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Lernauftrag 20: sich über Merkmale in Erzeugerschaltungen informieren

Im Drehstromsystem werden zur Erzeugung der drei Spannungen drei Spulen um \(120°\) räumlich versetzt angeordnet. Dadurch werden in diesen durch Induktion drei zeitlich (um \(120°\) verschobene) Spannungen \(u_1(t), u_2(t)\) und \(u_3(t)\) erzeugt.

Zur Weiterleitung der drei Spannungen wären aber sechs Leitungen nötig (pro Spannung ein Hin- und ein Rückleiter). Durch Verkettung der drei einzelnen Spulen kann man aus sechs Leitungen vier bzw. nur drei machen.

Aufgabe 1

Im Folgenden findest du eine Zusammenfassung zum Vier- und Dreileitersystem bzw. Stern- und Dreieckschaltung. Lies und verstehe die Übersicht. Begriffe die unklar bleiben, kannst du mithilfe des Fachbuchs im Kapitel 7.9 (Dreiphasenwechselstrom) in den Abschnitten 7.9.1 bis 7.9.5 nachlesen.

Vierleitersystem

In Mittel- und Niederspannungsnetzen wird ausschließlich ein Vierleitersystem verwendet. Dazu werden die Strangenden der Spulen miteinander zu einem Neutralleiter verbunden.

Spannungsdreieck des Vierleitersystems

Merkmale des Vierleitersystems

  • Strangspannungen \(U_{Str}: U_{1N}, U_{2N}, U_{3N} (230\ V)\)
  • Außenleiterspannungen \(U: U_{12}, U_{23}, U_{31} (400\ V)\)
  • \(U_{Str}=\frac{U_{Lei}}{\sqrt 3}\)
  • \(I_{Str}=I_{Lei}\)
  • \(\sum U_i=0\) (Summe aller Spannungen ist Null)
  • \(\sum I_i=0\) (Summe aller Ströme ist Null)
  • bei symmetrischer Belastung \(\Rightarrow\) Strom im Neutralleiter \(=0\) \(\Rightarrow\) wäre nicht notwendig
  • bei unsymmetrischer Belastung \(\Rightarrow\) Strom im Neutralleiter \(> 0\) \(\Rightarrow\) notwendig
  • es stehen zwei Spannungen zur Verfügung \((400\ V/230\ V)\)
  • universell verwendbar
  • Einsatz nur in Niederspannungsnetzen \((<1000\ V)\)

Dreileitersystem

In Hoch- und Höchstspannungsnetzen wird dagegen fast immer das Dreileitersystem verwendet.

Spannungsdreieck des Dreileitersystems

Merkmale des Dreileitersystems

  • Nennspannung ist immer die Außenleiterspannung
  • \(U_{Str}=U\)
  • \(I_{Str}=\frac{I}{\sqrt{3}}\)
  • \(\sum U_i=0\) (Summe aller Spannungen ist Null)
  • \(\sum I_i=0\) (Summe aller Ströme ist Null)
  • kein Neutralleiter (Rückleiter) vorhanden
  • es steht nur eine Spannung zur Verfügung
  • Einsatz nach in Hoch- und Höchstspannungsnetzen

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