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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Allg. Verständnisproblem Stromkreis


Autor: Babara (Gast)
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Hallo!

Irgendwie habe ich ein allgemeines Verständnisproblem.

Damit Strom fließen kann, muss doch IMMER ein Stromkreis vorhanden sein, 
oder irre ich mich da?

Aber wie läuft das dann bei den Kilometerlangen Strommasten? Geht immer 
eine Leitung wieder zurück zum Kraftwerk? Oder wie ist das mit den 
Zügen? Soweit ich weiß, greifen die doch nur eine Leitung oben ab!?

Ich vermute jetzt mal das das irgendwas mit der Masse, also Erdnung zu 
tun hat. Aber trotzdem kann das doch nicht funktionieren wenn die 
"Stromleitung" eines Kraftwerks 100km weiter geerdet ist! Oder beim Zug 
der Strom über die Schienen abfließt!?

Wie ihr seht, tappe ich da noch ziemlich im dunkel. Würd mich freuen 
wenn mir jemand etwas Licht in die Sache bringt ;-)

Liebe Grüße Babs

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Aber wie läuft das dann bei den Kilometerlangen Strommasten?
Naja, so hoch sind die auch wieder nicht...
>Geht immer eine Leitung wieder zurück zum Kraftwerk?
Jepp.

>Oder wie ist das mit den Zügen? Soweit ich weiß, greifen die doch nur eine 
Leitung oben ab!?

Dann solltest du dein Wissen erweitern. Die Dinger fahren auf Schiene, 
die nicht aus Pappe sind...

Autor: olibert (Gast)
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> Damit Strom fließen kann, muss doch IMMER ein Stromkreis vorhanden sein,
> oder irre ich mich da?

Das ist korrekt.

> Aber trotzdem kann das doch nicht funktionieren wenn die "Stromleitung" > eines 
Kraftwerks 100km weiter geerdet ist! Oder beim Zug der Strom über > die Schienen 
abfließt!?

Du hast nach wie vor einen geschlossenen Stromkreis und somit 
funktioniert es. Letztendlich ist es egal (von Parametern wie 
Stromstaerke, Spannung, Freqenz, Leitfaheigkeit,.. mal abgesehen), ob 
eine Eisenbahnschiene oder ein Stueck Blumendraht Teil des Stromkreises 
bilden.

Autor: Spartan3E-Besitzer (Gast)
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Bin zwar nicht ganz von dieser Fachrichtung, aber der Strom wird ja 
normalerweise mehrphasig also auf drei Phasen übertragen. Wenn man es 
schafft alle drei Leitungen gleich stark zu belasten, so ist theoretisch 
überhaupt kein Rückleiter mehr erforderlich. Werden die Leitungen nicht 
ganz gleichmässig belastet, so muß eben der verbleibende kleine 
Differenzstrom über den Rückleiter abfließen. Meineswissens reicht da 
sogar die Erde aus.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Spartan3E-Besitzer schrieb:
> Bin zwar nicht ganz von dieser Fachrichtung, aber der Strom wird ja
> normalerweise mehrphasig also auf drei Phasen übertragen. Wenn man es
> schafft alle drei Leitungen gleich stark zu belasten, so ist theoretisch
> überhaupt kein Rückleiter mehr erforderlich.
Genau, findet man im ländlichen Raum noch oft, schimpft sich dann z.B. 
IT-System. Ist dann die Ironie des Schicksals, dass dieses IT-System 
grad bei IT-Technikern ('EDVlern') so gut ankommt :->

> Werden die Leitungen nicht
> ganz gleichmässig belastet, so muß eben der verbleibende kleine
> Differenzstrom über den Rückleiter abfließen. Meineswissens reicht da
> sogar die Erde aus.
Wobei das nicht die Regel ist, beim IT-Netz kann der Strom nicht über 
Erde abfließen, da das andere Ende (=Trafo) auch nicht geerdet ist. Der 
kleine Differenzstrom verschwindet dann halt insofern wieder, als dass 
die Spannung an den beiden schwächsten Außenleitern ansteigt.


Irgendwo hab ich mal eine Herleitung gelesen, mit der gezeigt wurde, 
dass bei der Erdung nur die Oberfläche des Erders von Belang ist und die 
letztlich durch die Erde überwundene Distanz keine Rolle mehr spielt.
Ich bitte da aber um Aufklärung, bin mir nicht mehr sicher.

Autor: Gustav K. (hanibal)
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da reicht difinitiv die erde aus. man muss bedenken, was diese für einen 
querschnitt hat ;)

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Die Erde als alleiniger Rückleiter wird vor allem dann genutzt, wenn 
weit abgelegene Verbraucher angebunden und dabei Draht gespart werden 
soll. Verbreitet ist das System vor allem in Australien:
http://en.wikipedia.org/wiki/Single-wire_earth_return

Autor: Fralla (Gast)
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>Wenn man es schafft alle drei Leitungen gleich stark zu belasten, so ist 
>theoretisch überhaupt kein Rückleiter mehr erforderlich.
Ändert aber nichts daran, dass immer gleich viel Strom zurückfließt. 
Betrachtet man im symetrisch Belasteten Drehstromnetz eine Phase am 
Strommaximum, so fließt über die anderen beiden Phasen genau die Hälfte 
wieder zurück oder Erdung zurückfließt ist egal.

>Oder beim Zug der Strom über die Schienen abfließt!?
Viele mehr Möglichkeiten hat der Zug nicht....

Autor: Babara (Gast)
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Schonmal danke für die Antworten.

Also hat echt jedes Kraftwerk auch nen Rückleiter. Okay,gut.

Aber wie ist das zum Beispiel beim Zug. Also nimmt man die Schienen als 
Rückleiter und nicht als Erdung. Aber dann müssen die Schienen doch 
unter Spannung stehen, oder nicht?

Liebe Grüße
Babs

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Babara schrieb:
> Schonmal danke für die Antworten.
>
> Also hat echt jedes Kraftwerk auch nen Rückleiter. Okay,gut.
Jein, natürlich muss der Strom zurück zum Kraftwerk, das is klar. Aber 
nicht zwangsläufig über einen extra Rückleiter -- als Rückleiter kommen 
neben einem 'Kabel' halt auch implizit eine Erdung oder im 
Drehstromsystem die anderen Außenleiter in Frage.

> Aber wie ist das zum Beispiel beim Zug. Also nimmt man die Schienen als
> Rückleiter und nicht als Erdung. Aber dann müssen die Schienen doch
> unter Spannung stehen, oder nicht?
Die Schienen sind auch geerdet (guck mal am Bahnhof, genaugenommen ist 
da jedes Popelgeländer geerdet, da siehste überall dicke Kabel 
weggehen), deshalb sind die gegenüber der restlichen Erde auch nahezu 
potentialfrei (kriegst keine gewischt).

Ist insoweit auch nötig, da die Schienen ja auf Schwellen und 
Kies/Laverbett verlaufen, was bei Trockenheit sicher keine allzugute 
Erdung darstellen würde.

Autor: Schnugiputz (Gast)
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Da muss ich auch grad was fragen:
angenommen man installiert bei einer 100 kilometerlangen Leitungen bei 
kilometer 0 und bei 100 ein Strommessgerät. gibt es zwischen beiden 
einen zeitunterschied?

Gruß
Schnugiputz

Autor: Ich (Gast)
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Das Anschubsen der Elektronen erfolgt mit Lichtgeschwindigkeit (nicht 
die Geschwindigkeit der Elektronen selber!)

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Wenn seit ewigen Zeiten ein konstanter Strom fließt, dann nicht. Bei 
Veränderung des Stromes schon. Das geht dann aber eher in Richtung 
Leitungstheorie, für Energieübertragung ist das miest zu 
vernachlässigen.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Schnugiputz schrieb:
> Da muss ich auch grad was fragen:
> angenommen man installiert bei einer 100 kilometerlangen Leitungen bei
> kilometer 0 und bei 100 ein Strommessgerät. gibt es zwischen beiden
> einen zeitunterschied?

Sch*** Einstein... ;-))
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist eigentlich endlich, also muß es eine 
Zeitdifferenz geben.
Da es aber ein Impuls ist und keine Teilchenbewegung...

Wenn ich einen volles Wasserrohr und einem Wasserhahn habe und drehe den 
Hahn auf, kommt dann das Wasser sofort aus dem anderen Ende?

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Michael U. schrieb:
> Wenn ich einen volles Wasserrohr und einem Wasserhahn habe und drehe den
> Hahn auf, kommt dann das Wasser sofort aus dem anderen Ende?
>
Natürlich nicht, sonst wäre es ja schneller als das Licht...

Autor: Schnugiputz (Gast)
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wenn es eine Zeitdifferenz gibt, habe ich mir gedacht, müsste es doch 
auch möglich sein, den Strom "auszutricksen".
Wenn er bei 0 weggeht, "weiß" er ja noch nicht, ob es bei 100 
weitergeht. Wenn er dann bei 100 ankommt, könnte man ihn irgendwie 
speichern und anschließend wieder über dieselbe Leitung zurückschicken. 
Das müsste doch so ähnlich sein wie bei einer langen Spiralfeder oder 
bei dem Newton Pendel...

Gruß

Autor: Peter (Gast)
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> angenommen man installiert bei einer 100 kilometerlangen Leitungen bei
> kilometer 0 und bei 100 ein Strommessgerät. gibt es zwischen beiden
> einen zeitunterschied?
Dafür muss man sich erstmal die Definition von gleichzeitig durchlesen. 
Dies ist auch abhänging vom Standort des Beobachters. Wenn an jeden 
Punkt einer steht und das Messgerät beobachtet dann sagt jeder der 
beiden sein Gerät hat eher etwas angezeigt.

Autor: Ich (Gast)
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Strom fängt auf grund einer Potentialdifferenz an zu fließen, und nicht 
weil Du ein paar Elektronen auf den Hintern klopfst: So lauft mal los! 
:)

Autor: Michael U. (amiga)
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Uwe ... schrieb:
> Michael U. schrieb:
>> Wenn ich einen volles Wasserrohr und einem Wasserhahn habe und drehe den
>> Hahn auf, kommt dann das Wasser sofort aus dem anderen Ende?
>>
> Natürlich nicht, sonst wäre es ja schneller als das Licht...

Das ist ja gerade das Problem: es gibt keine massebehafteten Teilchen, 
die sich mit Lichtgeschwindigkeit oder schneller können heißt es.
Die Wasserteilchen müssen das da ja auch nicht...

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Schnugiputz schrieb:
> Wenn er bei 0 weggeht, "weiß" er ja noch nicht, ob es bei 100
> weitergeht. Wenn er dann bei 100 ankommt, könnte man ihn irgendwie
> speichern und anschließend wieder über dieselbe Leitung zurückschicken.
> Das müsste doch so ähnlich sein wie bei einer langen Spiralfeder oder
> bei dem Newton Pendel...
Ja, so ähnlich läuft das tatsächlich. Aber man geht bei der Betrachtung 
normalerweise davon aus, das man am Anfang der Leitung eine Spannung 
(wie  Ich (Gast) schon sagte: Ursache für den Strom ist die 
Spannung=Potentialdifferenz) anlegt (die dann z.B. sprunghaft 
eingeschaltet wird). Da wegen der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit 
(für übliche Leitungen gilt als Näherung ein Wert von etwa 2/3 
Lichtgeschwindigkeit) noch völlig unklar ist, wie die Beschaltung am 
Leitungsende das Ergebnis beeinflussen wird, ist die Höhe der 
hinlaufenden Stromwelle nun erst mal durch den Wellenwiderstand der 
Leitung bestimmt.
Irgendwann kommt dann die Strom- und Spannungswelle am Ende an. Je nach 
Abschluss der Leitung wird ein Teil davon reflektiert und läuft zurück. 
Dabei überlagert sich die hinlaufende mit der rücklaufenden Welle. Kommt 
die rücklaufende Welle nun wieder an der Quelle an, ändert sich dadurch 
die Belastung der Quelle und damit auch der Strom. Es läuft nun wieder 
eine Welle durch die Leitung, die Reflexion davon zurück, wodurch sich 
wiederum der Strom ändert. Erst nach theoretisch unendlicher Zeit ist 
dieser Ausgleichsvorgang angeschlossen, und der Strom hat seinen 
konstanten, stationären Wert erreicht, der dann durch den am Ende 
angeschlossenen Lastwiderstand bestimtm wird.

Autor: Fralla (Gast)
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>Das Anschubsen der Elektronen erfolgt mit Lichtgeschwindigkeit (nicht
>die Geschwindigkeit der Elektronen selber!)
wenn man an einen Cu Leiter einen Puls/Sprung anlegt breitet sich der 
garantiert nicht mit Lichtgeschwindigkeit aus. -> Verkürzungsfaktor, 
Ausbreitungsgeschwindikeit, Wellenwiderstand...
Die Zusammenhänge sind hier kurz und einfach beschrieben: 
http://home.arcor.de/d.mietke/grundlg/leitung.html#theorie

Damit muss man sich aber in der Energielktronik nicht beschäftigen, im 
Gegensatz zur HF-Technik.
Wobei es gibt ja die Geschichte mit der ganz langen 
Eisenbahnoberleitung und der Lambda/4 Leitung (->4687km)...


MFG

Autor: Ich (Gast)
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Es geht aber nicht um Signale, sondern um Versorgungstechnik.

(ob nun Lichtgeschwindigkeit oder darunter, es vergeht über die 
Entfernung Zeit bis was ankommt. Nur das wollte ich verdeutlichen.)

Autor: Fralla (Gast)
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ja schon klar,

wie siehst aber aus mit 16,6Hz und 4687km?

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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um das thema erdung am kraftwerk nochmal aufzugreifen: der sternpunkt 
des generators ist tatsächlich geerdet. dafür reicht es aber nicht, eine 
m3 gewindestange in den boden zu pruckeln, wir sprechen hier über eine 
tief bis ins grundwasser vergrabene stahlplatte mit vielen quadratmetern 
oberfläche. diese wird in trockenen zeiten auch noch bewässert, um einen 
besseren stromfluss zu garantieren. das ganze ist abgezäunt unter 
freiluft und am zaun hängen einige schilder wegen h²-gefahr. unter 
ungünstigen umständen kann da durchaus signifikant viel h² durch 
elektrolyse entstehen. deswegen: nie neben dem erdstab rauchen ;)

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Kevin K. schrieb:
> um das thema erdung am kraftwerk nochmal aufzugreifen: der sternpunkt
> des generators ist tatsächlich geerdet. dafür reicht es aber nicht, eine
> m3 gewindestange in den boden zu pruckeln, wir sprechen hier über eine
> tief bis ins grundwasser vergrabene stahlplatte mit vielen quadratmetern
> oberfläche. diese wird in trockenen zeiten auch noch bewässert, um einen
> besseren stromfluss zu garantieren. das ganze ist abgezäunt unter
> freiluft und am zaun hängen einige schilder wegen h²-gefahr. unter
> ungünstigen umständen kann da durchaus signifikant viel h² durch
> elektrolyse entstehen. deswegen: nie neben dem erdstab rauchen ;)

Naja, da wird ja noch mehr geerdet. Teilweise das ganze Fundament oder 
zusätzlich riesige Rohrgestänge, Wasserleitungen und sowas :-)

Autor: Bahnfahrer (Gast)
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> "ja schon klar,

> wie siehst aber aus mit 16,6Hz und 4687km?"

Die Bahnstromspeisungen haben i.d.R. kürzere Abschnitte.

Die Frequenz war ursprünglich auf 50/3 Hz = 16 2/3 Hz festgelegt
( wg. rotierender Umformer aus dem 50 Hz-Netz ), wurde auf einen 
Sollwert von 16,7 Hz geändert.

Autor: Erowino (Gast)
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Aber nochmal zum zurueckfliessen.
Wenn der Strom zurückfliessen muss, dann ist es doch so:
Ich schalte eine Birne in die +-Leitung und die leuchtet dann.
Der Strom kommt ja duch die - Leitung zurück und in den Generator rein.
Da könnt ich doch dann auch eine Birne reinbauen, die auch leuchtet.
Mehr Strom brauchts dafür nicht, weil der ja ohnehin durch die Leitung 
durch muss.

Autor: Fralla (Gast)
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>Die Bahnstromspeisungen haben i.d.R. kürzere Abschnitte.

Das dachte ich mir auch, mir hat jemand erzählt, das bei einer Strecke 
in China die Enfernung von der Speisung zum ende Lamba/4 lang war und 
Kurzgeschlossen wurde. Ich war mir sicher das derjendige mich zum Narren 
halten wolten. Sinds in China eigentlich 16Hz? Weis jemand dazu näheres?

MFG

Autor: Fralla (Gast)
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>Da könnt ich doch dann auch eine Birne reinbauen, die auch leuchtet.
>Mehr Strom brauchts dafür nicht, weil der ja ohnehin durch die Leitung
>durch muss.
Bei konstanter Spannung fließt dann weniger Strom, weil 2 Lampen in 
Serie einen größeren Widerstand haben. Ohmsches Gesetz (das dritte);)

MFG

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Erowino schrieb:
> Aber nochmal zum zurueckfliessen.
> Wenn der Strom zurückfliessen muss, dann ist es doch so:
> Ich schalte eine Birne in die +-Leitung und die leuchtet dann.
> Der Strom kommt ja duch die - Leitung zurück und in den Generator rein.
> Da könnt ich doch dann auch eine Birne reinbauen, die auch leuchtet.
> Mehr Strom brauchts dafür nicht, weil der ja ohnehin durch die Leitung
> durch muss.

Mehr Strom nicht, das siehst du vollkommen richtig. Aber dafür die 
doppelte Spannung :-)

Autor: Erowino (Gast)
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Das mit der Spannung die fliesst stimmt ja nur, wenn der STrom in die 
Erde abgeleitet wird, und dort vernichtet wird. Das soll ja nicht so 
sein. Die Spannung bleibt ja gleich, weil der Genarator sich ja nicht 
ändert.
Der Widerstand der Birne bleibt ja auch gleich. Ich nehm nur eine zweite 
in die Rückleitung.
Halt wie wenn ich einen Stein raufwerfe und der wieder runter fällt. 
Dann muss ich doch auch nicht fester werfen, als wenn er im zweiten 
Stock auf dem Balkon liegen bleibt.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Vorsicht,

Erowino schrieb:
> Das mit der Spannung die fliesst
Spannung fließt nicht, sondern sie treibt einen Elektronen-*STROM* an!

> stimmt ja nur, wenn der STrom in die
> Erde abgeleitet wird, und dort vernichtet wird.
> Das soll ja nicht so
> sein.
Das ist ja auch nicht so, er wird ja nicht vernichtet, er fließt auch 
durch die Erde zurück zum Generator.

> Die Spannung bleibt ja gleich, weil der Genarator sich ja nicht
> ändert.
Richtig, die Spannung zwischen den 'Generatorpolen' bleibt gleich.

> Der Widerstand der Birne bleibt ja auch gleich. Ich nehm nur eine zweite
> in die Rückleitung.
Genau, also hast du nun zweimal diesen Widerstand im Stromkreis.

> Halt wie wenn ich einen Stein raufwerfe und der wieder runter fällt.
> Dann muss ich doch auch nicht fester werfen, als wenn er im zweiten
> Stock auf dem Balkon liegen bleibt.
Ne, aber hier haste noch die Erdanziehungskraft :->

Autor: Gast (Gast)
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> Halt wie wenn ich einen Stein raufwerfe und der wieder runter fällt.
> Dann muss ich doch auch nicht fester werfen, als wenn er im zweiten
> Stock auf dem Balkon liegen bleibt.

damit hast du dann aber einiges an potentieller Energie gespeichert 
(quasie noch einen Akku aufgeladen) ;P

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Sven P. schrieb:
> Spartan3E-Besitzer schrieb:
>> Bin zwar nicht ganz von dieser Fachrichtung, aber der Strom wird ja
>> normalerweise mehrphasig also auf drei Phasen übertragen. Wenn man es
>> schafft alle drei Leitungen gleich stark zu belasten, so ist theoretisch
>> überhaupt kein Rückleiter mehr erforderlich.
> Genau, findet man im ländlichen Raum noch oft, schimpft sich dann z.B.
> IT-System. Ist dann die Ironie des Schicksals, dass dieses IT-System
> grad bei IT-Technikern ('EDVlern') so gut ankommt :->

Nun ja, es heißt im ländlichen Raum TT System. (kommt von  terre-terre)

IT Netz (als Netzsystem im E-Technik-Sinn) ist etwas deutlich anderes, 
und wenn dann eher im urbanen Raum für Spezialanwendungen anzutreffen 
;-)

Aber dass wollen wir einem IT-Techniker Wie Du einer bist mal 
nachsehen...:)

Autor: Erowino (Gast)
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Aber wenn das stimmt, dann müsste frag ich mich, was für ein Strom denn 
dann durch die beiden Widerstände fliesst. Ich hab das mal versucht 
hinzubasteln. Hoffentlich ists klar. Also, die beiden Widis sind 
verbunden und der schiefe Pfeil ist ein Magnetfeld, das sich mit 1 A/s 
ändert. Dann fliesst ja in der Schaltung ein induktiver strom.
Durch die beiden Widerstände fliesst ja jetzt der gleiche Strom. Und die 
sind auch verbunden so dass an beiden Enden die gleiche Spannung dran 
ist.
Aber wenn ich das nach dem Ohmschen Gesetzt nachrechne müsste doch an 
dem einen die doppelte Spannung dran sein wie an dem anderen.
Oder wenn die Spannung gleich ist, dann müsste doch durch den einen der 
doppelte Strom fliessen wie duch den anderen.

           1
  ---------o-----------
  |                   |
  | 1 Ohm   _         |  2 Ohm
  -         /|        -
 | |       /         | |
  -       /           -
  |      /            |
  |                   |
  ---------o-----------
           2

Autor: Bahnfahrer (Gast)
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@Fralla:

Annahmen:
Fahrdraht + Tragseil haben 300 mm² und wären reines Cu mit
0,017 Ohm mal mm²/m.

Das ergäbe dann bei 4700 km und einseitiger Einspeisung einen ohmschen 
Widerstand ( der induktive Anteil + die Schienenimpedanz kämen noch
dazu ) von 266 Ohm.

Eine E-Lok bei 4 MW braucht bei 15 kV ca. 270 A.

Bei solchen Verhältnissen wird schon das Anfahren "am Berg" etwas 
schwierig, wenn man sich am Leitungsende befindet.

Autor: Fralla (Gast)
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Es ging darum, dass bei Inbetriebname der Strecke, als eine der 
Speisungen am Ende ans Netz gehängt wurde ein Kurzschluss enstand. 
Trotzem unsiin denk ich, auch wenns in der Theorie so sein kann.
Das die Züge dann über 4000km gespeist werden war mir klar.

MFG

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