Drehstrom

Was ist Drehstrom?

Drehstrom, auch bekannt als Dreiphasenwechselstrom, ist eine Form des Wechselstroms, bei der drei zueinander phasenverschobene Wechselspannungen wirken. Konkret heißt das: Drei Spulen werden in gleichen Abständen kreisförmig angeordnet. In ihrer Mitte rotiert ein Dauermagnet, der in jeder Spule Spannung induziert. Der in diesem Dreiphasensystem entstehende Strom lässt sich einfach und mit einem hohen Wirkungsgrad transformieren. Zudem spart Drehstrom Material im Vergleich zu einphasigem Wechselstrom. Mehr über die Entwicklung des Drehstroms, seine Erzeugung und seine Einsatzgebiete erfahren Interessierte bei Verivox.

Entstehungsgeschichte des Drehstroms

Die Geschichte des Drehstroms begann in den 1880er-Jahren. Der bekannteste Name in diesem Zusammenhang ist Nikola Tesla; der Erfinder forschte ab 1882 zu Mehrphasenwechselströmen und entwickelte 1887 einen Zweiphasen-Wechselstrommotor. Dieser brachte das Drehstromnetz nach Amerika. Zur gleichen Zeit beschäftigte sich der Ingenieur und Physiker Galileo Ferraris mit demselben Thema und entwickelte das Drehfeldprinzip. Die beiden Erfinder lieferten sich einige patentrechtliche Auseinandersetzungen.

Währenddessen baute 1887 Friedrich August Haselwander den ersten Dreiphasen-Synchrongenerator. Die Patentrechte musste er allerdings an seine Firma abtreten, die 1892 von der AEG übernommen wurde. Dort war auch der Ingenieur Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski tätig, der 1888 den Begriff Drehstrom prägte. Außerdem erfand er einen Asynchronmotor, den die AEG ab 1889 vertrieb. 1891 gab es einen ersten Versuch der Energieübertragung mit hochtransformiertem Dreiphasenwechselstrom in Frankfurt am Main. Zwei Jahre später begann die kommerzielle Anwendung von Drehstrom. Heute werden Haushalte weltweit mit Dreiphasenwechselstrom versorgt.

Wie wird Drehstrom erzeugt?

Zur Erzeugung von Dreiphasenwechselstrom werden drei Spulen kreisförmig und jeweils um 120 Grad verschoben angeordnet. Die phasenverschobenen Wechselspannungen entstehen durch ein in der Mitte rotierendes Drehfeld – erzeugt von einem sich konstant drehenden Dauermagnet. Das Ergebnis sind drei zeitlich versetzte Wechselströme, die zusammen einen Drehstrom bilden, der harmonischer ist als ein einphasiger Wechselstrom, sich mit hohem Wirkungsgrad transformieren lässt und eine höhere Spannung ermöglicht.

Dreiphasensysteme haben in den meisten Fällen entweder eine Sternschaltung oder eine Dreieckschaltung. Bei einer Sternschaltung sind die Außenleiter der Spulen zusätzlich mit einem geerdeten Neutralleiter verbunden. Bei gleichmäßiger Belastung der Außenleiter fließt durch diesen kein Strom. Seine hauptsächliche Funktion ist es, Material zu sparen, indem er die drei Leiter zusammenschließt und diese nicht separat mit Wechselspannung versorgt werden müssen. Man spricht deshalb auch von Sternspannung.

Bei einer Dreieckschaltung wird jede Spule mit den beiden anderen verbunden – es entsteht eine verkettete Spannung. Dadurch erhöhen sich sowohl die Gesamtleistung als auch die Strombelastung; die zur Übertragung nötige Stromstärke bleibt aber genauso hoch wie bei einer Sternschaltung. Die verkettete Spannung zwischen zwei Spulen beträgt in europäischen Niedrigspannungsnetzen 400 Volt. Dieser Wert ergibt sich aus der üblichen Sternspannung von 230 Volt multipliziert mit der Wurzel aus 3.

Wofür kommt Drehstrom zum Einsatz?

Fast alle Stromnetze übertragen Energie mithilfe von Dreiphasensystemen als Drehstrom. Das spart Material, und der Strom lässt sich mit einem Wirkungsgrad von mindestens 99 Prozent transformieren. Mit Dreiphasenwechselstrom lassen sich außerdem Leistungsflüsse besser steuern.

Obwohl die überregionalen Netze Drehstrom transportieren, kommt aus der heimischen Steckdose in der Regel einphasiger Wechselstrom. Einen Dreiphasenanschluss haben die wenigsten Haushaltssteckdosen. Für einige Geräte aber, die eine hohe Leistung benötigen, kommt Dreiphasenwechselstrom standardmäßig zum Einsatz: beispielsweise für den Herd, das Elektroauto, in der Nachrichtentechnik oder bei elektrischen Werkzeugen. Sie lassen sich an spezielle Dreiphasensteckdosen anschließen.