Drehstrom

Der Begriff Drehstrom meint in den meisten Fällen Wechselstrom. Hier werden über drei (oder vier) Leitungen Wechselströme übertragen, die zeitlich versetzt schwingen. Im europäischen Verbundsystem beträgt die Frequenz, also die Zahl der Schwingungen pro Sekunde, 50 Hz. In den USA sind es 60 Hz.

Beim Haushaltsdrehstrom in Europa werden drei Phasen geliefert, also drei Leitungen mit einer Spannung von 230 V gegenüber dem Erdpotenzial, gegeben durch einen Neutralleiter (N). Früher waren es 220 V.

Die Drehstromtechnik ermöglicht die Übertragung derselben Leistung wie bei der Einphasen-Wechselstromtechnik, benötigt aber nur halb so viel Leitermaterial.

Konstante Gesamtleistung
Die übertragene Gesamtleistung eines Drehstromsystems ist bei symmetrischem Betrieb und sinusförmigen Strömen zeitlich konstant. Die Leistungen in den einzelnen Phasen pulsieren zwar, aber zeitlich gegeneinander so verschoben, dass die Gesamtleistung konstant bleibt. Ein Drehstrommotor kann, anders als ein Einphasen-Wechselstrommotor, seine Last mit etwa konstantem Drehmoment antreiben. Dies ist bei vielen Anwendungen ein enormer Vorteil.

Drehrichtung
Die Anordnung der drei Phasen (wenn wir das übliche 3-Phasen-System annehmen) entspricht einer bestimmten Drehrichtung. Hierfür gibt es eine Norm, die VDE 0100, Teil 550, 1988-04. Für manche Verbraucher, beispielsweise Öfen, ist die Drehrichtung irrelevant. Bei einem Drehstrommotor ist sie jedoch wichtig, weil sie bestimmt, in welcher Richtung der Läufer rotieren wird. Mit einem Drehfeldmessgerät kann die Drehrichtung kontrolliert verwenden. Eine Drehrichtung lässt sich auch mit speziellen Adaptern ändern. Diese vertauschen zwei der Phasen miteinander.

Wechselstrom- und Drehstromsteckdosen in Haushalt und Gewerbe
Die gewöhnlichen Haushaltssteckdosen (Wechselstrom-Steckdosen) haben immer nur eine der drei Phasen. Drehstromsteckdosen bieten alle drei Phasen an. Sie sind für den Anschluss besonders leistungsfähiger Geräte vorgesehen, z. B. von starken Elektromotoren und Ladegeräten für Elektroautos. Auch Elektroherde, Elektrowärmepumpen und Elektrospeicherheizungen sind meist an alle drei Phasen angeschlossen, allerdings meist fest verkabelt und nicht über eine Steckdose. Zusätzlich zum neutralen Leiter gibt es bei Drehstrom und Wechselstrom den Schutzleiter, der auf Erdpotenzial liegt und dafür sorgt, dass selbst bei Defekten innerhalb des Geräts das Gehäuse niemals eine gefährliche Spannung gegen Erde erhalten kann.

Drehstrom in der Energieversorgung
Heute beruht fast die gesamte elektrische Energieversorgung auf niederfrequentem Drehstrom. Die Phasen können einzeln als Wechselstrom genutzt werden. Alle Kraftwerke enthalten also Drehstromgeneratoren, die die Stromnetze speisen.

Auch die meisten Hochspannungsleitungen übertragen Drehstrom. Transformatoren können mit Drehstrom arbeiten, oder mit Wechselstrom für die einzelnen Phasen.

Drehstrom für Elektrofahrzeuge
Bei Elektroautos begegnet man Drehstrom in zwei unterschiedlichen Zusammenhängen: innerhalb des Fahrzeugs und beim Laden der Batterie. Die Fahrzeugbatterie muss mit Gleichstrom geladen werden, der über einen Gleichrichter entweder im Auto oder in der Ladestation gewonnen wird. Verwendet werden:

• Einfache Ladegeräte, einphasig,
• Dreiphasige Ladegeräte sind üblich für stationäre Ladestationen, aber auch in manchen Fahrzeugen eingebaut.

Innerhalb des Autos setzt man oft einen oder mehrere mit Drehstrom betriebene Elektromotoren (Drehstrommotoren) ein; dies können sowohl Synchronmotoren als auch Asynchronmotoren sein. Der benötigte Drehstrom muss mithilfe eines geeigneten Dreiphasen-Wechselrichters erzeugt werden, da die Batterien Gleichstrom liefern.