stromerzeugung in einem Generator wird der elektromagnetische Effekt der Induktion genutzt. 
In  einem Leiter auf den sich ein 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.

 

 

generator_script_gesamt_farbe_440_backIn 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 an den festen Magneten darum herum vorbei.

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 Dreh-geschwindigkeit 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 25 Mal pro Sekunde um die eigene Achse.

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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.

 

 

sinuskurve 

Erzeugen 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.

Die Güte von durch Generatoren erzeugten Stroms hängt 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 Motoren 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 Rollt, z.B. bei Elektromotoren oder elektrischen Heizungen.
Bei empfindlichen elektronischen Geräten die zum Funktionieren auf eine gleichbleibende Frequenz angewiesen sind, sieht das 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".
Anschließend 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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