Montag, September 16, 2024
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Tutorial AC-DC

Was ist der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom? ?

Gleichstrom (DC für direct current)

Es ist ein elektrischer Strom, in dem die Elektronen kontinuierlich in die gleiche Richtung fließen, d. h. vom Minuspol zum Pluspol.

Der Wechselstrom (AC für alternative current)

Dies ist die andere Art des elektrischen Stroms. Die Elektronen fließen abwechselnd in beide Richtungen des Stromkreises. Tatsächlich ist es die Rotation eines Wechselstromgenerators, die eine Hin- und Herbewegung der Elektronen erzeugt. Die Wechselstromfrequenz wird in Hertz gemessen. In Europa beträgt die Frequenz 50 Hz, d. h. der Strom fließt 50 Mal pro Sekunde hin und her.

Warum wird eine Stromart gegenüber einer anderen bevorzugt?

Wechselstrom wird bei der Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie aus mehreren Gründen bevorzugt:

  1. Ein Wechselstromgenerator (Synchron- oder Asynchronmotor) ist leistungsfähiger als ein Gleichstromgenerator (Gleichstrommaschine). Moderne Kraftwerke erzeugen also alle Wechselstrom.
  2. Bei gleicher übertragener Energie sind die Leitungsverluste bei Wechselstrom geringer als bei Gleichstrom.
  3. Man kann nur für Wechselstrom die Spannung effizient umwandeln. Um die Energieverluste beim Transport zu verringern, wird elektrische Energie mit sehr hohen Spannungen transportiert, was ermöglicht bei derselben Leistung die Stromstärke und damit die dissipierte Energie zu reduzieren. Beispiele: Kraftwerk (200 000 V) Hochspannungsleitung (60 000 V), Mittelspannung (20 000 V) und schließlich niedrige Spannung (220 V Wechselstrom und 380 V Drehstrom) beim Verbraucher.

Aufgrund dieser Vorteile wird Wechselstrom für den Transport von Energie bevorzugt.

Im Gegensatz dazu kann man Strom nur in einer Batterie speichern, die Gleichstrom abgibt. Bei einer batteriebetriebenen Maschine wird man also Gleichstrom bevorzugen.
Auch in der Elektronik wird Gleichstrom bevorzugt, vor allem weil er eine einfache Logik ermöglicht: Spannung anwesend = positive Information, Fehlen von Spannung = negative Information.

Welches Produkt braucht man, um von Wechselstrom auf Gleichstrom umzuschalten ?

Die beim Energieversorger verfügbaren Stromnetze liefern entweder 230V Wechselstrom oder 400V Drehstrom.

Wie kann man die Spannung bei Wechselstrom ändern?

Um die Wechselspannung zu ändern, verwendet man einen Transformator für:

  • Wechselstrom welcher die Spannung Phase-Nulleiter verändert.
  • Drehstrom welcher die Spannungen Phase-Phase une Phase-Nullleiter verändert.

Mit einem Transformator ist es möglich, die gewünschte Spannung zu erzeugen, z. B. von 220 V nach 18 V Wechselstrom. Man muss jedoch auch die benötigte Leistung beachten.

Wie kann man aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung erzeugen?

Hierfür gibt es mehere Möglichkeiten :

  • Ein Netzteil, das Wechselstrom (220V oder 380V) in eine Gleichspannung wie z.B.12VDC, 24VDC oder 48VDC umwandelt. Man kann die gewünschte Spannung multiplizieren, indem man die Netzteile in Reihe schaltet. Die Leistung des Netzteils muss gemäss des Strombedarfs ausgewählt werden.
  • Ein Gleichrichter, mit dem man eine Wechselspannung in eine andere Gleichspannung umwandeln kann.

Wie dimensioniert man einn Brückengleichrichter?

Formeln :

Vmax = Utransfo x √2

Vmoy = (2x Vmax)/π

Kondensator-Kapazität:

C = I/(Δu x f)

Avec :

C = Kapazitât (F),
I  = Stromstärke (A),
Δu  = zulässige Spannungsschwankungen (V),
f  = Frequenz (Hz).

Entladungswiderstand :

T=R x C

C = Kapazität Kondensator (F),
T = Entladungszeit (s),
R = Widerstandswert (Ohm).

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