Gleichstrom, Wechselstrom Übertragung?
Hallo,
kann mir jemand erklären ob gleichstrom oder wechselstrom bei der übertragung erwendet wird.
ich hab glaub ich irgendwann gehört dass so bei 400km wechselstrom verwendet wird und beim mehreren 1000km hochspannungs-gleichstrom-übertragung (hgü) zum einsatz kommt? Stimmt das?
wo liegem die vor und nachteile bei der übertragung von gleich und wechselstrom?
kann mir das jemand erklären?
LG
4 Antworten
Da es bei Wechselstrom den sogenannten Skinn-Effekt gibt, Elektronen drängen aus der Mitte, braucht man für gleiche Leistung dickere Kabel. Außerdem haben Wechselströme durch die ungewollten Induktionen höhere Verluste.
Andererseits lässt sich Wechselstrom einfacher Transformieren und schalten.
Verdrillung hilft da nicht viel. Hast schon mal Freileitungen gesehen bei denen jede Phase aus 4 Leitungen mit Abstandhaltern besteht? also an den Eckpunkten von Quadraten jeweils? Ist doch nicht aus diesem Grund, oder?
Ja, habe ich gesehen. Aus welchem Grund erfolgt das ? Ich kann mir schon vorstellen, dass das zur Verringerung des skin - Effekts dient gegenüber dem bei einer einzelnen Leitung mit entsprechendem Querschnitt. Die Eindringtiefe bei 50 Hz ist 9 mm, alles was im Radius darüber liegt, trägt nicht mehr wesentlich zum Stromtransport bei.
ja, so habe ich es vor über 50 Jahren gelernt. Es geht um Skinn Effekt und auch etwas um Erwärmung.
Auch um die Randfeldstärke und somit Koronaentladungen zu reduzieren.
Mit dem einher geht auch eine Verminderung des Wellenwiderstandes und somit eine Erhöhung der natürlichen Leistung der Freileitung.
Wenn man jede Phase aus 3 oder 4 Leiterseilen zusammenstellt, ist ein weiterer Vorteil, dass das Verhältnis von Außenfläche zu Querschnitt günstiger ist. Die Leitung wird dadurch besser gekühlt und kann bei gleicher zulässiger Temperatur eine etwas höhere Stromstärke ertragen.
Bitte Groß- und Kleinschreibung verwenden. Danke.
Gleichspannung ist für die Übertragung großer Leistungen auf große Entfernungen effizienter. Deshalb wird für Höchstspannungsübertragungen Gleichspannung verwendet, z.B. für die geplanten links vom Norden in den Süden.
Wechselspannung hat den Vorteil, dass er sich leicht transformieren lässt, d.h. seine Spannung kann mit Hilfe von Transformatoren mit geringen Verlusten verändert werden. So kann die vom Generator erzeugte Spannung mit einem Transformator auf die für die Übertragung über größere Strecken erforderliche Hochspannung (380 000 V) herauftransformiert werden. Am Empfangsort über mehrere Zwischenstufen dann heruntertransformiert werden auf die bei uns übliche Netzspannung. Im Verbrauchsgerät ist dann erneut ein Transformator, der die Netzspannung für die von den meisten Geräten benötigte Niederspannung (z.B. 12 V) heruntertransformiert. Diese wird dann meist gleichgerichtet, da die elektronischen Geräte für ihren Betrieb Gleichspannung benötigen.
Diese mehrfachen Umwandlungen sind mit Gleichstrom nicht so einfach möglich.
Ja aber kommt jetzt Wechselstrom oder Gleichstrom bei Entfernungen von ca. 80km, 400km und 1500km zum Einsatz?
Das ist wie so oft eine Kosten - Nutzen - Überlegung. Dabei spielen natürlich auch die Kosten für die Wandler, Transformatoren und vor allem Wechselstrom - Gleichstromwandler, eine Rolle.
Ich meine, dass bei einer Entfernung von 80 km auf jeden Fall reine Wechselstromübertragung, bei 400 km evt. und erst recht bei 1500 km eine Hochspannungs - Gleichstrom - Übertragung verwendet wird.
Normalerweise kommt Wechselstrom zum Einsatz. Theoretisch wäre Gleichstrom in der Übertragung immer effektiver. Aber: Wie von Drehteller schon erläutert, kann man Gleichstrom nicht transformieren. Will man also auf einer Leitung Gleichstrom mit hoher Spannung übertragen, muß man zunächst den Wechselstrom hochtransformieren, dann gleichrichten, übertragen, anschließend wieder in Wechselstrom umwandeln, um ihn dann heruntertransformieren zu können. Diese Umwandlungen erzeugen natürlich Verluste. Jetzt ist es eine einfache Rechnung: die Übertragung per Gleichstrom ist dann effektiv, wenn die Umwandlungsverluste geringer sind als die Übertragungsverluste bei Übertragung als Wechselstrom. Und das ist eben erst bei Übertragung ab etwa 1500km der Fall. Deshalb gibt es nur wenige Gleichstromtrassen, diese übertragen aber sehr große Energiemengen über sehr weite Strecken.
In speziellen Fällen wie Seekabeln kann sich HGÜ auch schon bei kürzeren Strecken rechnen - Ist aber, wie gesagt, ein besonderer Anwendungsfall.
Naja, Freileitungen sind halt in der Regel nicht realisierbar, also kann ich die Luft als Isolator nicht verwenden, das ändert einiges an den Parametern der Gesamtinstallation.
Die Anwendung von Seekabeln ist immer weniger ,,besonders"! Corsica, Norwegen und England sind mit Kontinentaleuropa durch Unterseekabeln verbunden, weil bei Wechselstrom die Blindleistung in Kabeln viel zu gross ist.
Kurzum, die HGÜ ist rentabler ;-).
Es gibt noch deutlich mehr HGÜ-Strecken, z.B. auch Grichenland-Italien, Schweden-Polen (Schwepol), Deutschland-Schweden, Litauen-Schweden - selbst Deutschland-Dänemark.
Wechselstrom ist bei großer Entfernung viel Effizienter.
Mit Gleichstrom arbeiten nahezu alle Technischen Geräte, die haben dann immer ein Netzteil das Wechselstrom in Gleichstrom wandelt.
Nein, hier ist wieder einmal alles verkehrt!
Bei großen Übertragungs-Entfernungen (über 1000 km) ist Gleichstrom effizienter.
Mit Gleichstrom arbeiten keinesfalls nahezu alle technischen Geräte, sondern fast nur die kleinen mobilen Geräte des Alltags wie z.B. Handys, Kameras, Uhren, Hörgeräte, Smartphones u. dergl.
"sondern fast nur die kleinen mobilen Geräte des Alltags "
Was genau meinst du damit? Auch deinen PC könntest du mit Gleichspannung aus Batterien versorgen.
Ich muss hier hoffentlich nicht noch die Reihe der Beispiele erweitern für "kleine mobile Geräte des Alltags". Die Unterschiede liegen hier an der zweckmäßigen Versorgungs-Schnittstelle für den Betrieb:
Den PC, soweit Laptop, Tablett oder sonstiges kleines mobiles Gerät, versorgt man notgedrungen mit Gleichstrom, weil mobile Stromquellen für die Hemdentasche eben nur als Gleichstromquellen nur Verfügung stehen. Wie sollte man das auch anders organisieren? Das ist doch eine rein praktische Frage!
Den PC, soweit Desktop-PC oder sonstiges stationäres Gerät, versorgt man notgedrungen mit Wechselstrom, weil hierzu Kleinbatterien für PC samt Peripherie völlig unwirtschaftlich und unpraktisch wären und die gewöhnlichen Haushaltssteckdosen eben nur Wechselstrom liefern. Wie sollte man das auch anders organisieren? Das ist doch eine rein praktische Frage!
"Auch deinen PC könntest du mit Gleichspannung aus Batterien versorgen."
Ja, warum denn nicht? Du kannst auch nahezu alle Haushaltsgeräte mit Gleichstrom versorgen. Was hindert Dich denn daran, bei Deinem Desktop-PC das Netzteil auszubauen und durch Batteriebehälter zu ersetzen, die Du regelmäßig mit 5-Volt-Batterien/Akkus (3 mal 1,5 V) und 12-Volt Batterien (8 mal 1,5 V) bestückst? Jedem Tierchen sein Plaisierchen! Für die Elektroheizung darfst Du schon den alten Kohlewagen reaktivieren zur Anlieferung der Batterien rund um die Uhr. Das funktioniert schon, wenn man von der Lebensdauer des Schalters absieht, aber der lässt sich auch verstärken!
"Ich muss hier hoffentlich nicht noch die Reihe der Beispiele erweitern "
Nein, ich entwickle solche Dinge. Daher war ich neugierig.
"Das ist doch eine rein praktische Frage! "
Aus meiner Sicht nein, es hat mit einfachsten, aber knallharten konstruktiven Sachzwängen zu tun.
" weil mobile Stromquellen für die Hemdentasche eben nur als Gleichstromquellen nur Verfügung stehen."
Da denke ich anders. Die IC, die seit über 50 Jahren zuerst als einfache Logikschaltungen und ab dann auch in Form komplexerer elektronischer Schaltungen zur Verfügung stehen, können nur mit Gleichspannung betrieben werden, jedenfalls vorwiegend. Auch analoge Operationsverstärker müssen mit Gleichspannung betrieben werden.
Ausgehend von diesem rein technisch vorgegebenen Zwang, benötigt man eine gut stabilisierte Gleichspannung, der Rest kommt von alleine. Ich betrachte das als schlichten technischen Sachzwang von unten heraus, denn die zu versorgende Schaltung hechelt nach Gleichspannung.
Selbst wenn kleine mobile Stromquellen Wechselspannung liefern würden, so wären die Verbraucher (wie eine elektronische Steuerung, die auch in einer Unmenge von Maschinen vorkommen) damit nicht einverstanden.
Oder anders: ohne Gleichspannung gäbe es die heutige Elektronik nicht, jedenfalls nicht so, wie wir sie aktuell erleben.
Deine Aussage "Mit Gleichstrom arbeiten keinesfalls nahezu alle technischen Geräte, sondern fast nur die kleinen mobilen Geräte des Alltags " habe ich vielleicht auch nicht richtig verstanden. Denn, wie schon erwähnt, auch die elektronischen Steuerungen der allermeisten Maschinen benötigen ihn zumindest für sich selbst, nach außen hin nicht unbedingt, weil oft Motoren etc. betrieben werden.
Da wird es aber höchste Zeit, dass Du Dich endlich einmal übst in der Unterscheidung von
1. "kleinen mobilen Geräten des Alltags", „stationären Geräten“, Haushaltsgeräten und dergl. einerseits und
2. elektronischen Bauelementen, elektronischen Komponenten und dergl. andererseits.
Die unter 2 genannten Dinge werden bekanntermaßen in aller Regel mit Gleichstrom versorgt, danach hat aber hier niemand gefragt, davon hat hier niemand geredet, von der Geschichte der Elektronik genauso wenig. Damit verfehlst Du völlig das Thema!
Ich redete oben von den Versorgungsschnittstellen bei Geräten des Alltags.
- Das ist in normalen Haushalten die Steckdose mit 230 V Wechselstrom für die Primärseite von Akku-Ladegeräten und für Haushaltsgeräte aller Art.
- Das ist bei "kleinen mobilen Geräten des Alltags" (beispielhafte Aufzählung siehe oben) die Sekundärseite von Ladegeräten oder die Halterung von Batterien bzw. Akkus, im Bereich von 3-12 Volt Gleichspannung.
Diese tradierten technischen Gestaltungen entspringen rein praktischen Zwängen und sind theoretisch völlig bedeutungslos. Soweit in ein alltägliches Haushaltsgerät Elemente oder Komponenten für Gleichstrom verbaut werden, werden ggfs. die erforderlichen Wandler gleich mit eingebaut. Das hat also weder theoretisch noch praktisch irgend eine Bedeutung für die Stromversorgung des Gerätes. Genau das versuchte ich doch oben bereits mit dem Beispiel der abartig unpraktischen Versorgung von PC oder Elektroheizung zu veranschaulichen!
Was ist denn jetzt daran so schwer zu verstehen?
Vorteile HGÜ:
Nachteile:
Insbesondere bei weiten Entfernungen wird HGÜ rentabel.
*skin - engl. Haut
Hochspannungs-Freileitungen sind verdrillte Leiterseile. Der skin-Effekt kommt hierbei allerdings aufgrund der niedrigen Netzfrequenz von 50 Hz erst bei großen Querschnitten zum tragen.