Dynamo

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Dynamo

Ein Dynamo oder auch Elektrischer Generator ist eine Maschine zur Umwandlung mechanischer Arbeit, d.h. Dampfkraft, Wasserkraft oder Motorkraft, in elektrische Arbeit. Das Dynamoprinzip wurde 1867 von Werner von Siemens entworfen. Bei älteren Dynamomaschinen wird die Induktionswirkung durch Permanentmagnete hervorgerufen. Das Dynamoprinzip besagt, dass das Magnetfeld durch Elektromagnete erzeugt wird, die vom selbst erzeugten Maschinenstrom versorgt werden. Durch die gegenseitigen Steigerung von Elektromagnetismus und Maschinenstrom wird eine bedeutend höhere Leistung erreicht. Werner von Siemens hat dieses Selbsterregungs-Prinzip am 17. Januar 1867 als erster veröffentlicht.

Wirkungsweise

Werner von Siemens hatte einen alten Kurbelinduktor mit Doppel-T-Anker zur Demonstration der Funktion verwendet, dessen Dauermagnete durch Elektromagnete und ein Weicheisenjoch ersetzt worden waren. Der Trick der Selbsterregung basierte darauf, dass im Eisen des Elektromagneten ein wenig Magnetismus zurückbleibt. Dieser reicht aus, um eine anfänglich schwache Spannung in der rotierenden Ankerspule zu erzeugen. Mit diesem Strom wird das Magnetfeld im Elektromagneten bis zur Sättigung verstärkt. Diese Selbsterregung des Magnetismus unter Ausnutzung des noch vorhandenen Restmagnetismus des Eisenkerns wird als Dynamo-Elektrisches-Prinzip bezeichnet. Wenn überhaupt kein Restmagnetismus im Eisenkern eines Generators mehr vorhanden ist, kann man mit einer einfachen Taschenlampenbatterie einen Strom durch die Feldwicklung schicken. Der dabei erzeugte geringe Magnetismus reicht aus, um auch einen großen Stromgenerator wieder zur Stromabgabe zu bringen. Allen Elektrischen Generatoren ist das Prinzip gemeinsam, mechanische Leistung in elektrische Leistung umzuwandeln. Die mechanische Leistung wird dem Generator über die Drehung einer mechanischen Welle zugeführt. Die Umwandlung dieser Energie in elektrische Energie beruht im Wesentlichen auf der Lorentzkraft, die auf bewegte, elektrische Ladungen in einem Magnetfeld wirkt. Bewegt sich ein Leiter senkrecht zum Magnetfeld, wirkt die Lorentzkraft auf die Ladungen im Leiter in Richtung dieses Leiters und setzt sie so in Bewegung. Diese Ladungsverschiebung bewirkt eine Potentialdifferenz bzw. elektrische Spannung zwischen den Enden des Leiters. Im Generator wird zur Ausnutzung dieses Prinzips der in der Mitte liegende Rotor (häufig auch Läufer) gegenüber dem außen liegendem Stator (dem Gehäuse/Ständer) gedreht. Durch das vom Stator künstlich erzeugte Magnetfeld wird in den Leitern bzw. Leiterwicklungen des Rotors durch die Lorentzkraft elektrische Spannung induziert.

Siehe auch

Werner von Siemens

Literatur

• Günter Franz: Rotierende elektrische Maschinen. Generatoren - Motoren - Umformer. Lehrbuch. 8. unveränderte Auflage Verlag Technik, Berlin 1990, ISBN 3341001433
• Klaus Fuest, Peter Döring: Elektrische Maschinen und Antriebe: Lehr- und Arbeitsbuch für Gleich-, Wechsel- und Drehstrommaschinen sowie Elektronische Antriebstechnik. Vieweg+Teubner; Auflage: 7., aktualisierte Auflage. (15. August 2007), ISBN 3834800988