In der Energietechnik, also bei der Erzeugung, der Übertragung und der Nutzung von elektrischer Energie wird ein mehrphasiges System von Wechselspannungen genutzt.
Das System, dass wir in Europa nutzen, stellt uns drei um 120° phasenverschobene Spannungen mit einem Effektivwert von 230V zur Verfügung.
Ein Drehspannungssystem, oder häufig auch unter der der Bezeichnung Drehstromsystem zu finden.
Funktionsweise eines Drehstromgenerators
Ähnlich wie bei einem Wechselstromgenerator, bei dem durch Induktion einphasige Wechselspannung erzeugt wird, wird auch bei einem Drehstromgenerator das gleiche Prinzip genutzt.
Auch die Umkehrung ist ähnlich (Wechselstrommotor vs. Drehstrommotor).
Ein rotierendes Magnetfeld erzeugt hier in drei unabhängigen Spulen die jeweilige Wechselspannung.
Phasenverschiebung von 120°
Durch eine geschickte Anordnung der Spulen um einen Versatz von 120° wird dafür gesorgt, dass die resultierenden Spannungen genau um diesen Winkel phasenverschoben sind.
Die Wirkung des sich drehende Magnetfeldes ist so für die einzelnen Spulen um ein Drittel der Periodendauer verschoben.
Wenn Du einen Punkt des Ankerfeldes betrachtest kannst Du es am einfachsten erkennen.
Im Video zeige ich, wie der Nordpol des Ankers zu Beginn (Phasenwinkel 0) zur ersten Spule zeigt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die induzierte Spannung in der ersten Spule gleich Null. Die auf die Spule wirkende magnetische Feldstärke ist zu diesem Zeitpunkt zwar maximal. Die Änderung des Magnetfeld aber gleich 0. Und somit auch die induzierte Spannung gleich 0.
Kurz vor diesem Zeitpunkt stieg die magnetische Feldstärke nämlich an. Kurz danach sinkt die wirksame Magnetfeldstärke wieder.
Wir sehen also ein lokales Maximum. Die Änderung (die erste Ableitung) ist zu diesem Zeitpunkt gleich Null.
120° später …
Nach einer drittel Drehung, also nach 360°/3 = 120° zeigt der Nordpol des Ankers genau auf die zweite Spule.
Du siehst dann an dieser zweiten Spule die gleiche Bedingung wie 120° vorher an der ersten Spule.
Die Spannung an dieser Spule hat also den Nulldurchgang genau 120° später.
Das gleiche gilt wiederum 120° später an der dritten Spule.
Das Drehstromsystem
Das Drehstromsystem besteht also aus drei jeweils um 120° phasenverschobene Sinusspannungen mit gleicher Frequenz.
In Europa sind das jeweils Spannungen mit einem Effektivwert von 230 V, d.h. eine Amplitude von 325V. Die Frequenz beträgt 50Hz.
Das Video zur Erzeugung eines Drehstromsystems
Im Video zeige ich noch einmal ausführlich den Aufbau eines Drehstromgenerators.
Viel Spaß mit dem Video.
