How can you specifically control the number of frequencies per second (Hertz) of alternating current?
The frequency of the German power grid is 50 Hertz, while in America it is 60 Hertz.
Personally, I only know that the number of frequencies can be controlled by the number of rotations of the rotor in the generator, so if the rotor in the generator rotates 50 times per second around its own axis, it produces alternating current with a frequency of 50 Hertz.
Are there other ways to control the frequency?
What about the batteries in electric cars? Is there any component built into the inverter that can specifically (variably) control the frequency to increase the power of the drive?
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Mit nem frequenzumrichter.
Klingt jetzt vielleicht ein bisschen weit hergeholt: Aber deine Computer/Handy kann auch Töne unterschiedlicher Frequenz erzeugen, obwohl die Elektronik mit Gleichspannung betrieben wird…
Das Grundprinzip ist das Gleiche: Transistoren steuern, wie viel Spannung zu einem Zeitpunkt ausgegeben wird. Wenn man jetzt die Transistoren zeitlich gezielt ansteuert, lässt sich eine Wechselspannung erzeugen.
Im Extremfall wird nur ganz schnell ein- und ausgeschaltet und ĂĽber das Verhältnis von Einschalten zu Ausschalten ergibt sich eine mittlere Spannung… und diese mittlere Spannung wird so variiert, dass sich (mehr oder weniger) eine Sinusschwingung der gewĂĽnschten Frequenz ergibt. Die ursprĂĽngliche Schaltfrequenz lässt sich so glätten, dass der Sinus sehr sauber aussehen kann.
Das Grundkonzept ist klar.
AC zu DC machen , DC wieder zu AC machen und Frequenz bestimmen.
Grundkonzept wenn man eine andere Frequenz haben will.
Du kannst im Generator die Spulen verdoppeln. Dann hast du bei halber Drehzahl die gleiche Frequenz.
Mit einem Mikrokontroller kannst du an einem Ausgang 0 oder 1 wechselseitig schalten. In der Programmierung musst du dann nur die Zeit zwischen dem Umschalten anpassen, um die Frequenz zu steuern.
Das Signal ist auf diese einfache Art kein Sinus sondern mehr ein Rechteck.
Mit Wechselrichtern mit variabler Frequenz steuert man die Motordrehzahl, das ist in Autos, Aufzügen, Modellbau seit langem Gang und Gäbe.
“….. das die Frequenz gezielt (variabel) steuern kann um die Leistung des Antriebs zu erhöhen?”
Zwischen Frequenz und Antriebsleistung gibt es keinen Zusammenhang.
Ist es nicht so, je höher die Frequenz ist, desto mehr Energie wird transportiert? Und je mehr Energie bereit steht, desto mehr kann man dem Antrieb Energie zuführen und dadurch schneller beschleunigen.
Nein, da gibt es überhaupt keinen allgemeinen Zusammenhang. Die Wahl der Frequenz unterliegt völlig anderen Gesichtspunkten.
Bei Gleichstrom-Motoren z.B. beträgt die Frequenz 0 Hz. Glaubst Du, die sind deshalb besonders leistungsarm? Wozu sollten die Motoren dann taugen? Mit Gleichstrom werden z.B. auch viele Straßenbahnen betrieben. Auch ältere Auto-Anlasser werden mit Gleichstrom betrieben.
Jetzt sind wir auf einem Nenner 🙂
"And if you now rotate the synchronous motor with alternating current at 20 hertz and then at 50 hertz, the motor rotates faster at 50 hertz and the acceleration from 0 to 100 is also faster."
No. For a given mechanical resistance (counter-torque), the acceleration is determined by the applied power , not by any frequency. Only more power leads to greater acceleration.
Where the vehicle speed is firmly tied to the engine speed (i.e., without a gearshift transmission), the speed is naturally also tied to the engine frequency, which can be controlled using a frequency converter if necessary. However, with a heavily loaded engine, the speed cannot simply be increased by adjusting the frequency. This can only be achieved at idle, where no power is required.
Die Frequenz ist für Leistung und Beschleunigung bedeutungslos. Die Motordrehzahl lässt sich bei Drehstrommotoren mittels Frequenzumwandler regeln.
Ich will die letzte Aussage etwas korrigieren, richtig würde es heissen, Im Bereich E Auto und Drehzahl (Beschleunigung und Geschwindigkeit) ist Frequenz sehr wichtig, nur muss die Frequenz mit Spannung und Stromstärke bestärkt werden, damit sie auch die potentiale Leistung erbringen kann.
Look, you're right, the higher the frequency, the more energy is lost, but still, you can accelerate faster with a higher frequency.
How come?
Let's assume our electric car is powered by alternating current, which means the motor must be an asynchronous or synchronous motor. For my explanation, I'll use the synchronous motor. (The same applies to asynchronous motors as to synchronous motors.)
The synchronous motor rotates so fast per second, depending on the number of the frequency of the alternating current.
And if you now rotate the synchronous motor with alternating current at 20 Hertz and once at 50 Hertz, the motor rotates faster at 50 Hertz and the acceleration from 0 to 100 is also faster.
From this example, it can be clearly stated that the higher the frequency of the alternating current, the more energy is transported from A to B.
“…. um die erbrachte Leistung von Wechselstrom in Form von Gleichstrom herauszufinden kann man ganz einfach diesen durch den Effektivwert herausfinden.”
Nein, da gibt es nichts “herauszufinden”. Die Angabe elektrotechnischer Größen bezieht sich im praktischen Alltag grundsätzlich auf den Effektivwert und nichts anderes. Auch die Messinstrumente zeigen nur die Effektivwerte an, was denn sonst?
“Es ist nun mal eine Tatsache, je höher die Frequenz beim Wechselstrom ist, desto höher muss die Spannung beim Gleichstrom sein, um die gleiche Energie/Leistung zu erbringen.”
Wie kommst Du nur auf einen solchen Unsinn?
Die Leistung P = Spannung U mal Stromstärke I. Das gilt ohne jede Einschränkung bei Ohm´schen Widerständen ungeachtet von Stromart und Frequenz. Energie = Spannung mal Stromstärke mal Zeit.
Bei der Berechnung cosφ, Blind- und Wirkstrom geht zwar die Frequenz ein, aber ganz anders als Deine absonderlichen Behauptungen (“… je höher die Frequenz ist, desto mehr Energie wird transportiert”): Mit steigender Frequenz steigt der Blindwiderstand, was zur Absenkung der Wirkleistung fĂĽhrt und nicht zur Erhöhung!
Das Gleichstrom keine Frequenz vorweisst ist doch klar, deswegen unterscheidet man auch zwischen Gleichstrom und Wechselstrom.
Zudem um die erbrachte Leistung von Wechselstrom in Form von Gleichstrom herauszufinden kann man ganz einfach diesen durch den Effektivwert herausfinden.
Man kann die exakt gleiche Leistung, in meinem Beispiel mit dem E-Auto durch den Effektivwert berechnen.
Es ist nun mal eine Tatsache, je höher die Frequenz beim Wechselstrom ist, desto höher muss die Spannung beim Gleichstrom sein, um die gleiche Energie/Leistung zu erbringen.
Vielleicht findest du hier ein paar nĂĽtzliche Informationen: https://www.ziehl-abegg.com/glossar/frequenzumrichter