Was ist ein Spannungsgenerator?
Ein Spannungsgenerator ist ein Gerät, das potentielle und kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Dies wird am häufigsten erreicht, indem ein Leiter durch ein Magnetfeld bewegt wird, um eine Spannung aufzubauen. Der Generator arbeitet sehr ähnlich wie eine Wasserpumpe, bei der die elektrische Ladung in einen externen Kreislauf geleitet wird, ähnlich wie Wasser in ein Rohr gedrückt wird. Die potenzielle und kinetische Energie, mit der der Prozess beginnt, kann aus einer Vielzahl von Quellen wie Dampf oder Wind stammen.
Die Ursprünge des Konzepts eines Spannungsgenerators gehen auf die Studien eines englischen Physikers namens Michael Faraday aus dem Jahr 1831 zurück. Er wickelte isolierte Drahtspulen um einen Eisenring. Als er einen Strom durch einen Spulenring floss, stellte er fest, dass auch die andere Spule induziert wurde. Nach diesem Konzept konstruierte er eine elektromagnetische Drehvorrichtung. Dies war im Wesentlichen der erste Elektromotor und arbeitete als das Prinzip entgegengesetzt zu einem Spannungsgenerator, indem kinetische Energie mit elektrischer Energie erzeugt wurde.
Hipployte Pixii baute 1832 einen elektrischen Generator für die Industrie. Der so genannte Dynamo wandelte rotierende kinetische Energie in Elektrizität um. Diese frühe Erfindung war eine Gleichstromvorrichtung und benötigte ein zusätzliches Teil, das bei modernen Spannungsgeneratoren nicht vorhanden war: einen Kommutator. Der Kommutator wurde entwickelt, um den Strom im Dynamo zu wechseln. Dies hilft, die Leistung im gesamten Generator an den besten Ort zu verteilen.
Ein Spannungsgenerator besteht aus zwei verschiedenen mechanischen Teilen: einem Rotor und einem Stator. Der Rotor ist der rotierende Teil des Generators, während der Stator der stationäre Teil ist. Die elektrischen Komponenten sind mit jedem dieser Teile verbunden. Der Anker ist das stromerzeugende Bauteil und kann sich entweder am Rotor oder am Stator befinden. Eine Magnetfeldkomponente muss auf dem gegenüberliegenden mechanischen Teil platziert werden.
Am Generator können entweder Permanentmagnete oder Feldspulen verwendet werden. Während Magnete während des Prozesses ihre eigene elektrische Ladung erzeugen, müssen Feldspulen geladen werden, um Strom zu erzeugen. Dies wird erreicht, indem kleinere Generatoren verwendet werden, um die Spulen anzuregen. Im Falle eines Stromausfalls müssen diese Feldspulen in einem als "Schwarzstart" bezeichneten Prozess erneut stimuliert werden.
Spannungsgeneratoren sind ein notwendiger Bestandteil der modernen Industrie. Weltweit nutzen große Kraftwerke potenzielle und kinetische Energie, die in Elektrizität umgewandelt wird. Unabhängig vom Ausgangszustand der potentiellen Energie wird diese letztendlich mit einem Hochspannungsgenerator umgewandelt. Wind, Geothermie, Atomkraft, Öl und Kohle werden in elektrische Ladung umgewandelt.