Wie kann man die Anzahl an Frequenz pro Sekunde (Hertz) von Wechselstrom gezielt steuern?
Die Frequenz des Deutschen Stromnetzes liegt bei 50 Hertz, während sie in Amerika bei 60 Hertz liegt.
Ich persönlich weiss nur das die Anzahl der Frequenz durch die Anzahl der Drehung des Rotors im Generator gesteuert werden kann, also wenn der Rotor im Generator sich 50 mal die Sekunde um seine eigene Achse dreht, produziert es Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hertz.
Gibt es noch andere Möglichkeiten die Frequenz zu steuern?
Zudem wie sieht es aus mit den Batterien in den Elektroautos aus, ist im Wechselrichter irgendein Komponent eingebaut das die Frequenz gezielt (variabel) steuern kann um die Leistung des Antriebs zu erhöhen?
5 Antworten
Mit nem frequenzumrichter.
Klingt jetzt vielleicht ein bisschen weit hergeholt: Aber deine Computer/Handy kann auch Töne unterschiedlicher Frequenz erzeugen, obwohl die Elektronik mit Gleichspannung betrieben wird...
Das Grundprinzip ist das Gleiche: Transistoren steuern, wie viel Spannung zu einem Zeitpunkt ausgegeben wird. Wenn man jetzt die Transistoren zeitlich gezielt ansteuert, lässt sich eine Wechselspannung erzeugen.
Im Extremfall wird nur ganz schnell ein- und ausgeschaltet und über das Verhältnis von Einschalten zu Ausschalten ergibt sich eine mittlere Spannung... und diese mittlere Spannung wird so variiert, dass sich (mehr oder weniger) eine Sinusschwingung der gewünschten Frequenz ergibt. Die ursprüngliche Schaltfrequenz lässt sich so glätten, dass der Sinus sehr sauber aussehen kann.
Das Grundkonzept ist klar.
AC zu DC machen , DC wieder zu AC machen und Frequenz bestimmen.
Grundkonzept wenn man eine andere Frequenz haben will.
Du kannst im Generator die Spulen verdoppeln. Dann hast du bei halber Drehzahl die gleiche Frequenz.
Mit einem Mikrokontroller kannst du an einem Ausgang 0 oder 1 wechselseitig schalten. In der Programmierung musst du dann nur die Zeit zwischen dem Umschalten anpassen, um die Frequenz zu steuern.
Das Signal ist auf diese einfache Art kein Sinus sondern mehr ein Rechteck.
Mit Wechselrichtern mit variabler Frequenz steuert man die Motordrehzahl, das ist in Autos, Aufzügen, Modellbau seit langem Gang und Gäbe.
"..... das die Frequenz gezielt (variabel) steuern kann um die Leistung des Antriebs zu erhöhen?"
Zwischen Frequenz und Antriebsleistung gibt es keinen Zusammenhang.
Nein, da gibt es überhaupt keinen allgemeinen Zusammenhang. Die Wahl der Frequenz unterliegt völlig anderen Gesichtspunkten.
Bei Gleichstrom-Motoren z.B. beträgt die Frequenz 0 Hz. Glaubst Du, die sind deshalb besonders leistungsarm? Wozu sollten die Motoren dann taugen? Mit Gleichstrom werden z.B. auch viele Straßenbahnen betrieben. Auch ältere Auto-Anlasser werden mit Gleichstrom betrieben.
Das Gleichstrom keine Frequenz vorweisst ist doch klar, deswegen unterscheidet man auch zwischen Gleichstrom und Wechselstrom.
Zudem um die erbrachte Leistung von Wechselstrom in Form von Gleichstrom herauszufinden kann man ganz einfach diesen durch den Effektivwert herausfinden.
Man kann die exakt gleiche Leistung, in meinem Beispiel mit dem E-Auto durch den Effektivwert berechnen.
Es ist nun mal eine Tatsache, je höher die Frequenz beim Wechselstrom ist, desto höher muss die Spannung beim Gleichstrom sein, um die gleiche Energie/Leistung zu erbringen.
".... um die erbrachte Leistung von Wechselstrom in Form von Gleichstrom herauszufinden kann man ganz einfach diesen durch den Effektivwert herausfinden."
Nein, da gibt es nichts "herauszufinden". Die Angabe elektrotechnischer Größen bezieht sich im praktischen Alltag grundsätzlich auf den Effektivwert und nichts anderes. Auch die Messinstrumente zeigen nur die Effektivwerte an, was denn sonst?
"Es ist nun mal eine Tatsache, je höher die Frequenz beim Wechselstrom ist, desto höher muss die Spannung beim Gleichstrom sein, um die gleiche Energie/Leistung zu erbringen."
Wie kommst Du nur auf einen solchen Unsinn?
Die Leistung P = Spannung U mal Stromstärke I. Das gilt ohne jede Einschränkung bei Ohm´schen Widerständen ungeachtet von Stromart und Frequenz. Energie = Spannung mal Stromstärke mal Zeit.
Bei der Berechnung cosφ, Blind- und Wirkstrom geht zwar die Frequenz ein, aber ganz anders als Deine absonderlichen Behauptungen ("... je höher die Frequenz ist, desto mehr Energie wird transportiert"): Mit steigender Frequenz steigt der Blindwiderstand, was zur Absenkung der Wirkleistung führt und nicht zur Erhöhung!
Ist es nicht so, je höher die Frequenz ist, desto mehr Energie wird transportiert? Und je mehr Energie bereit steht, desto mehr kann man dem Antrieb Energie zuführen und dadurch schneller beschleunigen.