Transformator und Thyristor
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Übersichtsgrafik:
Das Funktionsprinzip von Transformator und Thyristor im Vergleich.
German
2018-08-07
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Ein Transformator ist aus zwei induktiv gekoppelten magnetischen Spulen aufgebaut. Er kann die Spannung eines Wechselstroms gemäß dem Verhältnis der Windungsanzahl der Spulen anheben bzw. senken. Bei der Stromverteilung kommt diesem Bauelement eine zentrale Rolle zu: Die Generatoren in Kraftwerken liefern Mittelspannungen und die Verbraucher benötigen Wechselstrom niedriger Spannung. Für den Stromtransport über größere Entfernungen ist aber Hochspannung bis mehrere 100 kV nötig. Deshalb sind nach dem Kraftwerk und vor dem lokalen Niederspannungsnetz Transformatoren zwischengeschaltet.
Für einen verlustarmen Transport großer Leistungen über große Entfernungen sind aber hohe Gleichspannungen energieeffizienter als Wechselspannung. Gleichspannungen werden aus Wechselspannung mit Gleichrichterschaltungen aus Leistungshalbleitern, sog. Thyristoren, erzeugt. Ein Thyristor ist ein schaltbares leistungselektronisches Halbleiterbauelement. Als Gleichrichter geschaltet, ändert er nicht die Höhe der Spannung, sondern wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um. Als Wechselrichter geschaltet, wandelt er Gleichstrom in Wechselstrom um, wobei Frequenz und Phase des Wechselstroms durch die Taktung der Thyristoren exakt gesteuert werden können. Moderne Thyristoren sind aus Halbleitermaterial aufgebaut. Die Arbeitsweise entspricht der einer klassischen Diode: Strom wird immer nur in einer bestimmten Richtung durchgelassen (siehe Kennlinie). Beim Thyristor kann aber Zeitpunkt und Dauer des Durchlasses äußerst präzise gesteuert werden.
Hinweise und Ideen:
Warum kann man mittels eines Thyristors auch Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln? Wo werden Thyristoren, außer in der Energietechnik, noch eingesetzt? Informationen zum Thyristor in der Energietechnik findet man in der Sachinformation bzw. im Infomodul zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ).
Für einen verlustarmen Transport großer Leistungen über große Entfernungen sind aber hohe Gleichspannungen energieeffizienter als Wechselspannung. Gleichspannungen werden aus Wechselspannung mit Gleichrichterschaltungen aus Leistungshalbleitern, sog. Thyristoren, erzeugt. Ein Thyristor ist ein schaltbares leistungselektronisches Halbleiterbauelement. Als Gleichrichter geschaltet, ändert er nicht die Höhe der Spannung, sondern wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um. Als Wechselrichter geschaltet, wandelt er Gleichstrom in Wechselstrom um, wobei Frequenz und Phase des Wechselstroms durch die Taktung der Thyristoren exakt gesteuert werden können. Moderne Thyristoren sind aus Halbleitermaterial aufgebaut. Die Arbeitsweise entspricht der einer klassischen Diode: Strom wird immer nur in einer bestimmten Richtung durchgelassen (siehe Kennlinie). Beim Thyristor kann aber Zeitpunkt und Dauer des Durchlasses äußerst präzise gesteuert werden.
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Warum kann man mittels eines Thyristors auch Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln? Wo werden Thyristoren, außer in der Energietechnik, noch eingesetzt? Informationen zum Thyristor in der Energietechnik findet man in der Sachinformation bzw. im Infomodul zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ).
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Veranschaulichung
Physik; Technik
Klasse 7 bis 9; Klasse 10 bis 13
Berufliche Bildung; Weiterführende Schulen
Diagramm; Elektrizität; Energieversorgung; Stromversorgung
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