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Umformer

In der Energietechnik versteht unter einem Umformer eine Anlage, die elektrische Energie von einem Stromnetz in ein anderes überträgt. Ein einfacher Transformator genügt hierfür häufig nicht:

• Zwei Wechselstrom- oder Gleichstromnetze können unterschiedliche Netzfrequenzen haben. Auch wenn die Frequenzen nominal gleich sind, aber nicht synchron zueinander betrieben werden, kommt ein Transformator nicht in Frage.
• Eines oder beide Netze können auch mit Gleichstrom arbeiten.
• In manchen Fällen erfolgt ein Übergang von Drehstrom zu Wechselstrom oder umgekehrt – beispielsweise bei der Koppelung vom Bahnstromnetz an das öffentliche Netz.

Rotierende Umformer

Die früher oft eingesetzten Umformer waren rotierende Umformer bestehend aus einem Elektromotor und einem davon angetriebenen Generator. Es gab also keine direkte elektrische Verbindung der Netze; die Energie wurde als mechanische Energie vom Motor zum Generator über eine rotierende Welle übertragen (meist ohne ein dazwischen liegendes Getriebe).

Elektronische Umformer

Heute sind mit Hilfe moderner Halbleiter-Leistungselektronik andere technische Lösungen verfügbar, die ohne bewegte Teile arbeiten. Beispielsweise kann Wechselstrom in einem Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt werden, der dann einen Wechselrichter versorgt. Eine solche Anlage wird auch als statischer Umrichter bezeichnet; es ist eine Art von Stromrichter. Siehe auch den Artikel über Gleichstromkurzkupplungen.

Anwendungen von Umformern

Eine typische Anwendung ist die Kopplung des öffentlichen Stromnetzes mit dem Bahnstromnetz. Letzteres arbeitet in Mitteleuropa mit einer Netzfrequenz von 16,7 Hz (seit 1995) – wenig mehr als ein Drittel der Frequenz des öffentlichen Netzes. Anfangs waren rotierende Umformer gebräuchlich, aber diese werden heute mehr und mehr durch elektronische (statische) Umrichter ersetzt.

Ein Antrieb mit variabler Drehzahl und Speisung aus dem Wechselspannungsnetz lässt sich mit Hilfe eines Umformers realisieren. Beispielsweise enthält der früher häufig gebrauchte Leonardsatz einen Asynchronmotor, der mit annähernd konstanter Drehzahl einen Gleichstromgenerator antreibt, der wiederum Strom für einen Gleichstrommotor liefert. Dessen Drehzahl kann über seine Erregung und/oder die des Gleichstromgenerators variiert werden. Heute ist es für diesen Zweck üblicher, zunächst mit einem Gleichrichter einen Gleichstrom zu erzeugen und damit über einen Wechselrichter mit variabler Frequenz einen Synchron- oder Asynchronmotor zu betreiben.

Ein rotierender Umrichter kann auch dazu dienen, eine gewisse Trägheit zum Abfangen von Laststößen einzubauen: Die träge Masse von Motor, Generator und Welle speichert eine gewisse Energiemenge, so dass die Belastung am Ausgang nur zeitlich geglättet an den Eingang weitergegeben wird.

Siehe auch: Umrichter, Gleichstromkurzkupplung, Wechselstrom, Bahnstrom