Wie funktionieren Hochspannungsleitungen?
Hi, habe da mal eine Frage, die mich schon länger interessiert. Und zwar wie man es schafft, dass bei Hochspannungsleitungen ein relativ geringer Strom fließt. Bei höherer Spannung fließt doch auch ein höherer Strom. Hab die da einfach einen riesigen Vorwiderstand oder wie wird das gemacht.
Sorry falls die Frage etwas doof ist, bin auf dem Gebiet nicht so bewandert :D
Danke schon mal.
11 Antworten
- Sinn der Hochspannungsleitung ist, die Energieverluste beim Transport auf der Leitung zu minimieren
- Ziel ist es, eine bestimmte elektrische Leistung P zu übertragen (z.B. den Momentanbedarf einer Stadt; Leistung ist Energie pro Zeit, Watt ist also Joule pro Sekunde.
- Diese Joules pro Sekunde oder diese Watt kann man auf zwei Arten übertragen, weil P = U * I (Spannung mal Strom) ist: Entweder mit wenig Spannung und viel Strom, oder mit viel Spannung und wenig Strom.
- Mit einer Hochspannungsleitung braucht man also für die geforderte Leistung tatsächlich weniger Stromstärke. Natürlich stimmt es, dass bei Erhöhung der Spannung gemäss dem Ohm'schen Gesetz die Stromstärke proportional steigt. Das würde auch hier passieren, wenn die Last gleich bleibt. Aber deshalb kann/muss man eben die Last anpassen:
- An beiden Enden der Hochspannungsleitung sitzen Transformatoren; der "sendende" transformiert die Spannung hoch, der "empfangende" wieder runter. Der "empfangende" Transformator kann wegen der höheren Spannung einen höheren Innenwiderstand haben, womit eben (wieder grob nach Ohm'schem Gesetz) die resultierende Stromstärke sinkt. Aber die nötige Leistung wird dennoch übertragen.
- Und so ist dann der Verlust kleiner, denn: Die Verlustleistung ist wiederum U*I (Spannungsabfall U über der Kabellänge mal Stromstärke). Eingesetzt ins Ohmsche Gesetz ist die Verlustleistung P = Drahtwiderstand R * I^2. Der Verlust steigt also quadratisch mit der Stromstärke! (Doppelter Strom= vierfache Verlustleistung). Deshalb versucht man die Stromstärke zu senken. Eben mit Hochspannungsübertragung.
Relativ gering ist gut.
Man nutzt die hohe Spannungsebene, um möglichst verlustarm größere Strecken zu überbrücken.
In Deutschland sind Spannungen bis zu ca. 230kV gegen Erde und Ströme bis 2000A...4000A üblich, damit kann man pro System (3 Leitungen) mehrere GW an Leistung übertragen.
Die 4er- Bündel, die man bei unseren Höchstspannungsleitungen sieht, sind übrigens im Quadrat von 40cm Kantenlänge angeordnet - das sieht von unten so klein aus. Die Leitungen haben einen Abstand jeweils von ca. 9m voneinander.
Die Leiterseile sind im Inneren aus Stahl und mit Aluminium umwickelt. Sie haben bis zu mehreren Zentimetern an Durchmesser.
Hohe Spannung, niedriger Strom.
(viel Volt, wenig Ampere).
Dadurch können die auch so „dünn“ sein.
Später wird es einfach wieder runter transformiert. Sprich: 230 V und ... Ampere.
BSP: (edit) (1)Stell dir vor du hast ein volles Auto und fährst alles auf einmal aber langsam zum Ziel.
(2) Oder du hast ein relativ leeres Auto aber fährst öfters aber schneller zum Ziel.
In beiden fällen wird die gleiche Ware im gleichen Zeitraum transportiert.
Dabei kann das Auto(2) kleiner sein wie das Auto(1).
Lg goldmensch
Und du denkst das versteht der TO? Ich habe es sehr vereinfacht ausgedrückt.
Es gibt verschiedene Phänomene: Was du kennst ist der "ohmsche Widerstand" I=U/R
Also bei gleichem Widerstand fließt bei höherer Spannung ein größerer Strom. Aber wir reden hier nicht von einem Verbraucher, sondern von den Zuleitungen. Der fließende Strom ergibt sich hauptsächlich aus dem Verbraucher. Sonst hättest du einen Kurzschluss. Die Leitung ist in Reihe mit dem Verbraucher, sodass ein Teil der Spannung (und Leistung) an der Zuleitung abfällt, der größere Teil am Verbraucher.
Umgestellt ergibt die Formel: U = R*I, bei welchem Strom (der durch Verbraucher bestimmt wird), welche Spannung an der Leitung (mit Widerstand R) abfällt. Daraus lässt sich die Verlustleistung berechnen: P = R*I²
Wenn der Strom also nur halb so groß ist, ist der Leitungsverlust nur 1/4 so groß. Was man also möchte, ist den Strom klein zu machen. Das schafft man mit einem Transformator. Ein Transformator kann quasi "Strom" in Spannung umwandeln und umgekehrt... Dabei bleibt das Produkt aus Strom und Spannung auf beiden Seiten des Trafos gleich. Also es gilt: U1*I1 = U2*I2, wobei die 1 die Eingangsseite darstellt (Primärseite) und 2 die Ausgangsseite (Sekundärseite)
Wenn du also mit einem Trafo die Spannung erhöhst, ist der Strom auf der Ausgangsseite im gleichen Maße kleiner.
Leistung P = Spannung U mal Stromstärke I
Wenn man eine Spannung hoch transformiert, z.B. auf das Tausendfache, und den angeschlossenen Transformator belastet, dann verringert sich sekundärseitig die Stromstärke auf ein Tausendstel, wenn man die Verluste des Trafos vernachlässigt. Andernfalls wäre die obige Gleichung nicht gültig.
Zum Vergleich: Bei der Fahrradschaltung gilt: Leistung = Drehzahl mal Drehmoment. Wenn ich hier die Drehzahl ändere, dann ändere ich das Drehmoment (und damit die auf das Pedal wirkende Kraft) im umgekehrten Verhältnis. Das Produkt beider Faktoren bleibt gleich unter Vernachlässigung der Reibungsverluste.
Kann ich so nicht ganz stehen lassen, denn eigentlich ist es ein 400/230V Drehstromnetz mit Sternpunkt.