Effektivität der Wechselspannungsübertrag ung

Hallo liebe alle,

ich habe mir gerade mal ein paar Gedanken zur Übertragung von Leistung im Wechselspannungsnetz gemacht, und würde gerne Eure Meinung zum Vergleich mit der Gleichspannungsübertragung wissen:

Nehmen wir z.B. eine Wechselspannung von 230 V bei 50 Hz, welche durch eine Leitung übertragen wird. Die Effektivspannung beträgt [mal Wurzel(2)] dann

325 V, das ist die Spannung, auf welche die Isolierung ausgelegt werden muss (plus Spannungsspitzen).

Nehmen wir nun einen Strom von 16 A an, das steht so als Maximalwert auf der Sicherung. Ich nehme an, dass ich hier ebenfalls mit der Wurzel multiplizieren muss, um die Leitungsquerschnitte auszulegen, das wären dann

22,6 A.

Nehme ich bei einer rein ohmschen Last das Integral über U*I, dann komme ich nach leichter Rechnung darauf, dass ich über die gleiche Leitung bei gleicher Leitungsauslegung doppelt so viel Leistung als Gleichstrom übertragen kann, als über Wechselstrom.

Warum ist das bei der Hochspannungsübertragung noch nicht üblich?

Und was ist mit der Blindleistung? Würde die in einem Gleichstrom-Hochspannungsnetz auch zwischen Kraftwerk und Verbraucher pendeln, oder würde man die an den Wechselrichtern kompensieren?

Bei unsymmetrischer Belastung einer Dreieckschaltung kommt noch hinzu, dass Kurzschlussströme über die weniger belasteten Wicklungen laufen und den Trafo/Generator aufheizen. Das müsste doch auch wegfallen, oder taucht das an anderer Stelle wieder auf?

In den Gründerjahren der Elektrizität hat sich ja Westinghouses Wechselstrom gegen Edisons Gleichstrom durchgesetzt, dies war aus technischen Gründen zwangsläufig.

Aber wie sieht es heute aus? Wäre eine Hochspannungs-Gleichstromübertragung heute konkurrenzfähig? Was meint/wisst Ihr?

Gruß, Ralf.

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Ralf Pfeifer
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Ralf Pfeifer hat uns dieses gebracht :

Ueff = Amplitude/Wurzel(2), aber das meintest Du ja. Die Isolierung wird für wesentlich höhere Spannungen ausgelegt.(Prüfspannung)

Bei der Auswahl des Leitungsquerschnittes sind meist auch die Effektivwerte des maximalen Stomes angegeben. Die wurden so festgelegt, damit sich die Leitungen nicht oder nicht zu stark erwärmen.

Dann rechne nochmal nach. GS: P = U * I WS: P = Ueff * Ieff

Es gibt Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung. (HGÜ) Kopplung von nicht synchronisierten Netzen.

Es gibt keinen Phasenwinkel bei GS, damit auch keine Blindleistung.

Um die Verluste möglichst gering zu halten, wird die Spannung um so grösser, je weiter die Entfernungen sind, die überbrückt werden müssen. Dies erfordert eine Transformation der Spannung in verschiedene Ebenen, was nur mit Wechselspannung funktioniert.

Als Link könnete ich Dir noch

formatting link
anbieten.

MfG Mark

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Mark

Mark schrieb:

Genau.

Habe ich. Da P = U*I /2 = Ueff * Ieff halte ich meine Aussage nach wie vor aufrecht.

Schon klar. Meine Frage war, ob man die Blindleistung, die im Niederspannungs-Wechselstromkreis vorkommt, am Umrichter Wechselstromseitig kompensiert wird, oder ob man die Leistung über das Gleichstromnetz weitergeleitet wird.

Es gibt Möglichkeiten, Gleichstrom zu transformieren, die hatten aber nach meinem Kenntnisstand und wie Roland bestätigte, einen schlechten Wirkungsgrad. Daher meine Frage nach der Konkurrenzfähigkeit.

Sieht ganz gut aus, Danke.

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Ralf Pfeifer

Ralf Pfeifer machte das folgende Beispiel :

Hast Du auch eine Quelle für P = U*I/2 ? Im Speziellen für die 1/2.

Blindleistung tritt immer nur zwischen Erzeuger und Verbraucher(induktiv oder kapazitiv) auf. Man müsste als prüfen ob der Umrichter eingangsseitig induktiv oder kapazitiv ist. Hinter dem Umrichter ist dann wegen der GS sowiso keine Blindleistung mehr.

Wir meinen jetzt mal mit Umrichter WS rein, GS raus. Den Begriff Umrichter würde ich sonst als erstes Frequenzumrichtern zuordnen.

Ich kenne nur eine Möglichkeit Gleichspannung zu transformieren. Die über den Umweg Wechselspannung. Also: GS -> wechselrichten -> WS -> transformieren -> WS -> gleichrichten -> GS.

MfG Mark

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Mark

Eine der Ursachen für den Ausfall von Thermo(transfer)druckköpfen.

Suche nach Elektromigration.

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Raimund Nisius
*Mark* wrote on Fri, 07-06-22 19:54:

Wer lesen kann ...

Die von Ralf gewählten Formelzeichen waren und sind sicher nicht die geschicktesten, aber aus der Erläuterung ging klar hervor, daß die jeweiligen Amplituden von Strom und Spannung gemeint waren.

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Axel Berger

Axel Berger legte dieses als Verknüpfung auf seinen Bildschirm :

Dann meinte er wohl P = Us*Is/2 = Ueff*Ieff. Das stimmt. Für GS: U*I. Ich dachte U und I bezogen sich auf Gleichspannung, weil er dachte, man kann mit Hilfe von Gleichspannung doppelt soviel Leistung übertragen. Fakt ist, dass bei Wechselspannung die gleiche Lesitung übertragen wird wie bei der Gleichspannung dessen Betrag Ueff entspricht.

MfG Mark

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Mark

Desterwegen auch *eff* von effektiv. Der Effektivwert einer Wechselspannung bzw. Wechselstromes entspricht dem Verhalten der Gleichspannung bzw. Gleichstromes mit dem gleichen Wert.

Und nun noch das Geheimnis für 3 Phasen (vulgo Drehstrom) gegenüber 2 Phasen (vulgo Wechselstrom): Bei 3 Phasen hast Du 50% Mehraufwand für die Verkabelung, kannst aber Wurzel_3 (rund 1,73) mal mehr übertragen. Mit anderen Worten für 50% mehr an Kabeln kannst Du 73% mehr an Leistung übertragen. Das geht mit Gleichstrom nicht. Von der einfacheren Wandlung der Spannungswerte (Transformator) mal ganz abgesehen.

Saludos Wolfgang

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Wolfgang Allinger

Ja. Ich hätte noch Überlandleitungen dazuschreiben sollen. Den N brauchste da nicht mehr, wenn annähernd symmetrische Last gefahren wird. Und da sorgen die Netzwerkbetreiber für.

Man kann es auch anders sehen (etwas hinkend) 1 Ader macht den Hinleiter und die anderen beiden den Rückleiter. Und diese Verteilung rotiert sinusförmig mit 120° Phasenverschiebung ständig zwischen den 3 Adern. In Europa zumeist 50 mal in der Sekunde pro Umdrehung. Darum der Name Drehstrom, obwohls eigentlich geneugenommen Drehspannung heißen müsste :-)

Beim Verbraucher solltest Du dann statt 3 Adern Wechselstrom ( L1, N, PE) dann eben 5 Adern für Drehstrom ( L1, L2, L3, N, PE) haben. Da ist das dann nicht mehr so interessant. Na gut, hier in PY lassen sie PE großzügig weg, sind halt keine Weicheier :-) Kann auch passieren, das alles in der Farbe des Tages verdrahtet wird :-)

50% mehr Kabel, nicht 0%: 3 statt 2 Leiter (also 50% mehr) und hast 73% mehr an Leistung. Oder du kriegst (73%-50%)=23% umsonst übertragen. Ist doch nicht so schlecht.

Saludos Wolfgang

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Wolfgang Allinger

Wolfgang Allinger beschrieb am 25.06.2007 :

Meintest Du: drei Phasen ohne N, gegenüber eine Phase mit N?

Das Geheimnis ist die Spannung, die sqrt(3) mal höher ist.

0% mehr Kabel, 73% mehr Spannung, und schon kann 73% mehr Leistung übertragen werden.

Jip. Nur über Umwege.

MfG Mark

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Mark

4 Phasen ist bei Schrittmotoren zu finden. IIRC auch 5 Phasen.

Iss mir jetzt zu kompliziert. Sollen die stud.-ing. oder die Frischlinge machen. Die können das noch :-)

Aber in meinem Hinterkopf flackert imm Wurzel_3 auf.

Bin schließlich mA-Männchen :-)

Saludos Wolfgang

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Wolfgang Allinger

Wolfgang Allinger schrieb am 26.06.2007 :

Heisst es auch. Kommt wohl vom Drehfeld was ja räumlich rotiert. Kann auch vom komplexen Zeiger kommen. Keine Ahnung, sollen die Historiker klären. :-) Es gibt durchaus Mehrpasensysteme mit 5 Phasen beispielsweise. Doch diese sind eher selten, so dass unser Prof. seiner Zeit auch keine Anwendungen dafür nannte.

Habe jetzt nochmal nachgerechnet, und bin zu dem Schluss gekommen, dass man mit einem Drehspannungssystem sogar die dreifache Leistung eines Einphasensystems übertragen kann. Bei gleicher Strombelastung pro Leiter.

Wechselspannung: Pw = Ustr * IL Drehspannung: Pd = sqrt(3)* UL * IL, wobei: UL = sqrt(3) * Ustr

mit: Pw Leistung Wechselspannungsnetz Pd Leistung Drehspannungsnetz Ustr Strangspannung IL Leiterstrom UL Leiterspannung

also Pd = 3 * Pw

MfG Mark

Reply to
Mark

Mark schrieb:

Hallo,

das ist leider falsch, bei Erdkabeln oder Seekabeln mit Wechselsspannung gibt es erhebliche Probleme mit Blindströmen infolge der sehr hohen Kapazität des Kabels gegen Erde. Die maximal mögliche Länge dieser Kabel wird dadurch stark begrenzt, man nimmt dann lieber HGÜ.

Bye

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Uwe Hercksen

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