Wechselstromgenerator

Der Wechselstromgenerator unterscheidet sich in zwei Bauformen

Aufbau Wechselstromgenerator

Der Wechselstromgenerator besteht aus zwei Komponenten, dem Statorund 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:

Aussenpolgenerator - Wechselstromgenerator

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:

Innenpolgenerator - Wechselstromgenerator

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.

 

 

GC-Emplem_1_Wechselstromgenerator

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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Schalldämmung

Um einen Stromerzeuger leise in Betrieb nehmen zu können gibt es Möglichkeiten der  Schalldämmung mittels Erdloch oder Verwendung einer Schalldämmbox

Um einen Stromerzeuger leise in Betrieb zu nehmen sind zwei Gruppen der Schalldämmung maßgebend

Dieses Video dient lediglich zur Demonstration um zu zeigen wie eine Schalldämmbox prinzipiell aussehen kann, die im nachfolgenden Text erläuterten Kriterien sind im Video nicht umgesetzt!

 

Gruppe 1: Körperschalldämmung

Es handelt sich hierbei um die Übertragung von Erschütterungen fester Körper, wie zum Beispiel dem Klopfen eines nicht entlüfteten Heizkörpers, oder dem Erdbodenvibrieren eines vorbeifahrenden LKW.

Hier werden zur Abhilfe Steinwolle, dicke schwere Verbundschaumstoffe und auch Schwerstoffmaterialien aus Bitumen verwendet, wobei darauf zu achten ist, das „alte“ Bitumenmatten gesundheits- und umweltschädliche Auswirkungen haben können.

 

Gruppe 2: Luftschalldämmung

Bei der Luftschalldämmung wird der Schall durch die Luft ausgebreitet. Es handelt sich um Schallwellen, die vom menschlichen Gehör, von 20Hz – 20000Hz wahrgenommen werden. Dazu zählen zum Beispiel Musikanlagen und Vortragsräume.

Zur Absorbierung dieser Schallwellen eignen sich unter anderem Akustikschaumstoffe mit offenporiger Oberfläche (Noppen, Trichter) und Polsterschaumstoffe.

Schalldämmung am Generator

Im Falle des Stromgenerators entsteht Körperschall und Luftschall begleitend durch zum Teil hohe Temperaturen. Diese Hitzeentwicklung ist unter anderem abhängig von Art und Größe des Stromerzeugers und der abgenommenen Verbraucherleistung.

Beim Einsatz schwerentflammbarer Dämmmaterialien geht es zwar in erster Linie um das Unterbinden der Brandgefahr, aber auch um gesundheitlche Aspekte, wie der Ablösung feiner Partikel, bei sehr hoher Hitzeentwicklung.

Es sollte jedoch aus Sicherheitsgründen nur schwer entflammbares Material verwendet werden Din4102 B1

Sinn macht es mit Herstellern oder Vertriebsfirmen von Dämmmaterialien Kontakt aufzunehmen.

Es werden eine Vielzahl an unterschiedlichen Produkten, im Verbund beider Gruppen angeboten.

 

Möglichkeiten zur Schalldämmung:

  • Örtliche Auswahl zur Platzierung des Stromerzeugers (Wohnraumnähe vermeiden)
  • Gummimatten als Unterlage verwenden
  • Zusatzschalldämpfer anbauen (herstellerbedingt)
  • Eingraben eines Stromerzeugers ins Erdreich

          Zu beachten sind:

          –  Deckel und Deckelabdichtungen gegen einlaufendes Regenwasser

          –  Temperaturabzug gegen Wärmestau

          –  Frischluftzufuhr für Kühlung

          –  Abgasableitung ins Freie

          –  Anbringung eines separaten Außentanks bei der Verwendung von

             Benzin Stromgeneratoren

         

  • Verwendung einer Schalldämmbox oder -kiste

         Zu beachten sind:

         – Deckel und Deckelabdichtungen gegen einlaufendes Regenwasser

         – Verwendung schwer entflammbarer Dämmmaterialien

            (auf Öl- oder Schmutzansammlung beim Einsatz von 2-Takt- Generatoren achten!)

         – Temperaturabzug gegen Wärmestau

         – Frischluftzufuhr für Kühlung

         – Abgasableitung ins Freie

         – Anbringung eines separaten Außentanks bei der Verwendung von Benzin Stromgeneratoren

 

Bitte beachten Sie, dass bei jeglicher baulichen Veränderung oder nicht Einhaltung von Sicherheits- und Inbetriebnahme Hinweisen, Gewährleistung und Garantie des Herstellers erlöschen können.

 

 

 

 

Erdungsanschluss Stromerzeuger leise

Die optimale und manchmal auch günstigste Lösung den Stromerzeuger leise zu machen liegt im Erwerb eines Inverter- Stromerzeugers. Oft stellt sich im Nachhinein heraus, dass der Bau einer Schalldämmbox, bis schlussendlich alles zur Zufriedenheit läuft, teurer ist und das Ergebnis immer noch unterhalb eines Inverter Generators liegt.

 

 

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Erdungsanschluss

Der Erdungsanschluss am mobilen Stromagregat ist abhängig vom Leistungsbereich und Einsatzart

Erdung beim mobilen Stromagregat gegen elektrostische Aufladung, in Umgebung brennbarer Flüssigkeiten!

 

Netzstrom:

Beim Strom aus der Steckdose besteht eine Verbindung zwischen dem Netzstrom und dem Erdreich. Ohne Schutzmaßnahme besteht bei Berührung stromführender Kontakte Lebensgefahr.

Durch Vorschaltung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (FI- Schalter ) wird im Falle einer Berührung der Stromkontakte in Sekundenbruchteilen der Stromlauf unterbrochen und die Gefahr eines Stromschlages unterbunden.

In Werkstätten und Baustellen wird ein Schutz-Trenntrafo verwendet, allerdings darf die am Trenntrafo montierte Steckdose dann keinen Schutzleiteranschluss aufweisen.

 

Mobiles Stromagregat:

Das mobile Stromagregat wirkt, solange Verbraucher ohne Erdklemme angeschlossen sind und keine Verbindung zum Erdreich besteht, als Schutz-Trenntrafo.

Mobile Stromerzeuger sind Generatoren, welche durch Verbrennungskraftmaschinen angetrieben, die elektrische Energieversorgung von Verbrauchern beim Fehlen anderer zulässigen Stromversorgung übernehmen.

Mobile „kleine“ Stromerzeuger entsprechen der Schutztrennung VDE 0100 Teil 410

Bei dieser Schutzmaßnahme ist keine Erdung erforderlich*, da bei Körperschluss in Verbindung zwischen aktiven Leitern und Verbrauchergehäusen, kein gefährlicher Berührungsstrom auftreten kann.

*Eine Erdung ist erforderlich:

  • Zum Beispiel wenn brennbare Flüssigkeiten durch Leitungen (Schläuche) gepumpt werden und mit einer elektrostatischen Aufladung zu rechnen ist (DIN VDE 0165).

          Hier kann ein Zündfunke eine Explosion verursachen!

  •  Stromeinspeisung in eine feste Installation

 

Definierter Leistungsbereich „kleiner“ Stromgeneratoren:

  • Leitungslänge kleiner 500 m
  • Spannung kleiner 500 V
  • Produkt aus Spannung und Leitungslänge kleiner 100000
  • alle aktiven Teile sind ungeerdet
  • die Körper angeschlossener Verbraucher sind in einen Potentialausgleich einzubeziehen

 

Mobile Stromgeneratoren ohne geerdeten Sternpunkt sind ausschließlich für den Betrieb im IT-Netz oder für die Schutzmaßnahme Schutztrennung geeignet.

IT-Netze finden in Krankenhäusern, Industrieanlagen und in der Energieversorgung ihre Anwendung, überall wo eine Abschaltung der Stromversorgung lebensbedrohliche oder wirtschaftliche Folgen haben könnten.

 

Für mobile Stromerzeuger im größeren Leistungsbereich und zeitweise ortsfesten Einsatz, zum Beispiel im TN-Netz, werden Fehlerstromschutzschalter eingesetzt.

Bei dieser Netzform ist zur Erfüllung der Schutzmaßnahme eine ordnungsgemäße Erdung notwendig. Die Erdungsmaßnahmen müssen durch eine zugelassene Fachkraft für Elektrotechnik, unter Einhaltung der gültigen Normen, durchgeführt werden.

Die Verwendung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen oder Isolationsüberwachungen führen bei Fehlerstrom zur Abschaltung.

 

Erdungsfahne Stromagregat

Erdungsanschluss:

Um Erdungsmaßnahmen ordnungsgemäß durchzuführen, muss ein Erdspieß in den Erdboden getrieben werden. Dabei ist es wichtig auf die Bodenbeschaffenheit zu achten. Sandböden oder lockere Böden sind denkbar ungeeignet! Beim Verschrauben des Erdungskabels an den Generatoranschluss und den Erdungsspieß muss auf einwandfreien Kontakt geachtet werden!

 

 

 

Erdungsanschluss am Stromagregat

Starten Sie nach der Erdungsmaßnahme als erstes den Generator und schließen Sie dann die Verbrauchergeräte an. Ein Stromaggregat unter Last springt wesentlich schlechter an!

 

 

 

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Drehstromgenerator

Der Drehstrom Generator ist eine Maschine zur Erzeugung von Drehstrom

Der Drehstrom Generator funktioniert nach einem relativ einfachen System, indem ein rotierender Magnet, innerhalb drei um 120° versetzt zueinander feststehenden Ankerwicklungen (Spulen), gleichzeitig drei Wechselströme erzeugt. Diese sind zeitlich um je 1/3-Periode (120 °) gegeneinander verschoben.

Die entstehende Dreiphasenwechselspannung weist die gleiche Frequenz (Amplitude) und jeweils eine Phasenverschiebung von 120° zueinander auf.

Der 3-phasige Wechselstrom wird als Drehstrom bezeichnet.

 

Drehstrom Generator

von Bo Krantz Simonsen at da.wikipedia

 

Anwendung finden die Dreieck- und die Sternschaltung

Drehstrom Generator

R: Widerstand

 

Die Sternschaltung wird verwendet, wenn ein Mittelpunktleiter (Neutralleiter) benötigt wird. Die drei Wicklungsanfänge sind mit den Außenleitern des äußeren Drehstromsystems verbunden, die Enden laufen zu einem Sternpunkt zusammen. Der Sternpunkt wird als Mittelpunktleiter starr geerdet und mit einem Neutralleiter verbunden.

Bei der Dreieckschaltung sind die drei Wicklungen in Reihe geschaltet und die Wicklungsenden miteinander verbunden. Im Gegensatz zur Sternschaltung gibt es keinen Sternpunkt. Die Eckpunkte des entstehenden Dreiecks bilden eine Verbindung mit den Außenleitern des Drehstromsystems.

 

Unterschieden werden Drehstrom-Synchrongeneratoren und Drehstrom-Asynchrongeneratoren

Der Drehstrom- Synchrongenerator wird in der großtechnischen Energieerzeugung, zum Beispiel in Kern-, Wasserkraft- und Kleinkraftwerken, eingesetzt. In Kraftwerken kommen Generatoren mit einer Leistung bis zu 2000MVA und einer Ausgangsspannung bis 25KV zum Einsatz. In Kleinkraftwerken sind nur Leistungen von 10KVA und Ausgangsspannungen von 10KV erforderlich. Der Wirkungsgrad ist mit 95 bis 99%, in Abhängigkeit von Baugröße und Erregerleistung, hoch und liegt über dem Level der Drehstrom-Asynchrongeneratoren.

Der Drehstrom-Asynchrongenerator findet aus wirtschaftlichen und aus umweltschonenden Gründen seinen Einsatz in kleineren Bereichen der Energieerzeugung zum Beispiel in der Verwendung von Windkraftanlagen oder als Zusatz- oder Notstromaggregat. Für den Bedarf im Haushalt und im Kleingewerbe stehen Einphasen- Strom Erzeuger mit einem Leistungslevel bis 1,5kW zu Verfügung. Die Leistungsgrenze der Dreiphasenvariante liegt in der Regel bei etwa 7,5MVA.

 

 

 

Zafenwellengenerator-Glühbirne-001

Lichtmaschine – Drehstrom Generator:

Hatten Sie schon bewusst festgestellt, dass die Stromversorgung Ihres PKW, in den letzten Jahren enorm besser geworden ist und Ausfälle der „Lichtmaschine“ kaum mehr die Folge sind?
Der Grund liegt darin, dass die im Sprachgebrauch immer noch kursierende „Lichtmaschine“ eigentlich der Vergangenheit angehört und durch den wesentlich leistungsstärkeren Drehstrom Generator ersetzt wurde. Die erforderliche Ladespannung wird bereits bei geringer Lehrlaufdrehzahl erzeugt, sodass die ununterbrochenen Schleifringe nur noch wenig Verschleiß an den Kohlebürsten verursachen. Außerdem muß der Regler die Aufgabe der Strombegrenzung nicht mehr übernehmen.
Vorsicht jedoch beim Abklemmen der Batterie, da bei laufendem Motor die Halbleiterbauteile des Generators und der Steuergeräte gefährdet sind!

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Inverter Stromerzeuger

Der Inverter Stromerzeuger (auch Wandler oder Wechselrichter genannt) ist ein elektrisches Gerät

Ein Inverter Stromerzeuger wandelt Gleichspannung in Wechselspannung bzw. Gleichstrom in Wechselstrom um.

Der Motor und der Generator sind voneinander getrennt, sodass beide nicht mit der gleichen Frequenz arbeiten. Der erzeugte Strom dieser Generatoren ist nicht an 230 oder 400 Volt und 50 Herz gebunden, da die nachgeschaltete Wechselrichterelektronik eine saubere Sinusspannung in eine gewünschte Frequenz umwandelt.

Das öffentliche Strom- Netz lässt Schwankungen zwischen +5 % bis – 10 % zu. Stromerzeuger ohne Inverter- Technologie liegen mit einer Abweichungstoleranz bis zu 25% über den Schwankungen des öffentlichen Strom- Netzes.

Hochwertige elektronische Bauteile von Computern, HiFi- Geräten, SAT-Receivern und anderen gleichartigen Verbrauchern, können dadurch Schäden oder sogar Totalausfälle erleiden. 

 

notstromaggregat_leise_Zipper001

 

Vorteile:

  • niedriger Lärmpegel für den Einsatz in Wohngebieten und Nachbarschaftsumgebungen
  • Drehzahlreduzierung bei Teillastbetrieb
  • weniger Kraftstoffverbrauch durch drehzahlreduzierten Teillastbetrieb
  • gleichmäßige Stromqualität bei akzeptablen Frequenz- und Spannungsschwankungen
  • sehr kompakte und relativ leichte Geräte durch Verwendung kleinerer Verbrennungsmotoren mit einem Hubraum von Beispielsweise 50ccm
  • bis zu einer Leistungsgröße von maximal 3000VA ist der Inverter Stromerzeuger noch gut durch eine Person händelbar
  • flächendeckender Einsatz im Haushalt, beim Camping, auf Partys, in Werkstätten und in anderen Bereichen
  • geeignet für Geräte mit empfindlichen elektronischen Bauteilen, wie HiFi- Geräte und anderer hochwertigen Verbraucher

 

Nachteile:

  • empfindliche Elektronik im Gegensatz zum konventionellen Stromerzeuger
  • nur bedingter Einsatz von Verbrauchern, welche beim Einschalten einen höheren Strombedarf (Anlaufstrom) benötigen, wie Hochdruckreiniger, Winkelschleifer, Kreissägen und anderer gleichartigen Geräte, möglich

 

 

 

Zafenwellengenerator-Glühbirne-001

Geräuschpegel

Der Geräuschpegel (Schalldruckpegel) wird in der logarithmischen Einheit Dezibel (dB) gemessen und nimmt mit der Entfernung zum Strom  Generator (Geräuschquelle) ab.

Als Faustregel gilt, dass bei Verdoppelung der Distanz zur Geräuschquelle, etwa eine Verringerung von 6dB die Folge ist.
Für exakte Geräuschpegelangaben der Hersteller sind folgende Messkriterien entscheidend:
  • Entfernung vom Messpunkt zur Geräuschquelle
  • schallreflektierende oder -absorbiernde Oberflächen, wie zum Beispiel Wände
  • Umgebungsgeräusche aus der Umwelt
  • Bodenbeschaffenheiten bei der Aufstellung der Notstromagregate zur Messung

 

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