Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsquelle an 300km Leitung


von Erik A. (elektronik_bastler)


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Hallo zusammen,

ich habe gerade mit einem Kollegen ein paar Gedanken zu folgender 
Thematik ausgetauscht, da ich ehr ein hobby Elektroniker bin würde mich 
gerne eure Meinung dazu interessieren.

folgender Aufbau:

Eine Ideale Spannungsquelle(AC) wird an eine normale Glühbirne 
angeschlossen angeschlossen.

die Zuleitung ist 300km lang, die Rückleitung ist ebenfalls 300km

in der Zuleitung und in der Rückleitung befindet sich ein digitales 
Multimeter zur Strommessung.

eigentlich sehr simpel,folgende Fragen

Leuchte die Glühbirne beim einschalten?
Ja, warum auch nicht..?

Zeigen die Multimeter zur gleichen Zeit den selben Strom an?
hm ich denk als erstes wird das Multimeter in der Zuleitung und danach 
das Multimeter in der Rückleitung den selben Strom anzeigen bin mir aber 
nicht so ganz sicher.

Was würde passieren wenn wir ideale Leitung verwenden würden?
naja ich denke mal ausser keine Leitungsverluste keine Änderung und die 
Glühbirne würde auch Leuchten, jedoch im Einschaltmoment wäre doch ein 
Sehr hohe Strom zu erwarten, kann der die Lampe zerstören..?

Wie lang würde es ungefähr brauchen bis die Lampe leuchtet?
mein Ansatz wäre 600km/ 3*10^8 m/s  =  2us , passt das?

Wie würde es sich das ganze bei einer idealen DC Spannungsquelle 
verhalten?

-mit normalen Leitungen
kein Problem solange das Leuchtmittel den Strom aushält

-mit einer koaxialleitung
sehr hoher Strom wahrscheinlich defekt von dem Leuchtmittel

Wir hatten noch das selbe Thema bei einem Bussystem z.B Can bus an eine 
koaxialleitung und ob dort Reflexion zu erwarten sind usw.
kann mir dazu vielleicht jemand einen Link mit verständlichen infos wie
z.b Abschlusswiderstände dimensioniert zur Verfügung stellen ?

Hoffe jemand von euch kann mir da weiterhelfen
Vielen dank und Viele Grüße

: Verschoben durch Moderator
von Roland E. (roland0815)


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Sieh noch mal in deinen Aufzeichnungen unter "Kirchhoffsche Regeln" 
nach. Lesen und verstehen. Dann sind deine Fragen beantwortet.

von M. Н. (Gast)


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Roland E. schrieb:
> Sieh noch mal in deinen Aufzeichnungen unter "Kirchhoffsche Regeln"
> nach. Lesen und verstehen. Dann sind deine Fragen beantwortet.

Zur Hälfte. Bei so langen Leitungen muss man je nach Frequenz auch noch 
die Wellenausbreitung im Hinterkopf haben. Das ist selbst bei den 50 Hz 
Netzen in Europa schon der Fall, da die Leitungen so extrem lang sind.

Erik A. schrieb:
> Leuchte die Glühbirne beim einschalten?
> Ja, warum auch nicht..?

Der widerstand der Leitung wird wohl viel zu hoch sein. Bei einer 
verlustlosen Leitung oder entsprechend viel Spannung am Generator, ja.

Erik A. schrieb:
> Wie lang würde es ungefähr brauchen bis die Lampe leuchtet?
> mein Ansatz wäre 600km/ 3*10^8 m/s  =  2us , passt das?

Nein. Nicht ganz. So genau kann man das nicht sagen, da man die Leitung 
nicht kennt. Das Signal breitet sich auf jedenfall langsamer als die 3e8 
m/s aus. Ein guter Richtwert sind 2/3 der Lichtgeschwindigkeit. Das 
hängt aber vom Induktivitäts- und Kapazitäts-Belag der Leitung ab.

Außerdem ist die Leitung ja nur 300 km lang und nicht 600 km. Die Welle 
breitet sich gleichzeitig sowohl im Rückleiter, als auch im Hinleiter 
(bei Wechselstrom dehnbare Begriffe) aus. Siehe dazu "Wellenausbreitung 
auf 2 Draht-Leitung"

Erik A. schrieb:
> Zeigen die Multimeter zur gleichen Zeit den selben Strom an?
> hm ich denk als erstes wird das Multimeter in der Zuleitung und danach
> das Multimeter in der Rückleitung den selben Strom anzeigen bin mir aber
> nicht so ganz sicher.

Wenn sie am selben Punkt der Leitung sind, ja.
Also: Wenn du an Kilometer 120 ein Multimeter in beide Adern hängst, 
zeigen diese den gleichen Wert an. Gleichzeitig.

Ansonsten vielleicht. Nicht überall auf der Leitung ist der Strom der 
gleiche, da sich dein AC Signal als Welle ausbreitet. Ein Multimeter 
misst jedoch meist den Effektivwert und schert sich nicht um die Phase 
des Signals. Bei einer verlustlosen Leitung ist der Wert an jeder Stelle 
gleich. Es fließt ja auch überall die selbe Leistung durch.

Erik A. schrieb:
> Was würde passieren wenn wir ideale Leitung verwenden würden?
> naja ich denke mal ausser keine Leitungsverluste keine Änderung und die
> Glühbirne würde auch Leuchten, jedoch im Einschaltmoment wäre doch ein
> Sehr hohe Strom zu erwarten, kann der die Lampe zerstören..?

Das hängt vom Wellenwiderstand deiner Leitung und dem Innenwiderstand 
deiner Quelle ab. Ist deine Leitung niederimpedanter, als die Glühbirne, 
ist beim Auftreffen an der Glühbirne mit einer Spannungsüberhöhung zu 
rechnen. Im Zweifelsfall kann das zur Zerstörung der Lampe führen.

Erik A. schrieb:
> Wir hatten noch das selbe Thema bei einem Bussystem z.B Can bus an eine
> koaxialleitung und ob dort Reflexion zu erwarten sind usw.

wenn du eine Koaxleitung mit 120 Ohm Wellenwiderstnad findest, dann 
nicht. Aber besonders viel Sinn ergibt ein Koaxkabel bei einem CAN Bus 
nicht.
Eine weitere Alternative wären 20 Koax-Kabel (eines für CAN-H und CAN-L) 
mit 60 Ohm Impedanz. Der Außenleiter jeweils auf Masse.

von OldPapa (Gast)


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M. H. schrieb:
> Der widerstand der Leitung wird wohl viel zu hoch sein. Bei einer
> verlustlosen Leitung oder entsprechend viel Spannung am Generator, ja.

Ideale Spannungsquelle!

von M. Н. (Gast)


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OldPapa schrieb:
> M. H. schrieb:
>> Der widerstand der Leitung wird wohl viel zu hoch sein. Bei einer
>> verlustlosen Leitung oder entsprechend viel Spannung am Generator, ja.
>
> Ideale Spannungsquelle!

Ja und? Hängt von der Spannung und den Verlusten der Leitung ab. Wenn 
man vorne mit einer IDEALEN Spannungsquelle mit 1 GV reingeht, bekommt 
man slebst nach 300 km noch so einiges zum Leuchten.

von Langweilig (Gast)


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Bei deiner tollen relativistischen Betrachtung lässt du die banale 
Tatsache ausser acht, dass sich der Glühfaden erst so weit erwärmen muss 
dass er leuchet.
Das dauert wesentlich länger als 2µs

Setzen 6!

von Marek N. (Gast)


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Erik A. schrieb:
> mein Ansatz wäre 600km/ 3*10^8 m/s  =  2us , passt das?

Ich rechne da im Kopf 2 ms, selbst ohne Verkürzungsfaktor.
An sonsten: https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsgleichung

von Jacko (Gast)


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Etwas Phantasie ist schon OK.

Und Wechselspannungen laufen auch über 300 km - das europäische
Verbundnetz hat einige 1000 km Ausdehnung. Aber:

> Ideale Spannungsquelle(AC) ... an eine normale Glühbirne

sind etwas wenig Information. Für "DC" gilt das Gleiche.
Was würde ohne 300 km Leitung geschehen?

Ansonsten führen euch Ohmsches Gesetz und etwas Leitungstechnik
zur Erkenntnis. :-)

von M. Н. (Gast)


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Marek N. schrieb:
> Ich rechne da im Kopf 2 ms, selbst ohne Verkürzungsfaktor.
> An sonsten: https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsgleichung

Siehe dazu nochmal:

M. H. schrieb:
> So genau kann man das nicht sagen, da man die Leitung
> nicht kennt. Das Signal breitet sich auf jedenfall langsamer als die 3e8
> m/s aus. Ein guter Richtwert sind 2/3 der Lichtgeschwindigkeit. Das
> hängt aber vom Induktivitäts- und Kapazitäts-Belag der Leitung ab.
>
> Außerdem ist die Leitung ja nur 300 km lang und nicht 600 km. Die Welle
> breitet sich gleichzeitig sowohl im Rückleiter, als auch im Hinleiter
> (bei Wechselstrom dehnbare Begriffe) aus. Siehe dazu "Wellenausbreitung
> auf 2 Draht-Leitung"

von MaWin (Gast)


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Erik A. schrieb:
> ich habe gerade mit einem Kollegen ein paar Gedanken zu folgender
> Thematik ausgetauscht

Hmm, euch fehlen Grundlagen der Elektrotechnik, Erstsemester Studium 
beim Herrn Maxwell..

Wie breitet sich Strom in einer Leitung aus.

Beim Anschliessen der Spannungsquelle vorne weiss sie ja noch nicht, 
welche Last hinten an der Leitung hängt und demnach, welcher Strom 
fließen müsste.

Daher fliesst zunächst mal so viel Strom wie es der Leitungsimpedanz 
entspricht (du kennst 75 Ohm Koax-Antennenkabel ? Jede Leitungsart hat 
irgend so einen Widerstand zwischen 10 und 370 Ohm) und erst wenn die 
Spannung am! anderen Ende der Leitung angekommen ist und damit an der 
verbrauchenden Last, läuft eine Welle durch die Leitung zurück mit der 
der Fehler (mehr oder weniger Strom benötigt) ausgeglichen wird bis der 
nötige Strom fliesst.

Es dauert also einige hin und hers mit verkürzter Lichtgeschwindigkeit 
bis sich der notwendige Strom einstellt.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.19

von rio71 (Gast)


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wie funzt nur ein seekabel.. das noch viel klänger als 300 km ist...?? 
:-D

von meinereiner (Gast)


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rio71 schrieb:
> wie funzt nur ein seekabel.. das noch viel klänger als 300 km ist...??
> :-D

je nach iSOLATION, mal mehr mal weniger, dann kommt es noch auf die 
Biegung an, und ob ein HAI IN DER NÄHE ist

von Aquaman (Gast)


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Erik A. schrieb:
> hm ich denk als erstes wird das Multimeter in der Zuleitung und danach
> das Multimeter in der Rückleitung den selben Strom anzeigen

Erik A. schrieb:
> 600km

Ach wie niedlich. Was sind das für kollegen? Fachverkäufer im 
Einzelhandel?

von Hp M. (nachtmix)


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Erik A. schrieb:
> Wie lang würde es ungefähr brauchen bis die Lampe leuchtet?
> mein Ansatz wäre 600km/ 3*10^8 m/s  =  2us , passt das?

Bevor du solche Probleme ventilierst solltest du erst mal rechnen 
lernen.
Wieviele Meter sind 600km?

Im Übrigen hängt es von der Art der Leitung und dem Einfluss der bei 
solchen Dimensionen gewöhnlich vorhandenen Erde ab, was sich an der Last 
nach gut 1 ms oder gut 2 ms tut.

von A. S. (Gast)


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MaWin schrieb:
> Jede Leitungsart hat
> irgend so einen Widerstand zwischen 10 und 370 Ohm) und erst wenn die
> Spannung am! anderen Ende der Leitung angekommen ist und damit an der
> verbrauchenden Last, läuft eine Welle durch die Leitung zurück mit der
> der Fehler (mehr oder weniger Strom benötigt) ausgeglichen wird bis der
> nötige Strom fliesst.
>
> Es dauert also einige hin und hers mit verkürzter Lichtgeschwindigkeit
> bis sich der notwendige Strom einstellt.

Das mit dem "Fehler ausgeglichen" trifft es wirklich gut.

Und wenn die Glühlampe "zufällig" auch 100R (bzw. den Wellenwiderstand 
der LEitung) hat, dann ist es in einem Durchgang ok (kein "Fehler").

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