Wechselrichter
Ein Wechselrichter (auch Inverter) ist ein elektrisches Gerät, das Gleichspannung in Wechselspannung bzw. Gleichstrom in einen Wechselstrom umrichtet.
Wechselrichter können je nach Schaltung sowohl für die Erzeugung von einphasigem Wechselstrom als auch für die Erzeugung von dreiphasigem Wechselstrom (Drehstrom) ausgelegt sein. Wechselrichter erreichen Wirkungsgrade bis etwa 98 Prozent.
Angewendet werden Wechselrichter dort, wo ein elektrischer Verbraucher Wechselspannung zum Betrieb benötigt, aber nur eine Gleichspannungsquelle, wie zum Beispiel eine Autobatterie, zur Verfügung steht, oder dort, wo die Leistung einer Gleichspannungsquelle in das Wechsel- bzw. Drehstromnetz eingespeist werden soll.
Steuerung
Man unterscheidet zwei Steuerungsarten von Wechselrichtern:
selbstgeführte Wechselrichter (Inselwechselrichter) zur Erzeugung einer Wechselspannung unabhängig vom Stromnetz
fremdgeführte Wechselrichter oder Netzeinspeisewechselrichter zur Erzeugung eines netzsynchronen Wechselstromes (gleiche Spannungshöhe, gleiche Frequenz und gleiche Phasenlage)
Zum Einspeisen in das öffentliche Stromnetz muss die Gleichspannung, beispielsweise aus einer Photovoltaikanlage, erst in eine netzsynchrone Wechselspannung umgewandelt werden. Hierzu dienen netzgeführte Wechselrichter. Sie passen Frequenz und Phase an das Netz an. Darüber hinaus verfügen sie über eine Abschaltung der Anlage bei Netzstörungen. So wird Überspannung oder Spannung in abgeschalteten Netz-Abschnitten vermieden. Dies wird in der VDE 0126 geregelt. (Siehe auch: Einrichtung zur Netzüberwachung mit zugeordneten Schaltorganen).
Beispiele für Inselwechselrichter
Versorgung von Geräten, die auf Netzstrom angewiesen sind, aus Akkumulatoren (z. B. in Kraftfahrzeugen, bei dezentraler Stromversorgung in Photovoltaik-Inselnetzen, Berghütten oder ländlichen Regionen von Entwicklungsländern)
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen in Krankenhäusern, Kraftwerken und Rechenzentren.
Mit Inselwechselrichtern sind oft Boote, Wohnmobile, Kleingärten, Wochenend- und Ferienhäuser ausgestattet, so können 230-V-Verbraucher, wie Radio- und Fernsehgeräte oder Computer usw. betrieben werden.
Beispiele zu netzgeführten Wechselrichtern
an einspeisefähigen (netzgekopppelten) Photovoltaikanlagen und Brennstoffzellen
zur Netzkopplung von Windkraftanlagen mit variabler Drehzahl und Gleichspannungszwischenkreis
zur Energierückgewinnung (Bremsenergienutzung) an 2-Quadranten-Frequenzumrichtern
Form der Ausgangsspannung
Transformatoren oder Motoren können mit rechteckförmigen Spannungen, wie sie einfache Wechselrichter liefern, betrieben werden. Die steilen Spannungs- und Stromanstiege verursachen jedoch oft Probleme (Störemissionen, Stromspitzen). Eine etwas verbesserte Kurvenform bieten Trapez-Wechselrichter. Bestimmte Verbraucher wie Energiesparlampen oder andere Geräte mit Eingangsgleichrichter und Ladekondensator erfordern jedoch einen Wechselrichter mit sinusförmiger Ausgangsspannung (Sinus-Wechselrichter). Auch hierbei unterschiedet man zwei Varianten, nämlich Modelle, die eine "echte/ reine" Sinus-Kurve aufbauen oder mit einem "Quasi-Sinus" auch die allermeisten Verbraucher zum Laufen bringen. Hochsensible Geräte (einige Spezial-Monitore oder auch Kühlschränke mit Elektrothermostat) erkennen manchmal einen Unterschied und zeigen ein nierenförmiges Bild oder gehen in Störung.
Bei Motoren (Kühlschränke, Werkzeuge) muss aufgrund des Anlaufstromes die Spitzenleistung des Wechselrichters ausreichend hoch sein. Der Notwendigkeit, für Millisekunden einen ca. zehnmal so hohen Anlaufstrom zu benötigen, tragen höherwertige Modelle Rechnung. Sie "vertragen" kurzzeitig einen dreimal so hohen Überlast-Wert als ihre angegebene Dauer-Nennleistung.
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