Drehstrom
Englisch: polyphase
Von oder mit mehreren Wechselströmen mit gleicher Frequenz, aber unterschiedlicher Phase.
Polyphase: drei Ströme im gleichen Takt, aber versetzt zueinander
Ein Mehrphasenstromsystem nutzt mehrere Wechselströme gleicher Frequenz, die zeitlich gegeneinander verschoben sind. In der Praxis bedeutet das: zwei oder mehr Wechselstromkreise erreichen ihre Spitzenwerte zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Die Phasenverschiebung wird in Grad gemessen; bei Drehstromsystemen, dem Standard der modernen Stromverteilung, hinkt jeder Strom dem vorherigen um 120 Grad nach. Diese zeitliche Versetzung ist kein Fehler, sondern das Kernprinzip des Systems.
Drehstrom dominiert in Industrieanlagen, weil er mehr Leistung durch weniger Leiter überträgt und dabei mit minimalen Schwankungen arbeitet. Ein Drehstrommotor bezieht kontinuierlich Strom, während das rotierende Magnetfeld, das die drei versetzten Ströme erzeugen, mit dem Rotor wechselwirkt. Einphasenmotoren benötigen dagegen Starthilfen wie Kondensatoren oder Hilfswicklungen, weil das Magnetfeld pulsiert statt gleichmäßig zu rotieren. Bei gleicher Leistung benötigt ein Drehstromsystem etwa 75 Prozent des Kupfers, das ein Einphasensystem bräuchte.
Zweiphasen- und Sechsphasensysteme existieren, sind aber selten. Zweiphasenstrom wurde in der frühen AC-Verteilung des zwanzigsten Jahrhunderts verwendet, fiel dann aber in Ungnade. Sechsphas-Gleichrichter erscheinen in Hochleistungsanwendungen, wo eine glattere Gleichstromwandlung erforderlich ist. Zwölf-Phasen-Systeme findet man in einigen spezialisierten Hochspannungs-Gleichstrom-Umrichterstationen.
Praktische Folgen
Drehstrommotoren sind kleiner, effizienter und langlebiger als vergleichbare Einphasenmotoren. Ein Drehstrom-Asynchronmotor mit 10 PS läuft kühler und hält länger als ein Einphasenmotor mit derselben Leistung. Dieser Effizienzvorteil summiert sich bei Tausenden von Motoren in einer Fabrik oder Anlage auf. Mehrphasensysteme ermöglichen auch eine ausgeglichene Belastung über Erzeugung und Verteilnetze, was Verluste und Spannungseinbrüche reduziert.
Der Begriff "Mehrphasenstrom" entstand, als die AC-Stromverteilung in den 1880er und 1890er Jahren standardisiert wurde. Nikola Teslas Patente für Mehrphasen-Asynchronmotoren bewies die Überlegenheit versetzter Phasenströme für Rotationsmaschinen. Das Wort ist selbsterklärend: viele (poly) Phasen, jede um sich selbst verschoben. Wenn ein Gerät oder System erwähnt wird ohne ausdrückliche Angabe zur Phase, handelt es sich normalerweise um Einphasenstrom bei Haushaltsspannung oder Mehrphasenstrom bei Industriespannung.