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Wie funktioniert
Drehstrom
400V Wechselspannung im Detail
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Inhaltsverzeichnis Unterschied zwischen Strom und Spannung Messung von Spannungen (1,5V-- und 230V~) Bemerkungen zum elektrischen Strom 230V Wechselspannung im Detail 400V Wechselspannung im Detail Dreiphasige Wechselspannung im Detail (1) Messung von Spannungen am Drehstromnetz Dreiphasige Wechselspannung im Detail (2) |
Es würde nahe liegen, entsprechend der vorhergehenden Seite nun einfach 400V statt 230V zu nehmen und die selben Gedankengänge anzuwenden.
Statt dessen sollen 400V auf eine ganz andere Weise hergestellt werden. Dies hat 2 Gründe:
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1. Es gibt tatsächlich elektrische Geräte, die genau auf diese Weise funktionieren. Darunter fallen die meisten Schweissgeräte mit 180 bis 250 Ampere maximalem Schweissstrom (gehobene Heimwerkerklasse).
2. Die folgenden
Erklärungen sind ein Zwischenschritt zum Verständnis des dreiphasigen
Leitungsnetzes ("Drehstrom").
Man nehme zwei 230V Wechselspannungen wie auf der Seite zuvor beschrieben, also 2 Sinusfunktionen mit jeweils +325V und -325V Spitzenwerten, und beziehe beide auf den selben Bezugspunkt (Erde).
Das entscheidende ist nun, beide Funktionen zeitlich etwas voneinander zu verschieben. Mit Vorgriff auf das nächste Kapitel wählen wir eine Phasenverschiebung um genau ein Drittel der Wellenlänge.
Dies stellt sich wie folgt dar:
Die grün gezeichnete Sinusfunktion ist hinzugekommen und um ein Drittel der Wellenlänge gegenüber der roten Sinusfunktion nach rechts verschoben. Der Bezugspunkt ist für beide Spannungen wieder in blau mit 0V gekennzeichnet.
Entsprechend kann man nun an ausgewählten zeitlichen Stellen Pfeile einzeichnen, deren Länge und Richtung die Beträge und Vorzeichen der zu diesen Zeitpunkten bestehenden Spannungen wiedergeben, also genau wie in vorangegangenem Kapitel. Die Zahlenwerte wurden der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
Damit erhält man folgendes Bild:
Die braunen Pfeile beziehen sich auf den "roten" Spannungsverlauf, und die rosafarbenen auf den "grünen" Spannungsverlauf.
Den dargestellten Bildern entspricht ein Leitungssystem, bestehend aus 3 Leitern. Einer führt 0V (Der Null-Leiter), und die anderen beiden je eine 230V Wechselspannung, die untereinander um ein Drittel der Wellenlänge verschoben sind.
Im nächsten Schritt kommt das Entscheidende.
Man kann in diesem Leitungssystem auch auf andere Weise Spannungen messen, nämlich zwischen den beiden 230V Leitern (und nicht zwischen einem 230V Leiter und dem Null-Leiter.
Dies stellt sich nun wie folgt dar:
Die jetzt gemessenen Spannungswerte (= Länge der Pfeile, rechnerisch "rot minus grün") sind teilweise erheblich grösser als bisher, und die blaue 0 Volt Linie hat offenbar keine Bedeutung mehr (deshalb wurde die blaue 0V Bezeichnung nun aus dem Diagramm entfernt). Statt dessen sind die Spannungsnullpunkte an den Schnittstellen der beiden Wechselspannungskurven zu finden (braune Punkte).
Wenn man den so gemessenen Spannungsverlauf mit einzeichnet, dann ergibt sich folgendes Bild:
Der braune gestrichelte Spannungsverlauf entspricht den braunen gestrichelten Pfeilen in der Abbildung weiter oben. Die schwarzen Striche sind Hilfsmarkierungen um zu zeigen, dass die "braune" Spannung immer dann Null ist, wenn "rote" und "grüne" Spannung sich schneiden.
Offensichtlich ist die "braune" Spannung" dann am grössten, wenn die "rote" und "grüne" Spannung sich in ihren Momentanwerten am meisten unterscheiden.
Die so gewonnene neue Wechselspannung (braun) nimmt Werte zwischen +560V und -560V an und hat entsprechend der leistungsbezogenen Mittelwertsbildung einen Effektivwert von 560V x 0,707 = 400V.
Das diesem Kapitel zugrunde liegende dreiadrige Leitungssystem (Null + 2 x 230V~) stellt also 2 verschiedene Effektivspannungen bereit: 230V~ und 400V~. Damit kann man unterschiedlichen Verbraucheransprüchen gerecht werden.