Wechselstrom — erzeugt durch Induktion
Generator und Motor sind derselbe Aufbau, nur in entgegengesetzter Richtung betrieben.
- GeneratorSpule dreht sich im Magnetfeld → Wechselspannung.
- MotorStrom im Magnetfeld → Bewegung.
- GemeinsamBeide brauchen ein Magnetfeld und eine Spule.
Induktion
Nur die Änderung des Magnetfelds erzeugt Spannung — ein ruhender Magnet liefert nichts.
Leistung und Wirkungsgrad
P = U·I ist die umgesetzte Leistung, η der nutzbare Anteil — η ist immer kleiner als 1.
Generator
Die gedrehte Spule liefert sinusförmige Wechselspannung: Bewegung wird zu elektrischer Energie.
Elektromotor
Auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld wirkt eine Kraft — der Motor dreht sich.
Effektivwert — die Gleichspannung mit gleicher Heizwirkung, 230 V.
Scheitelwert — kurzzeitiger Höchstwert; umgestellt Ueff = Û/√2.
Periodendauer in s, T = 1/f.
Warum 230 V nicht der Höchstwert ist
Die Steckdose erreicht kurzzeitig 325 V. 230 V ist nur der Wert mit gleicher Heizwirkung.
Vom Kraftwerk bis zur Steckdose
Vier Bauteile bringen die Energie vom Kraftwerk bis ins Gerät.
- Diodelässt Strom nur in eine Richtung durch.
- Brückengleichrichternutzt beide Halbwellen.
- Kondensatorglättet die Impulse zur Gleichspannung.
- Transformatorsetzt die Spannung für den Transport hoch und vor Ort herunter.
Beim idealen Trafo bleibt die Leistung erhalten: P = U·I.
Die Stromstärke sinkt genauso stark, wie die Spannung steigt.
Verlustleistung der Leitung — sie fällt quadratisch mit dem Strom.
Strommix, Netz und Speicher
Erzeugung und Verbrauch müssen jederzeit gleich groß sein. Speicher gleichen aus: Pumpspeicher für Stunden, Power-to-Gas für Monate.
Die Regeln, an denen die Punkte hängen
Die meisten Punkte gehen durch drei immer gleiche Flüchtigkeitsfehler verloren.
Effektivwert ist nicht Scheitelwert
In jede Leistungsrechnung gehört Ueff = 230 V; 325 V nur bei ausdrücklicher Frage nach Û.
In PV = R·I² steckt ein Quadrat
Erst I = P/U berechnen, dann quadrieren: halber Strom bedeutet ein Viertel der Verluste.
Einheiten vor dem Einsetzen umrechnen
kV, MW und mA zuerst in V, W und A umwandeln — sonst stimmt die Zehnerpotenz nicht.