Hallo Sara12321,
wenn man elektrische Energie über weite Strecken (z.B. per Überlandleitung) transportieren muss, versucht man die Leistungsverluste möglichst klein zu halten. Diese Verluste werden durch die Leitungswiderstände verursacht (ohmscher Widerstand der "Drähte") .
Dies kann man erreichen indem man sehr hohe Spannungen verwendet (z.B. 400.000V).
(1) Elektrische Leistungsübertragung an einem vereinfachtem Beispiel (Einheiten in rechteckigen Klammer [..]):
- Es soll beispielsweise eine vorhandene elektrische Leistung von Pzu=10.000 Watt per Kupferkabel über eine bestimmte Entfernung transportiert werden.
- Der ohmsche Leitungswiderstand betrage z. B. 1.000 Ohm.
- Die zugeführte Leistung beträgt: Pzu = U[V] x I [A], hierbei ist "U" die Spannung sowie "I" der Strom.
- Für den Leistungsverlust gilt: P verlust [Watt] = (I [A])² x R[Ohm]. Hierbei ist "I" der Strom welcher durch die Leitung fließt und "R" der Leitungswiderstand (hier im Beispiel 1.000 Ohm)
- Beispiel 1: Spannung U =400 V:
- Pzu = 10.000 Watt = 400V x I1 [A] oder aufgelöst nach I1: I1 = 10.000 W / 400V = 25 A.
- Pverlust1: = I² x R = (25A)² x 1000 Ohm = 625.000 Watt
- Beispiel 2: Spannung U =400.000 V:
Pzu = 10.000 Watt = 400.000V x I2 [A] oder aufgelöst nach I2: I2 = 10.000 W / 400.000V = 0,025 A.
Pverlust2: = I² x R = (0,025A)² x 1000 Ohm = 0,625 Watt
Fazit:
- Dieses vereinfachte Beispiel verdeutlicht, dass bei gleicher zugeführter Leistung, der Verlust mit zunehmender Spannung deutlich abnimmt.
(2) Spannungstransformation bei einem idealen (verlustfreien) Transformator:
Wechelspannungen (z.B. aus einem Kraftwerk) können mittels eines Tranformators umgeformt werden. Bei idealen (verlustfreien) Tranformatoren gilt:
Pprim = U1 x I1 = Psek = U2 x I2, hierbei ist "Pprim" die Leistung an der Eingangsseite des Tranformators und "Psek" die Leistung an der Ausgangsseite der Transformators.
"Pprim" ist gleich "Psek" (keine Verluste).
- Nach der Transformatorgleichung gilt (siehe auch beigefügtes Bild):
U1/U2 = n1/n2 wobei "n1"=Windungsanzahl auf der Primärseite des Transformators und "n2" Windungsanzahl auf der Sekundärseite des Transformators.
I1/I2 = n2/n1
Anmerkung:
- In der Praxis gibt es natürlich keinen idealen Tranformator, d.h. es treten Verluste bei jeder Tranformation auf.
Hoffe ich konnte hier zumindest grundsätzlich etwas zu Deinem Verständnis beitragen.
Gutes Gelingen!
LG.