Frage von Kaenguruh, 55

Wieso läßt sich Wechselstrom bei sehr großen Entfernung nicht mehr übertragen?

Ich habe gelesen, daß dies wegen Blindtrömen und Kapazitäten nur schwer möglich ist. Kann mir das jemand genauer erklären? Der kapazitive Widerstand nimmt doch mit der Frequenz des Wechselstroms ab, also dürfte das doch eher ein Problem für Gleichstrom sein . Vielen Dank im voraus.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von PWolff, Community-Experte für Physik, 24

Der induktive bzw. kapazitive Widerstand, oder allgemeiner der "Wellenwiderstand", hindert den Transport als solchen nicht.

(Hierbei werden die Leitungen (Frei- oder Erdleitungen oder was auch immer) als Wellenleiter betrachtet.)

Das Problem dabei ist das Echo, das am Ende der Leitung entsteht, ähnlich wie bei einer offenen oder geschlossenen Flöte oder Orgelpfeife. Bzw. ganz genauso wie bei einem offen gelassenen Antennenkabel (besonders, wenn man mehrere Abzweigungen davon nimmt und sich die Möglichkeit offen halten will, dass noch mehr Abzweigungen dazu kommen).

Das Antennenkabel muss man mit einem angepassten ohmschen Widerstand abschließen. (Der hat übrigens denselben Betrag wie der Wellenwiderstand.)

Da der Wechselstrom am Ende der Leitung reflektiert wird, hat man je nach Phasenverschiebung eine Verstärkung oder eine Abschwächung der Spannung, und diese Verstärkung/Abschwächung hängt zudem noch stark davon ab, wie viel Strom unterwegs entnommen wird.

Außerdem wirkt diese reflektierte Wechselstromwelle auf den Generator/Umspanner am Anfang der Leitung zurück.

Für Leitungslängen, die deutlich kleiner sind als die Wellenlänge des Wechselstroms, kann man genau genug wie mit (langsam schwankendem) Gleichstrom rechnen. 

Wenn die Leitungslängen aber in die Größenordnung der Wellenlänge in der Leitung als Wellenleiter kommen, kriegt man Probleme. Besonders viel, wenn die Länge der Leitung z. B. 1/4 der Wellenlänge ist - dann kriegt man im Leerlauf eine stehende Welle mit minimaler Energieübertragung und maximaler Spannungsamplitude.

Dabei ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen in der Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit, bei Freileitungen nur knapp darunter, bei Erdleitungen deutlich, aber nicht um Größenordnungen.

Bei den in Europa üblichen 50 Hz hat man eine Wellenlänge λ = c / f ≈ (3*10⁸ m/s) / (50 1/s) = 6*10⁶ m = 6000 km, d. h. etwas unterhalb 1.500 km kriegt man maximale Probleme.

Kommentar von Kaenguruh ,

Danke, das hast Du ganz toll erklärt.

Antwort
von Spezialwidde, 33

Denk doch mal nach: Wie du schon selber sagst: Der kapazitive Widerstand nimmt mit der Frequenz ab und ist bei Gleichstrom demnach unendlich! Also kein Blindstrom. Bei Wechselstrom hat man also einen (netzbelastenden) Blindstrom auch ohne Last. Gleichstrom ist für den Energietransport trotzdem die schlechtere Wahl aus vielerlei Gründen. Erstens kann man Wechselstrom auf höhere Spannungen hochtransformieren und so den ohmschen Verlust minimieren. Und das ganze beim Verbraucher auf einfache Weise rückgängig machen. Zweitens hat man mit Gleichstrom ein massives Problem beim Lastschalten (Lichtbögen!!). Der Blindstrom ist dabei allerdings weniger das Problem weil man einfach dafür sorgt dass er sich mit den Induktivitäten der Großtrafos weitgehend wegkompensiert.


Antwort
von wollyuno, 15

also in ganz europa klappt das mit der übertragung,gut es kommt die punktuelle einspeisung dazu so merkt keiner was

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