Vorteile/Nachteile Umwandlung von Wechselstrom in Drehstrom?

Gutes Jetzt,

Ich habe gerade ein YouTube-Video gesehen, wo es darum ging, wie die Deutsche Bahn einst ihre Lokomotiven wechselte um durch die Nutzung von Frequenzumrichtern einen Drehstrommotor betreiben zu können.

Leider habe ich in Physik bzw. Elektrizitätslehre nur ein paar Grundlagen aus dem Gymnasium drauf, heute beschäftige ich mich damit eher weniger, dieses Thema bewegt mich gerade aber sehr und ich hatte mich gefragt, wieso diese Umstellung durchgeführt wurde und wie sich allgemein die Umwandlung von Wechselstrom in Drehstrom verhält.

Wenn ich es mir recht einfach überlege, entsteht aus einem einphasigen Wechselstrom (1x 230V) ein dreiphasiger Drehstrom (3x 230V), jedoch müsste es hier doch irgendwelche Einbußen, wie beispielsweise bei der Stromstärke geben, oder nicht? Ansonsten wäre das ja irgendwie ein "Unendlich-Strom-Cheat", was natürlich keinen Sinn ergibt.

Nun stellen ich mir folgende Fragen:

  • Gibt es wirklich Einbußen bei der Umwandlung?
  • Wieso scheint ein Drehstrommotor trotz dieser Einbußen effizienter?

Nur aufgrund seines geringeren Gewichts etwa? Kann ich mir nicht vorstellen, vor allem würde diese Effizienz ja verloren gehen, wenn der Motor sich gar nicht in Bewegung befindet, wie zB bei einer Drehbank oder anderen stationären Maschinen.

Gehe ich nun davon aus, dass die Stromstärke tatsächlich sinkt, frage ich mich was diese Umwandlung nun gebracht hat, die Leistung ist schließlich das Produkt aus Spannung und Stromstärke, würde diese also nicht einfach gleich bleiben oder sogar sinken?
Sind Drehstrommotoren "spezieller" und benötigen deswegen nur eine geringe Stromstärke oder ist die Stromstärke sogar komplett irrelevant für den Motor?

Ich hoffe beim Lesen dieser Frage denkt kein Physiker an Selbstverletzung, wie bereits gesagt bin ich im Bereich der Elektrizitätslehre nicht sonderlich bewandert, neugierig und bereitwillig etwas neues zu lernen bin ich dennoch!

Vielleicht kann mir ja jemand hier auf die Sprünge helfen, vermutlich habe ich einfach nur einen Denkfehler aufgrund der späten Uhrzeit.

MfG

Schule, Technik, Elektronik, Strom, Deutsche Bahn, Motor, Physik, Zug, Elektrizitätslehre
Aufladen eines Kondensators. Gleichung für Uc(t) beweisen?

Ok das hier ist ein ganz harter Fall für alle die hier helfen wolln.

Alles ist sehr unordentlich aufgeschrieben.

Also wir sollten Uc(t) beim Aufladen eines Kondensators beweisen.

Dafür haben wir erst mit der Kirchhoffschen Maschenregel folgende Gleichung aufgestellt.

Dann haben wir die zu beweisende Gleichung also Uc(t) bekommen und sollten das mittels einsetzen halt beweisen. Und jetzt kommt ein sehr unordentliches Bild, bei dem ich mir teilweise nicht ganz sicher bin ob ich es in der Hektik richtig abgeschrieben habe. (Das waren die letzten 5 min des Unterrichts).

Oben links steht Uc(t).

Die längere Zeile darunter hat als einzigen Sinn die Ableitung U'c(t) hervorgebracht.

Von da an wird es nur noch schlimmer. Ganz offensichtlich wurde da irgendwas eingesetzt. Ursprünglich stand da in Zeile 1 bei dem Bruchstrich U⁰, da ich aber mir selber(in meiner unendlichen Weisheit) so dachte dass da ja auch die Ableitung sein könnte, die es da einzusetzen gilt (haha) hab ich da mal provisorisch ne 1 drüber gekritzelt. Ka obs richtig ist.

In Zeile 2 taucht dann irgnedwie ein -U⁰ auf, dass den ursprünglichen (nicht sauber definierten😂) Ausdruck R×C×?/RC ersetzt. WIESO?

Und in Zeile 3 taucht das ominöse -U⁰ auch wieder auf, wo früher mal die 1 gestanden hat. WIESO?

Wenn jemand hier durchsteigt und mir das auch noch erklären kann wär das echt n Wunder. Aber ich dachte ich frag trotzdem mal wegen meiner gefährdeten Physiknote. Vielen Dank im Vorraus

Bild zu Frage
Schule, Mathematik, elektrische-spannung, Gleichungen, Kondensator, Physik, Elektrizitätslehre, Physikstudium, Gymnasium Oberstufe
Strom bei Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen?

Sksksksksk And I oop,

Habe eine kurze dem Strom betreffend bei folgender Schaltung

Wir haben gegen U0 = 27 V, R1 = 200 Ω, R2 = 100 Ω, R3 = 450 Ω, R4 = 360 Ω, R5 = 300 Ω. Gesucht sind U1.... U5, I1... I5

Da die Leitung mit R1 und die Leitung mit R2, R34 und R5 parallel geschaltet sind, ist die Gesamtspannung

R_ges = 200 Ω (100 Ω + 200 Ω + 300 Ω)/ 200 Ω + 100 Ω + 200 Ω + 300 Ω = 150 Ω

Jetzt steht in der Musterlösung.

Masche M1 U1 = U0 = 27 V

Warum ist U0 denn das gleiche wie U1. U0 ist doch gar keine Leitung. Die Spannung kann doch nur U1 sein, oder? Auf jeden Fall folgert man dann

=> I1 = U1/R1 = 27 V / 200 Ω = 0,135 A

Jetzt steht als nächster Punkt

U0 = Rges * Iges => Iges = U0/Rges = 27 V/150 Ω = 0,18 A

Wieso dürfen wir jetzt U0, also U1 gleich Rges * Iges setzen. Da fließt doch nicht die gesamte Spannung, sondern nur U1.

Danach steht in der Lösung

Knoten K2 und K3 = I2 = I34 = I5

Wieso gilt das? Zwischen I2 und I34 sowie I5 sind doch die Widerstände R3 und R4 geschaltet. Da kann doch der Strom nie im Nachleben das Gleiche sein, or?

Der weitere Lösungsverlauf gestaltet sich als nicht weiter kompliziert.

Knoten K1: I_ges = I1 + I2 => I2 = I_ges - 1

I_2 = I_ges - I1 = 0,18 A - 0,135 A = 0,045 A

U2 = R2 * I2 = 100 Ω * 0,045 A = 4,5 V

U5 = R5 * I5 = 300 Ω * 0,045 A = 13,5 V

Jetzt kommt wieder was, was ich nicht verstehe

Masche M2: 0 = I2 R2 + I3 R3 + I5 R5 - I1R1

Warum ist hier der Maschenumlauf gleich null. Und warum wird I3 R3 genommen, aber nicht I3 R4. Die beiden können ja nicht gleich sein, weil ja völlig unterschiedliche Widerstände herrschen. Warm wird I4 R4 nicht in die Masche mitaufgenommen. Der Strom fließt ja auch dadurch.

Die restliche Lösung.

<=> I3 R3 = I1 R1 - I2 R2 - I5 R5 <=> U3 = U1 - U2 * U5

=> U3 = 27 V - 4,5 V - 13,5 V = 9 V

R3 || R4 = U3 = U4 => I4 = U4/R4 = 9V/360 Ω = 0, 025 A

I3 = U3/R3 = 9 V /450 Ω = 0,02 A

U1 = 27 V, U2 = 4,5 V, U3 = 9 V, U4 = 9 V; U5 = 13,5

I1 = 0,135 A; I2 = 0, 045 A; I3 = 0,02 A; I4 = 0,025 A; I5 = 0,045 A

Das kann ich alles nachvollziehen. Nur die fettmarkierten Teile bereiten mir bisschen Nervenflattern. Kann da jemand kurz weiterhelfen?

Mit freundlichem Abstand,

Bild zu Frage
Schule, Technik, Elektronik, Strom, Knoten, Elektrotechnik, Spannung, Ampere, Leitung, Physik, Schaltung, Technologie, Volt, Widerstand, Elektrizitätslehre, Reihenschaltungen, Umlauf
Hilfe bei Physik (Coulumbsches Gesetz)?

Hey an alle Physiker,

ich habe bei meinen Physikaufgaben vier bei denen ich nicht weiter komme und ich dachte mir vielleicht finde ich hier jemand der mir helfen kann, wäre wirklich sehr dankbar dafür.

Das wären die vier Aufgaben

1) Zwei kleine Kugeln sind 50cm voneinander entfernt. Der Durchmesser der Kugeln kann gegenüber ihrer Entfernung vernachlässigt werden. Die eine Kugel trägt die Ladung 9,5⋅10−7C, die andere Kugel trägt die Ladung 5,0⋅10−6C

Berechne den Betrag der Kraft, welche die Kugeln aufeinander ausüben, auf genau drei Kommastellen in der Einheit Newton (N)

2) Zwei kleine Körper, die als geladene Massenpunkte betrachtet werden können, haben einen Abstand von 1mm. Sie üben aufeinander Kräfte mit dem Betrag 3cN aus. Der eine Körper trägt eine Ladung von 0,91nC.

Berechne den Betrag der anderen Ladung in nC auf genau 3 Kommastellen! Eventuell musst du dein Taschenrechnerergebnis mit 100 multiplizieren, um die Kommastellen abzulesen!

3) Die beiden Kugeln einer Influenzmaschine haben einen Durchmesser von 2,00cm, tragen entgegengesetzte, betraglich gleiche Ladungen vom Betrag 0,5µC und ziehen sich mit Kräften vom Betrag 0,680Ngegenseitig an.

Berechne den Abstand der beiden Mittelpunkte der Kugeln in Meter auf genau drei Kommastellen.

4) Zwei Ladungen von jeweils 8,0nC im Abstand von 15cm erfahren eine COULOMB-Kraft von 2,64⋅10−5N.

Berechne hieraus den Wert der elektrischen Feldkonstanten in der Einheit 10-12As/(Vm) auf genau 3 Kommastellen!

Schule, Aufgabe, Elektrostatik, Hausaufgaben, Physik, Coulomb, Elektrizitätslehre, coulombsches gesetz

Meistgelesene Fragen zum Thema Elektrizitätslehre