Wie kann Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden?

Gleichstrom wird in Wechselstrom umgewandelt

Die Umwandlung von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) erfolgt in der Regel durch ein Gerät namens Inverter. Die Funktion des Inverters besteht darin, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, was den Prozess beinhaltet, eine konstante Gleichspannung in eine periodisch variierende Wechselspannung zu verwandeln. Im Folgenden finden Sie einige grundlegende Prinzipien des Inverter-Betriebs:

• PWM-Technologie: Moderne Inverter verwenden in der Regel die Pulsweitenmodulation (PWM), um einen Wechselstrom mit einer annähernd sinusförmigen Spannungsform zu erzeugen. PWM nutzt einen Hochgeschwindigkeits-Schalter, um die Form der Ausgangsspannung zu steuern, so dass der Mittelwert der Ausgangsspannung nahe an einer Sinuswelle liegt.

• Schaltelemente: In Inverter werden Halbleiterschaltelemente (wie Transistoren, IGBTs, MOSFETs usw.) verwendet, die schnell bei hohen Frequenzen eingeschaltet und ausgeschaltet werden können, um die gewünschte Wechselspannungsform zu erzeugen.

• Filter: Um die durch PWM erzeugte Spannungsform zu glätten und hochfrequente Störungen zu entfernen, enthalten Inverter oft auch Filterkreise.

• Steuerschaltung: Die Steuerschaltung im Inverter ist dafür verantwortlich, die Ausgangsspannung und -stromstärke zu überwachen und das Verhalten der Schaltelemente so anzupassen, dass der ausgegebene Wechselstrom den erwarteten Anforderungen (wie Spannung, Frequenz usw.) entspricht.

Warum wird der Gleichstromgenerator nicht direkt in Wechselstrom umgewandelt?

Der Hauptzweck eines Gleichstromgenerators besteht darin, Gleichstrom zu erzeugen, nicht Wechselstrom. Es gibt mehrere Gründe, warum ein Gleichstromgenerator nicht direkt in Wechselstrom umgewandelt wird:

• Konstruktionszweck: Gleichstromgeneratoren sind ursprünglich zur Bereitstellung von Gleichstromversorgung entwickelt worden, geeignet für Anwendungen, die stabile Gleichstrom benötigen, wie z.B. Batterieladung, Antrieb von Gleichstrommotoren.

• Strukturelle Unterschiede: Gleichstromgeneratoren verwenden in der Regel Kommutatoren, um sicherzustellen, dass der Ausgang stets Strom gleicher Polarität liefert. Die Struktur des Kommutators erlaubt keine direkte Erzeugung von Wechselstrom.

• Anwendungsanforderungen: In einigen Anwendungen wird Gleichstrom benötigt, ohne dass eine Umwandlung in Wechselstrom erforderlich ist. Zum Beispiel wurden in frühen Oberleitungsbahnsystemen Gleichstrommotoren mit Gleichstrom betrieben.

• Wirkungsgrad: Selbst mit moderner Technik ist es nicht die effizienteste Methode, einen Gleichstromgenerator als Gerät zu konstruieren, das in der Lage ist, Wechselstrom zu erzeugen. Es ist in der Regel effizienter, Gleichstrom zu erzeugen und diesen dann durch einen Inverter in den erforderlichen Wechselstrom umzuwandeln.

• Wirtschaftlichkeit und Praktikabilität: Für Anwendungen, die Wechselstrom benötigen, ist es oft wirtschaftlicher und praktischer, speziell entwickelte Synchron- oder Asynchronmaschinen zu verwenden.

Zusammenfassung

Die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom erfolgt in der Regel durch einen Inverter, da dessen Konstruktion speziell für diesen Umwandlungsprozess optimiert ist. Der Gleichstromgenerator dient hauptsächlich zur Erzeugung von Gleichstrom, und seine Struktur und Konzeption sind nicht für die direkte Erzeugung von Wechselstrom geeignet. Daher wird in Anwendungen, in denen Wechselstrom erforderlich ist, in der Regel der vom Gleichstromgenerator erzeugte Gleichstrom verwendet und durch einen Inverter in Wechselstrom umgewandelt.