Allgemeine Frage zum Wechselstrom

[Lowe21X]

Hallo,
was der Unterschied von Gleich- zu Wechselstrom ist, ist mir klar. Ich möchte mir das Verhalten, auf physikalischer Ebene etwas besser vorstellen können.

Beim Wechselstrom geht die Ladung hin und her, wobei die Spannung gleichzeitig das Vorzeichen wechselt. Damit fliesst der Strom z. B. in einer Glühbirne immer bergab und setzt gepulst Energie frei. Die Flüssigkeit (analog zum Strom, das ist nur ein Modell) fliesst dann hin und her und die Druckdifferenz schwingt im Takt mit.

Vorteil des Wechselstromes ist, dass man ihn über weite Strecken transportieren kann und man kann ihn hoch- bzw herabtransformieren. Hochspannungsleitungen haben (geschätzt) 10.000 Volt, die Leistung an beiden Enden ist gleich, daraus folgt eine geringe Stromstärke. Das Transformieren müsste doch mit Gleichspannung auch funktionieren, oder liege ich hier falsch? Ich hätte eine gleichbleibende hohe Spannung, welche dann über einen Transformator umgewandelt wird. Frage: Warum ist die sinusförmige Wechselspannung hier vorteilhaft?

Danke schonmal im Voraus, der Text ist ein bisschen länger geworden.

Gruß

 

[eFuchsi]

Mittel- und Hochspannungsleitungen liegen im Bereich 20kV und 110kV.
Höchstspannunsgleitungen bei 220 und 380kV

Ein Gleichstrom kann zwar ein (Dauer) Magnetfeld erzeugen, aber um in der Sekundärwicklung eines Trafos eine Spannung zu erzeugen, müsste sich das Magnetfeld ständig ändern. Das kann jetzt dadurch passieren, dass auf der Primärwicklung Wechselstrom anliegt (Transformator wechselndes Magnetfeld), oder sich die Sekundärwicklung im Magnetfeld bewegt (Generator - sich bewegender Leiter im Dauermagnetfeld)

 

[Lowe21X]

Verstehe, ok Wie ist das mit dem Transport über lange Strecken gemeint? Warum kann man Gleichstrom nicht über größere Strecken transportieren. Ich nehme an, dass es zu Verlusten kommt. Was genau passiert mit den Elektronen, warum kommt es zu Verlusten, bei Wechselstrom aber nicht?

 

[eFuchsi]

Kann man ja eh. Googel mal nach HGÜ
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung – Wikipedia

Je länger der Übertragungsweg ist, desto kleiner werden sogar die Kosten bei HGÜ gegenüber Drehstromübertragung.

Hier spielt hauptsächlich mit, dass die Kabel zueinander einen Kondensator bilden, der natürlich mit steigender Leitungslänge immer größer wird. -> kapazitive Verluste

Die 'normalen' Leitungsverluste aufgrund des ohmschen Widerstandes der Leitungen sind bei Gleich- und Wechselstrom eigentlich ident.

Gleichspannung hat bei einem Kurzschluss den unangenehmen Effekt, dass Lichtbögen kaum selber erlöschen. Bei Wechselstrom durch die Nulldurchgänge ist das leichter. Darum wird man kaum HGÜ Freileitungen finden.

Und der größte Nachteil der Gleichstromübertragung ist eben der Umstand, dass man die Spannung nicht einfach transformieren kann. Um z.B.: aus den 100kV einer HGPÜ wieder Wechsel- bzw. Drehstrom zu machen, benötigt man riesige Umformerstationen, die im Prinzip aus einem Gleichstrommotor und einem angekoppelten Drehstromgenerator bestehen.

 

[Octavian1977]

Das war mal so.

Mit der heutigen Halbleitertechnik ist es wesentlich verlustärmer Gleichstrom um zu wandeln.
Die Bauteile sind natürlich komplexer, für Wechselstrom benötigt man nur zwei Spulen und einen Eisenkern um einen Trafo zu bauen.
Nur sind die Verluste der Trafos deutlich höher als die der DC DC Wandlers mit Halbleitertechnik.
Zusätzlich noch die erheblichen Leitungsverluste durch die Leitungskapazität.
Verluste entstehen allerdings dann wieder in höherem Maße auf der Letzten Meile in der Frequenzumrichter wieder Wechselstrom machen müssen, weil unsere Technik zu Hause und in der Industrie ja mit 230/400V Wechselstrom arbeitet.
Trotzdem insgesamt noch Verlustärmer als eine Wechselstromübertragung.

HGÜ in Freileitungen gibt es immer mehr, diese lösen nach und nach die Alte Technik ab.

Bei der Einführung der Fernstromnetze 19xy gab es eben noch keine DC DC Wandler wie heute und Motorgeneratoren sind extrem Verlustreich.