Sternpunktverschiebung ohne Neutralleiter?
Hallo Leute,
Kann mir jemand erklären, warum es ohne Neutralleiter zur Sternpunktverschiebung kommt? Und was genau bedeutet Sternpunktverschiebung?
Der Sternpunkt hat bei symmetrische Belastung doch das Potenzial 0V, verändert sich das Potenzial dann?
Liebe Grüße
6 Antworten
Also du gefragt hast welches potential dann der Sternpunkt hat ist mir aufgefallen das er immer noch das gleiche Potential haben muss.
Kurz mal dazu warum ich mich mit der Sternpunktverschiebung "grob" beschäftigt habe. Ich habe in einem Vorschungslabor arbeiten durchgefűhrt und versehentlich den Haupt N abgeklemmt. Damit habe ich 2 Kűhlschränke, die bis Minus 80 grad gingen, fûr je 30 000 DM geschrottet.....An einer anderen Steckdose waren nur 127V.
Durch deine Frage bin ich nun darauf gekommen das sich gar nichts "verschiebt" , es wird nur so genannt weil scheinbar der Null Bezugspunkt nicht mehr stimmt.
1) Man misst ja immer zwischen 2 Potentialend.
2) nehmen wir Zwei Messpunkte , nennen wir einen Oben und einen Unten
3 ) zwischen Oben und Unten Messe ich +480V
4) drehe ich die Messspitzen messe ich zwischen Unten und Oben -480V
5 ) habe ich Wechselspannug bleiben die Messspitzen wo sie sind, da sich aber die Polen ständig ändern wird nur 480V angezeigt
6 ) wir setzen nun in die Mitte einen neuen Messpunkt und nennen ihn Null
7) messe ich nun von 0 nach Oben habe ich 240 V
8) messe ich von 0 nach Unten sind es auch 240V
9) von Unten nach Oben, oder umgekehrt bleibt es bei 480V ( Bild 1)
Die grűnen Pfeile habe mit 5 cm beschriftet damit du siehst was bei gleichlangen aber um 120 grad verschobenen Phasen passiert (zur besseren Anschauung reichen 2 Phasen )
10) nun nehmen wir die 2 Potentiale (Phasen ) und verschieben sie um 120 grad zueinander ( Bild 2)
11) jeder Spannungspfeil bleibt 5 cm lang, was 240V entspricht , gegen Null gemessen
12 ) misst man nun aber wieder Zwischen den Spitzen der Spannungspfeile ( Bild 3) erkennt man das der " Weg" kűrzer geworden ist .
Es sind nun keine 480V mehr sondern 416V ( ÷ Wurzel 3 = 240V. ....)
Wûrde man das Masstäblich machen und die Länge des Pfeil messen und umrechnen käme 416 V raus ( zeichnerische Lösung )
13 ) Bei Bild 4 ziehen wir uns nun den Null zur Steckdose und hängen einen Widerstand zwischen L1 und Null und einen zwischen L2 und Null
An beiden sind jetzt 240V gegen Null
14) trennt man nun den Haupt N durch ( Bild 5 ) liegen die beiden Widerstände in Reihe an 416V zwischen L1 und L2
Die Spannung teilt sich nach dem bekannten Gesetz auf......
Was man nun sieht das sich am Trafo nichts verschiebt.
Wenn man das zb als eine FI Gruppe betrachtet und am FI den Haupt N abgeklemmt, sind nur die Stromkreise an diesem einen FI betroffen.
Kann ja nur so sein, sonnst wäre ja das ganze Wohngebiet am Trafo betroffen. ...
Man kann ja nun auch an Phase 3 einen FI-LS hängen und einen seperaten Hauptnull hinziehen. Dann sieht man das der Sternpunkt immer noch Null ist . ( Bild 6)
Wie das nun aussieht , mit den Spannungen an den 3 Widerständen , wenn Du den Null von Phase 3 auch auf den Null von Phase 1 und 2 ziehst ( normales 5 Adrigen Kabel am Abgang eines FI) das kannst du selbst mal einzeichnen.
Wie man sieht "verschiebt " sich aber nix . Es erscheint nur so als ob der Bezugspunkt "weg " . Es ist schlicht und einfach eine Reihenschaltung.
Ziehst du ALLE Geräte an L1 oder L2 raus passiert in diesem Beispiel nichts mehr.
Danke für deine großartige Arbeit! Wirklich, dass du dir soviel Mühe für mich gegeben hast! Ich bin heute leider etwas zeitlich eingespannt, daher werde ich deine Zeichnungen und Antworten morgen genau studieren, um deiner großartigen Arbeit gerecht zu werden. So etwas erlebt man nicht alle Tage, dass sich ein Mensch so bemüht und seine Zeit opfert! Großes Dankeschön! Schönen Abend!
so ne sternschaltung ohne neutralleiter wie sie z.B. für einen elektromotor anwendung findet, ist ja quasi eine gemischte schaltung. also eine mischung aus reihen und parallelschaltung.
dadurch dass sich die verläufe der drei wechselströme verschoben abspielen, daher auch der begriff phase, fließt der strom quasi in alle möglichen richtungen.
machen wir einfach mal eine momentaufnahme, wenn L1 am oberen scheitelpunkt ist, also die spannung gerade am höchsten. sagen wir es wären +400 Volt. dann sind L2 und L3 im gleichen Moment bei jeweils - 200 Volt. so fließt der strom gleichmässig wieder ab, und das theoretische potenzial zwischen dem nulleiter und dem sternpunkt ist 0. in der praxis wird man das so gut wie nie haben.
machen wir das ganze einmal etwas unsymetrisch. in dem wir, sagen wir eine phase weg nehmen. dann haben wir eine reihenschaltung und die 400 volt teilen sich jeweils 200 volt auf. vorrausgesetzt, die beiden restlichen phasen werden gleichmässig belastet.
dann wäre das potenzial am "sternpunkt" der ja dann nur noch ein mittelpunkt ist, 200 volt.
lg, Anna
im sternpunkt genau selbst ja,. aber an den anschlüssen, da fließen sie eben unterschiedlich.
lg, Anna
Wenn die sich im Sternpunkt aufheben fließt den ein Strom über l2 und l3 zurück?
Und warum tritt eine Sternpunkt Verschiebung nur bei fehlendem neutralleiter auf?
sagen wir mal, wenn die drei phasen eine strömung auf see darstellen, ist der neutralleiter der anker, der das schiff auf position hält.durch die niderohmige verbindung zum mitteplunktleiter des transformators hält er den sternpunkt bei (nahezu) 0 volt...
lg, Anna
Bei à Belastung fliest der Strom ûber die Phasen zurűck.
Diese sind ja 120 grad Phasenverschoben.
Ist L1 zb grade bei 100% in der Positiven Halbwelle ( Strom fliest raus), dann sind L2 und L3 in der negativen Halbwelle und fűrhen den Strom zurűck zum Sternpunkt.
Man braucht keinen N
Da die Last an jeder Phase gleich groß ist ( gleicher Widerstand ) teilt sich die Spannung gleichmäsig an den Widerständen auf. Je 400 V
Ist die last unsymetrisch wird zb am Widerstand von L1 (zb 10 ohm) mehr Strom gezogen als ûber L2 und L3 ( zb 20 ohm und 40 ohm) zurűck gefűhrt werden kann.
Nun schliest man den N am Sternpunkt an. Dieser fűhrt den Strom zurűck.
An den Verbrauchern liegt nun 240V an.
Fällt nun der N weg (zb Kabelbruch, vergessen anzuklemmen.....) teilt sich die Spannung an den Widerständen auf .
Das verhält sich nun ähnlich wie eine Reihenschaltung : am grösten Wiederstad ist die gröste Spannung.
Da kann es jetzt sein das an deinem Kűhlschrank 386V sind und am TV 134V und an der Waschmaschiene 227V.
Dein Kűhlschrank ist dann kaputt.....
Der Sternpunkt als solches ( materiell) verschiebt sich natűrlich nicht. Der gedachte Bezugsmesspunkt (0v) " verschiebt" sich .
Die oberen Kontakte der Widerstände sind die Phasen an den Steckdosen, die unteren der Null der Steckdose. Rot ist der Weg des Stromes von L1 kommend und zurűck zum Sternpunkt.
Hättest du in der untern Zeichnung nur 2 Wiederstände (zb an L2 und L1)wûrde sich die 400 V auf die beiden verteilen.
Zb 200 V und 200 V wenn beide gleich groß sind
Oder 10 V und 390V bei entsprechenden Widerstandverhältnisses.
Ist nur ein Wiederstand am Netz passiert nichts.
Wird der Stromkreis denn jetzt über die Phasen geschlossen? Ich habe noch nicht ganz verstanden warum die Stern Verschiebung jetzt Eintritt ohne neutralleiter mit unsymmetrische belastung
Ich versuche es dir mal punkt fur punkt zu erkläreN.
1.)Bei Symetrischer Last wird der Stromkreis auch ûber die Phasen geschlossen . Wenn eine in der Positiven Halbwelle ist sind die andere in der Negativen Halbwelle ( und Umgekehrt )
2.)Da braucht man ja keinen N ( zb Motor )
3.)Die 3 Wicklungen am motor haben gleich grose Widerstànde und an jedem sind 400V. Dafûr sind sie gebaut.
4)Bei unsymetrischer Last wird der N an der Verbindung der 3 Wicklungen am Generator (Sternpunkt) angeschlossen und als Bezugspunkt 0V deviniert.
5)Bei unsymetrischer Last und ohne N wird der Stromkreis auch ûber eine oder beide Phasen geschlossen.
Verfolge mal die Rote Linie.
6)Bei angeschlossenen N fliest der Strom von L1 Richtung N und hat zu N 240V
7)Dazwischen ist der Widerstand. An ihm sind 240V. Der Strom fliest ûber N zum Sternpunkt zurűck.
8)Bei Unterbrechungen vom N fliest der Strom von L1 ( positive Halbwelle ) ûber den Widerstand.
9)Er kann nicht auf N zurűck.
10)Also sucht er sich einen Weg.
11)zb ûber den Widerstand von L2 ( negative Halbwelle) und durch die Phase L2 zum Sternpunkt
12) zwischen L1 und L2 sind aber 400V
13)Diese 400 V teilen sich nun an den Widerständen auf.
14)Zb 10 V und 390V , da die Widerstände aber fûr 240V gebaut sind ist das Geräte mit 390V kaputt
15)Oder 200 V und 200 V, je nachdem wie gross die Widerstände sind.Die angeschlossen Geräte funktionieren in diesem Fall nicht oder mit falscher Leistung.
16)Ist auch ein Widerstand an L3 angeschlossen fliest der Strom von L1 (positive Halbwelle ) zum Widerstand. Kann ûber N nicht zurűck. Er kann jetzt ûber die Widerstànde an L2 und L3 ûber die Phasen (Negative Halbwelle ) zurűck zum Sternpunkt.
17)Zwischen L1 , L2 und L3 liegen je 400V an .
18)Die Widerstände sind aber unterschiedlich. Also liegt wieder die Falsche Spannung an.
19)Das kann man bestimmt zeichnerisch lösen, wo dann wieviel anliegt.
20)Da nun statt 240V , zwischen Null und Phase ( da messe ich ja immer noch an der Steckdose ) , zb 386V am Verbraucher sind wird die Messung ja nicht zwischen Null ( Sternpunkt ) und Phase gemacht.....
21)Du műsstest jetzt ,um an der Steckdose zwischen dem einen Loch ( Phase ) und dem anderen Loch wieder 240V zu messen, den Duspol auf der Phase lassen und mit der andere Seite einen Messpunkt suchen, bis er wieder 240V anzeigt. Dann hast du den Null ( Sternpunkt ) wieder gefunden. Dahin hat er sich " verschoben"
22)Dein Bezugsmesspunkt ( 0 v / N / Sternpunkt ) ist nicht mehr am 2. Loch der Steckdose.
23)Das bezeichnet man als Sternpunkt (null) Verschiebung
24)Der Mechanische ( Materieelle) Sternpunkt am Generator bleibt natűrlich wo er ist.
25)Der Messpunkt ( 0V ) liegt nun aber nicht mehr an der Verbindung der 3 Wicklungen (Sternpunkt )sondern irgendwo auf einer Wicklung .
Wenn Du fragen hast geb die Punkte an, an denen du hängst
Wirklich, danke für deine Zeit und Mühe!
Bei Punkt 3). habe ich eine Frage, die Außenleiterspannung beträgt ja 400V, und die Strangspannung 400/Wurzel(3), also 230V, liegt dann an jeder Wicklung nicht 230V an?
14)Zb 10 V und 390V , da die Widerstände aber fûr 240V gebaut sind ist das Geräte mit 390V kaputt
Auf welchem Potenzial liegt denn in diesem Fall der Sternpunkt?
Bezieht sich der Begriff "Sternpunktverschiebung" auf die Verbraucherseite und die Generatorseite?
16)Ist auch ein Widerstand an L3 angeschlossen fliest der Strom von L1 (positive Halbwelle ) zum Widerstand. Kann ûber N nicht zurűck. Er kann jetzt ûber die Widerstànde an L2 und L3 ûber die Phasen (Negative Halbwelle ) zurűck zum Sternpunkt.
Wie kann man jetzt berechnen, wenn es zwei Strompfade gibt, welche Spannung zum Beispiel am Widerstand in R1 am L1 anliegt? Die Spannungverhältnisse zwischen den Widerständen von L1 zu L2 sind doch anders als von L1 zu L3?
Danke für deine tolle HILFE!
Zu Punkt 3) es ging mir nicht um die genaue V Zahl. Als ich kind war waren es 380 V und 220V . Heute liefert der Netzbetreiber 240V am Hausanschlusskasten, bei 4% Spannungsfall bleiben 230V an der weitesten Steckdose űbrig.
Demnach műssen es mehr als 400V sein. Ich damit nicht so oft zu tun.
Zu Punkt 14 ) das weis ich nicht. Genau genommen verschieben sich alle Spannungsverhältnisse im Generator. Da man aber den Sternpunkt als Bezugspunkt deviniert hat sagt man das dieser sich "verschoben " hat.
Wie gesagt kann man das bestimmt zeichnerisch ermitteln. Dazu bin ich aber zu lange aus der Schule raus (1994)
Ich schreibe Dir heute Abend noch was dazu, mir ist gerade was eingefallen, das dauert jetzt aber zu lange.....
Zu 16) Genau diese Berechnung kenne ich nicht :) Wie gasagt wird es wohl zeichnerisch besser zu lösen sein.
Am Ende musst man es ja nie berechnen da es ja ein Fehlerfall ist. Wenn der Eintritt hast du damit zu tun zu rennen und die Anlage abzuschalten :)
Das einzige was du also ûber die Sternpunktverschiebung wissen must ist: funktioniert etwas nicht richtig (oder knallt und raucht) und du misst an der Steckdose was anderes als 230- 240V. ...RENN :))
Bis heute Abend. ...
- Es kommt nur dazu, wenn die drei Phasenlasten nicht identisch (nicht symmetrisch) sind.
- Der eigentliche Grund ist das Kirchhoff'sche Gesetz der Stromsumme null, die Knotenregel, die immer erfüllt sein muss.
- Der Neutralleiter am Sternpunkt ist per Definition auf Potential null, der Sternpunkt also "in der Mitte". Falls der Neutralleiter vorhanden ist, bleibt er auch dort, falls die Phasenbelastungen asymmetrisch sein sollten. Das sieht man am besten in Zeigerdiagrammen.
- Im Idealfall fliesst im Neutralleiter kein Strom. Aber auch wenn wegen Asymmetrie ein Strom fliesst, ist er potentialmässig (Spannung) auf 0V.
- Auf jeden Fall muss die Knotenregel erfüllt sein, hierfür dient bei asymmetrischer Last der Neutralleiter.
- Wenn man nun den Neutralleiter wegnimmt, müssen die drei Phasenleiter unter sich die Knotenregel erfüllen, ohne den Neutrallleiter.
- Deshalb gibt es dann unterschiedliche Strangspannungen, und dem sagt man Sternpunktverschiebung, weil er im Zeigerdiagramm nicht mehr in der Mitte ist.
Zeigerdiagramme:
(-> Quelle mit weiteren Erklärungen)
Noch als Ergänzung:
Damit im Neutralleiter ein Strom fliessen kann, müssen ja die Sternpunkte bei Quelle und Verbraucher unterschiedliche Potentiale haben (sonst würde ja eben kein Ausgleichsstrom fliessen). Und dieses verschobene Potential beim Verbraucher heisst Sternpunktverschiebung.
Hast du ein Beispiel, dass ich rechnen kann, um mir das ganze besser vorzustellen?
Also bezieht sich der Begriff Sternpunkt Verschiebung darauf dass sich der Sternpunkt im Diagramm nicht mehr in der Mitte ist?
Ja, das ist "nur" eine geometrische Veranschaulichung der sonst nicht erkennbaren "Verschiebung".
Eben dass der Sternpunkt beim Verbraucher nicht mehr auf Null-/Erdpotential liegt. Die "Verschiebung" lässt sich nur anhand der Amplituden von Strömen oder Spannungen ablesen (nicht aber z.B. einer Phasenverschiebung).
Rechnen kann/muss man das nur vektoriell, oder eben mit Zeigerdiagrammen.
Messen/sehen kann man es mit einem Oszilloskop, wie es in diesem Video erklärt ist (ab 1:00 Minute sind die Oszillogramme gezeigt).
Und die Verschiebung führt dann eben dazu, dass zwischen einem Phasenleiter und dem verschobenen, falschen Sternpunkt nicht mehr 230V herrschen, sondern weniger auch wesentlich mehr sein kann.
Also wenn jetzt bei unsymmetrischer Belastung mit Neutralleiter die Widerstände verschieden sind, dann stellt der Neutralleiter sicher, dass trotzdem noch die 230V Strangspannung an jedem Widerstand vorhanden ist?
Und was bedeutet es, dass sich die Ströme im Sternpunkt aufheben ist damit gemeint das die Knotenregel erfüllt ist? Das z.B. von L1 10A hin fließen und über L2 und L3 jeweils 5A aus dem Knoten abfließen?
Liebe Grüße
Teilfrage 1:
JA, unabhängig vom Widerstand 230V. Das ist ja der "Normalfall" in einem Hausnetz, wo auch die einphasigen Verbraucher an verschiedenen Phasen den gemeinsamen Neutralleiter haben.
Teilfrage 2:
Ja, Knotenregel ist erfüllt, ob mit oder ohne Neutralleiter.
- Mit Neutralleiter führt er den Differenzstrom bei asymmetrischer Last. Die Strangspannungen sind aber alle drei gleich.
- Ohne Neutralleiter und bei konstanter Phasenlage von je 120° müssen alle drei Strangströme auch bei unterschiedlichen Widerständen wegen der Knotenregel gleich gross sein (ein Dreieck mit 60° Innenwinkel oder 120° Aussenwinkel hat zwingend gleich lange Seiten, siehe rotes Dreieck im ersten Bild). Und dies führt bei gleichbleibenden Widerständen eben zu unterschiedlichen Strangspannungen, und damit zur Verschiebung des virtuellen Nullpotentials, des Sternpunkts.
- Zu rechnen ist es nur vektoriell mit den 3 Zeigern oder unter Berücksichtigung der Phasenwinkel, die meist 120 Grad auseinander liegen
Beim Video meinte ich dieses: https://www.youtube.com/watch?v=td90EZ98sPc
Also sorgt der Neutralleiter für die 0V und stellt sicher, dass an jedem Strang 230V anliegen, auch bei unsymmetrischer Last.
Ist kein Neutralleiter angeschlossen, verschieben sich die Strangspannungen, damit die Knotenregel erfüllt werden kann?
Bei einer symmetrischen Belastung (Drehstrommotor) benötigt man auch keinen Neutralleiter.
Bei einer unsymmetrischen Belastung der einzelnen Außenleiter kommt es ohne Neutralleiter am Sternpunkt zu Ausgleichströmen und damit verbundenen größeren/kleineren Spannungsabfällen an den Verbrauchern der drei Außenleiter. Das nennt man dann Sternpunktverschiebung da die Ströme sich nicht zu Null addieren.
Wenn jetzt L1 +400V gerade hat, fließt der Strom bei einer symmetrischen Belastung über L2 und L3 wieder ab? Ich dachte die Ströme im Sternpunkt heben sich auf?