Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik sehr hohe Stroeme und Spannungen


von Schueler (Gast)


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Ich moechte zu den hoeheren Spannungen eine weitere Frage stellen, die 
ich gern mit Spannungswandlern verknuepfen moechte.
Es gibt ja Anwendungen, wo mehrere Tausend Volt herrschen und Stroeme 
von ueber 1000A fliessen.
Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt, wenn man nur 
Netzspannungen von 230V, 400V hat? Oder geht man hier anders vor? Wenn 
ja wie?

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Schueler schrieb:
> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt, wenn man nur
> Netzspannungen von 230V, 400V hat?

Entweder garnicht oder nur ganz kurz.

Gruss
WK

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Schueler schrieb:
> Es gibt ja Anwendungen, wo mehrere Tausend Volt herrschen und Stroeme
> von ueber 1000A fliessen.
> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt
1000A bei 1V sind nur 1kW. Genauso wie 10kV und 100mA...

Oder hast du eine andere Anwendung im Sinn?

> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt
Mit Kraftwerken am vorderen Ende der Leitung.

von Joachim B. (jar)


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Schueler schrieb:
> Es gibt ja Anwendungen, wo mehrere Tausend Volt herrschen und Stroeme
> von ueber 1000A fliessen.

ja

> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt, wenn man nur
> Netzspannungen von 230V, 400V hat? Oder geht man hier anders vor? Wenn
> ja wie?

definiere Leistung, was ist das? -> Physik Oberstufe irgendwo um die 9 
Klasse.

mehrere 1000V selten mit mehren 1000A entweder das eine, beim 
Röhrenfernseher dann nur mA oder das Andere beim E-Schweissen dann nur 
mV.
Die Leistung bleibt im Rahmen normaler Haushaltsanschlüsse.

Wenn du mehrere 1000V & mehrere 1000A zugleich suchst wirst du im E-Werk 
fündig, wobei 1000A eher nicht, dafür 1000x1000V.

von Der Andere (Gast)


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Schueler schrieb:
> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt

Benjamin Franklin nutzte dazu ein Gewitter

von a. u. (Gast)


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Schueler schrieb:
> Es gibt ja Anwendungen, wo mehrere Tausend Volt herrschen und Stroeme
> von ueber 1000A fliessen.

Gleichzeitig? Kaum. Nenne eine oder mehrere konkrete Anwendungen - 
angeblich hast Du ja "davon gehört" ("Es gibt ja..."). Dann kann man, 
aufgrund der genauen nötigen Wertekombination sowie der weiteren 
Bedingungen - Annahmen hierzu treffen:

Schueler schrieb:
> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt



Schueler schrieb:
> wenn man nur Netzspannungen von 230V, 400V hat?

Das ist ja nur im Haushalt (bzw. bei kleineren Gewerken) der Fall.


Wieso weißt Du denn noch gar nichts von verschiedenen Spannungsebenen 
zwischen Kraftwerk und Haushalt? Recherche, Recherche, Recherche, 
Recherche...


Was ist denn Dein derzeitiger Stand, Herr @Schueler?

Welche/r Bildungseinrichtung, Klasse, Ausbildungszweig etc. - wo stehst 
Du gerade, und "wo genau soll es noch hingehen"?

Dann könnte man Dir evtl. empfehlen, wie Du vorgehen könntest.

von Dussel (Gast)


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Schueler schrieb:
> Oder geht man hier anders vor? Wenn ja wie?
Man nimmt sich die Energie direkt aus dem Hochspannungsnetz. Viele 
Anlagen, die viel Leistung benötigen, haben eigene Umspannwerke, die 
direkt an die Hochspannungsleitungen angeschlossen sind.

Wenn man die hohe Leistung nur kurz braucht, kann man die Energie über 
einen längeren Zeitraum 'sammeln'.
Ein Beispiel ist der Photoblitz in einem Photoapparat. Früher hat man 
noch das Pfeifen gehört, wenn der Kondensator langsam mehrere Sekunden 
lang geladen wurde. Beim Blitzen wurde die gespeicherte Energie dann in 
kurzer Zeit mit hoher Leistung wieder angegeben, ohne aus der Batterie 
viel Leistung zu benötigen.

Unter anderem Kondensatoren oder Schwungradspeicher werden für kurze 
hohe Leistungen benutzt.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Schueler schrieb:
> Es gibt ja Anwendungen, wo mehrere Tausend Volt herrschen und Stroeme
> von ueber 1000A fliessen.
> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt

Mit Kraftwerken. Ein Kraftwerkblock mit 1000MW hat eine eher mittlere 
Größe. Rechnen kannst du?

> wenn man nur Netzspannungen von 230V, 400V hat?

Wie kommst du auf den Trichter, daß man diese Spannungen für große 
Leistungen verwenden würde? Schonmal was von Hochspannungsleitungen 
gehört? Warum baut man die wohl?

https://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungsleitung

von Elektrofan (Gast)


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>> Es gibt ja Anwendungen, wo mehrere Tausend Volt herrschen und Stroeme
>> von ueber 1000A fliessen.

> Gleichzeitig? Kaum.

Ein ICE3 leistet dauernd 8 MW, bekanntlich bei 15 kV.
Ein sog. "Vollzug" aus 2 ICE3 zieht demnach über 1 kA aus der
Wäscheleine ...

(In Holland fahren die mit 1,5 KV DC, natürlich mit weniger Leistung
trotz höherer Stromaufnahme.)

https://de.wikipedia.org/wiki/ICE_3

von a. u. (Gast)


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Elektrofan schrieb:
>> Gleichzeitig? Kaum.

Streiche "kaum" ---> ersetze durch "sehr, sehr selten"?  :)

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Normalerweise nimmt man für solche Versuche Hochspannungsgeneratoren, 
wie z.B. den Marx-Generator für Blitzschlagsimulationen oder wenns mit 
richtig Bumms sein soll, dann Schwungradspeicher. Letzteres bringt man 
so mit 100..200kW auf Drehzahl und dann kann der Generator für ein paar 
Sekunden viele Megawatt liefern, z.B. für Kurzschluß- oder 
Überlastversuche.

von Stefan M. (derwisch)


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Wie sieht es denn z.B. bei Hochöfen aus.
Stahl und auch Aluminium werden mit enormen elektrischen Leistungen 
geschmolzen.

Da bin ich kein Experte, aber ich habe mal gehört, dass z.B. ein 
Aluminiumwerk einen Strombedarf hat, der den einer Kleinstadt 
übersteigt.

Da ist schon die Frage berchtigt, woher die Energie kommt.

von Arno (Gast)


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Jedenfalls nicht aus 230V/400V Niederspannungsnetzen...

So ganz am Anfang kommt die allermeiste Energie (auf der Erde) von der 
Sonne. Auf unterschiedlichen Wegen (Pflanzen->Kohle->Kraftwerk oder 
Pflanzen->Kohle->Gas->Kraftwerk oder 
Pflanzen->Kuh->Gülle->Gas->Kraftwerk oder 
Meer->Verdunstung->Wolke->Regen->Stausee->Kraftwerk oder Wind->Kraftwerk 
oder Photovoltaik) wird daraus Strom bei einigen 100kV im 
Hochspannungsnetz. Daraus kann man wie schon angesprochen etliche GW 
ziehen, wenn man es richtig anstellt - Stahlwerke werden wohl direkt 
daran angeschlossen: https://www.etz.de/files/5.fnn_programm2019.pdf

Anlagen im MW-Bereich - wie z.B. unsere Hydraulik - werden dagegen gern 
an Mittelspannung angeschlossen, bei 10kV oder 20kV fließen dann 
handhabbare Ströme aus dem Netz. Oder wie die schon erwähnten 
Lokomotiven, die aus der Oberleitung bis zu ca. 800A pro Stromabnehmer 
an 15kV abnehmen können.

MfG, Arno

von Raph (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> dafür 1000x1000V.

Das wäre in der Tat ein Megawatt

von oszi40 (Gast)


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Schueler schrieb:
> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt

Für jede Sache den passenden Trafo und die Erzeuger? Wiki weiß was.
https://de.wikipedia.org/wiki/Transformator
https://www.shz.de/regionales/schleswig-holstein/panorama/ausgebrannter-kruemmel-trafo-wird-verschrottet-id445366.html

von J. T. (chaoskind)


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Raph schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> dafür 1000x1000V.
>
> Das wäre in der Tat ein Megawatt

oder 1000000V?

von a. u. (Gast)


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Raph schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> dafür 1000x1000V.
>
> Das wäre in der Tat ein Megawatt

Eher ein MegaVOLT. (Ok, bei 1A = 1MW... Strom kann geringer
oder hoeher sein - wurde von @jar nicht genannt/festgelegt.)

von hinz (Gast)


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a. u. schrieb:
> 1MW

Kinderkram! Der Spaß fängt erst bei mehreren PW an.

von Joachim B. (jar)


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Raph schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> dafür 1000x1000V.
>
> Das wäre in der Tat ein Megawatt

ne immer noch 1MV, für Watt fehlt noch die A

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Schueler schrieb:

> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt, wenn man nur
> Netzspannungen von 230V, 400V hat? Oder geht man hier anders vor? Wenn
> ja wie?

Das macht beispielsweise ein Elek-zittri-tätswerk mit nachfolgender 
Aufwärtstransformation für die Hochspannungsleitungen. Die hiezu nötigen 
Anlagen sind einfach exorbitant groß. Dadurch können sie solch große 
Leistungen übertragen.
Natürlich geht man umgekehrt vor, es werden aus der Hochspannung 20KV 
für innerhalb der Ortschaft gemacht und für die Haushalte die üblichen 
400V im Trafohäusel, wo der Trafo sitzt.

Und in diversen Geräten wie Fernseher, Oszilloskopen, Röntgenapparate, 
Synchrotronen, KFZ-Zündungen, Mikrowellenherden und 
Teslatransformatoren, Fliegenkillerlampen, Laserdruckern werden daraus 
wieder richtig hohe Spannungen gemacht, damit der Umgang mit dem Strom 
weiterhin spannend bleibt.

Suche doch mal ein passendes Buch in einer Bücherei.

oder

https://m.youtube.com/watch?v=9lE0SFJ0jIE

MfG

: Bearbeitet durch User
von Elektrofan (Gast)


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> Da bin ich kein Experte, aber ich habe mal gehört, dass z.B.
> ein Aluminiumwerk einen Strombedarf hat, der den einer Kleinstadt
> übersteigt.
> Da ist schon die Frage berchtigt, woher die Energie kommt.

Als Praktikant habe ich vor 40 J. im Stahlwerk

https://www.google.de/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=2ahUKEwihhZumyqriAhXFalAKHfqzC9wQjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fwww.bohler.de%2Fde%2Fihr-weg-zu-uns-42.php&psig=AOvVaw1IPgTi5eEWPeiHOp4NP05a&ust=1558457902095506

den kompletten Inhalt des Schalthauses "demontiert", das wurde
dann erneuert.
Das gab dicke Arme, der kleinste benötigte Schraubenschlüssel
war der 19-er...

Die Einspeisung des Werkes kam aus einer 110 kV-Freileitung.

von Elektrofan (Gast)


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@Arno (Gast):

> Oder wie die schon erwähnten
> Lokomotiven, die aus der Oberleitung bis zu ca. 800A pro
> Stromabnehmer an 15kV abnehmen können.

800 A reichen (u.a.) in Holland nicht aus, wenn die Loks
4,5 MW haben:
https://nl.wikipedia.org/wiki/1700_(elektrische_locomotief)

Auch ist klar, dass bei solchen Strömen die Spannung längst nicht
mehr 1500 V beträgt (auch wenn wohl eher mit 1800 V eingespeist
wird) - und das Potential der Schienen, abhängig
vom Standort, womöglich deutlich höher ist, als das "Erdpotential".

von MiWi (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Wie sieht es denn z.B. bei Hochöfen aus.
> Stahl und auch Aluminium werden mit enormen elektrischen Leistungen
> geschmolzen.
>
> Da bin ich kein Experte, aber ich habe mal gehört, dass z.B. ein
> Aluminiumwerk einen Strombedarf hat, der den einer Kleinstadt
> übersteigt.
>
> Da ist schon die Frage berchtigt, woher die Energie kommt.

Wenn Du dir die Geschichte des Aluminiumwerkes Ranshofen anschaust wirst 
Du feststellen das der Inn in der Nähe ein wesentlicher Grund war: 
Laufkraftwerke liefern den Strom für die Aluschmelze.

von Karl (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Wie sieht es denn z.B. bei Hochöfen aus.
> Stahl und auch Aluminium werden mit enormen elektrischen Leistungen
> geschmolzen.

Hochöfen werden mit Koks betrieben!
Lichtbogenöfen (EAF) weden mit Strom betrieben!

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Schueler.

Schueler schrieb:

> Es gibt ja Anwendungen, wo mehrere Tausend Volt herrschen und Stroeme
> von ueber 1000A fliessen.

Die meisten der Anwendungen für hohe Ströme UND hohe Spannungen 
gleichzeitig kommen aus der Energietechnik. Sprich aus Kraftwerken  und 
dem nachgeschalteten Verteilnetz. Und dann verteilt es sich auf viele 
kleine Einzelverbraucher. Aber es gibt auch Einzelverbraucher 
Verbraucher, die hohe Leistungen benötigen: Starke Antriebe 
z.B.(Lokomotiven/Fördermaschinen/Bandanlagen/Pumpwerke/Saugzüge/Walzenan 
triebe)  oder Elektrostahlwerke und Gießereien z.B. oder Chemie 
(Karbidherstellung z.B.)

Die hohen Spannungen werden meistens in der Energieübertragungstechnik 
verwendet, um die hohen Ströme zu reduzieren, weil die in erster Linie 
für Übertragungsverlust verantwortlich sind.

> Wie generiert man so hohe Leistungen ueberhaupt, wenn man nur
> Netzspannungen von 230V, 400V hat? Oder geht man hier anders vor? Wenn
> ja wie?

Ja, man geht anders herum vor. Im Kraftwerk wird die Leistung bei 
"mittlerer" Spannung (z.B. 30kV) erzeugt, für einen mit 300MW eher 
kleineren Kraftwerksblock kommen dann schon 3,33kA (in drei Phasen!) an 
Strom am Maschinenausgang zusammen. Das ist eine Spannung, die sich im 
beengten Platz eines Generators noch handhaben lässt (Isolation).
Damit geht man dann auf einen Transformator, der aus den 30kV dann z.B. 
400kV macht. Dabei reduziert sich der Strom schon wieder auf eher 
handlichere ca. 250A.

Nach etlichen Kilometern Hochspannungsleitung kommt dann wieder ein 
Trafo, der aus den 400kV wieder 30kV macht, und der höhere Strom wird 
dann in mehrere sich verzweigende Leitungen verteilt, die nach einigen 
Kilometern wieder in Transformatoren enden, die dann auf 400V herunter 
transformieren, und den Strom wieder auf mehrere Leitungen Verteilen.
Und so verzweigt sich dass immer weiter, bis zu Deiner Steckdose.

Größere Einzelverbraucher wie z.B. große Motoren werden dabei mitunter 
durchaus mit z.B. 5kV gespeist.

Soll aber ein kurzes Stück Leitung oder einen Schalter z.B. mit 30kV und 
3kA einem Dauertest unterzogen werden, möchte man natürlich nicht diese 
Leistung in "echt" haben. Zum einen wäre das teuer, und zum anderen 
haben so hohe Leistungen im Fehlerfalle auch enormes 
Zerstörungspotential.
Und so behilft man sich dabei mit einem Trick: Die 30kV der Leitung 
gegen Erde werden von einem Trafo aus 235V erstellt, der aber nicht viel 
zu Leisten hat. Es fließen wenige mA an Strom, weil nirgendwo ein 
Verbraucher angeschlossen ist. Der fette Strom von 3kA kommt aus einem 
anderen Trafo, der einen potentialfreien Ausgang hat, so dass er die 
30kV nicht sonderlich belastet,*) und nur über ein kurzes Stück 3kA von 
einem Ende der Leitung zum anderen treiben muss. Bei den üblichen 
Leitungsquerschnitten sind dafür nur wenige mV Leitungslängstspannung 
nötig, so dass die Leistung für diesen zweiten Trafo auch in 
überschaubarem Rahmen bleibt.

Im Detail ist das natürlich komplizierter, aber Deine Frage sollte es 
trozdem vermutlich beantworten.

*) die 30kV sind an den beiden Enden der Leitung so "gleich", dass sie 
keinen Strom durch den zweiten Trafo treiben.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de

: Bearbeitet durch User
von Elektrofan (Gast)


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> Im Kraftwerk wird die Leistung bei
> "mittlerer" Spannung (z.B. 30kV) erzeugt, für einen mit 300MW
> eher kleineren Kraftwerksblock kommen dann schon 3,33kA
> (in drei Phasen!) an Strom am Maschinenausgang zusammen.

Bye the way:
300MW/(30kV*√3)≈ 5,8kA

von Elektrofan (Gast)


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By the way      ;-)
**

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