Physik verstehen 4, Schulbuch

51 Elektrizität bestimmt unser Leben 2. Wie funktioniert ein Drehstrom-Generator? In technischen Generatoren, die den so genannten Dreiphasen-Wechsel- strom oder Drehstrom erzeugen, sind drei unabhängige Spulen (Stator) eingebaut. Diese sind um jeweils 120° versetzt (Abb. 51.1). Ein rotierender Elektromagnet (Rotor) erzeugt in jeder dieser Spulen eine Induktionsspannung. Nacheinander erreichen diese Spannungen ihre höchsten Werte (Abb. 51.2). Durch die drei Außenleiter L 1 , L 2 und L 3 werden die Spannungen ins Netz weitergeleitet. M Bei der Drehung des elektromagnetischen Läufers (Rotor) werden in den drei Induktionspulen (Stator) drei Wechselströme induziert. Diese haben die gleiche Frequenz, entstehen aber nacheinander. 3. Wie ist das Leitungsnetz für Drehstrom aufgebaut? Die drei Wechselströme eines Drehstrom-Generators bräuchten eigentlich sechs Leitungsdrähte. Die drei Rückleitungen können jedoch zu einem so genannten Neutralleiter zusammengefasst werden. Der Vorteil eines Drehstromnetzes ergibt sich dadurch, dass Wechselströme zwischen 230V und 400V abgenommen werden können. Durch die gemeinsame Verwen- dung der drei Wechselströme kann zB ein Drehstrom-Motor mit besonders einfachen Läufern betrieben werden. M Das Drehstromnetz besteht aus drei Außen- oder Phasenleitern (L1, L2, L3) und einem gemeinsamen Neutralleiter (N). Ein Dreh- stromnetz liefert einzelne Wechselströme mit 230V oder 400V und ermöglicht auch die gemeinsame Verwendung der drei Wechsel- ströme (zB beim Drehstrom-Motor). 4. Wie funktionieren Drehstrom-Motoren? M Bei einem Drehstrom-Motor werden drei äußere, feststehende Elektromagnete nacheinander magnetisch. Es entsteht so ein umlau- fendes Magnetfeld, das im drehbaren Anker einen Induktionsstrom erzeugt. Dadurch wird der Anker magnetisch und vom magnetischen Drehfeld mitbewegt. Viele Arbeitsgeräte mit starken Elektromotoren, wie zB Kreissägen, Kräne, Rolltreppen oder Aufzüge, werden mit Drehstrom-Motoren ausgestattet. Sie werden über das Drehstromnetz mit den benötigten 400V betrieben. Generator Motor Neutralleiter N 400 V 400 V 400 V 230 V 230 V 230 V Außenleiter L 3 L 2 L 1 N S 51.1 Prinzip des Drehstrom-Generators Scheitelwerte U t 51.2 Spannungskurven zum Drehstrom 51.4 Drehstromstecker mit Kabel 51.5 Drehstromanschluss einer Kreissäge 51.6 Drehstrom-Motor L 1 L 2 L 3 N 51.3 Anschlussmöglichkeiten eines Drehstromnetzes Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv