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Wechselstrom

Strom kann auf zwei unterschiedliche Weisen fließen: Bewegen sich die Elektronen gleichförmig in eine Richtung, so spricht man von Gleichstrom. Wenn sich ihre Bewegungsrichtung dagegen periodisch ändert, dann handelt es sich um Wechselstrom. Die Frequenz (in der Maßeinheit Hertz) gibt dabei an, wie oft in der Sekunde der Strom seine Richtung wechselt. Im europäischen Verbundnetz beträgt sie 50 Hertz.

So entsteht Wechselstrom

Die Art des Stroms ist abhängig von der Art seiner Erzeugung. Dies lässt sich gut am Beispiel eines Fahrraddynamos beschreiben. Hier kommt das elektrodynamische Prinzip zum Tragen. Dieser kleine Generator besteht hauptsächlich aus einer Kupferdraht-Spule und einem Magneten, der sich durch die Befestigung am Rad ständig im Kreis dreht. Der rotierende Magnet mit seinem Plus- und Minuspol sorgt dafür, dass die Elektronen in der Spule durch das veränderte Magnetfeld ständig ihre Richtung ändern. Die Elektronen im Kupferdraht pendeln hin und her. Damit entsteht ein einphasiger Wechselstrom.

Verlauf der Kurve bei einphasigem Wechselstrom

Verlauf der Kurve bei einphasigem Wechselstrom

Auch die Generatoren von Kraftwerken erzeugen Wechselstrom – mit Hilfe von Elektromagneten, die sich bei jeder vollen Drehung um 360 Grad an drei Spulen vorbei bewegen. Jeweils nach 120 Grad Drehung erreichen sie die nächste Spule. So entsteht dreiphasiger Wechselstrom, der auch als Drehstrom bezeichnet wird.

Verlauf der Kurve bei dreiphasigem Wechselstrom (Drehstrom)

Verlauf der Kurve bei dreiphasigem Wechselstrom (Drehstrom)

Wechselstrom: Vorteile beim Stromtransport

Wechselstrom hat sich in der Stromversorgung seit Beginn des 20. Jahrhunderts weltweit durchgesetzt. Sein Vorteil: Die angelegte Spannung lässt sich mittels eines Transformators flexibel und verlustarm erhöhen und vermindern.

Diese Möglichkeit ist für den Betrieb des Stromnetzes entscheidend. Denn so können verhältnismäßig einfach Kraftwerke, darunter auch Windenergie- und Photovoltaikanlagen, und Verbraucher, wie etwa Verteilnetze oder stromintensive Unternehmen, an das Übertragungsnetz angeschlossen werden. Über die verschiedenen Netzebenen hinweg kann der Wechselstrom stufenweise herauf- oder heruntertransformiert werden – sodass er schließlich mit 230 Volt an der heimischen Steckdose ankommt.