Warum wird Spannung (Strom) hochtransformiert? (Fachfrage)
Tach auch,
Das man Hochtransformiert ist dahingehend klar, da auf dem Weg zum Festland sehr viel Verloren geht und man das mit höheren Voltzahlen kompensiert. Aber ...
hab da ne Reportage über Offshorewindparks gesehen und da ist ne Frage übergeblieben. Warum wird von 30.000 V DC auf 110.000 V AC hoch-transformiert. Der Elektrikermeister dort meinte:
Bei 30.000 V muss das Kabel z.b. 1 m querschnitt haben (hab das genaue Maß vergessen) und bei 110.000 V AC kann er wesentlich kleiner sein (cm-bereich).
Nu komm ich mit meiner Logik nicht weiter ... 30.000 Volt ist weniger als 110.000 Volt, somit ist doch die elektriche Durchflutung bei 30.000 V geringer als bei 110.000 V.
Hab ne Lehre in diese Richtung gemacht, aber die Nummer leuchtet mir absolut nich ein. Der Typ war Meister, von daher wage ich kaum an seinen Worten zu zweifeln, aber wenn ich dieser Logik folge, dann müsste man ja nur auf z.B. 500.000 Volt hoch-transformieren und könnte nen Klingeldraht zur übertragung nutzen.
Ist der nun reif für den Nobelpreis oder hab ich nen völligen Dreher. Weil genau umgekehrt macht für mich Sinn. Je weniger Volt, desto kleiner kann der Querschnitt sein, die Länge der Leitung mal ausser acht gelassen.
Mfg
5 Antworten
Im Endeffekt geht es um die Leistung, die durch muss. Die Watt errechnen sich aus Volt mal Ampere. Den Kabelquerschnitt muss man anhand der Amperezahl nehmen, also je mehr Ampere durchfliessen, desto dicker muss das Kabel sein. Wenn man mit der Voltzahl hochgeht, kann man die gleiche Leistung mit weniger Ampere durchleiten und deshalb braucht man dann nur noch ein verhältnismässig dünnes Kabel. Wenn Du irgendeine Elektrikausbildung hast solltest Du das eigentlich wissen.
P = U x I ; Leistung ist Spannung mal Strom!
Wenn du beim Verbraucher die gleiche Lesitung (WATT) haben willst, brauchst du bei 111.000Volt fast nur ein viertel soviel Strom (Ampere) als bei 30.000Volt!
Und damit nen wesentlich kleineren Querschnitt des Kabels!
Ich hab mal eine bisschen andere Erklärung gefunden:
Du verlierst Leistung (Pv), wenn du Strom durch ein Kabel schickst.
Pv = I*Uv
wobei I der Strom ist, der durch das Kabel fließt, und Uv die Spannung ist, die über dem Kabel abfällt.
Uv = Rk*I
Rk ist der Widerstand des Kabels
Also Pv = Rk * I^2
Das heißt die Stromstärke muss so niedrig wie möglich sein, da der Verlust exponential ansteigt, wenn I steigt.
Beim Transformator gilt:
Ik = (Ig / Wirkungsgrad) * (WindungszahlG / WindungszahlK)
Das heißt, damit der Strom am Kabel (Ik) so klein wie möglich ist, muss die Windungszahl auf der Kabelseite (Wind.K) und der Wirkungsgrad so groß wie möglich sein. Außerdem sollte der Strom der Verbraucherseite (Ig) und die Windungszahl auf der Geräteseite (Wind.G) so klein wie möglich sein. (WindungszahlG << WindungszahlK)
Wenn nun am Schluss 230V raus kommen sollen, gilt:
Uk = (WindungszahlK / WindungszahlG) * 230V
Beispiel:
Du willst höchstens 0,5Ampere über ein Kabel mit 100Ohm leiten, hast aber davor einen Verbraucher mit 5Ampere und 230V. Der Transformator hat einen Wirkungsgrad von 95%.
0,5A = (5A/0,95) * x
x = 0,095
Uk = 0,095^(-1) * 230V
Uk = 2,4kV
Am Kabel muss eine Spannung von 2,4kV anliegen
die sache ist eigendlich ganz einfach:
je höher die spannung, desto leichter überwindet der strom den widerstand des kabels. damit unterwegs der strom nicht verloren geht, müsste man also, wie du es schon richtig eingeschätzt hast, den leiter enorm dick gestalten, damit der widerstand nicht zu groß ist... oder eben die spannung erhöhen.
aber ganz so einfach ist es nun doch nicht.
gehen wir mal von 60 watt bei 12 volt aus. dann fließen 5 ampere. wenn nun auf dem leiungsweg 1,2 volt verloren gehen, dann entspräche das einer verlustleistung von 10 %
gehen wir nun im vergleich dazu von 60 watt bei 24 volt aus. dann hätten wir nur noch 2,5 ampere stromstärke.
beim gleichen leitungswiderstand wie in der 12 volt anlage läge der spannungsverlust nur bei 0,6 volt. rechnet man die höhere gesamtspannung. beträgt der verlust nur noch 2,5 %
deswegen ist das hochtransformiren so lukrativ...
noch was zum windpark. ich fürchte du hast den meister falsch verstanden:
die 30 KV sind wechselstrom. genauer gesagt drehstrom. die werden auf 110 KV hochtransformiert und dann gleichgerichtet. was an land geht, das ist gleichstrom.
die gleichrichtung wird vorgenommen, um den Strom auf dem langen weg an land weniger widerstand entgegen zu bringen. fließer er kontinuierlich in eine richtung, entstehen weniger induktive widerstände...
lg, anna
Die Leitung hat bei gegebenem Querschnitt durch ihre Länge einen bestimmten elektrischen Widerstand.
Fließt ein Strom durch einen Widerstand, fällt eine bestimmte Spannung ab, denn U = R * I.
Halbiert man den Strom, halbiert man auch den Spannungsfall über der Leitung. Und halber Strom multipliziert mit dem halben Spannungsfall ergibt 1/4 verlustleistung.
Das bedeutet dass die Verluste auf einer Übertragungsleitung bei gegebener Übertragungsleistung im Quadrat mit der Spannung abnimmt.
In dem genannten Beispiel wird die Spannung etwa vervierfacht was dann 1/16 der Verluste bedeutet. Um die Verluste ohne Spannungserhöhung genau so gering zu halten müsste man den 16-fachen Querschnitt benutzen!
Danke an Alle ... machhehniker war noch wach dacher die Auszeichnung. Hab den Wald vor lauter Bäumen übersehen und in die falsche Richtung gedacht.
Strom (Amper) ist also das Maß der Dinge ;-)
... gefährliches Halbwissen aus dem TV.