.Ich konnte mir bis heute die frage nicht beantworten, warum bei einer drehstromleitung der nullleiter die selbe querschnittsfläche wie die phasen hat bzw. 1,5 mm² für 16 A pro phase (?War doch auch bei drehstrom so)
.Klar, meist hängen verbraucher drann, die eh zwichen den außenleitern arbeiten, aber elektroherde z.b. arbeiten soweit ich weiß oft gegen null- dann müssten ja im extremfall 48 A durch den nullleiter zurück kommen
?Ist in dem falle die sache mit dem querschnitt villeicht durch die phasenverschiebung hinfällig
nullleiter bei drehstromleitungen
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Im Extremfall kann nähert sich die Last auf dem Neutralleiter 48A sogar übersteigen, weil die Ströme der Phasen sich im Neutralleiter nicht addieren, sondern von der Art der Verbraucher abhängig sind (ohmsche, induktive oder kapazitative Lasten) und damit von den Phasenwinkeln der einzelnen Phasen.
Grundlagen:
Zwischen den jeweils um 120° verschobenen Phasen liegt eine Spannung von 400 Volt. Zwischen jeder Phase und dem Neutralleiter liegen jeweils 230 Volt.
Bei gemischeten Verbrauchern (z. Bsp. Induktivitäten und Kapazitäten) muss beachtet werden, dass bei Induktivitäten der Strom nacheilt, bei Kapazitäten eilt die Spannung nacht.
Die Belastung des Neutralleiters lässt sich ganz trivial durch Vektorrechnung in einem Koordinatensystem bestimmen.
Im normalen Hausgebrauch reicht es aus, wenn der Neutralleiter einer Drehstromleitung den gleichen Querschnitt hat, wie die Phasen, weil das Szenario von unterschiedlichen Lasten (und damit "gefährlichen" Phasenwinkeln) ziemlich gering ist. 2,5 mm² würde ich jedoch auf jeden Fall bei Herden vorschlagen. Auch die Leitungslänge spielt dabei eine Rolle.
In der Industrie gibt es Leitungen, wo der Neutralleiter wirklich einen stärkeren Querschnitt hat. Oder es werden Stromschienen benutzt.
Es gibt in der Industrie teure Sicherungsautomaten, die auch den Neutralleiterstrom überwachen und beim Überschreiten eines bestimmten Wertes die Phasen allpolig abschalten (L1/L2/L3 gleichzeitig). Ein Abbrennen des Neutralleiters an Klemmübergängen war früher keine Seltenheit. Ganz professionelle Schutzautomaten überwachen heute die Phasenströme (L1/L2/L3) untereinander sowie gleichzeitig den Neutralleiterstrom und ggf. noch Fehlströme auf dem PE (sog. Fehlstromüberwachung). Die Relation und die Hysterese können nicht ganz trivial berechnet werden. Dafür gibt es entsprechende Computerprogramme, mit denen die Schutzschalter konfiguriert und überwacht werden. Mit solch einem Schalter ist man auf der sicheren Seite, jedoch auch einige tausend Euro ärmer.
Rein mit Vernunft betrachtet, ist es also nicht verkehrt den Neutralleiterquerschnitt im Gegensatz zum Phasenquerschnitt üppiger zu dimensionieren. Im Kleingewerbe und Privathaushalt gibt es aber nunmal keine Szenarien, die zu einer N-Überlast führen könnten. Daher hat die VDE dies als statthaft genehmigt.
Gruß
HelferleinAnm.: Aussage wurde korrigiert.
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wie kann die Summe 48A übersteigen? 48A würde auftreten wenn alle Ströme in Phase sind.Das kann aber nicht eintreten, da die Spannungsphasen 120Grad gegeneinander versetzt sind. Der Strom kann bei idealem C oder L max. 90 Grad vor oder nacheilen. Der max. Strom im Rückleiter tritt auf wenn alle Aussenleiter max. Strom führen, dabei eine Phase 90Grad voreilt und die andere 90Grad nacheilt und der Bezugsstrom ohmisch belastet ist. Dieser Fall tritt bei praktischen Anwendungen nicht auf (E-Herd, Motor), in Versorgungsnetzen wird teilweise ohne Mittelpunktleiter gearbeitet, spezielle Transformatoren mit Ausgleichswicklung verteilen die Belastung symmetrisch auf drei Phasen.
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Wenn alles 3 Phasen ohmisch gleich stark belastet werden fließt im Nullleiter ein Strom von 0 Ampere .
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Die Ströme heben sich auch dann nicht auf, wenn Pulsströme (Gleichrichter!, Schaltnetzteile!) fließen.
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Hallo
Beserwisserei ein:
Theoretisch ist es schon möglich ,daß alle Ströme in Phase sind, wenn
die Verbraucher teilweise als Generatoren agieren.
Das ist beispielsweis dann der Fall wenn elektrische Maschinen (ASM's, SM's mit oder ohne Umrichter*) als
Nutzbremsen in gewissen Antrieben verwendet werden.
Tritt aber im normalen Haushalt äußerst selten bis nicht auf!
*Wie von Frank schon angedeutet wid die Sache auch ziemlich kompliziert wenn Schaltnetzteile (Stromrichter usw.) im Spiel sind.
Beserwisserei aus:Gruß
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Ich war jetzt erstmal von rein passiven Lasten ausgegangen. Gleichrichter, etc. sind eh sehr problematisch da hier kurzzeitige hohe Stromspitzen auftreten können wobei aber im zeitlichen Mittel der zulässige Stom nicht überschritten wird. Dies wird z.B. von normalen Haushaltsautomaten nicht erkannt während aber z.B. Stecker , Schalter etc. kurzzeitig sehr hoch mit einem vielfachen das max. Stroms belastet werden. Hier hilft z.B. eine PFC, die auch dafür sorgt, dass die Stromaufnahme etwa sinusförmig ist.
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Die Belastung mit nicht-sinusförmigen Pulsströmen ist heute sehr üblich, da nahezu alle Geräte außer Herde mit Gleichstrom ohne PFC arbeiten. PFC kommt erst bei neuen Geräten in großem Anteil.
Beim Pulsstrom ist das Problem, daß der Effektivwert deutlich höher liegt als der Mittelwert der Ströme. Die Leitungen werden zusätzlich thermisch belastet.
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Zitat
daß der Effektivwert deutlich höher liegt als der Mittelwert der Ströme
Da ist nicht das Problem, Frank!
Das problem stark oberwellenbehafteter Ströme (Pulse) ist, daß sie ein breites Oberwellenspektrum besitzen . Obwohl für die Leistungsumsetzung des jeweligen Gerätes nur die Grundwelle verantwortlich ist
trägt Zur Verlustleistung an der Zuleitung aber das ganze Spektrum des Stromes inklusive Grundwelle bei.
Deswegen versucht man wie Andy schon sagte die Stromform möglichst sin.förmig zu gestalten bzw. den PF hoch zu halten.Gruß
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Doch, genau das ist das Problem. Die Trafos und der ganze Übertragungsweg müssen auf den unnötig hohen Effektivwert ausgelegt werden.
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Das stimmt schon Frank, aber das hat nichts mit einem etwa niedriegem
Strom Mittelwert (Hiermit meine ich den linearen Mittelwert!) zutun
Gruß
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?Hört ihr mal auf an meinem thema vorbei zu reden
ich bekomm hier echt ernste verständnisprobleme -
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Zitat
So wurden früher Ingenieure gemacht ...
heute auch noch-statt Fachbuch gibts heute alternativ noch das Internet
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Zitat
Ist mit mittelpunktleiter jetzt PEN gemeint
NEIN! Der Mittelpunktleiter ist bei Drehstromanlagen eigentlich der Neutralleiter. Es ist eigentlich der korrekte Begriff dafür!
ZitatPFC - was ist denn das nun wieder
PFC := Power Factor Correction, d.h. Einrichtung zur Korrektur des cosphi (sog. Kompensationsanlagen)
ZitatDas versteh ich nun wieder nicht- mir ist zwar halbwegs klar, was ein effektivwert ist und was oberwellen sind, aber ich dachte das spielt nur auf der sekundärseite von solchen geräten eine rolle
Selbst wenn nicht sinusförmige Pulsströme (kurzzeitig hohe Rechteck-Ströme) genau 120° phasenverschoben sind, passiert es, dass auf dem N trotzdem kein Ausgleich stattfindet und trotzdem ein Strom fließt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Wechselstrom
http://de.wikipedia.org/wiki/DrehstromGruß
Helferlein -
Es gibt den sog. Mittelpunktleiter, das ist das N also der "Rückleiter" der deshalb so genannt wird da er eine Rolle spielt wenn die Lasten im Stern geschaltet sind also NICHT zwischen den einzelnen Phasen hängen.
Dann gibt es noch den Erdleiter, der normalerweise stromlos ist und nur eine Schutzfunktion hat PE=Protection Earth.Wenn die Belastung aus dem Netz nicht sinusförmig ist können die resultierenden Ströme auch kaum sinusförmig sein. Schau dir einen Gleichrichter mit Siebkondi dahinter an. Im eingeschwungenen Zustand liegt am Ladeelko eine Spannung die dem Scheitelwert der Eingangsspannung entspricht abzgl. der Durchlassspg. der Dioden und eines weiteren Teils abhängi von der Belastung hinter dem Elko. Die Dioden sperren jetzt so lange wie der Netzsinus die Elkospannung noch nicht erreicht hat. D.h. die Nachladung des Elkos erfolgt nur kurz im Bereich des Scheitels-es fliesst also nur kurzzeitig ein (hoher) Strom der alles andere als Sinusförmig ist. Wenn man so einen Impulstrom einer Fourierzerlegung unterzieht sieht man, dass er einen ganz erheblichen Oberwellengehalt hat.
PFC ist eine PowerFactorCorrection. Wenn Spannung und Strom nicht mehr in Phase sind besteht zwischen beiden ein Phasenwinkel phi (Frage wie bekomme ich ein phi hier rein?) . De cosinus davon ist der cos(phi) und der liegt zwischen 0 und 1 wobei bei 1 Strom und Spannung in Phase sind und nur Wirkleistung übertragen wird. Ist der cos(phi) kleiner als 1 fliessen (unerwünschte) Blindströme. Eine PFC Schaltung sorgt nun dafür , dass der cos(phi) wieder nahe bei 1 liegt. Eine aktive PFC ist vor allem da notwendig wo die Aufnahme aus dem Netz nicht sinusförmig ist und die Last schwankt. Bei bekannter Last (z.B. Elektromotor oder Drossel von Leuchtstofflampen kann die Blindstromkompensation auch fest mit z.B. einem Kondensator erfolgen.
Ich glaube bei der PISA-Studie für Auszubildende würde es auch nicht besser aussehen.
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Das Cos Phi kann bei sinusförmigen Strömen (ohne Oberwellen) leicht per Spule oder Kondensator kompensiert werden.
Kritisch wird es, wenn die Ströme pulsförmig sind. dann kann die grundwelle zwar in Phase mit der Netzspannung sein - der Leistungsfaktor ist trotzdem ungleich 1. Das Problem ist hierbei, daß EIN Begriff (Leistungsfaktor) für ZWEI an sich unterschiedliche Dinge (Cos Phi und Pulsstrom) verwendet wird. Ursache ist, daß beide Dinge die selben unerwünschten Wirkungen auf das Stromnetz haben.
Die Pulsströme lassen sich gut mit Elektronik ausgleichen. Bei einem Brückengleichrichter bedeutet das, daß ein strom fließen muß, dessen Verlauf bis auf einen Proportionalitätsfaktor der Spannung folgen muß.
Konkret muß schon kurzt nach dem Nulldurchgang ein Strom auf den Ladeelko fließen. In der Praxis erreicht man das durch einen Hochsetzsteller, der die dann anliegende, zu niedrige Netzspannung soweit hochsetzt, daß sie den Elko laden kann. Dabei wird der Strom durch den Hochsetzsteller so eingestellt, daß er der Netzspannung folgt. Das ist dann die aktive PFC mit ca. 99% Effizienz.
Bei passiver PFC wird eine Spule eingeschaltet, die die Pulsströme abflacht. Die effizienz der Spule bei Pulsströmen geht nur bis etwa 70%.
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Eine gute Erklärung des Themas Kompensation (jedoch ohne Berücksichtigung des Pulsstromes) findet man hier:
ftp://www.frako.de/pub/pdf/Handbuch.pdf
Gruß
Helferlein