Drehstrom

Das Thema Drehstrom hat es mir angetan. Warum: Nun, wenn man einer Schule arbeitet, die sich „Friedrich-August-Haselwander Schule“ nennt, dann muss man sich diesem genialen Prinzip genauer zuwenden. In der Energietechnik ein zentrales Thema bei der Energieversorgung und in der Antriebstechnik. Im Bereich der Antriebstechnik bilden die Elektroniker den 3-Phasen Drehstrom wieder nach durch „Frequenzumrichter“.

Friedrich August Haselwander  ist einer der wichtigsten Erfinder. Seine genialen Erfindungen und Patente liegen im Bereich der Energieversorgung und der Antriebstechnik. Die Energieversorgungssysteme auf der ganzen Welt sind auf seine Erfindungen aufgebaut. Das 3-Phasen Drehstromsystem hat sich überall durchgesetzt, obwohl zur damaligen Zeit wichtige Personen wie Edison auf das Gleichstromsystem gesetzt hatten.

hasel-drehstrom

Patentzeichnung Drehstromsystem Friedrich-August Haselwander

Im Bereich der elektrischen Antriebstechnik ist er der Vater der Drehstromsynchronmaschinen und wohl auch der Drehstromasynchronmaschine, obwohl ein AEG-Ingenieur als Erfinder genannt wird. Dieser Herr Dolivo-Dobrowolski war häufiger zu Gast in Offenburg in Haselwanders Werkstatt…..

Zur Tragik Haselwanders ein Zitat:
1887 entwickelte Friedrich Haselwander unabhängig von Ferraris einen Dreiphasen-Wechselstrommotor. Bedeutung erlangte die ursprünglich als Motor gedachte Maschine jedoch als Drehstromgenerator. Ein Patent wurde ihm verweigert. In Kommentaren ist später zu erfahren, dass offenbar die Patent-Gutachter das Drehstromverfahren nicht verstanden. Ein späterer Versuch, das Prinzip patentieren zu lassen, misslang, da Tesla inzwischen das Patent (1888) erhielt.
Die moderne Antriebstechnik beruht ziemlich vollständig auf den Ideen Haselwanders. Mit der Einführung des Frequenzumrichters wurde der einzige Nachteil der Drehstrommotoren behoben. Zuvor war die Drehzahl immer abhängig von der Frequenz im Stromversorgungsnetz. Nun kann die Drehzahl mit Hilfe moderner Elektronik frei eingestellt werden. Damit haben die Drehstromantriebe nur noch Vorteile. Diese Motoren sind robust und praktisch wartungsfrei. Von Kleinmotoren (Modellbau, Festplatten, DVD-Laufwerke) über mittlere Antriebe( Werkzeugmaschinen, Roboter) bis hin zu leistungsstarken Motoren (E-Autos, Lokomotiven, U-Boote) werden bürstenlose Drehstrommotoren verwendet. —– Haselwanders Erfindungen werden jährlich viele Millionen mal gebaut und angewendet. So gesehen ist er in einem Atemzug mit den ganz großen Namen zu nennen, wie etwa Siemens, Tesla, Edison. Leider ist der Namen Haselwander kaum einer breiten Öffentlichkeit bekannt.


Ablauf einer Unterrichtssequenz zum Thema Drehstromtechnik

Drehstromprinzip  erklärt auf den Grundlagen von Haselwander

Grundlagen Drehstrom   Elektronik-Kompendium

Vor dem Drehstromprinzip muss man den sinusförmigen Wechselstrom verstehen:

Generator     YouTube Film (englisch) WechselstromgeneratorGrundlagen

EuropaVerlag Simulation     Im Download eine Demoversion. Diese Simulation zeigt eine Enstehung von einem Sinussignal.

VOCANTO Drehfeld   Eine interaktive Seite bei VOCANTO eine Lernplattform von Lukas-Nülle. Kostenpflichtig ca. 10 Euro pro Monat. Hier eine Demoversion Drehfeld Drehstrom.

Arbeitsblatt 1 zu Sinusfunktionen   Ein Arbeitsblatt in dem man das Liniendiagramm eines Sinus- und Cosinussiganl einzeichnen muss – mit Lösung

Arbeitsblatt 2 zu Sinusfunktionen   Ein Arbeitsblatt in dem man die drei Signale des Drehstromgenerators einzeichnen muss – mit Lösung

Drehstrom   PPT Animation zum Drehstrom

ScanDrehstromFolieZeigeraddition   Prinzip der Zeigeraddition

ScanDrehstromunsymStern   Unsymetrische Belastung der Sternschaltung mit Lösung. Sinnvoll: Mit einem Simulationsprogramm wie LT-Spice oder Multisim die Schaltungen simulieren und mit der Addition und Subtraktion der Zeiger die simulierte Ergebnisse beweisen.

ScanDrehstromFolieDreick   Zeigerbilder 230V ->400V

ScanDrehstromDreieckunsym  Unsymetrische Last. Lösung mit Zeigerbilder.

Aufgaben Grundlagen Drehstrom   Aufgaben und Arbeitsblatt mit der Aufgabe Formeln zu entwickeln für Stern und Dreieck. Weiterhin Aufgaben mit unsymetrischer, ohmscher Last. Aufgaben für ein Simulationsprogramm.

 

Formelsammlung Elektrotechnik   PDF-Datei. Seite 27 einfache Formeln Drehstrom. Ansonsten grundlegende Formeln Elektro und Elektronik auf 42 Seiten. Gemacht für das Berufliche Gymnasium, Schwerpunkt Umwelttechnik in BW.

 

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