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