Wechselrichter
Ein Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät, das Gleichspannung in Wechselspannung bzw. Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt.
Wechselrichter können je nach Schaltung sowohl für die Erzeugung von einphasigem Wechselstrom, als auch für die Erzeugung von dreiphasigem Wechselstrom ausgelegt sein.
Es wird zwischen zwei Arten unterschieden: Wechselrichter mit Trenntrafo und trafolosen Wechselrichtern. Die ersteren haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad, sind aber auf der Generatorseite frei von Wechselstrom. Die durchschnittlichen Wirkungsgrade bewegen sich zwischen 93 und 96 %. Um einen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen ist auf eine optimale Auslegung von Wechselrichter und benötigter Leistung zu achten. Ein Kernproblem bei nicht aktiv gekühlten Wechselrichtern hoher Leistung ist die Abführung der aus der Verlustleistung entstehenden Wärme.
Anwendung
Angewendet werden Wechselrichter dort, wo ein elektrischer Verbraucher Wechselspannung zum Betrieb benötigt, aber nur eine Gleichspannung-Quelle, wie zum Beispiel eine Autobatterie, zur Verfügung steht.
Beispiele:
- Versorgung von Geräten die auf Netzstrom angewiesen sind in Fahrzeugen.
- Unterbrechungsfreihe Stromversorgungen in Krankenhäusern und Rechenzentren.
Zum Einspeisen in das öffentliche Stromnetz muss Gleichstrom z.B. aus einer Fotovoltaikanlage erst in Wechselstrom umgewandelt werden. Hierfür werden spezielle Wechselrichter angeboten. Dabei ist eine perfekte Anpassung an Frequenz und Phase des Netzes erforderlich um Störungen bis hin zur Zerstörung der Anlage zu verhindern.
Wechselrichter werden auch verwendet, um aus einer Gleichspannung einen in Spannung und Frequenz veränderlichen Drehstrom herzustellen, mit dem man einen günstigen wartungsarmen Drehstromasynchronmotor in der Drehzahl regeln kann.
Eine weitere Anwendung findet der Wechselrichter als Komponente eines Frequenzumrichters. Hier wird aus einer Wechselspannung über einen Gleichspannungszwischenkreis eine Wechselspannung anderer Frequenz erzeugt.
Ausführungsformen
Wechselrichter können mechanisch oder elektronisch realisiert werden. Bei den zuerst üblichen Kontaktwechselrichtern unterbricht ein mechanischer Kontakt periodisch den zugeführten Gleichstrom (Wagnerscher Hammer). Den dabei unvermeidlichen Verschleiss minimiert ein Turbowechselrichter. Bei ihm ist der sich periodisch öffnende Kontakt durch einen Quecksilberstrahl ersetzt, der sich in einer geschlossenen Kammer von einem Motor betrieben im Kreis dreht.
Mit Transistoren und Vakuumröhren realisierte Wechselrichter sind nur für kleinere Leistungen geeignet. Wechselrichter größerer Leistung wurden mit steuerbaren Quecksilberdampfgleichrichtern (Thyratrons) realisiert. Heute verwendet man für diesen Zweck Thyristoren, seit neuestem auch IGBT. Alle Wechselrichter außer IGBT sind in der Betriebsfrequenz auf wenige Hertz begrenzt und erzeugen Wechselstrom mit rechteckiger Pulsform. IGBT ermöglichen Schaltgeschwindigkeiten bis zu 75 kHz. Damit kann man eine Halbwelle aus kleinen unterschiedlich breiten Impulsen zusammensetzen und so den stromnetzüblichen sinusförmigen Spannungsverlauf annähern.
Weblinks
Kategorie:LeistungselektronikKategorie:Elektrische Energie