Wie funktioniert ein Stromaggregat?

Mobile oder auch stationäre Stromaggregate werden eingesetzt, wenn das öffentliche Stromnetz für Verbraucher nicht zugänglich ist, oder wenn ein Ausfall des öffentlichen Stromnetzes zu Versorgungsproblemen führen würde.

Stromaggregate 

 

Bild: Honda

Mobile oder auch stationäre Stromaggregate werden eingesetzt, wenn das öffentliche Stromnetz für Verbraucher nicht zugänglich ist, oder wenn ein Ausfall des Stromnetzes zu Versorgungsproblemen führen würde wie z. B. in Krankenhäusern oder in Kernkraftwerken.
Ein Stromaggregat besteht aus
- einem Verbrennungsmotor als Antrieb und
- einem Generator, der die elektrische Energie erzeugt.

Das Schemabild 1 zeigt die Energiekette.

Im Verlauf des Energiewandlungs-Prozesses entstehen den Wirkungsgrad mindernde Energieverluste. Im Verbrennungsmotor sind dies die Wärmemengen, die über das Abgas und die Kühlung verloren gehen. Auch im Stromaggregat geht Wärme verloren: Im Generator sind es hauptsächlich Reibungsverluste der Stator-Molekularmagnete, die bei den Umpolungen entstehen. Weiter sind es die Wärmeverluste, die der Erregerstrom in der Läuferwicklung und der abgegebene Strom in den Statorwicklungen verursacht, und die Lagerreibung. 

Hier einige Daten zum oben dargestellten ...-Stromaggregat:
Motor
- Benzinmotor, Nennleistung 3,3 kW bei 3000 1/min
Generator
- Dauerleistung: 2,5 kVA (bei 230V)
- Zwei  Steckdosen

Warum werden hier für die Leistung zwei unterschiedliche Einheiten, nämlich kVA und kW verwendet?
Das Voltampere (VA) ist die gesetzliche Maßeinheit für die elektrische Scheinleistung S. Sie wird bei Wechselspannungen zur Kennzeichnung der Anschlussleistung von elektrischen Maschinen verwendet.
Stromerzeuger besitzen neben ohmschen Widerständen auch induktive und kapazitive Anteile. Ein ohmscher Widerstand setzt seine aufgenommene Leistung (in Watt) vollständig in Wärme um. Man nennt das Wirkleistung.
Besitzt ein Verbraucher neben dem ohmschen Widerstand Spulen, also induktive Anteile, dann ergibt sich zwischen Strom und Spannung eine zeitliche Verschiebung. Sie sorgt dafür, dass nie die höchstmögliche Leistung erreicht wird. Neben der Wirkleistung ist deshalb auch eine Blindleistung vorhanden, die nicht in Wärme umgewandelt wird. Die Blindleistung wird mit der Frequenz der Wechselspannung hin- und hergeschoben. Die Blindleistung wird nicht verbraucht, also auch nicht als Stromverbrauch berechnet. Der Stromlieferant muss sie aber bereitstellen.
Der Vergleich mit einem Glas Bier, das eine (kaum Durst löschende) Schaumkrone überwallt, macht den Zusammenhang zwischen Wirkleistung, Scheinleistung und Blindleistung verständlich.

Ein Wechselstromgenerator ist die besondere Ausführung eines elektrischen Generators; er erzeugt einphasigen Wechselstrom. Wo höhere Leistungen verlangt werden, spielen Einphasen-Wechselstromgeneratoren nur eine untergeordnete Rolle. Ihr Einsatzgebiet (u.a. Notstromversorgung) geht bis etwa 2,5 Kilowatt. Leistungsstärkere Systeme können dagegen bis zu mehreren tausend Kilowatt erzeugen.  

Generatoren wandeln die aufgenommene mechanische Energie mit Hilfe eines Magnetfeldes in elektrische Energie um und erzeugen Wechselspannungen. Ein solches Generatorsystem besteht aus
- dem Magnetkreis des Erregerfeldes, 
- der Spannungserzeugung in den Statorwicklungen.
Der im feststehenden Statorgehäuse (= Ständer) gelagerte Rotor (= Läufer) wird z. B. von einem Verbrennungmotor angetrieben. Das vom Rotor mit einem Dauermagnet oder einem Elektromagnet (Feldspule oder Erregerwicklung) erzeugte, umlaufende magnetische Feld induziert in den Leiterwicklungen (Induktionsspulen) eine elektrische Spannung.

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