warum ist das da bei straßenbahnen und elektromotoren so?
warum werden straßenbahnen und elektromotoren mit einer wesentlich höheres spannung als 220V betrieben?
9 Antworten
je höher die spannung, desto geringer wirkt der widerstand dem strom entgegen. du kannst also mehr strom durch eine ensprechend dünne leitung transportiren. nachteil dieser technik ist allerdings, dass höhere spannungen auch ein größeres risiko eines überschlages bergen.
besonders im bereich der beweglichen Antriebe wie O-Busse. Züge oder Straßenbahnen ist eine hohe spannung sinnvoll, da der kontaktschleifer erfahrungsgemäß einen recht großen widerstand bietet.
ausprobiren kannst du das mit dem widerstand in dem du einmal durch verschieden lange und verschieden dicke rohre pustetst. aber bitte nicht durch das rohr ein und aus atmen, da es sonst zu einer so genannten pendelatmung kommt. du würdest deine eigene verbrauchte luft immer wieder einatmen...
lg, anna
Je höher die Spannung desto geringer der Strom der für eine bestimmte Leistung benötigt wird.
Je höher der Strom, desto dicker müssen die Kabel sein um die Verluste klein zu halten.
Bei doppelten Strom hat man es bei der gleichen leitung mit 4-fachen Verlusten zu tun. Verdoppelt man die Spannung, halbiert man den Strom und die leitung kann entweder 4x länger sein oder 4x dünner.
Der Fahrdraht der Bahn ist sehr lang, da würde nach ein paar Kilometern kaum noch eine Spannung übrig sein. Die Bahn würde sehr stark an leistung verlieren je weiter die vom Einspeisepunkt entfernt ist.
Kleinere Drehstrommotoren brauchen eigentlich nur ein Drehfeld, die brauchen nicht wirklich 400V. Die können auch 230V im Sternbetrieb abgreifen. Nur legt man die für 400V (Dreieck) aus, damit man die auch in Sternschaltung mit 230V betreiben kann um so die Leistung und vor allem den Anlaufstrom zu verkleinern.
Die zusammengesetzen Formeln sind nur gültig wenn die zu übertragene Leistung die gleiche ist.
Mit dem Strom nehmen die Verluste Quadratisch zu.
Ist die Leistung konstant nehmen die verluste mit steigender Spannung quadratisch ab, einfach weil der Strom proportional zur Spannung abnimmt und der Strom erzeugt dann die Verluste.
Lieber Ketzer, :-)
die Formeln sind beide richtig, aber deine Schlußfolgerung ist durch weglassen wichtiger Eigenschaften falsch geworden. Ich versuchs mal genauer:
U(Einspeisung)=U(Bahn)+U(Leitung)
P(Verlust)=U(Leitung)*I=R(Leitung)*I^2 (deine erste Formel)
R(Leitung)=konstant, somit hängt P(Verlust) quadratisch vom Strom ab. Je kleiner der Strom, desto weniger Verluste.
Soweit alles klar. Nun aber deine zweite Formel:
P(Verlust)=U(Leitung)*I=U(Leitung)^2/R, also hängt die Verlustleistung tatsächlich von "der Spannung" ab, aber nicht von der Einspeisespannung, sondern von der Spannung, die entlang der Leitung am Leitungswiderstand abfällt!
Wie groß ist die? Na, U(Leitung)=I*R(Leitung), also je kleiner der Strom über den konstanten R(Leitung) ist, desto kleiner auch die an der Leitung abfallende Spannung und somit ist P(Verlust) wieder alleine vom Strom abhängig.
Erhöht man die Einspeisespannung im Bahnnetz, verkleinert (!) sich die Spannung, die an der Leitung abfällt. Denn R ist ja konstant und I wird kleiner, weil die Bahn bei konstanter Leistung und höherer Spannung weniger Strom braucht.
q.e.d.
Der Großinquisitor :-)
Die elektrische Leistung berechnet sich aus U x I, also Spannung mal Stromstärke. Da man die Stromstärke nicht beliebig steigern kann (Probleme mit Überhitzung etc.) ist es einfacher, die Spannung zu erhöhen, wenn man höhere Leistungen benötigt.
Straßenbahnen fahren mit ca. 700 Volt, Eisenbahnen glaube ich noch deutlich mehr (Fachleute vor!?)
Bei Straßenbahnen hängt es praktisch vom Baujahr ab.
Die Berliner U-Bahn fährt mit 600V Gleichstrom. Modernere Systeme bzw. umgerüstete Systeme fahren auf Wechselstrom, die Spannung kann aber je nach Baujahr und Auslegung der Anlage variieren. Üblich sind aber um 700V, kaum weniger, aber auch nicht so viel mehr.
Bahnstrom ist eine erfindung der Schweizer. Die haben Wasserkraft an jeder Ecke, waren also die ersten die elektrische Eisenbahnen Flächendeckend benutzen. Damals bestand das problem darin, daß nur Gleichstrommotoren viel Drehmoment haben, Wechselstrommotoren zudem nicht wirklich geregelt werden konnten. Die lösung war 1/3 der Netzfrequenz zu verwenden nämlich "16 2/3 Hz". Niedrig genug um gleichstromähnliche Motoren zu verwendenm aber hoch genug um mit Hilfe von Transormatoren die Spannung zu ändern und so auch sehr lange Fahrdrähte möglich zu machen. Dazu werden 15000 Volt benutzt.
du bräuchtest extrem dicke Leitungen. Deswegen gibts ja auch Hochspannungsleitungen um größere Leistungen über weite Strecken zu übertragen. Höhere Spannung, niedrigerer Strom bei gleicher Leistung
oder gleicher Strom bei höherer Leistung. Einfaches Beispiel: 12V Startermotor angenommen 1kW 83A, 1kW Heizlüfter 230V 4,3A
Weil diese viel mehr Kraft haben müssen um allein die Starken motoren zum laufen zu bringen. Da würden 220V nichtmal für 3 km/h reichen.
Meine typsiche Ketzerfrage zu diesem Thema: Wieso hängt die Verlustleistung quadratisch von der Stromstärke I ab?
Ist es vielleicht wegen P = U * I = R * I * I = R * I^2 ?
Was aber ist mit P = U * I = U * U/R = U^2/R, also hängt die Velustleistung quadratisch von der Spannung ab?
Was stimmt denn nun?
Wie gesagt, ist eine Ketzerfrage :-)