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VoltBase Installation Drehstromsystem
Thema 56 Installation

Drehstromsystem

Drei Wechselspannungen, um 120° versetzt: wie Drehstrom funktioniert, woher 230 V und 400 V kommen und wie du Drehstromleistung berechnest.

ca. 5 Minuten Grundlagen Quiz mit 10 Fragen
01

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.

Drei Wechselspannungen, je um 120 Grad versetzt Drei Sinuskurven in Braun, Schwarz und Grau. Jede erreicht ihren Höchstwert ein Drittel einer Periode nach der vorigen. L1L2L3 gestrichelt 120° ZeitU
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.
02

230 V und 400 V

Sternpunkt, Außenleiter und Spannungen Drei Wicklungen des Trafos sind in einem Punkt verbunden, dem Sternpunkt mit dem Neutralleiter. Von den Enden gehen die Außenleiter L1, L2 und L3 ab. Zwischen Außenleiter und Neutralleiter liegen 230 Volt, zwischen zwei Außenleitern 400 Volt. L1L2L3N Sternpunkt 400 V 230 V Außenleiter zu N:230 V (Strangspannung) Außenleiter zu Außenleiter:400 V (Leiterspannung) 400 V = 230 V · √3
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.

Foto: Hannes Grobe, „Drehstrom-Verteiler“, Lizenz: CC BY 3.0, Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.

03

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.
04

Rechenbeispiele

Leistung bei Drehstrom
P=√3 · U · I · cos φ
U = 400 V Leiterspannung · I = Strom je Außenleiter
01 Woher kommen die 400 V?
  1. U = 230 V · 1,73 ≈ 398 V
  2. Ergebnis: gerundet 400 V
02 Leistung eines Heizregisters

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

  1. P = 1,73 · 400 V · 10 A · 1 ≈ 6.930 W
  2. 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.

  1. I = 5.500 W1,73 · 400 V · 0,85 ≈ 9,4 A
  2. Ergebnis: etwa 9,4 A je Außenleiter
05

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.

06

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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