Drehstromsystem einfach erklärt

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Worum geht es?

Unser Stromnetz liefert nicht eine, sondern drei Wechselspannungen auf einmal. Sie kommen auf drei Außenleitern: L1, L2 und L3. Dazu gibt es den Neutralleiter N. Das Ganze heißt Drehstrom oder Dreiphasenwechselstrom.

Stell dir drei Leute vor, die ein Karussell nacheinander anschieben: Immer schiebt gerade einer. Deshalb dreht es sich gleichmäßig und ohne Pause.

Drehstrom sind drei Wechselspannungen zugleich: L1, L2 und L3 schwingen genau gleich, aber jeweils um ein Drittel einer Schwingung versetzt. Das sind 120°. Immer wenn eine Spannung fällt, steigt eine andere. So kommt nie eine „Pause“ wie bei einer einzigen Wechselspannung.

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230 V und 400 V

Der Stern im Trafo: Die drei Wicklungen des Trafos sind an einem Ende zusammengeschaltet, das ist der Sternpunkt. Von dort geht der Neutralleiter N ab. Von L1 nach N misst du 230 V. Von L1 nach L2 misst du 400 V, weil die Spannungen versetzt sind. 400 V ist 230 V mal √3.

Strangspannung zwischen Außenleiter und N: 230 V. Daran hängen Lampen und Steckdosen.
Leiterspannung zwischen zwei Außenleitern: 400 V. Daran hängen Herd, Durchlauferhitzer und Motoren.
Der Faktor zwischen beiden ist √3 ≈ 1,73, der Verkettungsfaktor.

Drehstrom-Verteiler mit Steckdosen — **Drehstrom-Verteiler:** Er bekommt alle drei Außenleiter und verteilt sie auf mehrere Steckdosen. An die großen runden CEE-Steckdosen kommen Drehstrom-Geräte mit 400 V, an die anderen Geräte mit 230 V. So einen Verteiler sieht man auf Baustellen und bei Veranstaltungen.

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Warum Drehstrom?

Mehr Leistung mit dünneren Leitungen: Die Leistung verteilt sich auf drei Leiter.
Drehfeld: Drei versetzte Ströme erzeugen in einem Motor ein Magnetfeld, das sich von selbst dreht. Deshalb laufen Drehstrommotoren so einfach. Mehr im Thema Drehfeld.
Zwei Spannungen aus einem Netz: 230 V und 400 V.
Bei gleichmäßiger Belastung heben sich die Ströme im Neutralleiter auf. Er führt dann fast keinen Strom.

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Rechenbeispiele

Leistung bei Drehstrom

P=√3 · U · I · cos φ

U = 400 V Leiterspannung · I = Strom je Außenleiter

01 Woher kommen die 400 V?

U = 230 V · 1,73 ≈ 398 V
Ergebnis: gerundet 400 V

02 Leistung eines Heizregisters

Ein Heizregister zieht an 400 V je Außenleiter 10 A, cos φ = 1.

P = 1,73 · 400 V · 10 A · 1 ≈ 6.930 W
Ergebnis: etwa 6,9 kW

Was heißt das? An einer 230-V-Leitung wären für 6,9 kW rund 30 A nötig. Mit Drehstrom sind es nur 10 A je Leiter.

03 Strom aus der Leistung

Ein Motor nimmt 5,5 kW auf, cos φ = 0,85.

I = 5.500 W1,73 · 400 V · 0,85 ≈ 9,4 A
Ergebnis: etwa 9,4 A je Außenleiter

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Typische Fehler

Mit 230 V statt 400 V gerechnet: In der Drehstromformel steht die Leiterspannung 400 V zusammen mit √3.
√3 vergessen: Ohne den Faktor 1,73 kommt eine viel zu kleine Leistung heraus.
Neutralleiter unterbrochen: Bei ungleicher Last können dann an einzelnen Geräten bis zu 400 V statt 230 V anliegen. Geräte gehen kaputt.

Merke

Drehstrom besteht aus drei Wechselspannungen, um 120° versetzt, auf L1, L2 und L3. Außenleiter zu N: 230 V, Außenleiter zu Außenleiter: 400 V. Der Faktor ist √3 ≈ 1,73. Leistung: P = √3 · U · I · cos φ.

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Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema Drehstromsystem. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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