Wechselstromtechnik Teil 7: Stromerzeugung durch Generator Teil 6: Drehstrom

Stromerzeugung durch den Generator: Drei-Phasen-Strom

Es gibt verschiedene Namen: Drei-Phasen-Strom (oder Spannung), Drehstrom (weil man damit
auch Motoren zum Drehen bringt) und Starkstrom (weil eine höhere Spannung zur Verfügung steht).

Alles hängt mit einer ganz einfachen Beobachtung zusammen:

Unsere Steckdosen haben drei Kontakte! 

Phase: An dieser Leitung liegt ein Potenzial von etwa 230 V.
Nullleiter: Wenn alles richtig läuft, liegt dieser Leiter auf dem Potenzial 0 V.
Erde: Dieser Kontakt verbindet das Gehäuse eines Gerätes mit dem Erdpotenzial, sorgt also für das Abfließen gefährlicher Leckströme in die Erde. Das ist eine Schutzeinrichtung bei bestimmten Geräten.

Bauhaus

Steckerladen

Was steckt dahinter?

Ein Wechselspannungsgenerator besteht aus drei Spulen, die jeweils um 120° gegeneinander versetzt sind.

kfz technik

Jede der Spulen erzeugt eine Wechselspannung mit dem Effektivwert 230V. Da die Spulen aber versetzt sind, werden die Spannungen zeitlich nacheinander aufgebaut, eben mit einer Phasenverschiebung von 120°.

Hier noch ein kurzes Video dazu:

Soweit noch nichts besonderes....

Addiert mal drei um 120° versetzte sinus-Kurven...das kann man rechnen oder auch einfach hinsehen:

Es kommt 0 raus!
Vorausgesetzt die Amplituden sind gleich!

ksb

Was heißt das?

Das Kraftwerk kann mit 4 statt 6 Leitungen drei Spannungen übertragen:

Schließt man jeweils die  Enden jeder Spule zusammen, entsteht die Spannung 0 V. Das Kabel wird der Nullleiter.
Die jeweils anderen Enden der Spulen liegen dann auf 230 V Potenzial, das sind drei Phasenleiter.

ksb

Und das Tolle:
Zwischen zwei Phasenleitern liegen etwa 400 V. Damit kann man besonders starke Ströme erzeugen (>>> Starkstrom) und betreibt man einen Motor, der drei um 120° versetzte Spulen (Rotoren) hat mit allen drei Phasen, so dreht der sich besonders leistungsstark...(>>> Drehstrom).

Drehstrommoter JS

Deswegen haben Werkstätten (auch wir im SFN in unserer Werkstatt und im EMI-Raum) Drehstromanschlüsse. Das sind besondere Stecker und besondere Kabel!

wiki

elektroteile

Ein Haus wird immer nur mit einer Phase (und dem Nullleiter) versorgt. Nachbarhäuser können an verschiedene Phasen angeschlosssen sein. Den Nulleiter haben alle gemeinsam.

Das Ganze funktioniert deshalb nur gut, wenn alle drei Phasen gleich stark belastet sind, also die Maximalspannungen gleich sind. Nur dann addieren sie sich zu 0 Volt.

In physikalischen Laboratorien gelingt das nicht immer, ich hatte teilweise 60 V auf dem Nullleiter meiner Geräte. das hat Probleme gemacht...

Ausblick:

Ihr habt mit diesem Post einen sehr kleinen Einblick in die technische Realisation unseres Stromnetzes bekommen.

Übertragungen elektrischer Energie vom Kraftwerk zum "Verbraucher" erfordern (noch) Transformatoren.

emf portal

Damit werden wir uns nach den Osterferien beschäftigen. Ich poste dazu schon direkt nach Ostern.
Mit den Posts über den Transformator  endet dann dieser Blog.
Vermutlich wird es nach den Ferien einen weiteren LK-Blog geben: Schallwellen und Dopplereffekt.

Jetzt mache ich erstmal ein paar Tage Ferien....