Verteilnetz und Sternschaltung < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 20:45 Fr 30.03.2012 | | Autor: | Pille456 |
Hi,
ich habe keine konkrete Verständnissfrage, sondern eher eine allgemeine Frage. Es geht um das Stromnetz bzw. die einzelne Anbindung der Häuser an solches:
In einem Verteilnetz sollen die Verbraucher sternförmig angeschlossen werden (also Sternschaltung: http://de.wikipedia.org/wiki/Sternschaltung).
[ Zwischenfrage:Ist das eigentlichen heutzutage auch so, oder wie werden die Verbraucher/Häuser angeschlossen? ]
Das heißt, idealerweise sollte jeder Verbraucher [mm] U_N [/mm] = 0,4kV gelifert bekommen. Zusätzlich ist ein Toleranzband von [mm] \pm10% [/mm] vorgesehen.
Nun ware meine Idee zum Verständnis: Jeder Verbraucher wird in einer sehr groben Annäherung als Widerstand dargestellt. Damit dann jeder der Verbraucher dann seine 0.4kV "bekommt", müssten diese alle parallel geschaltet werden.
Nun lese ich aber dazu folgendes:
"Die Verteilnetze auf der untersten 0,4 kV-Spannungsebene werden [...] zumeist strahlenförmig betrieben. An einem solchen Leitungsstrang befinden sich mehrere Anschlüsse hintereinander..."
Und dazu ein Bild wo Häuser in Reihe geschaltet sind.
Frage 1): Wieso Reihenschaltung statt Parallelschaltung? Ist die Näherung mit dem Widerstand zu groß oder wo ist hier das Problem?
Im weiteren Text geht es nun darum, wie sich die Leistung verhält, wenn an jedem der in Reihe geschaltet Verbraucher Leistung entnommen wird bzw. eventuell (z.B. durch eine Solaranlage) ins Netz eingespeist wird:
"Eine Einspeisung hebt typischerweise lokal das Spannungsniveau, während eine Leistungsentnahme lokal das Spannungsniveau senkt."
Frage 2) Die Aussagen hört sich logisch an bzw. würde man sowas ja direkt erwarten. Nur leider komme ich auf keinen schlüssigen "Beweis" bzw. "Herleitung", warum das so ist. Jemand eine Idee?
Allgemein tue ich mich mit der Begrifflichkeit "Leistung entnommen" auch etwas schwer. Nach meinem Verständnis kann man Energie umwandlen, was in diesem Kontext wahrscheinlich zu einer entnahme der Elektronen auf der Leitung führen wird, aber die Leistung an sich kann man doch nicht entnehmen...
Gruß
Pille
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:35 Fr 30.03.2012 | | Autor: | mmhkt |
Guten Abend,
zunächst ein paar Zeilen zu den verschiedenen Netzarten:
Es wird unterschieden zwischen ![[]](/images/popup.gif) Strahlennetz, Ringnetz und Maschennetz, die je nach den örtlichen Bedingungen ausgewählt und dimensioniert werden.
Strahlennetz - offen mit einseitiger Speisung:
Vorteile: einfacher Aufbau, gut zu überwachen
Nachteile: zunehmender Spannungsfall zum Ende der Leitung, dadurch begrenzte Belastung; bei Ausfall der Einspeisung sind die Anschlüsse ohne Versorgung.
Ringnetz:
Geschlossenes Netz; jede Stelle wird von zwei Seiten versorgt;
Bei Störung Auftrennung der Ringleitung möglich (Sicherungen an entsprechenden Stellen), daher nur begrenzte Zahl von Anschlüssen ohne Versorgung;
Einspeisung von zwei Seiten -> Aufteilung der Ströme -> Spannungsfälle und Verluste geringer
Ringnetze bieten größere Versorgungssicherheit
Maschennetze:
mehrfach geschlossene Netze, bei denen die einzelnen Kreise in Knotenpunkten verbunden sind; Abnehmer werden von zwei oder mehr Seiten versorgt; bei Störungen nur wenige Abnehmer ohne Versorgung, weil durch Umschaltungen Versorgung über andere Netzmaschen möglich ist;
Nun zu deiner Frage:
"Die Verteilnetze auf der untersten 0,4 kV-Spannungsebene werden [...] zumeist strahlenförmig betrieben. An einem solchen Leitungsstrang befinden sich mehrere Anschlüsse hintereinander..."
Und dazu ein Bild wo Häuser in Reihe geschaltet sind.
Frage 1): Wieso Reihenschaltung statt Parallelschaltung? Ist die Näherung mit dem Widerstand zu groß oder wo ist hier das Problem?
Die Abnehmer hängen zwar "hintereinander am Strang", aber nicht in Reihe geschaltet!
Jeder wird parallel an die Versorgungsleitung angeschlossen.
Das Problem des Spannungsfalls auf der Leitung und der begrenzten Belastung entsteht durch die Leitungslänge, den Leitungsquerschnitt und die Leistung der angeschlossenen Abnehmer.
Soweit fürs erste - selbstverständlich ohne Anspruch auf Vollständigkeit
.
Vielleicht später mehr oder es kommt noch jemand anderes des Weges um Licht ins Dunkel zu bringen.
Schönen Gruß
mmhkt
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:52 Fr 30.03.2012 | | Autor: | Pille456 |
Hi!
Danke für Deine Antwort, die hat mir schonmal sehr geholft. So weiß ich das erstmal alles einzuordnen.
Um sowas zu verstehen, brauche ich immer ein Modell/Zeichnung, daher habe ich mal eine Zeichnung angefertigt, wie ich mir das gerade vorstelle mit den Leitungswiederständen und der Parallelschaltung der Verbraucher. (Klick Mich!)
Dann macht es auch Sinn, dass die Spannung weniger wird, je weiter hinten man an der Leitung ist und davon abhängt wie der Leitungsquerschnitt etc. ist.
Einen Erzeuger würde ich mir jetzt als eine zusätzliche Spannungsquelle auf der Leitung vorstellen, sodass die nachfolgenden Verbraucher wieder eine etwas höhere Spannung haben.
Aber wie ist das mit dem Spannungsabfall bei Verbrauchern im Bezug auf die Leistungentnahme zu verstehen?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:01 Fr 30.03.2012 | | Autor: | chrisno |
Das kannst Du direkt aus Deiner Skizze ablesen. Größere Leistungsentnahme wird durch Verkleinerung des Widerstands zum Beispiel [mm] $R_{H2}$ [/mm] bewirkt. Damit ändert sich das Widerstandsverhältnis am Spannungsteiler [mm] $R_{L1}$ $R_{H2}$.
[/mm]
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[Dateianhang nicht öffentlich]
Bei der Sternschaltung findest du im Generator (schwarz) 3 gleichartige Spulen, die sich so im Magnetfeld drehen, dass an jeder - zeitlich um 1/3 der Frequenz versetzt - eine Spannung von 230 V anliegt (Mittelwert, der Scheitelwert ist [mm] \wurzel{2}-mal [/mm] so groß). Jede Phase hat also zum mittleren Nulleiter 230 V. Zwischen den außenleitungen zweier Spulen ergibt sich dabei durch den Zeitversatz der beiden Spannungen eine Gesamtspannung nicht von 460 V, sondern von 230 V [mm] *\wurzel{3} [/mm] = ca. 400 V.
In den Häusern (rötlich) werden die einzelnen Etagen mit den verschiedenen Außenleitern und jeweils dem gemeinsamen Nulleiter verbunden, so dass der Gesamtstrom sich auf die einzelnen 3 Außenleitern verteilt und damit die Leitungen nicht so stark belastet werden. Wie kann der Nulleiter aber als "Rückleiter" für alle 3 Außenleiter dienen? Muss er den dreifachen Strom verkraften? Zeichnet man für die 3 Ströme, die zu irgendeiner Zeit dem Netz entnommen werden, 3 Strecken, deren Längen den Stromstärken [mm] I_1, I_2 [/mm] und [mm] I_3 [/mm] entsprechen (am besten der Größe nach) und zwischen denen ein Winkel von 60 ° besteht, so erhält man einen gekrümmten Streckenzug, der normaler Weise wie ein verunglücktes gleichseitiges Dreieck aussieht, dessen Seiten nicht geschlossen sind (Bildteil rechts unten). Die Strecke, die den Anfangs- mit dem Endpunkt verbindet (rötlich), stellt die Stärke des Stromes durch den Nulleiter dar. Daran sieht man, dass durch ihn nie mehr als durch den am stärksten belasteten Außenleiter fließt, im Idealfall (alle 3 Außenleiter gleich stark belastet) gar kein Strom!
Verbindet man zwei Außenleiter miteinander, so erhält man 400 V. Mit allen 3 Außenleitern wird oft ein E-Herd angeschlossen, der wegen der höheren Spannung dann nicht so viel Strom bei gleicher Leistung verbraucht.
Leistung wird dem Netz in Form von Wärme oder Bewegung entnommen. Dazu werden keine Elektronen aus dem Netz entfernt. Sie reiben sich nur innerhalb von Drähten an diesen (Glühlampe, Heizwendel) oder bauen Magnetfelder auf (E-Motor), die zu Bewegungen führen.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: JPG) [nicht öffentlich]
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![[]](http://img8.imageshack.us/img8/8708/netzform.jpg){kind=small}
Strahlennetz, Ringnetz und Maschennetz![[]](http://img36.imageshack.us/img36/5919/ersatzschaltung.png){kind=small}
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