Einsatzzwecke der Stromarten?
Hallo!
Ich habe im Internet recherchiert und bin zur Erkenntnis gekommen, dass Gleichstrom bei Batterie oder Akku eingesetzt wird und Wechselstrom aus der Steckdose rauskommen.
Wieso?? Was ist denn der Sinn, dass man bei der Batterie ein Gleichstrom hat und bei Steckdose jetzt Wechselstrom?
und wann wird Mischstrom eingesetzt und wie wird das erzeugt?
10 Antworten
Trockenbatterien und Akkus arbeiten auf chemischer Basis. Durch die Unterschiedlichen Eigenschaften von verschiedenen Metallen entsteht ein Ungleichgewicht und die Elektronen beginnen zu wandern und transportieren Metall von einer Seite zur anderen. Wenn dann der eine Pol mit dem anderen Metall überzogen ist dann endet das Leben der Batterie. Bei Akkus ändert sich die Zusammensetzung der Pole und das wird beim Laden wieder rückgängig gemacht. Das erklärt sicher warum kein Wechselstrom aus einer Batterie kommt. Bei der Erzeugung von Strom mit mechanischer Energie wird eine Spule in einem Magnetfeld bewegt und kommt dabei einmal am S und dann wieder am N-Pol vorbei. KLar das da einmal Strom in die eine und dann wieder in die andere Richtung gedrängt wird.
Wechselstrom ist leichter transformierbar und für manche Einsatzzwecke notwendig. Ein normaler E-Herd wäre besser mit Gleichstrom zu betreiben, ein Induktionsherd aber geht nur mit Wechselstrom. Wechselstrom bewegt sich immer hin und her und hat so bei uns mit 50 Schwingungen pro Sekunde 100 Null Durchgänge. Das danken die Lichtschalter denn bei Glöeichstrom gibt es jedesmal große schwer zu löschende Abreißfunken und nach kurzer Zeit wären die Schalter verzundert und nicht mehr einsatzfähig. Bei Gleichstrom würde wie bei einer Batterie bei Materialänderung Ständig Material transportiert werden und irgendwann gibt es dann bei den Übergängen auf einer Seite keine Leitung mehr.
Andererseits hat Gleichstrom weniger Verluste und kommt mit kleineren Querschnitten aus. Denn bei Wechselstrom wandern durch den Skinn-Effekt die Elektronen nach außen und in der Mitte tut sich nichts., Daher gibt es bei hohen Strömen auch Hohlleiter oder mehrere parallele Leiter die die Röhre simmulieren. War nur ein kleiner Einstieg
Wechselstrom hat den vorteil, dass er leichter zu transofmiren und zu schalten ist. gleichstrom hat im großen maß (viel spannung und strom) das massive problem, dass schaltlichtbögen nicht verlöschen, weil es im gegensatz zum Wechselstrom keinen sogenannten Nullspannungsdurchgang gibt. das ist der punkt, an dem beim Umpolen kein Strom fließt. hier reißt in der regel beim Wechselstrom der Schaltufnke ab.
Wechselstrom lässt sich auch leichter in der Spannung wandeln. hier braucht es nur einen Transformator: 2 Spulen mit gemeinsamem Eisenkern. das ist deshalb so enorm wichtig, weil bei unserer haushaltsüblichen Spannung die enormen Leistungen die wir so brauchen kaum transportiren lassen und schon garnicht über weite Strecken.
nehemen wir mal an, wir wollten eine Kochplatte mit 2 kW betreiben. das sind bei 230 Volt ca. 8,7 Ampere. jetzt sagen wir mal, die Leitung bestehend aus 12,5 mm dicken Kupferkabeln (120 mm²) vom Kraftwerk zu dir wäre 4 km lang. dann hat alleine sie einen Widerstand von rund 1,2 Ohm.
da jeder elektrische Leiter einen Widerstand darstellt, würde das nach dem ohmschen gesetz bedeuten, dass auf dem Weg zu dir bereits gute 10 Volt verloren gingen. und das ist nur ein einziger Heizlüfter... stell dir mal vor, das halbe Dorf will Plätzchen backen... dann würde irgendwann statt den Öfen die Umwelt geheizt...
jetzt gehen wir mal davon aus, dass beim kraftwerk ein Trafo steht, der aus 230 Volt 23.000 Volt macht und am Dorfrand einer der aus den 23.000 Volt wieder 230 Volt. dann sieht die Rechnung ganz anders aus. dann fließen nämlich für deinen heizlüfter nur noch 8,7 mA (0,0087 A) demnach erzeugt der Heizlüfter nur noch einen Spannungsverlust von 0,01 Volt. von 23.000 Volt ist das rein garnichts. jetzt kann auch das ganze Dorf Plätzchen backen, ohne dass das Licht ausgeht. im schlimmsten fall merkt man vielleicht dass das Licht ein klein wenig gedimmt wird. das ist in der vorweihnachtszeit, wenn überall die Lichter und die öfen und die fernseher an sind garnichft so unüblich, da man aber keine direkten vergleichswerte hat, merkt man das als beobachter nicht mal...
mach mal den Wasserkocher in der Küche an, und achte dann mal auf das Licht in der Küche, dann kannst du den effekt von dem ich eben berichtet habe, vielleicht sogar sehen...
lg, Anna
Das hat einen ganz einfachen Grund:
Wechselstrom/-Spannung lässt sich sehr einfach generieren (um den Begriff "erzeugen" zu vermeiden) und auch sehr einfach auf andere Spannungen (z. B. für verlustärmeren Transport über große Distanzen) transformieren. Wechselstrom eignet sich (speziell in mehrphasiger Version) auch vorzüglich für den Betrieb von Motoren und kann ohne Wandlung auch für Widerstandsheizungen verwendet werden. Wechselstrom eignet sich aber nicht für die meisten elektronischen Schaltungen, die meist Gleichstrom/-Spannung benötigen. Wechselstrom lässt sich aber auch mit sehr einfachen Mitteln zu Gleichstrom "gleichrichten".
Gleichstrom/-Spannung lässt sich auf einfachem weg galvanisch durch Batterien und schon etwas komplizierter mechanisch über Gleichspannungsgeneratoren bereit stellen. Die galvanische Methode mit den Batterien beschränkt sich auf sehr kleine Energiemengen. Gleichstrom ist nur mit komplizierten und teuren elektronischen Wandlern transformierbar, hat aber dann im Höchstspannungsbereich Vorteile beim Transport über Distanzen jenseits von 1000den Kilometern. Gleichspannung eignet sich nicht direkt für die gigantische Menge von Drehstrommotoren in Industrie und Haushalt (dafür sind aufwändige/teure Wandler erforderlich) und so ist das - neben der schlechten transformierbarkeit der Hauptgrund dafür, dass wie Wechselstrom (besser gesagt drei Phasen Wechselstrom) in unseren Versorgungssystemen haben.
Mischstrom gibt es nur ungewollt (Wechselstrom mit Gleichstromanteil), es gibt aber Allstrom-Geräte, die sowohl an Gleichstrom als auch an Wechselstrom uneingeschränkt funktionieren. Ein Beispiel dafür ist die aus der Mode gekommene Allgebrauchsglühbirne.
Hallo Wohhnung,
Vieles wurde Dir hier ja schon erklärt. Batterien liefern Gleichstrom, weil die Stromerzeugung ein chemischer Prozess ist, der zwangsläufig den Gleichstrom bedingt. Die Entscheidung für den Wechselstrom im Energieverteilnetz ist historisch bedingt, weil sich die Wechselspannung leicht transformieren lässt, und so viel Energie bei der Übertragung gespart werden konnte.
Nun aber werden die Netze immer größer und der Vorteil des Wechselstromnetzes wird nun zum Nachteil. Das Energienetz der Zukunft wird ein Gleichstromnetz nwr5den, zumindest bei der Fernübertragung. Bei unserem bisherigen Wechselstromnetz geht ein Drittel der Leistung, die von den Kraftwerken zur Verfügung gestellt wird, bei der Übertrgung verlorn, bei einem Gelcihstromnetz der Zukunft sind es maximal 8 Prozent. Die moderne Elektronik macht das möglich. Transformatoren und Überlandleitungen in Wechselstromtechnik haben zu große Verluste. Du kannst das schon in den modernen Steckernetzteilen feststellen: Trafonetzteile haben einen Wirkungsgrad von gerade mal 60 Prozent, während Schaltnetzteile einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent erreichen.
Die Verluste im Wchselstromverteilnetz verteilen sich aber anders. Sie bestehen aus Ummagnetisierungsverlusten in den Transformatoren, dem Spannungsabfall auf den Leitungen und den Laufzeitverschiebungen, wenn der Wechselstrom über unterschiedlich lange Leitungen zum Verbraucher geleitet wird. Die unterschiedlich langen Leitungen führen zu Phasenverschiebungen, die dann einen direkten Verlust in der Leitung zur Folge haben. Deshalb wird zumindest das Weitverteilsnetz der Zukunft ein Gleichstromnetz sein. Das erste Gleichstromübertragungsnetz wurde bereits 1975 zwischen Mozambique und Südafrika in Betrieb genommen. Moderne Halbleiter lassen die Umsetzungsverluste weiter sinken.
Es hat einen gewaltigen Vorteil, Wechselstrom im Fernnetz einzusetzen. Denn dieser Strom kann durch die Nutzung von Transformatoren nahezu beliebig in der SPannung geändert werden, mit relativ geringen Verlusten. Transformatoren wandeln den Strom in magnetische Felder um, die von einer anderen Spule wieder in Spannungen umgewandelt werden. Die Anzahl der verwendeten TrafoWicklungen und die Drahtdicke entscheidet darüber wie viel Spannung auf der "Sekundärseite" rauskommt und wie viel Spannung dort gezogen werden kann.
Bei der Fernübertragung wird der Wechselstrom ebenfalls durch Transformatoren auf sehr hoe SPannungen hochtransformiert, dadurch wird der Widerstand der Drahtleitungen weniger ein Störenfaktor, die Überlandleitungen würden glühen, wenn sie nicht mit 300.000 Volt, sondern mit 220V betrieben werden müssten.
Batterien sind immer Gleichspannungs-Lieferanten, nur durch eine zusätzliche Schaltung lässt sich aus dieser Spannung eine Wechselspannung generieren. Die Umwandlung einer Wechselspannung in eine Gleichspannung ist dagegen sehr einfach durch einen Gleichrichter.
Die Drahtdicke entscheidet, wieviel Strom gezogen werden kann. Die Zahl der Windungen in den Wicklungen entscheidet über die Spannung.
Was ein Gleichrichter aus Wechselspannung erzeugt, ist zwar, großzügig beurteilt, eine Art Gleichspannung, ist aber in Wirklichkeit eine Folge einzelner Sinushalbwellen und pulsiert so stark im Takt der Netzfrequenz, daß sie für Radios, Rechner usw. nicht zu gebrauchen ist. In einem Verstärker wäre nur Brummen zu hören. Diese gleichgerichtete Spannung muß erst mit einer Siebschaltung geglättet werden. Siehe z.B. die Spannungskurven hier:
Erst wenn man die Spannung zusätzlich mit einer Regelschaltung stabilisiert, hat man Gleichstrom in ungefähr dem Sinn, wie man den Strom aus einer Batterie Gleichstrom nennt.
Was ist ein Skin-Effekt und was ein Hohlleiter - meinst du, du hilfst dabei dem Frager? Und simulieren brauchst du auch nicht.