Big Bang HTL 3, Schulbuch

Grundlagen der Elektrotechnik 6 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) 63 Zusammenfassung Mit Hilfe eines Transformators kann man Spannung und Stromstärke auf beinahe beliebige Werte bringen. Hoch- spannungen sind bei der Energieübertragung wichtig, um die Verluste zu minimieren. 6.4 Der Strom kommt aus der Steckdose 2 Drehstrom und Strom im Haushalt Bei der Stromversorgung verwendet man meistens den so- genannten Drehstrom, der aus einer Zusammenschaltung von drei Wechselstromnetzen besteht. ?: Fragenbox Durch das Hochtransformieren der Spannung kann man Leistungsverluste minimieren und Material sparen. Es gibt aber noch weitere Einsparungsmöglichkeiten. Für Fernlei- tungen verwendet man Drehstrom. Dieser wird mit einem Generator erzeugt, in dem sich drei um 120° versetzte Induk- tionsspulen befinden (Abb. 6.6, S. 56). Diese erzeugen daher Wechselspannungen, die ebenfalls um 120° verschoben sind. Fernleitung Modellversuch benötigtes Material: – Spannungsgerät (4V) – je 2 Spulen mit 250 bzw. 10.000 Windungen – eine Lampe (3,8V/0,07A) – zwei Widerstände mit je 100Ω Aufbau und Durchführung Zunächst wird die Lampe wie in der Schaltung in Abb. 6.32 oben direkt über die „Fernleitung“, also die beiden Wider- stände, angeschlossen. Die Lampe leuchtet nicht. In einer zweiten Schaltung wird die Ausgangsspannung zuerst hoch- transformiert ( N 1 = 250, N 2 = 10.000) und dann die Hochspan- nung an die „Fernleitung“ angelegt. Die Spannung wird also um den Faktor 40 hinauftransformiert. Vor der Lampe wird die Spannung im gleichen Verhältnis wieder heruntertrans- formiert. In diesem Fall leuchtet die Lampe, weil die Verlust- leistung in der „Fernleitung“ proportional zu 1 __ U 2 ist und so- mit um den Faktor 1/1600 absinkt. e Abb. 6.32 Z Man kann nun die Verbraucher in einer Sternschaltung zu- sammenschließen (Abb. 6.34). Jeder von ihnen liegt zwi- schen einem Außenleiter (L1 bis L3) und dem Neutralleiter (N). Wenn man darauf achtet, dass die Belastungen der drei Verbraucher gleich groß sind, fließt durch den Neutralleiter kein Strom (Abb. 6.35). Bei Fernleitungen, die eine Vielzahl von Haushalten versorgen, trifft das im Schnitt tatsächlich zu. Hochspannungsmasten brauchen daher nur die Außen- leiter und keinen Neutralleiter ( F18 ). Abb. 6.34: Sternschaltung: Statt der Lampe musst du dir ganze Stadtteile denken. In Wirklichkeit wird die Spannung beim Transport hinauf transformiert. Geräte, die eine besonders hohe Leistung haben (etwa einen Elektroherd), schließt man an den sogenannten Drehstrom an. Was versteht man darunter? Schau dir mal eine Steckdose an. Kennst du den genauen Zweck der Metallkontakte an den Seiten? Mit einem Spannungsprüfer kannst du feststellen, dass immer nur einer der beiden Pole unter Spannung steht. Warum? Im Sicherungskasten findest du einen so genannten FI-Schalter. Wofür ist der gut? Es gibt viele verschiedene Hochspannungsmasten, aber fast immer führen sie entweder drei oder sechs Leitungen (Abb. 6.33). Auch der Hochleistungstrafo in Abb. 6.31 hat drei Ausgänge. Wieso? F15 A2 F16 A2 F17 A2 F18 A2 Abb. 6.33: Ein Hochspan- nungsmast mit 6 stromführenden Leitungen: Oben ist ein dünnes Blitz- schutzseil zu sehen. Abb. 6.35: Wenn alle drei Ströme gleich groß sind, dann summieren sie sich zu jeder Zeit auf null: a) Schnitt zu einer beliebigen Zeit, b) Summe der Ströme Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv