Generator und Transformator
Ein Generator ist eine Maschine, die mechanische Bewegungsenergie in elektrische Energie bzw. Strom umwandelt. Das mag vielleicht kompliziert klingen, aber es basiert auf einem relativ einfachen Prinzip, das als elektromagnetische Induktion bekannt ist.
Um einen Generator zu bauen, benötigt man zunächst einen Magneten und eine Spule aus Draht. Wenn der Magnet schnell in der Nähe der Spule bewegt wird, entsteht ein elektrischer Strom im Draht. Das liegt daran, dass die Bewegung des Magneten ein sich veränderndes Magnetfeld erzeugt. Dieses bringt die Elektronen im Draht dazu, sich zu bewegen. Die Bewegung von Elektronen bezeichnen wir als elektrischen Strom.
Ein Generator arbeitet genau nach diesem Prinzip, aber anstatt den Magneten mit der Hand zu bewegen, wird er durch eine Maschine bewegt. Diese so genannte Turbine kann durch verschiedene Energiequellen angetrieben werden, wie zum Beispiel Wind in einem Windgenerator, Wasser in einem Wasserkraftwerk oder Dampf in einem Atomkraftwerk.
Wenn die Turbine in einem Windrad sich dreht, dreht sie also einen Magneten in der Nähe einer Spule aus Draht. Wie vorhin beschrieben, erzeugt diese Bewegung des Magneten einen elektrischen Strom im Draht. Dieser Strom kann dann genutzt werden, um Geräte wie Lampen, Computer oder alles andere, was Strom benötigt, zu betreiben.
Im Inneren eines Generators gibt es einige zusätzliche Komponenten, um den Prozess effizient und sicher zu machen. Das grundlegende Prinzip bleibt dasselbe: die Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie durch die Bewegung eines Magneten in der Nähe einer Spule aus Draht.
Für den Transport über weite Distanzen ist es allerdings noch notwendig, den erzeugten Strom in eine höhere Spannung umzuwandeln. Dadurch werden Stromverluste beim Transport verringert.
Um die Spannung von elektrischem Strom zu erhöhen oder zu verringern, wird ein so geannter Transformator verwendet. Dieser funktioniert nach auf Basis der elektromagnetischen Induktion, welche auch bei Generatoren verwendet wird.
Ein Transformator besteht aus zwei Spulen aus Draht, die durch einen Eisenkern miteinander verbunden sind. Eine der Spulen wird als Primärspule bezeichnet und die andere als Sekundärspule. Der Strom, dessen Spannung wir verändern wollen, fließt in die Primärspule ein.
Wenn der Strom durch die Primärspule fließt, erzeugt er ein Magnetfeld um die Spule. Dieses Magnetfeld durchdringt den Eisenkern und erreicht die Sekundärspule. Dieses wechselnde Magnetfeld in der Nähe der Sekundärspule bewirkt, dass ein elektrischer Strom in der Sekundärspule induziert wird.
Interessant ist: Die Spannung dieses induzierten Stroms hängt von der Anzahl der Windungen in den Spulen ab. Wenn die Sekundärspule mehr Windungen hat als die Primärspule, wird die Spannung erhöht. Wenn die Sekundärspule weniger Windungen hat, wird die Spannung verringert.
Auf diese Weise lässt sich die Spannung von elektrischem Strom auf das Niveau anpassen, dass für die Nutzung bzw. Übertragung jeweils benötigt wird.
