Drehstrom Haselwander

Friedrich-August Haselwander, der Erfinder, der die Drehstromtechnik als erster in Betrieb genommen hat. Seine Ideen sind seit ca. 130 Jahren ohne große Änderungen weltweit im Einsatz. Deshalb ist Friedrich-August einer der ganz großen Erfinder. Diese Seite will ihnen zeigen warum das so ist.

Dr. h.c. Friedrich-August Haselwander

Ein unbekannter Erfinder der eigentlich Weltruhm haben müsste. Warum? Na ja, seine Erfindungen sind allgegenwärtig in unserem täglichen Leben.
Es geht um die Drehstromtechnik.
Seine Ideen und Patente hat er als erster in die Praxis umgesetzt.
Haselwanders Erfindungen: elektrische Energieerzeugung, Übertragung der Energie und Anwendung in der Antriebstechnik

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Energieerzeugung

Energieübertragung Energieverwendung

Die elektrische Energie muss mit Hilfe einer anderen Energieart erzeugt werden. Eigentlich kann man Energie nicht erzeugen, sondern nur wandeln. Das sind z. B. regenerative Energiearten wie Wind, Wasser, Sonne oder auch fossile Energieträger wie Kohle. Hinzu kommt die Atomenergie.
All diese Energiearten benötigen einen Generator zur Erzeugung der elektrischen Energie. Meistens handelt es sich um Drehstromgeneratoren. Diese setzen die Energie um in drei Sinussignale, die jeweils 120 Grad phasenverschoben sind. Das ist sogenannter Drehstrom.

Nachbau des Drehstromgenerators von Haselwander. Das Original steht im deutschen Museum München. Dieser Nachbau steht im Museum TEMOpolis in Ohlsbach bei Offenburg

Warum den gleich drei sinusförmige Spannungen? Eine Hinleitung und eine Rückleitung ergibt doch auch einen geschlossenen Stromkreis. Schauen Sie mal auf Freileitungen. Die haben immer drei Leitungen. Die Sinussignale sind auf den Leitungen jeweils 120 Grad phasenverschoben. Die Mathematik zeigt, dass die Summe dieser Signale immer 0 ist. Für den Drehstrom heisst das, wenn z.B. eine Leitung Strom zum Verbraucher liefert, dann fliesst der gleich große Strom auf den anderen Leitungen zurück. Das wechselt sich auf den Leitungen laufend ab. Deshalb wird bei der Energieübertragung kein Rückleiter (Nullleiter) benötigt. Das zu verstehen ist etwas kompliziert und wird auf dieser Homepage an anderer Stelle erklärt mit Aufgaben und Lösungen mit Tipps für die Simulation dieses Sachverhaltes.

Ein weiterer Vorteil von Drehstrom ist das sogenannte Drehfeld. Man kann mit dem 3 Phasen-Wechselstrom Motoren betreiben, die den Gleichstrommotoren überlegen sind. Haselwander hat nicht nur den Drehstromgenerator erfunden sondern auch den Drehstrom-Synchronmotor. Dazu auf dieser Seite weitere Informationen.




Energie erzeugen ist eine Sache, Energie zu transportieren (übertragen) eine andere Sache. Wird elektrische Energie über große Strecken übertragen, entstehen Leitungsverluste. Der elektrische Strom erwärmt die Leitungen. Vögel auf den Freileitungen haben dann warme Füße, aber das ist nicht der Sinn der Sache. Haselwander hat erkannt, dass es Sinn macht, die Spannung für die Energieübertragung zu erhöhen. Er machte das mit einem Transformator, natürlich mit einem 3 phasigen Drehstromtransformator.
3 phasiger Drehstromtransformator. Die langen Isolatoren deuten auf eine hohe Spannung hin – hier 230 000 Volt. Die Isolatoren sind auf der einen Seite ca. 2,3 m lang, auf der anderen Seite ca. 15 cm was auf eine Spannung von etwa 15 000 Volt schließen lässt.
Warum dieser Aufwand? Sie wissen, die elektrische Leistung P = Spannung U x Strom I. Bei großer Spannung -> große elektrische Leistung P.
Beispiel: Bei 230 000 V und 1 Ampere = 230 000 Watt
Bei 230V und 1 Ampere = 230 Watt
In beiden Fällen ist der Strom 1 A. Die Leitung hat somit die gleichen Verluste. Auf beiden Leitungen der der Vogel die gleichen warmen Füße. Wollen Sie mit 230 V die gleiche Energie übertragen, dann brauchen Sie 1000 A. Der Vogel, der auf dieser Leitung sitzt, bekommt Brandblasen an seine Füße – der arme Vogel! So gesehen ist der Erfinder Friedrich-August Haselwander ein Tierfreund, denn er überträgt Energie mit wenig Strom, aber mit viel Spannung. Hohe Spannung benötigt eine gute Isolation. Deshalb sind die Isolatoren an den Hochspannungsmasten ziemlich lang.

 

 

Drehstrom Synchronmotor

Sinn der Erzeugung von elektrischer Energie ist deren Anwendung. Logisch eigentlich. Die elektrische Energie setzen wir für viele Zwecke ein. Zum Beispiel:

  • Beleuchtung
  • Heizen
  • Kühlen
  • Bewegung (Motoren)
  • Übermittlung von Informationen
  • Geräte betreiben
  • und so weiter

Vielleicht überlegen wir uns mal, wie unser Leben aussehen würde, wenn der Strom ausfällt. Was würde dann alles nicht mehr funktionieren? Dann wird jedem klar, ohne Strom geht gar nichts mehr, zuhause, unterwegs, in der Schule, im Krankenhaus. Vom Aufstehen bis zum ins Bett gehen und selbst beim Schlafen, was wäre wohl ohne elektrische Energie?

Da es auf dieser Seite um die Ideen von Herrn Haselwander geht, muss man hier seine Motorerfindung erwähnen, den Drehstrom Synchronmotor.

Neben dem Drehstrom Synchronmotor gibt es als wichtige Erfindung noch den Drehstrom Asynchronmotor. Hier wird als Erfinder Michail von Dolivo-Dobrowolsky genannt. Das ist sicher richtig, allerdings weis man, das Dolivio-Dobrowolsky als Gast in Haselwanders Werkstatt in Offenburg war.