Warum ist der Leiterquerschnitt vom elektrischen Strom abhängig?
Hallo,
kann mir jemand folgenden Sachverhalt erklären: Wenn ich eine Versorgungsleitung von einem elektrischen Verbraucher berechnen möchte ist der Querschnitt bekanntlich abhängig von der Leiterlänge und maximalen Strom, den man über die Leistungsaufnahme und die (konstante) Versorgungsspannung berechnen kann.
Meine Frage ist nun warum hier der Strom aber nicht die Spannung hinsichtlich des Querschnitts wichtig ist.
Anders formuliert: Könnte ich einen Backofen problemlos an einem Klingeldraht betreiben, wenn ich ihn mit 10.000V statt mit 320V bei gleicher Leistung versorge?
9 Antworten
Der Strom erwärmt den Leiter (durch Widerstand) und verirdacht (durch den Widerstsnd) eine Spannungsabfall. Ersteres ist für den Leiter, letzteres für den Verbraucher relevant. Es sind also 2 Kriterien zu beachten.
Erwärmung: je nach verlegeart (in der Erde, in der Luft, unter Putz, Umgebungstemperaturen) und Bündelung ergibt sich die max. zulässige Stromstärke (Ampere) und damit die zulässige Absicherung.
Spannungsabfall: Je nach Länge muss der passende Leiter (Querschnitt) für die zu erwartende Last ausgewählt werden. Mehr als 5% Spannungsabfall nimmt man in Summe nicht hin. Bei Dauerlasten reduziert man das weiter. Bei Gelegenheitslasten nimmt man besser das billige, dünne Kabel.
Warum ist der Leiterquerschnitt vom elektrischen Strom abhängig?
Falsche Fragestellung. Der Leitungsquerschnitt ändert sich nicht durch den Strom. Der Querschnitt ist im Normalfall eine feste Größe.
Du hast mit deiner Ausführung prinzipiell recht.
Strom beschreibt ja die Menge an Elektronen, die durch einen Leiter fließt. Je mehr Elektronen durch ein Kabel wollen, desto breiter sollte ja auch der Leiter sein. Ansonsten wird der Widerstand aufgrund von Kollisionen zu groß, und es wird viel Energie in Wärme umgesetzt.
Das mit 10.000V statt 320V (oder manchmal nur 230V) für deinen Backofen ist eine gute Idee und würde so wohl prinzipiell funktionieren.
Aber hast du schonmal eine Sicherung für 10kV gesehen? Auch ist natürlich die Isolierung viel aufwändiger. Deshalb hat sich in Deutschland einfach ein 3 phasiges 230V Netz im Niederspannungsbereich durchgesetzt.
Im Industriebereich gibt es aber sehr wohl auch Motoren, bzw. Generatoren, die am 10kV Netzt hängen.
Danke! Gut und verständlich geschrieben. Gibt es einen Ausdruck für: Je mehr Elektronen fließen sollen, desto größer muss der Leiter sein?
Von der Spannung merkt ein Kabel eigentlich nichts. Der Strom jedoch, also die Anzahl der Elektronen die hindurchgehen, führen zu einer Erwärmung des Kabels, wegen des [kleinen] Widerstandes des Kabels. Der Widerstand ist geringer bei einem grösseren Querschnitt. Das heisst, grösser Querschnitt = kleinere Erwärmung bei gleichem Strom.
Der Grossteil der Spannung liegt am Verbraucher an, nicht am Kabel selber.
[Steckdose Phase - Kabel - Verbraucher - Kabel - Steckdose Nullleiter]
Desto grösser ein Widerstand, desto grösser ist die Spanungsdifferenz von der einen zur anderen Seite.
Links kommen 230V, dann sind über den Verbraucher z.B. 228V, das heisst, die beiden Kabel haben jeweils noch 1 Volt differenz von der einen Seite zur anderen.
Beim Kabel ist die "gemessene" Spannung also viel kleiner als beim Verbraucher (Weil der Widerstand des Kabels viel kleiner ist als der des Verbrauchers), aber der Strom ist der selbe.
Spannung muss man immer von einem Ort zu einem Anderen Ort messen, also sozusagen ein Vergleich. Die Steckdose hat 230V von der Phase zum Nullleiter. Sozusagen ein Berg mit 230m Höhe...
Hallo
Wenn der Klingeldraht doppelt liegt und in Moskau an 10 000 Volt angeschlossen ist , kann es sein , das an deinem Backofen nur noch 85 Volt ankommen.
(Habe es nicht aus gerechnet.)
Jetzt im Ernst:
Querschnitt bekanntlich abhängig von der Leiterlänge und maximalen Strom,
Nein: der Querschnitt ist nicht "abhängig" von der Leiterlänge.
Es geht um den Spannungsverlust, der nicht zu unterschätzen ist.
(Auch Sicherheitstechnisch, weil im Kurzschluss-Fall nicht die Stromstärke fließt, die fließen müsste um die Sicherung ab zu brennen.)
Aus der Leiterlänge und dem max zulässigen Spannungsverlust wird der NOTWENDIGE Querschnitt berechnet.
warum hier der Strom aber nicht die Spannung hinsichtlich des Querschnitts wichtig ist.
Beim Spannungsverlust bzw. resultierenden Leitungsverlust geht die Größe des Stromes zum Quadrat ein.
Das bedeutete im Rückschluss, das der Querschnitt die ENTSCHEIDENTE Größe ist.
Die Formel lautet dann:
P(verlust) = R(verlust) x I²
Ein Beispiel aus der Praxis von einer Pfuschfirna:
Kabellänge 750 Meter, Querschnitt 16 mm² ,
Absicherung 35 Ampere(bitte keine Kommentare deswegen),
Bei einer Stromstärke von 18 Ampere beträgt die Spannung noch 132 Volt.
Hoffe du verstehst das.
Gruß
Danke dir!
Eine Sache verstehe ich aber noch nicht. Die Erwärmung kommt ja durch eine elektrische Leistung zu stande. P=U×I Spannung als auch Strom gehen hier aber "gleichberechtigt" ein. Gibt es eine Gesetzmäßigkeit/Formel die zeigt, dass der Strom für die Erwärmung maßgeblich ist?