Hallo,
Ich habe gelesen, dass die Spannung hinauftransfermiert wird, dass weniger Verluste entstehen. Allerding sagt R = U / I ja das Gegenteil. Wenn ich die Spannung hinauftransfermiere und die Stromstärke hinunter, kommt das 4-fache heraus. Was mache ich da falsch? Kann das jemand einen 14-jährigen erklären?
Lieber Thomas,
Deine grundsätzliche Betrachtung der Elektrotechnik gefällt mir.
Im genannten Fall wirfst Du jedoch einiges durcheinander.
Die Optimierung der Verluste durch Erhöhung der Spannung bezieht sich auf den Transport elektrischer Leistung über Leitungen. Hierbei sind die Verluste vordringlich durch den Spannungsabfall am Leitungswiderstand zu betrachten. Wird der Strom halbiert, so ist der Spannungsabfall an der Leitung auch halbiert ( U=RxI ). Möcht man die gleiche Leistung ( P=UxI) übertragen, so setzt man die Spannung hoch, wodurch dann der Strom entsprechend kleiner wird und der Spannungsabfall auf der Leitung auch kleiner ist.
So ist es vordergründig zu sehen und die oft extrem langen Leitungen haben schnell mal nennenswerte Leitungswiderstände.
Die Realität zeigt natürlich auch Nachteile.
Zum Hochtransformieren braucht es auch Leistung, es geht auch nur mit Wechselspannung, die, wenn diese über Leitungen übertragen wird, bei höheren Spannungen wieder andere Verluste ( Kapazitive, induktive )mit sich bringt - und hier gäbe es noch Weiteres zu nennen… Ich hoffe, ich konnte Dir weiterhelfen, der Widerstand, den Du 4 fach höher ermitteltes, war der Innenwiderstand des Trafos - das ist eine weitere Bertachtung. Bleibe kritisch - das ist gut.
Edgar
Hallo Thomas
leider verstehe ich deine Frage nicht
was meinst du mit Transfermiert ???
ich kenne diesen Begriff nicht
Herzliche Grüße
Jürgen
Grüß Gott,
leider verstehe ich deine Frage nicht
was meinst du mit Transfermiert ???
ich kenne diesen Begriff nicht
Trotzdem Danke für die Antwort. Vielleicht habe ich in diesen Wort einen Rechtschreibfehler hineingetan. Jedenfalls meine ich damit den Vorgang, der hier stattfindet.
m.f.G.:Thomas131
Hallo Thomas
Beim Stromtransport kommt es darauf an möglichtst viel Leistung § zu übertragen.
P=U*I
Man kann also mit viel I oder viel U große Leistung übertragen.
Für die Verluste auf der Leitung ist aber der Strom (I) verantwortlich. Darum geht man mit der Spannung (U) hoch.
U=R*I
Hiermit kannst du jetzt ausrechnen wie groß der Spannungsabfall auf der Leitung ist.
Weil ja der Widerstand ® sich nicht verändert ist der Spannungsabfall (U) umso kleiner je kleiner der Strom (I) wird.
Ich hoffe ich konnte helfen.
Wenn noch was ist kannst dich ja melden.
Grüß Gott,
Danke für die Antwort und ich habe beim letzten mal komplett vergessen für die erste Antwort zu danken.
Für die Verluste auf der Leitung ist aber der Strom (I)
verantwortlich.
Warum?
m.f.G.:Thomas131
Hallo Thomas,
also sagen wir du willst eine hohe Leistung vom Kraftwerk zu dir nach Hause übertragen. Leistung ist das Produkt aus Spannung mal Strom - also P = U*I.
Du kannst also eine kleine Spannung nehmen und einen großen Strom oder eine große Spannung und einen kleinen Strom. Zum Beispiel gibt 200V und 1A 200W aber auch 2V und 100A gibt 200W.
Die Leitung vom Kraftwerk zu dir nach Hause hat einen Verlustwiderstand. Der ist Konstant - er ist gegeben durch die Eigenschaften der Leitung (Dicke, Länge, Material).
Die Verlustleistung an dieser Leitung ergibt sich zu
Pv = I²*R. Diese Verlustleitung heizt die Leitung und damit die Umgebung auf - sie steht bei dir deshalb nicht zur Verfügung.
Nun stell dir vor du würdest deine Elektroenergie mit 2V sicherstellen. Dann brauchst du für die 200W einen Strom von 100A. Die Verlustleistung an der Leitung ist dann 10000A²*R.
Nun stell dir vor du würdest deine Elektroenergie mit 200V sicherstellen. Dann brauchst du für die 200W einen Strom von 1A. Die Verlustleistung an der Leitung ist dann 1A²*R.
Erkennst du den Unterschied? Wenn die Leitung einen Verlustwiderstand von 1Ohm hat, dann hättest du im ersten Fall, also bei der niedirgen Spannung und dem hohen Strom eine Verlustleistung von 10000W. Im zweiten Fall, also bei der höheren Spannung und dem niedrigen Strom nur eine Verlustleistung von 1W.
Deshalb versucht man in der Energieversorgung bei langen Leitungen (Überlandleitungen) den zu leitenden Strom möglichst klein zu halten. Um dennoch eine hohe Leistung übertragen zu können muss dann aber die Spannung entsprechend hoch sein.
Schreib mir, ob du das so verstanden hast.
Liebe Grüße
Franz Peter
Danke an alle. Dank den letzten Beitrag verstehe ich es denke ich.
m.f.G.:Thomas131
Hallo,
Ich habe gelesen, dass die Spannung hinauftransfermiert wird,
dass weniger Verluste entstehen. Wenn ich die Spannung hinauftransfermiere und
die Stromstärke hinunter, kommt das 4-fache heraus.
Hallo Thomas!
Widerstand R = U / I
Leistung P = U x I = R x I²
Wenn Du die Spannung auf das 4 fache hinauftransformierst und die Stromstärke auf ein viertel hinunter (Transformatorgesetze!), dann überträgst Du die gleiche Leistung P ,
aber mit 1/4-tel des Stromes.
Dieser kleinere Strom verursacht in der gleichen Leitung mit dem gleichen Widerstand R
ein 1/16-tel der Leitungsverluste
(P = U x I = R x I² = R x (I/4)²).
Am Ende der langen Leitung brauchst Du wieder einen Transformator, der die hohe Spannung wieder auf Normalwerte heruntertransformiert.
Die Verlustleistung (=Erwärmung) der Transformatoren ist wesentlich kleiner als die 15/16-tel nicht verlorenen Leitungs"verluste"
Viel Erfolg beim „Nachdenken“ wünscht
H2E
Danke für alle Antworten. Ich verstehe es jetzt.
m.f.G.:Thomas Zach
Hallo Thomas131
Ich wüsste gern in welchem zusammenhang die Aussage
gemacht wird. Es kann sich ja dabei nur um Wechselspannung handeln da man diese auch transformieren kann. Gleichspannung ist nur über Gleichspannungswandler transformierbar. Als nächstes gilt daßß man den Strom nicht trnasformieren kann, da er ja laut Ohmschen Gesetz von Spannung und Widerstand(
Last) abhängig ist.
Es gibt einen Anwendungsfall bei dem die Aussage teilweise zutrifft. Es handelt sich dabei um sogannte
„ELA“-Anlagen. Bei herkömmlichen Verstärkeranlagen
spielt Leitungswiderstand eine erhebliche Rolle. Aus diesem Grund werden dicke kabel zu den Lautsprechern gelegt. R=2*L/(X*A)X=Kappa (bei Kupfer 56). hat man nun lange Wege vom Verstärker zu den Lautsprechern
wird ein großer Teil des Ausgangssignals duch den Leitungswiderstand verbraten.
Bei den ELA-Anlagen wir aber mit 110V an den Ausgängen der Verstärker gearbeitet. Nun spielen die paar Volt Leitungsverlust nur noch eine untergeordnete Rolle.
In diesem Beispiel ist die Aussage zutreffend dass mit
höherer Spannung die Verluste geringer werden.
Teile mir bitte mit in welchem Zusammenhang die Aussage gemacht wurde.
Mit freundlichen Grüßen,
Mk1024
Grüß Gott,
Anscheinend reden wir wirklich aneinander vorbei. Ich meine die Spannung in Hoch-/Mittelspannungsleitungen. Nicht Musik-Boxen.
m.f.G.:Thomas131
Hallo Thomas
Entschuldige, dass ich Dir jetzt erst eine Antwort schicke.
Zum Thema:
Wenn ich es recht verstanden habe geht es bei deiner Frage warum eine Spannung hochtransformiert wird wenn man diese über längere Strecken „transportieren“ will.
Das ohmsche Gesetz R=U/I ist hierbei nicht der ausschlaggebende Punkt. Dies wird nur verwendet um die Beziehungen an einem Verbraucher (Widerstand) zu betrachten.
Beim Stromtransport ist es wichtig so wenig wie möglich Verluste (Leistung) über die Transportstrecke zu verbrauchen. Hier ist die Proportionalität von Spannung und Strom jedoch sehr wichtig.
Wenn höhere Ströme übertragen werden sollen ist ein erhöhter Einsatz von Leitermaterial notwendig, d.h. viel Leiterwerkstoffeinsatz (Kupfer oder Aluminium). Diese Materialien sind jedoch sehr kostenintensiv.
Wählt man jedoch zur Übertragung eine höhere Spannung muss „nur“ das Isolationsvermögen (Widerstand zwischen den einzelnen Potentialen [z.B. Pluspol & Minuspol im Gleichstromkreis]) gesteigert werden.
Zur Steigerung des Isolationsvermögens werden Nichtleiterwerkstoffe wie Kunststoffe oder Keramiken verwendet. Diese sind im Gegensatz zu Leiterwerkstoffen erheblich günstiger im Preis. Weiterhin haben Nichtleiter auch meist eine geringe Materialdichte, dies hält somit auch das Gewicht des Kabels gering.
Bei der Leitungsübertragung mit Freileitungen nutzt man das Isolationsvermögen von Luft aus. Luft ist kostenfrei, somit wird die Übertragung noch rentabler. Wichtig hierbei ist jedoch dann die Isolierung der Stromleitungen zum Erdpotential/Strommast, das wird durch den Einsatz von keramische Isolatoren erreicht.
Ich hoffe ich konnte Dir weiterhelfen, sollte ich die Frage falsch aufgefasst haben bzw. noch etwas unklar sein dann schreib mir ruhig nochmal.
Schönen Sonntag !!!
M. Rothe
Hallo Thomas,
du must mit der Formel P = R * I² arbeiten.
P ist hier die Verlustleistung einer Leitung und R der ohmsche Widerstand der Leitung. Der Leitungswiderstand ist durch Material und Bauart der Leitung festgelegt also konstant.
Wenn du jetzt den Strom halbierst bleibt nur noch ein viertel der Verlustleistung übrig.
Hallo,
Ich habe gelesen, dass die Spannung hinauftransformiert wird,
dass weniger Verluste entstehen. Allerdings sagt R = U / I ja
das Gegenteil. Wenn ich die Spannung hinauftransformiere und
die Stromstärke hinunter, kommt das 4-fache heraus. Was mache
ich da falsch? Kann das jemand einen 14-jährigen erklären?
Leider ist dein Ansatz nicht ganz richtig.
Mit Verlust meint man die Verlustleistung P.
P = U*I
Die Verlustleistung ist in diesem Fall die Leistung, die an der Stromleitung selbst abfällt.
Die Leitung selbst und ein an der Leitung angeschlossener Verbraucher haben jeweils einen Widerstand. Diese beiden Widerstände sind also in Reihe geschaltet und addieren sich. An jedem Widerstand fällt eine Spannung ab und durch beide Widerstände fließt bei gleichbleibender Spannung der gleiche Strom. (Reihenschaltung von Widerständen)
Möchte man über eine Leitung mit gleichbleibendem Widerstand eine höhere Leistung übertragen, gibt es also zwei Möglichkeiten.
a) Der Strom wird erhöht und die Spannung bleibt gleich
oder
b) Die Spannung wird erhöht und der Strom bleibt gleich
a)
Wird der Strom erhöht, weil der Widerstand des Verbrauchers kleiner wird und damit der Gesamtwiderstand kleiner wird, fällt nach dem Ohmschen Gesetz (U = R*I) an der Leitung selbst mehr Spannung ab. Für die Leitung gilt also höherer Spannungsabfall und höherer Strom ergeben eine höhere Verlsutleistung.
Am Verbraucher selbst wird etwas weniger Spannung abfallen, der Strom durch ihn ist gleich dem Strom der durch die Leitung fließt, also wird am Verbraucher eine kleinere Leistung abfallen.
b)
Wird die Spannung erhöht, wird bei gleichbleibendem Gesamtwiderstand (Leitung plus Verbraucher) weniger Strom fließen. Fließt über die Leitung wenger Strom, wird an der Leitung auch weniger Spannung abfallen und damit die Verlustleistung an der Leitung sinken.
Man kann, indem man bei P = U*I, für I=U/R einsetzt auch schreiben, P = U*U/R. Man siehr also leicht, dass bei gleichbleibendem Widerstand und höhere Spannung die Leistung im Quadrat steigt
Oder bei P=U*I für U=R*I einsetzt auch schreiben,
P = I*I*R. Hier sieht man leicht, dass bei gleichbleindem Widerstand und höherem Strom die Leistung ebenfalls im Quadrat steigt
Nebenbei bemerkt, dies gilt exakt nur bei Gleichspannung wenn es keine indultiven und kapazitiven Widerstände gibt. Bei Wechselstrom müsste man noch die induktiven und kapazitiven Widerstände berücksichtigen.
Hoffentlich hat es dich nicht verwirrt.
Schau dir einfach in Fachbüchern die klassische Reihenschaltung und auch die klassische Parallelschaltung an.
Hallo Thomas131
Wir versuchen den Sachverhalt mit einer kleinen Rechnung
näher zu betrachten.
Nehmen wir mal an wir benötigen eine Leistung von 100W
Wir speisen 220V ein. Der Widerstand der Leitung wäre
1 Ohm. Nun ist I=P/U Leistung durch Spannung also
100/220=0,45A. Der Verlust auf der Leitung ist demnach
I*R=0,45A*1 =0,45V
Nun das gleiche Beispiel mit „Hochspannung“ 1KV
I=P/U = 100/1000V=0,1A. Der Verlust auf der Leitung ist
demnach nun 0,1A*1 Ohm =0,1V.
Selbsverständlich verursachen noch ander Faktoren Verluste zB. Verluste an Transformatoren, Übergangswiderstände an Verbindungstellen der Leitungen
Verluste durch Stromwandler usw.
Mit freundlichen Grüßen,
MK1024