Warum ist Wechselstrom auf weiten Strecken verlustarmer?
3 Antworten
Wechselstrom ist gar nicht verlustärmer. Da gehen unterschiedliche Effekte ein (induktive und kapazitive Blindwiderstände, Skin-Effekt, Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung), die dem widersprechen.
Gerade bei sehr langen Übertragungswegen setzt man eher auf Gleichstrom.
Beispielsweise bei recht langen Erd- und Seekabeln (ab einer Entfernung von etwa 750 km aufwärts).
Siehe beispielsweise auch:
- https://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung#Energieübertragung_über_weite_Entfernungen
- https://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung#/media/Datei:HVDC_Europe.svg
Warum man trotzdem oftmals eher Wechselstrom verwendet, liegt daran, dass man Wechelstrom leichter zu höheren/niedrigeren Spannungen transformieren kann. Und bei hohen Spannungen (und entsprechend niedrigerer Stromstärke bei gleicher Leistung) sind die Verluste geringer als bei niedrigen Spannungen (und entsprechend höherer Stromstärke bei gleicher Leistung).
ist er an sich garnicht.
es geht eigendlich darum, dass sich die elektrische energie bei größerer spannung verlustärmer übertragen lässt. und die einfachste variante, aus viel strom bei kleiner spannung hohe spannungen bei wenig strom zu machen ist und bleibt der transformator - kurz trafo
die spannung ist quasi der druck, der den strom gegen den widerstand zum fließen bringt. und da ja auch die kabel widerstände sind, hilft hier eben eine hohe spannung, diesen widerstand leichter zu überwinden.
gleichzeitig, gehen wir mal von einer konstanten leistung aus, hast du ja auch weniger strom zu übertragen, was die sache zusätzlich erleichtert.
du kannst bei doppelter spannung....:
- die gleiche leistung mit dem gleichen kabelquerschnitt 4 mal so weit übertragen
- über das gleiche kabel und die gleiche länge die vierfache leistung übertragen
- den querschnitt der übertragungsleitung 4 mal so dünn auslegen. wo voher theoretisch 16 mm² erforderlich wären, reichen dann 4 mm² aus.
das Telekolleg (bayrischer rundfunk) hat dafür eine sehr schöne informationssendung parrat so ab 10:10 wird das mit dem hoch und runter spannen gut erklärt. ich empfehle aber die gesamte folge zu sehen.
lg, Anna
Ist er nicht (induktive und kapazitive Blindwiderstände),
aber er lässt sich leichter auf höhere Spannungen umformen (Transformator) was die Übertragungverlustärmer gestaltet.
Natűrlich ist er verlustärmer. Durch Stromfluss erwärmen sich die Leitungen. Höherer Strom = höhere Wärme = höherer Verlust.
Durch die höhere Spannung sinkt der Strom, somit die Verluste.
Das ist eben nur die halbe Wahrheit, frühe rwaren eigentlich nur Gleichstrommotoren in der Drehzahl regelbar (Straßenbahn) damit waren hier Gleichstromleitungen sinnvoll. Seit den 90ern gibt es Frequenzumrichter so das die Gleichspannung nicht mehr notwendig wäre aber oft noch existiert.
Der viel wesentlichere Unterschied ist aber die Spannung:
- U-Bahn: 750 V
- "große" Bahn: 15 kV
Die "Erzeugung" der 15 kV (die man wegen der großen Distanzen haben möchte) geht (bzw. ging früher) leichter mit Wechselstrom, daher nimmt man diesen. Hat also auch historische Gründe. In Italien fährt die Bahn mit 3 kV Gleichspannung.
Das Problem ist, das die Oberleitung/Stromschiene bei höheren Strömen dicker sein muss, um die Verluste gering zu halten. Und je höher die Spannung, desto niedriger kann der Strom sein. Die U-Bahn benutzt 750 V Gleichstrom, ein Zug(teil) hat ca. 720 kW, so das sich ein Strom von rund 1000 A ergibt. Die DB benutzt Wechselspannung mit 15000 V, maximaler Strom für "normale" Züge sind 600 A, das gibt ca. 9 MW Leistung.
Die Technik in einer E-Lok ist dafür aber aufwendiger. Die 15 kV werden in der Lok runtertransformiert auf ca. 1000V, in Gleichstrom gewandelt, der dann in Drehstrom für die Fahrmotoren gewandelt wird. Braucht viel mehr Technik, als wenn da gleich schon Gleichstrom ankommt, insbesondere spart es einen großen Transformator im (U-Bahn) Zug.
Gab es mal einen Beitrag im Zugfunk Podcast zu...
Die U Bahnen (in München) kriegen alle Gleichstrom. Mir wurde gesagt, dass man es davor gleichrichtet, da es nicht so lange strecken sind. Aber bei der DB wird ja wechselstrom benutzt. Sind ja viel größere Strecken.