Booster

Ein Booster ist eine zusammengesetzte Maschine, bestehend aus einem Gleichstrommotor, der mechanisch mit einem Gleichstromgenerator auf derselben Welle gekoppelt ist. Der Motor entzieht Leistung aus der eingehenden Versorgungsleitung, der Generator liefert Leistung an den Lastkreis. Die Ausgangsspannung des Generators kann unabhängig von der Versorgungsspannung eingestellt werden, was den Booster für die Aufrechterhaltung einer konstanten Spannung an Geräten trotz Schwankungen in der eingehenden Leitung oder Änderungen des Laststroms nützlich macht.

Motor und Generator sind üblicherweise als separate Maschinen gewickelt, teilen sich aber einen gemeinsamen Rahmen und eine rotierende Welle. Der Motor läuft normalerweise mit konstanter Drehzahl, oft synchronisiert mit der Netzfrequenz durch einen Synchron- oder Asynchronmotor-Antrieb. Die Erregerwicklung des Generators wird durch einen Spannungsregler gesteuert, der die Lastspannung erfasst und den Erregerstrom anpasst, um den Spannungsfall auszugleichen. Diese Rückkopplungskorrektur hält die Ausgangsspannung in einem engen Band, typischerweise innerhalb von 2 bis 5 Prozent des Sollwertes.

Anwendung und Varianten

Booster sind häufig in Gleichstromverteilsystemen anzutreffen, wo die Spannungsregelung über Entfernungen kritisch ist: Galvanisieranlagen, Gleichstromantriebe, Telekommunikations-Vermittlungssysteme und Bahnstromversorgungen. Die Größen reichen von Fraktional-PS-Einheiten mit einigen Ampere bis zu großen Industriemaschinen mit Nennleistungen von hunderten Kilowatt. Einige Ausführungen nutzen ein Permanentmagnet-Generatorfeld für schnellere Reaktion, andere nutzen elektronische Spannungserkennung und automatische Feldrehostate für feine Regelung.

Der Booster ist seit der Mitte des 20. Jahrhunderts weniger verbreitet, verdrängt durch Halbleiter-Spannungsregler und Thyristor-basierte Stromversorgungen, die keine beweglichen Teile benötigen. Jedoch bleiben Booster in älteren Anlagen in Betrieb und in Anwendungen, die hohe Stromkapazität, Robustheit und Freiheit von elektronischen Ausfällen erfordern. Der Begriff wird manchmal locker auf jeden spannungsregelnden Motorgenerator-Satz angewendet, und gelegentlich auf Halbleiter-Gleichstromregler, obwohl diese Verwendung technisch ungenau ist.

Häufige Ausfallmodi sind Lagerverschleiß durch kontinuierliche Rotation, Kollektor-Pitting durch Lastübergänge und Verlust der Spannungsregelung, wenn die Erregerwicklung des Generators Kurzschlüsse entwickelt. Die Wartung erfordert regelmäßigen Bürstenwechsel und Kollektor-Reinigung. Der Wirkungsgrad eines Boosters liegt typischerweise zwischen 75 und 85 Prozent, mit Verlusten verteilt auf Motorreibung, Kupferwiderstand und Kernerwärmung.