Wechselstrom einfach erklärt

Was ist unter Wechselstrom zu verstehen? Wo kommt er zum Einsatz und wie lässt er sich von Gleichstrom abgrenzen? Die Antworten auf diese Fragen und mehr Wissenswertes zum Thema Wechselstrom lesen Sie knapp und klar zusammengefasst hier bei TopTarif.

Inhalts­verzeich­nis

    Wechselstrom: Definition und Abgrenzung von Gleichstrom

    Wie die Bezeichnung vermuten lässt, bezeichnet Wechselstrom elektrischen Strom, der regelmäßig und in Wiederholung seine Richtung ändert, und zwar so, dass sich positive und negative Werte ergänzen. Im Mittel ist der Strom dann bei null, was durch den Einsatz von Drosselspulen zur Regulation von Spannungen und Vorbeugung von Überspannungen führt. Wechselstrom entsteht durch die Nutzung eines Wechselstromgenerators .

    Die Entwicklung des Wechselstroms

    Dass elektrischer Strom einfach aus der Steckdose bezogen werden kann, war vor etwa 100 Jahren noch keine Selbstverständlichkeit. Erst 1831 legte Michael Faraday mit seinen Untersuchungen zu elektromagnetischer Induktion hierfür den Grundstein. Er ermöglichte mit seinen Forschungen, dass mechanische Energie in elektrische umgewandelt werden konnte. Dann ging die Entwicklung schnell voran. Gleich mehrere Erfinder und Ingenieure machten sich daran, Geräte zu entwickeln, die eine Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie wirtschaftlich machten. Schließlich gelang Werner von Siemens im Jahr 1866 mit seinem dynamoelektrischen Generator der Durchbruch. Im Zuge des sich anschließenden Stromkriegs gewann die Wechselspannung, vertreten durch George Westinghouse, gegenüber der Gleichspannung. Diese wurde von Thomas Alva Edison favorisiert, der anfangs noch von seinem Mitarbeiter Nikola Tesla Hilfe erhielt. Dieser wiederum wechselte später das Lager und ermöglichte mit der Entwicklung eines benötigten Transformators dem Prinzip des Wechselstroms den weltweiten Durchbruch.

    Verschiedene Typen von Wechselstrom im Einsatz

    Anders als bei Gleichstrom wird Wechselstrom ständig umgepolt. Für die Versorgung mit Strom über große Strecken ist eine solche Art der Wechselspannung jedoch nicht sinnvoll, da sich dadurch das Frequenzspektrum stark erhöhen würde, womit ein Energieverlust einhergeht. In kleinen Geräten jedoch, wie zum Beispiel in einem Schaltnetzteil eines PCs, kommt Wechselstrom mit der sogenannten Rechteckspannung zum Einsatz, weil die technische Umsetzung ausgesprochen einfach ist und störende Schwingungen abgeschirmt werden können. Wenn es jedoch um den Transport von Strom über lange Strecken geht, ist ein sinusförmiger Wechselstrom nötig. In diesem werden unerwünschte Harmonische vermieden, also wiederum Schwingungen, die mit anderen Funkdiensten interferieren würden. Ein solcher Wechselstrom verfügt über einen exakten Sinuswert mit einer vollständigen Periode, was die verlustfreie Übertragung von Energie auf lange Strecken ermöglicht.

    Mehrphasiger Wechselstrom oder Drehstrom

    Für die Energieversorgung muss beim Wechselstrom eine weitere Modifikation vorgenommen werden, die in der Erweiterung der Phasenlage besteht. Mit speziellen rotierenden Maschinen werden Spulen gleichmäßig in einem Winkel von 120 Grad versetzt zueinander angeordnet, wodurch ein zentrisches Drehfeld entsteht, das versetzte Wechselspannungen möglich macht. Dieser dreiphasige Wechselstrom ist auch als Drehstrom bekannt und kommt schon seit langer Zeit zum Einsatz. In der Konsequenz halbiert sich der Materialaufwand für elektrische Leitungen, was sich vor allem auf weite Strecken kostensparend auswirkt.

    Wechselstrom Anwendung?

    Gemessen an der weltweiten Energieversorgung macht der sinusförmige Wechselstrom den größten Anteil aus. Diese Art des Wechselstroms ist besonders einfach zu erzeugen und die nötige Transformation von Wechselspannung, die im Haushalt des Endverbrauchers ankommt, ist bei dieser Form des Wechselstroms ebenso einfach zu bewerkstelligen. In privaten Haushalten kommt der Einphasenwechselstrom zum Einsatz, während der beschriebene Dreiphasenwechselstrom bei Übertragungen von Wechselstrom über große Distanzen ohne Verluste sowie bei einfachen Motoren genutzt wird.

    Wieder mehr Aufmerksamkeit für Gleichstrom

    Zwar hat sich der Wechselstrom in der Geschichte gegenüber dem Gleichstrom durchgesetzt, doch in jüngerer Zeit bekam letztgenannter neue Aufmerksamkeit. Im Zuge der Entwicklung der Umrichtertechnik, die halbleitergestützt ist, wurde die Voraussetzung für eine verlustarme Umwandlung von Drehstrom in Gleichstrom geschaffen. Hierfür sind jedoch material- und kostenintensive Konverterstationen nötig, die eine solche Umwandlung ermöglichen. Der allergrößte Teil der Netzbetreiber aber greift bei langen Strecken auf Drehstrom zurück, da diese Energieübertragung am Ende des Tages immer noch sehr viel effizienter und wirtschaftlicher ist.

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