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Wie erfolgt die Stromeinspeisung eines netzgeführten Wechselrichters?

Querbeet im Netz folgen regelmäßig Diskussionen über die genaue Arbeitsweise eines netzgeführten Wechselrichters, welcher sich mit der Netzfrequenz sowie der Netzspannung in Betrag und Phasenlage (bei dreipoligen auch mit der Phasenfolge) synchronisiert bzw. sich von diesen Größen führen lässt.

Die Antwortmöglichkeiten in dieser Umfrage richten sich nach der Vielzahl an Antworten, die man im Netz dazu findet. Aufgrund der begrenzten Anzahl an Optionen ist es nicht möglich die verschiedenen Kombinationen aufzulisten.

Ich bin auf die - hoffentlich zahlreichen - Antworten gespannt, gerne auch begründete. :)

Legende

WR:   Wechselrichter
Un:   Netzspannung
U_wr: Ausgangsspannung des Wechselrichters
Iwr:  Ausgangswechselstrom des Wechselrichters
Der WR erhöht U_wr ggü. Un, in Phase, damit I_wr fließt 0%
Der WR lässt Uwr ggü. Un voreilen, damit I_wr fließt 0%
Der WR macht (2), und (1) ist dabei der Nebeneffekt 0%
Der WR möchte nur (1) , und (2) ist ein ungewollter Nebeneffekt 0%
Der WR verschiebt die Phase von I_wr ggü. Un um 180° 0%
Der WR macht was ganz anderes, nämlich.. 0%
Ich weiss es nicht, aber ich würde es gerne wissen 0%
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Ist das elektrisch möglich und sinnvoll?

Ich plane, eine Gelbatterie als Powerbank zu verwenden, und habe bereits einige Überlegungen angestellt, um eine geeignete Lösung zu finden.

Zunächst werde ich eine Sicherung vor die 12V Gelbatterie schalten (die genaue Spezifikation muss noch festgelegt werden). Anschließend beabsichtige ich, zwei dieser Spannungswandler (https://amzn.eu/d/f8uvJg5) und zwei dieser (https://amzn.eu/d/3OFnqfM) in das System zu integrieren. Jeweils einer der Spannungswandler wird dann mit einer USB-A-Buchse und einer USB-C-Buchse verbunden. Die 9V sind für schnelles Laden und die 5V für normales Laden gedacht.

Frage: Ist diese elektrische Konfiguration sinnvoll, oder gibt es möglicherweise eine bessere Lösung? Da die Spannungswandler nicht viel Last vertragen und es in der Beschreibung heißt, dass sie nicht lange unter Volllast betrieben werden sollten, werde ich für jede Buchse einen eigenen Spannungswandler verwenden. Für das Laden der Gelbatterie habe ich noch keine Lösung gefunden und bin daher für Vorschläge offen. Ebenso benötige ich noch eine Lösung für eine Tiefentladesicherung.

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Gleichstrom bei Fernbahnen?

Wenn man sich in das Thema ein bisschen einliest, findet man sehr viele Argumente dafür, Ferneisenbahnen mit großen Spannungen und Wechselstrom zu elektrifizieren (meist 15.000 oder 25.000 Volt), womit z.B. in Deutschland, Österreich, Schweiz, Schweden, Dänemark und noch anderen Ländern alle Fernzüge betrieben werden.

Die Abstände zwischen den Stromversorgungsstellen können wesentlich größer sein, der Fahrdraht kann dünner und damit leichter sein, weil bei gleicher Leistungsaufnahme die Stromstärke bei hohen Spannungen deutlich geringer ist. Das spart zum einen Material, zum anderen ist es wohl wesentlich günstiger für die Schwingungen des Fahrdrahts, die im Hochgeschwindigkeitsverkehr durch den Stromabnehmer entstehen.

Aus diesem Grund haben mehrere Länder, die eigentlich Eisenbahnen mit Gleichstromversorgung haben, ihre Hochgeschwindigkeitsstrecken mit 25 kV 50 Hz Wechselstrom elektrifiziert (z.B. Spanien, Frankreich, Italien), was ja aufwändig ist. Alle Züge, die sowohl im Bestandsnetz, als auch im Hochgeschwindigkeitsnetz fahren müssen, müssen Mehrsystemantrieb haben.

Der Gleichstrombetrieb von Ferneisenbahnen muss aber auch Vorteile haben, sonst gäbe es ihn ja nicht in so vielen Ländern. In Tschechien, Polen, den Niederlanden und vielen weiteren Ländern fahren fast alle Fernzüge mit Gleichstrom.

Welches sind die Vorteile?

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