Der Wechselstromgenerator unterscheidet sich in zwei Bauformen
Aufbau Wechselstromgenerator
Der Wechselstromgenerator besteht aus zwei Komponenten, dem „Stator“ und dem „Rotor“. Der Stator ist die feste Komponente, der Rotor die rotierende Komponente des Generators. Beide sind grundsätzlich aus ferromagnetischem Material gefertigt. Beide Komponenten sind mit Wicklungen versehen, welche entweder ein Magnetfeld (Erregerwicklung) oder eine Induktionsspannung erzeugen.
Die Bauformen unterscheiden zwischen Außenpolgeneratoren und Innenpolgeneratoren.
Außenpolgenerator:
Quelle: Außenpolgenerator 2009-04-13 WolfgangS
Beim Außenpolgenerator findet die Erzeugung des Magnetfeldes im Stator (=außen) statt, wobei die Erzeugerspannung in der Rotorwicklung des Innenpolgenerators stattfindet. Durch die Rotordrehung wird die Wicklung in einem stillstehenden Magnetfeld bewegt und dadurch eine sinusförmige Wechselspannung induziert. Die Spannungsübertragung zu den Stator- Anschlussklemmen erfolgt durch Schleifringe oder Bürsten.
Nachteile:
- Diese Übertragungsweise sorgt jedoch für einen erheblichen Nachteil, indem die gesamte Leistung nach außen geführt werden muss und der im Verhältnis geringe Erregerstrom in der feststehenden Erregerwicklung fließt.
- Dadurch wird die erzeugbare Leistung begrenzt, sodass der Außenpolgenerator nur für Leistungen bis zu 50kVA Verwendung findet.
- Des Weiteren kann Funkenbildung zum frühzeitigen Materialverschleiß führen.
- Hohe Spannungen können nur durch hohe Rotordrehzahl erreicht werden, was zu Problemen bei der Achslagerung führen kann.
Merkmale:
Beim Außenpolgenerator muss die gesamte Leistung über Schleifringe und Bürsten geführt werden. Die Spannungserzeugung erfolgt durch die Bewegung einer Wicklung in einem stillstehenden Magnetfeld.
Einsatzbereiche:
Diese Generatoren finden ihre Verwendung in Kleinwasserkraftwerken, kleinen Windkraftanlagen, Notstromaggregaten (bis 2,2 kW), und in Wechselspannungslichtmaschinen an Fahrrädern.
Innenpolgenerator:
Quelle: Innenpolgenerator 2009-04-13 WolfgangS
Beim Innenpolgenerator wird das Magnetfeld im Rotor (= innen) erzeugt. Dies erfolgt durch einen Permanentmagneten oder einer stromdurchflossenen Spule.
Die Spannungserzeugung findet beim Innenpolgenerator in der Statorwicklung statt, indem sich zum Unterschied des Außenpolgenerators das Magnetfeld dreht. Aus dieser Arbeitsweise leiten sich die Bezeichnungen Drehfeldgenerator oder Drehstromgenerator ab.
Vorteile:
- Diese Art der Spannungsübertragung bringt den entscheidenden Vorteil, dass die Spannungserzeugung in der feststehenden Wicklung erfolgt und nur der relativ geringe Erregerstrom über Schleifringe und Bürsten zugeführt werden muss.
- Es können darüber hinaus Leiter mit größerer Querschnittsfläche verwendet werden – der Induktionsstrom erhöht sich.
- Die abgegebene Leistung der Innenpolgeneratoren kann sehr hoch sein und bis maximal 2000MVA betragen.
- Zum Abgriff benötigt werden keine Schleifbürsten benötigt.
Merkmale:
Beim Innenpolgenerator muss die erzeugte Leistung nicht über Schleifringe und Bürsten abgeführt werden, die Leistung kann daher sehr groß sein. Die Spannungserzeugung erfolgt in einer feststehenden Wicklung durch die Drehung des Magnetfeldes.
Einsatzbereiche:
Der Innenpolgenerator wird zum Beispiel in der Luftfahrt als „bürstenloser Drehstromgenerator“ eingesetzt.
Die Generatorwicklung erzeugt Wärme im Gehäuse. Damit die Temperatur im Wechselstromgenerator nicht zu hoch ansteigt sollte für ausreichend Kühlung gesorgt werden. Es genügt oft schon, wenn der Aufstellungsort Wärmeabfuhr zulässt. Bei zu hoher Temperatur können Wicklung und Lager Schaden erleiden.
Je besser die Kühlung funktioniert, umso höher ist schlussendlich der zulässige Laststrom.
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