Moin, mich würde sehr interessieren, wie groß in etwa die Energie bzw. Leistung ist, die auf Hochspannungs-Freileitungen in Form von elektromagnetischen Wellen abgestrahlt wird. Klar, die Frequenz des Stromes bzw. der Spannung in und auf der Leitung ist natürlich mit 50Hz ungeheuer gering. Trotzdem halte ich die Frage für angemessen, denn meiner Meinung nach gibt zwei Faktoren, die die niedrige Frequenz wieder ausgleichen und eine abgestrahlte Energie nenneswert machen: 1. Hochspannung und 2. Leitungslänge. Die großen Längen der Freileitungen kommen zumindest einer Lambda/4-Wellenlänge bei 50Hz immer näher und die Hochspannung sorgt für extrem starke Feldstärken. Kann man speziell zu diesem Thema etwas lesen? Wie groß würdet ihr diese Leistung spontan schätzen? Danke und Gruß
Ich würde mal tippen, das die abgestrahlte Leistung im Bereich von wenigen ppm liegt. Die Verluste durch Blindleistung und induktive Kopplung liegt um Größenordnungen höher, selbst die Leckströme der Isolatoren sind höher, obwohl die erstaunlich klein sind, auch bei Wind und Wetter.
Wenn Du direkt unter der Leitung stehst, kompensieren sich die 3 Phasen fast vollständig. Zusätzlich wechseln die Phasen alle paar Masten, die Adern sind quasi verdrillt.
Vielen Dank, > Wenn Du direkt unter der Leitung stehst, kompensieren sich die 3 Phasen > fast vollständig. Die drei Phasenspannungen sind um 120 Grad verschoben. Wie genau meinst Du das mit der Kompensation? > Zusätzlich wechseln die Phasen alle paar Masten, die Adern sind quasi > verdrillt. Also hat man im Prinzip "destruktive Interferenz" der Wellen? Gruß
Die abgestrahlte Energie reicht gerade einmal aus, um eine Leuchstoffröhre leicht zum Leuchten anzuregen...
Genauere Infos: http://www.bfs.de/DE/themen/emf/netzausbau/basiswissen/feldbelastungen/feldbelastungen_node.html
Danke, > Die abgestrahlte Energie reicht gerade einmal aus, um eine > Leuchstoffröhre leicht zum Leuchten anzuregen... Du meinst sicher diesen Versuch: [[https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches_Feld#/media/File:Fluorescent_tube_under_electric_line.jpg]] Das ist aber genau genommen nur eine Nahfeld-Energieauskopplung. Mich interessiert aber speziell der Energieinhalt, der ins Fernfeld abgestrahlt wird. Gruß
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Das wäre ja auch zu einfach gewesen... Welches Fernfeld soll es denn bitte bei 50Hz geben? Außerdem hängt die abgestrahlte Leistung immer von der Umgebung ab, Boden leitfähig oder nicht etc... Welchen Sinn soll da eine pauschale Aussage machen?
@ Peter Dannegger (peda) >Zusätzlich wechseln die Phasen alle paar Masten, die Adern sind quasi >verdrillt. Das glaube ich kaum. Wo kann man so etwas sehen?
Aber wenn es Dich so brennend interessiert, zwei, drei Semester Theoretische Elektrotechnik, Feldgleichungen etc. an der TU werden Dich sicher in die Lage versetzen, die Abstrahlimpedanzcharakteristik von 100km Hochspannungsleitung zu berechnen. Ich kann und will es nicht.
Das Stichwort heißt Verdrillmast. https://de.wikipedia.org/wiki/Verdrillmast damit findest du mehr. sg
Wolfgang R. schrieb: > Das wäre ja auch zu einfach gewesen... > > Welches Fernfeld soll es denn bitte bei 50Hz geben? Außerdem hängt die > abgestrahlte Leistung immer von der Umgebung ab, Boden leitfähig oder > nicht etc... Welchen Sinn soll da eine pauschale Aussage machen? Theoretisch das Fernfeld in einigen tausend Kilometern. Ok, macht wenig Sinn, weil dort selbst durch Hochspannungsfelder die Leistung verschwindend sein wird. Die Leitfähigkeit der Atmosphäre müsste man wahrscheinlich auch noch berücksichtigen. Gruß
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Stefan H. schrieb: > Die großen Längen der Freileitungen kommen zumindest einer > Lambda/4-Wellenlänge bei 50Hz immer näher und die Hochspannung sorgt für > extrem starke Feldstärken. 1) Wellenlänge bei 50 Hz sind 6 Millionen Meter = 6000 km wo bitte gibts so eine Freileitung ? 2) die Energie einer elektromagnetischen Welle von 50 Hz ist extrem, aber richtig richtig extrem, winzig. leicht nachzulesen: E = planksches Wirkungsquantum * Frequenz das das planksches Wirkungsquantum ca. 6*10-34 ist kannst du dir schon vorstellen dass da an Energie so gut wie nichts übrig bleibt. Die Leute die neben 50 Hz Leitungen schlecht schlafen können haben sicher irgendein Problem, nur keines mit der Netzleitung. Harry
Interessant mit den Verdrillmasten, dabei geht es nur wegen den Kapazitäten der 3 Phasen - auch klar, weil es unterschiedliche Höhen zum Boden gibt - Logisch und faszinierend! Wieder etwas gelernt!
Mani W. schrieb: > Interessant mit den Verdrillmasten, dabei geht es nur wegen den > Kapazitäten der 3 Phasen - auch klar, weil es unterschiedliche > Höhen zum Boden gibt - Nicht nur wegen der Kapazitäten zum Boden, sondern auch zwischen den Phasen. Schau dir das 2. Bild bei Wikipedia mal richtig an.
Genau! Was würde da nur nach 100 Km an Wirkung sein, falls es keinen Verdrill gäbe?
@Harry May (harry4516) >Wellenlänge bei 50 Hz sind 6 Millionen Meter = 6000 km >wo bitte gibts so eine Freileitung ? Auch kurze, schlechte Antennen strahlen, wenn gleich deutlich weniger. https://de.wikipedia.org/wiki/ZEVS >Die Leute die neben 50 Hz Leitungen schlecht schlafen können haben >sicher irgendein Problem, nur keines mit der Netzleitung. http://www.brummton.net/ ;-)
Alle paar Masten verdrillen stimmt nicht. Häufig stehen solche Masten in der Nähe der (größeren) Umspannwerke, um die Phasen richtig aufzulegen. Ansonsten stehen diese speziell zur Verdrillung eingefügten Masten viele 10 Kilometer auseinander. Ich meine gelesen zu haben, daß die Verluste der Leitungen zwischen einem und drei Prozent der maximalen Übertragungsleistung liegen. Ein großer Teil der Verluste wird als Wärme in den Leiterseilen frei, auf stark belasteten Trassen werden Hochtemperaturseile verwendet, um die Leitungen stärker belasten zu können. Normale Leiterseile werden bis zu 80 Grad warm (mehr dürfen sie nicht weil sie sonst zwischen den Masten zu sehr durchhängen). Hochtemperaturseite können bis über 300 Grad heiß werden, natürlich mit entsprechend höheren Verlusten. Es wird auch ein Freileitungsmonitoring durchgeführt, wodurch die Leitungen mit bis zu 50% Überlast betrieben werden können, wenn sie durch Wetter und Wind ausreichend gekühlt werden. Der zweite große Teil sind die Verluste durch die hohe elektrische Feldstärke. Die führt zu Strömen in Richtung Erde (was man am Versuch mit der Leuchtstofflampe sehen kann) und verursacht Sprühentladungen an den Kanten der Isolatoren. Die Blindleistung spielt bei Erdkabeln eine große Rolle, dort entsteht bei Hochspannung eine große kapazitive Blindleistung. Die 400kV Transversale von Berlin (etwa 35km 2x drei einphase Erdkabel in Tunnel) verursacht eine Blindleistung von 110MVAr, die an den Endpunkten kompensiert werden muß. Deswegen (und wegen häufiger Ausfälle mit langen Reparaturzeiten) eignen sich Erdkabel nicht für Hochspannung und eine flächendecke Erdverkabelung des Hochspannungs-Drehstromnetzes ist nicht möglich. Wo man solche Verluste sehr schön sehen kann ist, wenn eine freigeschaltete Trasse auf einer Seite der Masten freigeschaltet und geerdet wird, während die zweite Trasse auf der anderen Seite in Betrieb bleibt. Dann wird einiges an Energie induktiv und kapazitiv von dort eingekoppelt und die Lichtbögen am Trenner (der Isolator auf der Leitungsseite wird überbrückt nachdem die Leitung von den Sammelschienen getrennt wurde) sind ziemlich beeindruckend.
Ben B. schrieb: > und wegen häufiger Ausfälle mit langen > Reparaturzeiten[] eignen sich Erdkabel nicht für Hochspannung Soso. Hier hat es letztes Jahr eine 220kV-Leitung umgelegt. Es hat ein halbes Jahr gedauert, bis die Masten wieder standen und die Leitung aufgelegt war. Klar, so ein paar Masten hat man ja auch nicht rumliegen. Mal abgesehen davon, daß unterirdische Leitungen von Sturm wenig beeindruckt werden: Sollte es wirklich ein halbes Jahr dauern, in vorhandene Rohrleitungen mit Zugangspunkten alle paar km eine neue Leitung einzuziehen?
Falk B. schrieb: > @ Peter Dannegger (peda) > >>Zusätzlich wechseln die Phasen alle paar Masten, die Adern sind quasi >>verdrillt. > > Das glaube ich kaum. Wo kann man so etwas sehen? Falk, schlag nach: alpha-Verdrillung, beta-Verdrillung, gamma-Verdrillung. Selbstverständlich wechseln die Bündelleiter ihre Position periodisch, um das Dreiphasensystem zu symmetrieren. Die Verdrillung macht erst Kapazitäten und Induktivitäten symmetrisch. Bei weiteren Fragen, mich fragen. :-P
Stefan H. schrieb: > Die drei Phasenspannungen sind um 120 Grad verschoben. Wie genau meinst > Du das mit der Kompensation? > > Also hat man im Prinzip "destruktive Interferenz" der Wellen? > > Gruß Lies doch bitte einfach mal die einschlägige Fachliteratur. Den Oswald mußte jeder Starkstromer fressen: https://www.amazon.de/Elektrische-Kraftwerke-Netze-Dietrich-Oeding/dp/3642192459/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1464146329&sr=8-1&keywords=elektrische+kraftwerke+und+netze
Die Verluste von Freileitunegn steigen bei schlechtem Wetter stark an. Das Knistern der Leitung bei Nebel, Regen oder starkem Schneefall sind die Umladungsverluste. Jede Schneeflocke, jeder Nebeltropfen zuegelt Ladung ab. Gegen Koronaverluste hat man Zweier-, Vierer-, oder Sechser Buendelleiter. Bei uns laeuft bei 220kV Leitungen unter Zweier Buendelleitern nichts.
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> Bei weiteren Fragen, mich fragen. :-P
Lieber nicht wenn man es selber besser weiß.
Stefan H. schrieb: > mich würde sehr interessieren, wie groß in etwa die Energie bzw. > Leistung ist, die auf Hochspannungs-Freileitungen in Form von > elektromagnetischen Wellen abgestrahlt wird. Wenn Du mit "elektromagnetischen Wellen" auch Wärmestrahlung meinst, kann das schon 1% der übertragenen Leistung ausmachen. :-)
> https://de.wikipedia.org/wiki/ZEVS
Wie sehen denn die Antennenanlagen für solch eine Frequenz aus?
Gruß
@ Stefan Hackbusch (fourier) >> https://de.wikipedia.org/wiki/ZEVS >Wie sehen denn die Antennenanlagen für solch eine Frequenz aus? RTFM! "Als Sendeantenne verwendet ZEVS einen Bodendipol, der etwa 106 Kilometer lang sein soll."
Freileitungen werden üblicherweise im Dreiphasen-Wechselstromsystem betrieben. Die Summenspannung der drei Phasen des Drehstromsystems ist Null. Ebenso ist die Summe der drei Ströme Null. Deshalb entsteht gar kein Fernfeld durch eine Hochspannungsleitung, bis auf einen eventuell durch Unsymmetrie entstehenden Anteil, der aber wohl extrem gering ist, also in die ppm der übertragenen Leistung geht. Anders betrachtet: Aus etwas größerer Entfernung gesehen führt das Drei-Leiter-Bündel "keinen" Strom und "keine" Spannung, strahlt also weder elektrisches noch magnetisches Feld ab. Eine verdrillte Zwillingsader hat zum Beispiel auch fast keine Abstrahlung, wenn man da auf Symmetrie achtet, ist also von der Ferne her gesehen ein geschlossenenes System.
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Danke, > Die Summenspannung der drei Phasen des Drehstromsystems ist Null. Ebenso > ist die Summe der drei Ströme Null. Deshalb entsteht gar kein Fernfeld > durch eine Hochspannungsleitung, bis auf einen eventuell durch > Unsymmetrie entstehenden Anteil, der aber wohl extrem gering ist, also > in die ppm der übertragenen Leistung geht. kannst Du das genauer erklären? Wieso gleichen sich die phasenverschobenen Spannungen aus? Gruß
Male Dir mal drei solche Spannungen des Dreiphasen-Wechselstroms als Zeitverläufe auf. Vielleicht findest Du auch in einem Buch solch ein Bild. Dann bestimme zu bestimmten Zeitaugenblicken (z.B. bei t = 0, t = 3ms t = 5ms. usw. die drei Spannungen und addiere sie. Oder schau Dir mal die Schaltung eines künstlichen Sternpunkts an: Drei gleich große Widerstände führen von den Phasen zu einem Punkt zusammen. Bei ungestörtem symmmetrischen System hat dieser Sternpunkt die Spannung Null. Wenn Du gut in Mathe bist, berechne sin(wt + 0°) + sin(wt+120°) + sin(wt+240°), indem Du verschiedene Werte von wt (z.B. 30°, 50°...) einsetzst Da kommt dann für die Summe der drei Sinus immer Null heraus.
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Ok, aber warum werden dann starke elektromagnetische Felder in unmittelbarer Umgebung zur Freileitung erzeugt, die sogar durch Leuchtstoffröhren nachweisbar sind? Müssten diese Felder sich nicht auch aufheben? Gruß
@ Stefan Hackbusch (fourier) >aber warum werden dann starke elektromagnetische Felder in unmittelbarer >Umgebung zur Freileitung erzeugt, die sogar durch Leuchtstoffröhren >nachweisbar sind? Weil man schon Nahfeld und Fernfeld unterscheiden muss. > Müssten diese Felder sich nicht auch aufheben? Nicht in unmittelbarer Nähe. Schon gar nicht das E-Feld.
Das was mit der Leuchtstoffröhre nachweisbar ist, ist ein rein elektrisches Feld. Das würde auch mit 400 bzw. 566kV Gleichspannung funktionieren. Trotzdem sind die Netzfrequenzen 50 und 60Hz weltweit empfangbar. Das liegt aber nicht daran, daß die Abstrahlung einer einzelnen Leitung so groß ist, sondern an der extremen Anzahl an Leitungen, so daß die in der Summe abgestrahlte Leistung groß genug für die weltweite Nachweisbarkeit ist. Längstwellensender für die Kommunikation mit U-Booten z.B. erreichen ähnliche Reichweiten mit 100..200kW Sendeleistung. Ihre Antennenanlagen haben auch die Größe von Freileitungen, allerdings ist mir kein Sender mit weniger als 17kHz bekannt.
Ben B. schrieb: > Das was mit der Leuchtstoffröhre nachweisbar ist, ist ein rein > elektrisches Feld. Das würde auch mit 400 bzw. 566kV Gleichspannung > funktionieren. > > Trotzdem sind die Netzfrequenzen 50 und 60Hz weltweit empfangbar. Das > liegt aber nicht daran, daß die Abstrahlung einer einzelnen Leitung so > groß ist, sondern an der extremen Anzahl an Leitungen, so daß die in der > Summe abgestrahlte Leistung groß genug für die weltweite Nachweisbarkeit > ist. > > Längstwellensender für die Kommunikation mit U-Booten z.B. erreichen > ähnliche Reichweiten mit 100..200kW Sendeleistung. Ihre Antennenanlagen > haben auch die Größe von Freileitungen, allerdings ist mir kein Sender > mit weniger als 17kHz bekannt. Vielen Dank, genau das beantwortet meine Frage. Mich würde interessieren, wie dementsprechend die Empfangsanlagen in den U-Booten aussehen. Müssten das nicht tonnenschwere Spulen für den Empfang sein? Ich habe gelesen, dass man elektromagnetische Wellen aus dem ELF-Bereich (Extremely Low Frequencies) bevorzugt mit induktiven Antennen bzw. Spulen empfängt. Gruß
@Stefan Hackbusch (fourier) >Mich würde interessieren, wie dementsprechend die Empfangsanlagen in den >U-Booten aussehen. Müssten das nicht tonnenschwere Spulen für den >Empfang sein? Vor allem kilometerlange Kabel, aka Schleppantennen.
Man muss ja bedenken, dass es sich beim U-Boot um einen "Stahlzylinder" handelt, der somit einen Faraday'schen Käfig darstellt. Innerhalb des U-Boots kann praktisch nichts empfangen werden, oder? Wie wird heute die Funkkommunikation mit U-Booten ermöglicht? Gruß
Stefan H. schrieb: > Wie wird heute die Funkkommunikation mit U-Booten ermöglicht? Mit Antennen ausserhalb des "Stahlzylinders". Teilweise werden Antennen wohl auch an Schwimmkörpern nach oben ausgefahren.
Danke, arbeitet man heute bei der U-Boot-Kommunikation immer noch im ELF-Bereich? Wenn, wie Du sagst, Antennen nach oben ausgefahren werden, wird es wahrscheinlich Satelliten-Kommunikation im Dezimeter-Wellenbereich sein, oder? Bleibt nur die Frage, wie man "unter Wasser" erreichbar bleibt. Gruß
Die Längstwellensender zur Kommunikation mit U-Booten sind nach wie vor in Betrieb, da es die einzigen Sender sind, die auch noch in einer nennenswerten Wassertiefe (30 Meter) empfangbar sind. Sie ermöglichen also eine Kommunikation mit vollständig getaucht fahrenden Booten. Für "höherwertige" Kommunikation muß das Boot auftauchen bzw. eine Antenne über die Wasseroberfläche bringen. In größeren Wassertiefen ist das Boot via Funk nicht erreichbar. z.B. SAQ-Grimeton (17,2kHz, 200kW historischer Maschinensender) DHO38-Saterland bzw. Rhauderfehn (23,4kHz, 800kW, 200 baud) NAA-Cutler (17,8/24kHz, 1800kW) Noch höhere Eindringtiefen in Wasser (300 Meter) erreichen die Sender ZEVS (Russland, 82 Hz) und Sanguine (USA, 76 Hz) mit Bodendipolen, allerdings mit extrem geringer Datenrate, die nur zur Alarmierung von so tief tauchenden Booten brauchbar ist.
> Noch höhere Eindringtiefen in Wasser (300 Meter) erreichen die Sender > ZEVS (Russland, 82 Hz) und Sanguine (USA, 76 Hz) mit Bodendipolen, > allerdings mit extrem geringer Datenrate, die nur zur Alarmierung von so > tief tauchenden Booten brauchbar ist. Vielen Dank, wie lang sind die Antennen für die Kommunikation in 30 Metern Tiefe und werden diese wirklich, wie man teilweise lesen kann, an Klappen herausgelassen und als Schleppantenne mitgezogen? Ich meine, birgt das nicht ein ziemliches Risiko für das U-Boot? Damals bei dem Kursk-Unglück, war da überhaupt eine Kommunikation noch möglich unten am Meeresboden? Gruß
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Kommunikation ist nicht nur Funk. Wie machens denn die Wale... Schallwellen reichen nicht um den halben Erdball, aber 300m senkrecht nach unten sind kein Problem.
> wie lang sind die Antennen für die Kommunikation in 30 Metern Tiefe > und werden diese wirklich, wie man teilweise lesen kann, an Klappen > herausgelassen und als Schleppantenne mitgezogen? > Ich meine, birgt das nicht ein ziemliches Risiko für das U-Boot? Nö, entweder sind das magnetische Ringantennen am Turm/Periskop und die Schleppantennen werden ausreichend weit weg von den Schrauben ausgefahren. > Damals bei dem Kursk-Unglück, war da überhaupt eine Kommunikation noch > möglich unten am Meeresboden? Bei Manövern wird idR. Unterwassertelefonie verwendet, also eine direkte Sprechverbindung zwischen U-Boot und der Flotte über Wasser. Für den Kriegseinsatz ist die unbrauchbar, weil das U-Boot damit zwangsweise sehr weit zu hören ist und seine Position verrät.
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