Grundlagen der Stromversorgung für spartenfremde Fachkräfte

Grundlagen der Elektrotechnik
U L1-L3
U L3
L1
U L1
U L3-L2
120°
U L2
U L2-L1
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Länge des Bogens eines Einheitskreises (Kreis mit dem Radius 1), d.h. ein Winkel
von 360° entspricht 2π, ein Winkel von 180° entspricht π usw.
Dreiphasenwechselspannung
Bei der Erzeugung und Verteilung der elektrischen Energie ist das dreiphasige
Wechselspannungsnetz üblich. Es wird auch als Drehstromnetz bezeichnet.
Bei einem Drehstromgenerator sind 3
Spulen räumlich um je 120 Grad versetzt.
In der Mitte kreist ein Magnet. In allen drei
Spulen entstehen Induktionsspannungen
gleicher Größe. Da die Spulen um 120
Grad versetzt sind, haben auch die
induzierten Spannungen eine
Phasenverschiebung von 120 Grad
Für die Fortleitung dieser drei
Wechselspannungen müssen eigentlich
sechs Leiter (je ein Hin- und Rückleiter)
zur Verfügung stehen. Man kommt aber mit
drei Leitern aus, weil diese durch zeitliche
Verschiebung der drei Ströme abwechselnd
"Hinleiter" und "Rückleiter" sind.
L3
N
Sternpunkt
Überlandleitungen benötigen daher nur drei Leiter zur Übertragung von Drehstrom.
Bei der Versorgung im Niederspannungsortsnetz wird noch ein zusätzlicher Leiter,
der Mittelleiter N, mitgeführt, so dass sich Vier-Leiternetze ergeben. Durch die
Mitführung des Mittelleiters wird es möglich, aus einem solchen Netz
unterschiedliche Spannungen zu entnehmen. Zwischen dem Mittelleiter, der mit N
bezeichnet wird, und jeweils einem der drei Außenleiter (Phasen), die mit L1, L2, L3
bezeichnet werden, besteht eine Spannung von 230 V (UL1, UL2, UL3), zwischen
jeweils zwei Außenleitern eine Spannung von 400 V (UL1-L2, UL2-L3, UL3-L1). Die
unterschiedlichen Spannungen ergeben sich durch die Verkettung der drei
Wechselspannungen: 230 V x √3= 400 V (√3 ist der Verkettungsfaktor). Die meisten
Hausanschlüsse sind heute Vierleiteranschlüsse, bei denen also beide Spannungen,
nämlich 230 V für Licht und kleinere Geräte sowie 400 V für größere Geräte und
Motoren zur Verfügung stehen.
Schaltungen
Im folgenden sollen zwei grundlegenden Schaltungsarten anhand von ohmschen
Widerständen kurz erläutert werden.
Werden zwei Widerständer hintereinander, oder wie man sagt, in Serie geschaltet,
ergibt eine Messung von Spannung und Strom, dass sich die Widerstände addieren.
Die ist nicht verwunderlich, da man sich die Hintereinanderschaltung wie eine
Verlängerung des Widerstandsdrahtes vorstellen kann. Misst man die Spannung, die
über einen Widerstand abfällt, so stellt man fest, dass die Teilspannung um so
größer ausfällt, je höher der Widerstandswert ist. Der Strom durch beide Widerstände
ist gleich groß. Wenn beide Teilwiderstände gleich groß sind, fällt an jedem die halbe
Gesamtspannung ab. Dies kann man nutzen, indem man durch einen veränderlichen
Widerstand (Potentiometer) eine sich verändernde Spannungsquelle schafft.
L2