Leistungstransformatoren. Stromübertragung. Schema, Beschreibung

ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Leistungstransformatoren. Stromübertragung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Stromversorgung

Stromverbraucher gibt es überall. Es wird an relativ wenigen Orten in der Nähe von Brennstoff- und Wasserressourcen gefördert. Daher besteht die Notwendigkeit, Elektrizität über Entfernungen von teilweise Hunderten von Kilometern zu übertragen.

Doch die Übertragung von Strom über weite Distanzen ist mit erheblichen Verlusten verbunden. Tatsache ist, dass Strom, der durch Stromleitungen fließt, diese erwärmt. Gemäß dem Joule-Lenz-Gesetz wird die zum Erhitzen der Leitungsdrähte aufgewendete Energie durch die Formel bestimmt

wobei R der Leitungswiderstand ist.

Bei einer großen Leitungslänge kann die Energieübertragung generell unrentabel werden. Um Verluste zu reduzieren, können Sie natürlich den Widerstand R der Leitung durch Vergrößerung der Querschnittsfläche der Drähte verringern. Aber um R beispielsweise um das Hundertfache zu reduzieren, muss man auch die Masse des Drahtes um das Hundertfache erhöhen. Es ist klar, dass solch große Ausgaben für teures Nichteisenmetall nicht zugelassen werden können, ganz zu schweigen von den Schwierigkeiten, schwere Drähte an hohen Masten usw. zu befestigen.

Daher werden Energieverluste in der Leitung auf andere Weise reduziert: Abnahme des Stroms in der Leitung.

Beispiel. Eine Reduzierung des Stroms um das Zehnfache reduziert die in den Leitern freigesetzte Wärmemenge um das Hundertfache, d. h. es wird der gleiche Effekt erzielt wie bei einer hundertfachen Gewichtszunahme des Drahtes.

Da die aktuelle Leistung proportional zum Produkt aus Strom und Spannung ist, ist es zur Aufrechterhaltung der übertragenen Leistung erforderlich, die Spannung in der Übertragungsleitung zu erhöhen. Darüber hinaus ist es umso günstiger, eine höhere Spannung zu verwenden, je länger die Übertragungsleitung ist. So wird in langen Übertragungsleitungen (z. B. in der Hochspannungsleitung Wolga WKW – Moskau) eine Spannung von 500 kV verwendet.

Mittlerweile werden Wechselstromgeneratoren für Spannungen von maximal 16–20 kV gebaut, da eine höhere Spannung aufwändigere Sondermaßnahmen zur Isolierung der Wicklungen und anderer Teile der Generatoren erfordern würde.

Deshalb setzen sie bei großen Kraftwerken Aufwärtstransformatoren. Der Transformator erhöht die Spannung in der Leitung um den gleichen Betrag, wie er den Strom verringert. Die Leistungsverluste sind gering.

Um Strom direkt in den elektrischen Antriebsmotoren von Werkzeugmaschinen, im Beleuchtungsnetz und für andere Zwecke nutzen zu können, muss die Spannung an den Leitungsenden reduziert werden. Dies wird erreicht durch Abwärtstransformatoren.

Darüber hinaus erfolgt in der Regel ein Spannungsabfall und dementsprechend ein Stromanstieg in mehreren Stufen. Mit jeder Stufe wird die Spannung immer geringer und das vom Stromnetz abgedeckte Gebiet wird größer.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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