Flugzeugenergieversorgung – 400 Hz für die Pünktlichkeit
Die Energieversorgung in einem Flugzeug, die alle Teile der Bordelektronik wie den Bordcomputer und die zahlreichen Messsonden am Laufen hält, funktioniert mit einer Frequenz von 400 Hz. Dies bedeutet, dass in einer Sekunde 400 Zyklen durchlaufen werden, in denen der Wechselstrom seinen Höhepunkt erreicht, wieder auf sein Minimum abflacht und erneut das Maximum erreicht. Dies ist eine erheblich höhere Frequenz als im Stromnetz am Boden, wo Elektrizität je nach Ort mit einer Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz eingesetzt wird. Doch was ist der Hintergrund für diesen abweichenden Standard?
Die Ursachen der Stromfrequenz am Boden
Dass Strom im Netz der Energiebetreiber mit einer relativ geringen Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz erzeugt und den Konsumenten zur Verfügung gestellt wird, hat zahlreiche Ursachen. Diese Frequenzen stellen einen Kompromiss zwischen der wirtschaftlichen Erzeugung des Stroms, dem effizienten Transport und der Nutzbarkeit des Stroms bei den Endverbrauchern dar.
Besonders in der Anfangszeit der Elektrizität war es schwierig, Strom mit hoher Frequenz herzustellen. Die dafür genutzten Generatoren mussten eine Umdrehungsgeschwindigkeit erreichen, die der Frequenz entsprach. Besonders in den frühen Kohlekraftwerken war dies nur schwer möglich, da weder die Materialwissenschaften noch die Ingenieurskunst entsprechend fortgeschritten waren.
Strom höherer Frequenz stellt auch Stromleitungen vor erhöhte Herausforderungen. Bei hohen Frequenzen werden die Elektronen auf längeren Strecken zunehmend im Außenbereich des Stromkabels transportiert. Dies bezeichnet man auch als „Skin-Effekt“. Durch diesen Effekt sinkt die Leistungsfähigkeit des Stromnetzes.
Besonders in der Frühzeit der Elektrogeräte kamen auch diese mit höheren Frequenzen nur schlecht klar und arbeiteten nicht effizient. Aus diesen Gründen setzten sich die heutigen Standards durch.
Stromfrequenz im Flugzeug
Im Flugzeug sind die oben genannten Schwierigkeiten mit hohen Frequenzen nicht gegeben. Heutzutage ist es problemlos möglich, Strom mit hoher Frequenz herzustellen. Tatsächlich haben solche Generatoren einen entscheidenden Vorteil gegenüber niedrigfrequenten Generatoren, der sie besonders für die Luftfahrt interessant macht. Ihr Gewicht ist um ein vielfaches geringer als das von niedrigfrequenten Generatoren mit der gleichen Leistungskapazität.
Gleichzeitig ist der „Skin-Effekt“ im Flugzeug zwar auch vorhanden, fällt wegen der kurzen Kabel allerdings wenig ins Gewicht. Auch die moderne Flugzeugelektronik funktioniert mit hochfrequentem Strom problemlos. Daneben kann der im Flugzeug genutzte Strom auch in niedrigfrequenten Strom umgewandelt werden, etwa um elektronische Geräte der Passagiere zu versorgen. Auch in Schiffen, in U-Booten und ähnlichen geschlossenen Systemen überwiegen diese Vorteile, weswegen auch hier hochfrequenter Strom zum Einsatz kommt.
