Warum gibt es in Deutschland 230 und 400V?

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11 Antworten

Das ist geschichtlich und technisch bedingt, hat sich quasi so ergeben.
Wenn man das Netz heute entwickeln würde, sähe es vielleicht anders aus.

Unser Stromnetz muss sog. Drehstrom enthalten, das ist ein 3-phasiger Wechselstrom. Dies war früher zwingend nötig, um elektrische Maschinen in Gang zu setzen. Auch für den Bau der Generatoren ist es günstig, einen mehrphasigen Strom zu erzeugen.

Die Spannung könnte auch anders sein, es gibt keinen zwingenden Grund, genau 400 oder 230V zu haben.

Dass es zwei Spannungen sind, ergibt sich direkt aus dem Drehstrom:

  • Da man ihn symmetrisch haben will, erdet man den mittleren Sternpunkt, den gemeinsamen Anschluss der drei Phasen. Zwischen diesem Sternpunkt (Erdung, gleiches Potential wie Neutralleiter) und jeder Phase haben wir ca. 230V (Effektivwert, der Spitzenwert ist 325V)
  • Zwischen zwei Phasen haben wir die Differenzspannung zweier Phasen, und zwar vektoriell gesehen, also inklusive des zeitlichen Unterschieds (Phasenverschiebung). Dies ergibt die 400V Effektivwert, wie man selbst aus der Grafik ermitteln kann (Spitzenwert 566V). Auch mathematisch lässt es sich herleiten. Geometrisch ist der Faktor Wurzel 3 dazwischen.
  • Somit gibt es 6 "Spannungsquellen" in unserem Netz: je 3 Phasen zu 230V und 400V, je unter sich 120° oder 1/3 Periode phasenverschoben.

Vielleicht helfen die die Bilder noch weiter.



b1 - (Technik, Physik) b2 - (Technik, Physik) b3 - (Technik, Physik)
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Kommentar von atoemlein
07.03.2017, 13:32

du hast noch nach dem Unterschied der beiden Spannung gefragt.

  • Ausser dem Spannungsbetrag gibt es aus Sicht des Verbrauchers keinen Unterschied.
  • Beide sind sinusförmig und haben 50Hz Frequenz.
  • Für einen einzelnen, einphasigen Verbraucher ist die Phasenlage (Zeitverschiebung gegenüber den andern Phasen) völlig egal.
  • Nur Drehstrommaschinen benötigen mehrere Phasen und hier meist 400V. Aber auch das kann man heute mit Elekronik auch aus einphasigem Strom machen. Oder mittel Kondensatoren Pseudoä-Drehstrom.
  • Die 400V Spannung (U) werden oft für Geräte mit höheren Leistungen genommen (z.B. Elektroherde), weil man dann bei gegebenem Drahtquerschnitt mehr Leistung P bekommt, ohne die Stromstärke I erhöhen zu müssen. P = U * I
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warum es ausgerechnet die beiden Spannungen sind, das ergibt ganz schlicht daraus, dass irgednwann mal irgendjemand festgelegt hat. in diesem falle die EU... europaweit waren früher Spannungen zwischen 220 (380) und 240 (415) Volt üblich. im Zuge der Harmonisierung hat man sich dann auf einen Kompromiss geeinigt.

je höher die Spannung ist, desto größer ist die gefahr, dass im Falle eines Körperschlusses (Stromschlag) gefährlich hohe ströme fließen. außerdem musss mit zunehmender Spannung die Isolierung besser werden. das führt so weit, dass z.B. bei 380.000 Volt die isolierschicht um einen Leiter 5 cm dick sein muss, um einen duchschlag sicher zu verhindern. "schalter" in dieser Spannungsebene benötigen mehrere Meter an Platz, um sicher zu trennen.

um bei niedirgen Spannungen viel Leistung übertragen zu können, vor allem über weitere wege, bedarf es enorm dicker kabel. nehmen wir mal an, jemand hätte gesagt, dass dem normalbürger mehr wie 24 volt nicht zumutbar sind. dann bräuchte man für einen Backofen mit 2400 Watt einen Strom von 100 Ampere. damit die Spannung nicht mehr als 5% (1,2 V) absinkt, darf die Leitung einen maximalen Widerstand von 0,12 Ohm haben ...der ist schon erreicht, wenn bei 50 mm² der Backofen mehr wie 15 Meter Leitungsweg von der Verteilung entfernt steht.

das Verhältnis der beiden Spannungen zueinander, also dass die höhere Spannung immer 1,73 mal größer ist, wie die niedrigere, das kannst du geometrisch ergründen.

im Drehstromnetz haben wir ja drei Außenleiter, die sogenannten Phasen, zwischen denen die hohe Spannung, also 400 Volt anliegen und den Mitteleiter, den sogenannten Null- oder Neutralleiter, bei dem es nur 230 volt sind.

das ergibt sich aus der verschaltung des Ortsnetztrafos. das ist ausgangsseitig eine sogenannte Sternschaltung. d.h. die 3 Wicklungen sind an einem Ende alle mit einander verbunden.

zeichne doch mal so einen stern auf. also 3 Strahlen im Winkel von 120° zueinander und alle jeweils 23 cm lang. dann wirst du fesstellen, dass zwischen den Enden der Strahlen 40 cm liegen.

hoffe, das hat dir schon mal geholfen.

lg, Anna

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Ja das Netz ist Drehstrom, mit 3 verschiedenen Aussenleitern.

Jeder der 3 Aussenleiter hat Wechselspannung gegenüber Nullpotential ( Neutralleiter oder auch Erde und somit auch Schutzleiter) diese Wechselspannung beträgt 230V. Diese sind aber alle zeitlich versetzt so dass sie auch untereinander eine Spannung haben. die Spannung zwischen 2 Aussenleitern beträgt somit 400V.

Das ganze macht es einfacher Motoren und auch Generatoren zu bauen, da Drehstrommotoren (auch Generatoren da die eigendlich gleich aufgebaut sind) sehreinfach aufgebaut sind.

Ausserdem wenn die Ströme etwas auf die 3 Aussenleiter verteilt werden kann man das Netz mit kleineren Leitern bauen. Was Europaweit viele Millionen einspart.

Das wäre das was mir gerade einfällt, wenn noch jemand Ergänzungen hat gerne als Komentar schreiben.

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Sogesehen gibt es nur 230V bei dir im Haus Jeder der 3 Außenleiter führt 230V gegen N/PE.

Die 400V kommen zustande indem alle 3 Phasen genutzt werden durch die Phasenverschiebung zwischen den 3en herscht eine Spannung von 400V (Phase gegen Phase).

400V hat den vorteil das man mit weniger Strom auf die selbe Leistung kommt. Das bedeutet man muss keine riesen Querschnitte verlegen.

LG

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Der Generator hat 3 Wicklungen,die am Umfang gleichmäßig verteilt (um jeweils 120° versetzt) sind.

Dies ergibt dann 3 Wechselspannungen,die auch um 120° versetzt sind,

Diese 3 Wiklungen kann man in "Dreieckschaltung" verbinden und in "Sternschaltung" verbinden.

bei der "Sternschaltung" ist das "Zentrum" mit den N-Leiter (blau) oder auch "Nulleiter" genannt verbunden.

Der Schutzleiter , (grün-gelb), ist nur zum Schutz da und ist mit den Gehäuse und den Schutzschalter (FI-Schalter) im Sicherungskasten verbunden.

Kommt nun ein spannungsführender Draht mit den Gehäuse in Verbindung,dann fließt ein Strom über das Gehäuse und den Schutzleiter zum FI-Schalter und die Anlage wird sofort abgeschaltet.

Das eigentliche Stromnetz (Drehstromnetz) besteht aus den 4 Drähten

L1 (Leiter 1,schwarz) ,L2 (leiter 2,braun) , L3 (leiter 3,grau) und den N-leiter (blau)

Spannungen zwischen den Drähten L1,L2 u.L3 jeweils 400 V

        "                einen der Leiter ,L1,L2 oder L3 und den N-Leiter 230 V

Die 230 V werden für die Beleuchtung und kleine Mortoren benutzt.

Mischmaschine mti einen Motor mit 2KW (2000 Watt) Leistung.

Für Leistungen über 2 KW werden die 3 Leiter l1,L2 u.L3 benutzt (Backofen,Motoren über 2 Kw Leistung).

Ob man nun 230 V benutzt oder 120 V ,wie in den USA, ist festgelegt worden

Abschätzung von Gefahr und Nutzen.

Durch dieses "Drehstromnetz" kann man besonders einfache Motoren bauen,den Drehstrommotor.

Dieser hat keine Schleifringe ,sondern nur 2 Lager (vorne und hinten).Wenn nun die Isolierung und die Wicklungen nicht kaputt gehen,dann läuft dieser Motor ewig und man muss nur manchmal die 2 Lager rechtzeitig austauschen.

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Die Höhe der Spannung im europäischen elektrischen Verbundnetz entspringt einer mehr oder weniger zufälligen historischen Vereinbarung. Man musste hier einen Kompromiss finden zwischen Wirtschaftlichkeit des Energietransports einerseits und Unfallsicherheit andererseits. Dieser Kompromiss fiel z.B. in den USA etwas anders aus als in Europa.

Von der Grundstruktur des Versorgungsnetzes setzte sich allmählich überall der Dreiphasenwechselstrom, d.h. der Drehstrom, durch, in den USA nach jahrelangen politischen Kämpfen (Auch hier ging es wieder um die Unfallsicherheit), die ganze Bankenkonsortien bedrohten.

Der Wechselstrom hat zunächst den entschiedenen Vorteil der unmittelbaren Transformierbarkeit. Der Dreiphasenwechselstrom bringt diverse weitere Vorteile, v.a. die Möglichkeit des Betriebes robuster, schleifringloser Drehstrommotoren. Siehe Wiki "Dreiphasenwechselstrom" bzw. Drehstrom.

Bei einem großflächigen Stromversorgungsnetz ist aus Gründen der Betriebssicherheit die Erdung eines stromführenden Leiters zwingend. Da bietet sich die Erdung des "Sternpunktes" am Transformator an. Damit ergibt sich die Möglichkeit, neben der Außenleiterspannung, d.h. der Spannung zwischen den drei Außenleitern (den "Phasen", heute allgemein 400 V) eine zweite Spannung abzugreifen, nämlich die Spannung zwischen einem beliebigen Außenleiter und einem geerdeten Leiter ("Phase" und "Nullleiter"). Diese Spannung beträgt naturgemäß Außenleiterspannung durch Wurzel3 (heute allgemein 230 V). Siehe dazu Wiki "Verkettungsfaktor".

Diese "Sternspannung" hat sich allmählich zum Betrieb der Haushaltsinstallationen durchgesetzt. Die Außenleiterspannung ("Dreieckspannung") kommt fast nur beim Betrieb von Drehstrommotoren in der "Dreieckschaltung" zum Einsatz. Der Vorteil liegt hier in der Möglichkeit, beim Anlauf von Maschinen den Anlaufstrom zu reduzieren durch eine vorübergehnde Sternschaltung des Motors, der läuft dann mit der kleineren "Sternspannung" an. Siehe dazu Wiki "Stern-Dreieck-Schaltung".

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Grundsätzlich gibt es in Deutschland einen Dreiphasenwechselstrom mit 400 Volt. Für den normalen Haushalt greift man eine Phase ab und die hat dann 230 V.

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Wir verwenden doch im Niederspannungsbereich gar keine unterschiedlichen Systeme. 230 V und 400 V sind Spannungen im selben Drehstromsystem, nur einmal zwischen Außenleiter und Nullleiter und einmal zwischen zwei Außenleitern gemessen.

Teile mal 400 V durch 230 V, du kommst erstaunlich nahe bei Wurzel 3 raus. Zufall, oder?

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400 Volt sind einfach nur alle drei Phasen zusammen (und um je 60° verschoben).

1. Wir verwenden diese Spannungen, weil sich nicht alle Anwendungen mit der gleichen Spannung betreiben lassen. Einige Verbraucher brauchen eben mehr als 230 V um vernünftig arbeiten zu können.

2. Der Unterschied besteht, dass das eine 230 V und das andere 400 Volt sind. (Vobei bei 230 Volt drei Phasen zur Verfügung stehen.)

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Kommentar von Joochen
07.03.2017, 09:46

Konfusius läßt grüßen.

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Kommentar von atoemlein
07.03.2017, 12:52

etwas chaotisch.

  • die Phasenverschiebung ist 120°, nicht 60.
  • 400V sind nicht "alle drei Phasen zusammen"; sondern ist die Spannung zwischen je zwei der drei Phasen.
  • primärer Grund für die 400V ist die Phasenverschiebung selbst, nicht der Energiehunger der Verbraucher.
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Das ist ganz einfach.

Wenn Du 230 Volt hast, hast Du  einen normalen Netzteila"

nschluss.

Wenn Du das ganze mal drei mimmst... (Backofen zum Beispiel) Dann hast Du 3 Leitungen die Dich mit Strom versorgen.

So kommt man auf 380 Volt.

Das ganze nennt sich auch "Drehstrom"

Googeln.

Ein IT Elektroniker.

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Kommentar von wollyuno
07.03.2017, 14:00

irgendwo den anschluss verpasst,380 gibt's bestimmt 25 jahre nicht mehr

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