Durch unsere Stromkabel fließt Wechselstrom. Durch Steckdosen und Geräte sind wir angewiesen auf die Verteilung und Nutzung des Stroms durch Stromleitungen. Wechselstrom ist deutlich besser nutzbar als Gleichstrom. Transportiert wird der Wechselstrom in drei Phasen. Was diese drei Phasen zu bedeuten haben und wie der Wechselstrom dann in Ihre Steckdose kommt, erklärt WechselJetzt.de in diesem Beitrag.
Wechselstrom fließt schubweise durch unsere Stromkabel. Abgebildet wird er deshalb durch eine Kosinuskurve. Er ist deutlich effizienter und leichter zu transportieren als Gleichstrom. Auch deshalb muss der Strom von Photovoltaik Anlagen in Wechselstrom umgewandelt werden, nachdem Gleichstrom durch Sonnenenergie entstanden ist. Im frühen 19. Jahrhundert wurde entdeckt, dass wir durch Wechselstrom die Möglichkeit haben, Strom im Haushalt und im Alltag deutlich besser und günstiger zu nutzen. Schnell bauten sich die Stromnetze aus, eine bundesweite Stromversorgung wurde gebraucht und Stromleitungen wurden verlegt. Um den Wechselstrom möglichst schnell zu transportieren, wird der Wechselstrom in drei Phasen transportiert.
Das bedeutet, dass in einer Stromleitung drei verschiedene Kabel integriert sind, die jeweils eine Phase Wechselstrom unterirdisch transportieren oder auch weiterleiten. Dadurch kann durch eine Stromleitung dreimal so viel Strom von einem zum anderen Ort gebracht werden. So entstand der Standard des Dreiphasenwechselstrom-Kabels. Der Dreiphasenwechsel wird auch Drehstrom genannt. Ein Haus, welches an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist, empfängt alle drei Phasen. Verschiedene Zimmer werden dann an verschiedene Phasen angeschlossen. Jedes Zimmer bzw. jeder Teil des Haushalts läuft also auf einer der drei Phasen.
Die Dreiphasenwechselspannung
In einem Stromkabel werden durch drei verschiedene Leitungen drei Wechselströme zeitlich versetzt übertragen. Diese Leitungen nennen sich L1, L2 und L3. In ganz Europa hat man sich darauf geeinigt, diesen Wechselstrom auf einer Frequenz von 50 Hz zu transportieren. In den USA zum Beispiel liegt diese Frequenz dagegen bei 60 Hz. Hier geht es nur um eine gemeinsame Geschwindigkeit, damit das Stromnetz kompatibel ist.
Auf der folgenden Abbildung sehen Sie drei Kurven, die jeweils eine Phase repräsentieren. Da Wechselstrom in Schüben durch eine Leitung fließt, wird er im Kosinus abgebildet. Der Volt-Wert variiert, d.h. Wechselstrom hat eine Wechselspannung. Der Höchstwert des Stroms liegt zwischen 230 V und 325 V. Dieser Raum wird auch der Effektivwert genannt. Weil eine Kosinuskurve entsteht, wird bei diesem Strom auch an Drehstrom gedacht. Das 400 V Drehstromnetz ist genau für die Spannungen des Drehstroms ausgelegt.
Haushalts-Drehstrom
Normaler Haushaltsstrom hat eine Spannung von 230 Volt. Erdleitungen in Wohnregionen haben deshalb selten eine höhere Spannung. Diese Spannungen werden auch Sternspannung oder Strangspannung genannt. Jede der Phasenleiter hat einen Anschluss an die Stromversorgung des Hauses. Diese drei Anschlüsse werden stets als U, V und W bezeichnet. Die Leitungen (L1, L2 und L3) werden jeweils an einen Anschluss geknüpft. Diese Verbindung wird dann zum Beispiel als U-L2 bezeichnet.
Das Dreiphasensystem
Durch einen Neutralleiter wird die Sternspannung auf circa 230 Volt gehalten. Zwischen den Phasenleitern kann es zu Spannungen von bis zu 400 Volt kommen. Dafür ist das Dreiphasensystem maximal ausgelegt. Diese äußere Spannung wird Außenleiterspannung genannt. Drehstromleitungen werden übrigens auch Hochspannungsleitungen genannt.
Durch die Drehstromtechnik entsteht eine gleichmäßige, kontinuierliche Spannung. Auch wird so eine konstante Gesamtleistung in Haushalten sichergestellt. Durch Mehrphasenwechselstrom wird auch der Materialaufwand niedriger gehalten, da in einer Erdleitung mehrere Phasen transportiert werden.
Wenn die drei Wechselspannungen nicht gleich hoch sind, kommt das System in eine Schieflage. Dafür gibt es Synchrongeneratoren.
Drehstrom im Haushalt und in der Industrie
Der Drehstrom im Haushalt wird zwar in verschiedenen Phasen geliefert, wird aber auf verschiedene Zimmer bzw. Bereiche des Hauses aufgeteilt. Alle drei Phasen auf einer Steckdose wäre eine zu große Belastung der Steckdosen und Geräte. Durch die Außenleiter werden die verschiedenen Wechselströme in die hausinneren Kabel geleitet.
In der Industrie gibt es oft Drei-Phasen-Steckdosen. Diese sind für besonders leistungsfähige Geräte vorgesehen. Hierzu zählen Ladesäulen, Industriegeräte und Motoren. Auch Wärmepumpen laufen oft auf allen drei Phasen. Sie sind aber auch meist einzeln verkabelt und laufen nicht über Steckdosen. Es gibt sowohl in der Industrie als auch im Hause Schutzleiter, die den Sicherheitsstandard der Leiter heben. Durch ihn wird gesichert, dass im Falle von Defekten der Strom abgeleitet wird und nicht die gesamte Technik sprengt oder mit dem Starkstrom, der durch die Transport Leitung fließt, sonstiges Leid angerichtet wird.
Drehstrom in der Energieversorgung
Unsere gesamte Energie Versorgung beruht auf Drehstrom. Der Transport des Dreiphasenwechselstroms hat in beinahe der ganzen Welt Anwendung gefunden. Beinahe alle Kraftwerke verfügen heute über Drehstrom Generatoren. Durch die Arbeit des Dreiphasengenerators wird der Strom im passenden Kosinus mit den richtigen Spannungen in die Drehstrom-Leitungen eingespeist. Tatsächlich wird durch die sogenannten Punkt-zu-Punkt Verbindungen auch mehr und mehr Gleichstrom zum Transportieren des Stroms genutzt. Die Eisenbahn benutzt jedoch Einphasen Wechselstrom. Die Bahn hat daher ein eigenes Wechselstromsystem.
Drehstrom in der Elektromobilität
Sowohl beim Laden des E-Autos als auch beim Ladevorgang eines Elektroautos spielt Drehstrom eine Rolle. Tatsächlich wird die Batterie eines Autos mit Gleichstrom geladen. Durch einen Gleichrichter (Gegenteil zum Wechselrichter) kann ein Elektroauto Wechselspannungen in Gleichspannungen umwandeln. Auch die Batterien laden meist nur durch Einphasen Wechselstrom. Ladesäulen liefern jedoch Dreiphasenwechselstrom. Wenn Ihr Auto auf drei Phasen laden kann, lädt es schneller und effizienter.
Fazit
Der Dreiphasenwechsel ist also ein wichtiger Bestandteil unseres Stromnetzes. Durch das Dreiphasensystem bieten sich viele Vorteile für unsere Energieversorgung. Durch die drei Leitungen des Dreiphasensystems kann der Drehstrom schnell und ausreichend in unsere Steckdose fließen. Verbraucher und Verbraucherinnen wissen oft nicht, inwiefern der Dreiphasen Wechselstrom für die Leistung im eigenen Haus relevant ist. Doch gerade durch erneuerbare Energien, eigene Wärmepumpen und Solarkraftwerke wird die Frequenz, die Leistung und der Einsatz der Phasen auch für private Haushalte immer interessanter.
