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Aufbau und Funktionsweise eines (Strom-) Generators

Ein (Strom-) Generator bezeichnet eine Gerätschaft zur Bereitstellung elektrischer Energie.

Diese wandelt meist eine mechanische Leistung in Form einer Drehbewegung in eine elektrische Leistung um.

Diese mechanische Leistung kann dem Generator beispielsweise, wie bei Zapfwellengeneratoren, durch einen Nebenantrieb von Fahrzeugen wie Traktoren zugeführt werden oder, wie in den meisten Fällen, durch einen in dem Stromaggregat verbauten Verbrennungsmotor produziert werden.

Dabei können verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen.

Diese unterscheiden sich vor allem durch den verwendeten Kraftstoff.


Notstormaggregate im Betrieb - Kraftstoffe:

Die genannten Kraftstoffe, werden unter anderem zum Betrieb von  Stromaggregaten bzw. dessen verbauten Verbrennungsmotor genutzt.

Dabei bieten manche Verbrennungsmotoren, so genannte Dual Fuel Aggregate, die Möglichkeit, sowohl mit Benzin als auch Autogas betrieben zu werden.

Je nach Kraftstoffart und Leistungsklasse unterscheiden sich die Komponenten der Verbrennungsmotoren durch zum Beispiel die Verwendung von Zündkerzen bei Benzinern oder einer wasser- anstatt luftbetriebenen Kühlung bei besonders leistungsstarken Stromerzeugern, welche eine hohe Abwärme produzieren.


Wie ist ein Generator aufgebaut?

Grundsätzlich sind die Komponenten der verwendeten Verbrennungsmotoren jedoch dieselben wie die der aus dem Kraftfahrzeugbereich bekannten Motoren.

Der Kraftstoff wird durch den Funken einer Zündkerze, oder bei Diesel durch die bei Kompression entstehende Temperatur, zu einer exothermen Reaktion gezwungen.

Der Kraftstoff „zündet“, dehnt sich bei gleichzeitiger Freisetzung thermischer Energie aus und bewegt dabei einen Kolben in einem Zylinder.

Die Bewegung wird über eine Kurbelwelle in eine Drehbewegung übersetzt und treibt den elektrischen Generator an.


Funktionsweise eines Drehgenerators

Ein Drehgenerator besteht dabei immer aus einem feststehenden Stator und einem sich drehenden Rotor, welcher die durch die Drehung eingehende mechanische Leistung transportiert.

Je nach Konstruktionstyp des Drehgenerators wird sich auf verschiedene Art und Weise das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zu Nutze gemacht.

Ein Magnetfeld, welches an einem elektrischen Leiter vorbeigeführt wird, induziert in diesen Leiter eine elektrische Spannung und bewegt mit dieser Elektronen durch einen geschlossenen Stromkreislauf, welcher die angeschlossenen, elektrischen Verbraucher beinhaltet.

Im Drehgenerator können nun die Leiter, welche, um das Magnetfeld möglichst wirkungsvoll zu nutzen als Leiterspulen ausgeführt sind, beispielsweise im feststehenden Stator ringsum angeordnet werden.

Das Magnetfeld, welches durch Permanentmagneten oder durch einen Elektromagneten erzeugt wird, wird durch eine Drehung dieser Quelle auf dem Rotor nun an den Leiterspulen vorbeigeführt und induziert somit eine elektrische Spannung in diese.


Die verschiedenen Bauweisen von Generatoren

Die Bauweisen von Drehgeneratoren können unterschiedlich ausgeführt sein und beeinflussen die Eigenschaften der durch den Generator erzeugten Spannung.Wechselstromgenerator Funktionsweise Bild 1

Dabei kann zwischen einer Vielzahl von Gleichstrom- und Wechselstromgeneratoren unterschieden werden.

An dieser Stelle konzentrieren wir uns allerdings auf die für uns wichtigen Eigenschaften der durch die verschiedenen Generatoren erzeugten Spannungen.Wechselstromgenerator Funktionsweise Bild 2

Generatoren werden häufig dafür genutzt eine einphasige Wechselspannung, wie sie der Anwender auch von der herkömmlichen Haushaltssteckdosen kennt, bereitzustellen.

Diese Spannung mit einem Sollwert von 230 Volt, verläuft zwischen den beiden, von Haushaltssteckdosen bekannten Kontakten, dem Außenleiter und dem Neutralleiter.

 

Generator: Die zweite Variante der Wechselspannung

Die zweite Variante eine Wechselspannung zu nutzen, ist die des sogenannten Drehstroms (umgangssprachlich auch „Startstrom“ genannt).

Dabei werden im Falle eines Generators drei um jeweils 120 Grad versetzte sinusförmige Wechselspannungen auf drei unterschiedliche Kontakte gelegt.

Je nach Verschaltung dieser drei Kontakte mit einem vierten Neutralleiter lassen sich so Verbraucher mit höherem Spannungs- bzw. Leistungsbedarf bei 400 Volt betreiben.

Wichtig zu beachten ist bei beiden Arten der Wechselspannung zudem die Art der angeschlossenen Verbraucher.


Stromaggregate - Was sind induktive Verbraucher?

Bei sogenannten induktiven Verbrauchern, also Verbrauchern, welche beispielsweise zum Betrieb von Elektromotoren ein Magnetfeld erzeugen, entsteht zwischen dem sinusförmigen Spannungsverlauf und dem daraus resultierendem sinusförmige Stromverlauf ein Phasenversatz.

Dieser Phasenversatz hat zur Folge, dass die an der Energiequelle (beispielsweise den beiden Anschlusskontakten Ihres Stromerzeugers) gemessene Ausgangsleistung (die sogenannte Scheinleistung) einen gegebenenfalls höheren Wert aufweist als die tatsächlich von Ihrem induktiven Verbraucher umgesetzte Leistung (die sogenannte Wirkleistung).

Der Stromerzeuger muss in einem solchen Anwendungsfall in der Lage sein die entsprechende Scheinleistung bereitzustellen.

Wir hoffen das unser Beitrag und unsere Definition der Funktionsweise und der verschiedenen Formen des Aufbaus eines Aggregats Ihnen weitergeholfen hat.

Sollten Sie Fragen jeglicher Art haben, wenden Sie sich gerne an unsere Experten von Generatorgermany.com.

Wir helfen Ihnen gerne weiter!

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