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13.4 Rotatorische Spannungserzeugung

Generator:

Aus dem Induktionsgesetz ergibt sich das Prinzip zur Spannungserzeugung: Zeitabhängige Änderung des Flusses Ψ, wie in Abb. 13.4.1 dargestellt .

PIC

Abbildung 13.4.1: Rotatorische Spannungserzeugung
Realisierung:

Es ist eine Relativbewegung des Magneten und der Spule notwendig. Dazu kann wahlweise ein Magnet zu einer ruhenden Spule oder eine Spule zu einem ruhenden Magnet bewegt werden.

Praxis:

Zum Abgriff der Spannungen von der rotierenden Spule auf feststehende Leitungen gibt es zwei Möglichkeiten wie in Abb. 13.4.2 dargestellt.

PIC

Abbildung 13.4.2: Abgriff der induzierten Spannung

  1. Beim Kommutator (Stromwender) werden die Spulenanschlüsse so geändert, dass die Polarität der abgegriffenen Spannung gleich bleibt: Pulsierende␣Gleichspannung.
  2. Mit Schleifringen ändert sich die Polarität der abgegriffenen Spannung: Wechselspannung.
Prinzip:

Eine rechteckige Spule der Länge l, der Breite b mit N Windungen rotiert in einem homogenen Magnetfeld B. Rotiert die Spule mit der konstanten Winkelgeschwindigkeit ω, gilt wegen φ = ωt auch für die durchströmte Fläche

A ′ = A cos ωt
(13.4.1)

Damit ergibt sich der zeitabhängige Fluss durch die Spulenfläche zu

′ Φ = BA = BA cos ωt
(13.4.2)

Spannung:

Mit Hilfe des Induktionsgesetzes erhalten wir die an den Drahtenden abgreifbare Spannung im Verbraucherzählpfeilsystem

dΦ d u = N --- = N --(BA cos ωt) = − N BA ω sin ωt dt dt
(13.4.3)

Das ist eine sinusförmige Spannung mit dem Scheitelwert9

ˆu = N BA ω
(13.4.4)

9Spitzenwert der Amplitude

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