Übertragung elekt. Energie < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 22:37 Di 03.03.2009 | | Autor: | zitrone |
Hallo,
hab in Physik Aufgaben bekommen, die ich 100% nicht ganz verstehe. Ich hab so meine Ansätze, aber ob die richtig sind ist fraglich. Könnte sich das daher jemand bitte mal ansehen und eventuell helfen???
Also erst die Aufg.:
1.Die erste größere elektrische Energieübertragung wurde in Deutschland mit Gleichstrom durchgeführt. Nenne Gründe, warum man sich später wohl für Wechselstrom entschieden hat.
2.Eine Windkraftanlage liefert insgesamt 530 kW Leistung. Der Verlust in den leitungen soll höchstens 2 % betragen. Wie großdarf der Leitungswiderstand bei U=230 V ( 10 kV) sein?
meine Antw.:
1.
Weil man für Gleichstrom mehr Energie aufbringen muss, damit durch ein langes Leitungsnez Strom in die Haushälter der Bewohner fließen kann, um überhaupt eine Lampe zum leuchten zu bringen. Die Wechselspannung hingegen kann mithilfe eines Transformators, die die Stromstärke verringert, weniger Energie aufbrauchen, um eine Lampe zum leuchten zu bringen.
2.
Dazu nahm ich die Formel: [mm] P_{l}= I²*R_{l}
[/mm]
ich hab:
P= 530kW->530000W
Verlust 2%
U= 230 V(10 kV)
Also:
I= 530 000W : 230 V=2304,35 A
wie ich das mit den 2 % machen soll, versteh ich nicht.
lg zitrone
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 23:10 Di 03.03.2009 | | Autor: | rainerS |
Hallo!
> Hallo,
>
> hab in Physik Aufgaben bekommen, die ich 100% nicht ganz
> verstehe. Ich hab so meine Ansätze, aber ob die richtig
> sind ist fraglich. Könnte sich das daher jemand bitte mal
> ansehen und eventuell helfen???
>
> Also erst die Aufg.:
> 1.Die erste größere elektrische Energieübertragung wurde
> in Deutschland mit Gleichstrom durchgeführt. Nenne Gründe,
> warum man sich später wohl für Wechselstrom entschieden
> hat.
> 2.Eine Windkraftanlage liefert insgesamt 530 kW Leistung.
> Der Verlust in den leitungen soll höchstens 2 % betragen.
> Wie großdarf der Leitungswiderstand bei U=230 V ( 10 kV)
> sein?
>
> meine Antw.:
> 1.
> Weil man für Gleichstrom mehr Energie aufbringen muss,
> damit durch ein langes Leitungsnez Strom in die Haushälter
> der Bewohner fließen kann, um überhaupt eine Lampe zum
> leuchten zu bringen. Die Wechselspannung hingegen kann
> mithilfe eines Transformators, die die Stromstärke
> verringert, weniger Energie aufbrauchen, um eine Lampe zum
> leuchten zu bringen.
Das ist nicht ganz richtig, besser gesagt, nicht vollständig erklärt. Warum ist eine kleinere Stromstärke besser, und warum verringert ein Transformator die Stromstärke?
>
> 2.
> Dazu nahm ich die Formel: [mm]P_{l}= I²*R_{l}[/mm]
OK, das ist die Leistung, die durch den Leitungswiderstand in Wärme umgesetzt wird.
> ich hab:
> P= 530kW->530000W
> Verlust 2%
> U= 230 V(10 kV)
> Also:
>
> I= 530 000W : 230 V=2304,35 A
> wie ich das mit den 2 % machen soll, versteh ich nicht.
Wieviel wären denn 2% Verlust? Wenn du das ausrechnest, kannst du daraus den Leitungswiderstand bestimmen.
Und dann rechnest du es einfach nochmal mit 10kV statt 230V.
Viele Grüße
Rainer
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(Antwort) fertig | | Datum: | 10:00 Mi 04.03.2009 | | Autor: | mmhkt |
Guten Morgen,
ergänzend zu rainerS' Antwort noch kleine sachdienliche Hinweise, die vielleicht zur "Ergreifung des Täters" führen:
Die 2% sind das, was auf dem Übertragungsweg höchstens verloren gehen darf.
Du schickst 530 KW mit einer Spannung von 10000 Volt auf die Reise.
Warum 10000 Volt? Die Antwort hast Du schon in beim Vorteil der Wechselstromübertragung gegeben.
Gut, von den 530 KW / 10000 Volt dürfen also nur 2% "verheizt" (im wahrsten Sinne des Wortes) werden.
Auf diesen Betrag kommt es an - daraus errechnet sich dann der Leitungswiderstand.
Noch ein Hinweis zur ersten Frage und rainerS' Anregung etwas ausführlicher zu werden:
Wie ist der Zusammenhang zwischen Strom und Leitungsquerschnitt und was bedeutet das für "lange Leitungen"?
Schönen Gruß
mmhkt
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:51 Mi 04.03.2009 | | Autor: | zitrone |
Hallo,
danke erstmal!^^
Also würde es dann so gehen:
1. Weil man für Gleichstrom mehr Energie aufbringen muss,
damit durch ein langes Leitungsnez Strom in die Haushälter
der Bewohner fließen kann, um überhaupt eine Lampe zum
leuchten zu bringen. Die Wechselspannung hingegen kann
mithilfe eines Transformators, die die Stromstärke
verringert, weniger Energie aufbrauchen, um eine Lampe zum
leuchten zu bringen.
Ergänzung:Da die Stromstärke Mithilfe des Transformators bei gleicher Energieübertragung verringert werden kann, und das um das 20ste Teil, wird auch daher der Leistungsverlust um ein (20)²-ten teil sinken und die Energieentwertung in der Fernleitung verringert.
2. ist dann die Rechnung so richtig?:
[mm] \bruch{530*10^{4}W}{230 V}= [/mm] 23043,48 A
[mm] \bruch{53*10^{4}W}{(23043,48 A)²}= [/mm] 9,98 * [mm] 10^{-4} [/mm] Ohm
lg zitrone
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:07 Mi 04.03.2009 | | Autor: | rainerS |
Hallo!
> Hallo,
>
> danke erstmal!^^
>
> Also würde es dann so gehen:
>
> 1. Weil man für Gleichstrom mehr Energie aufbringen muss,
> damit durch ein langes Leitungsnez Strom in die
> Haushälter
> der Bewohner fließen kann, um überhaupt eine Lampe zum
> leuchten zu bringen. Die Wechselspannung hingegen kann
> mithilfe eines Transformators, die die Stromstärke
> verringert, weniger Energie aufbrauchen, um eine Lampe
> zum
> leuchten zu bringen.
> Ergänzung:Da die Stromstärke Mithilfe des Transformators
> bei gleicher Energieübertragung verringert werden kann, und
> das um das 20ste Teil, wird auch daher der Leistungsverlust
> um ein (20)²-ten teil sinken und die Energieentwertung in
> der Fernleitung verringert.
Besser: Energieverlust statt Energieentwertung. Wobei die Energie nicht wirklich verlorengeht, sondern nur von elektrischer Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird.
>
>
> 2. ist dann die Rechnung so richtig?:
> [mm]\bruch{530*10^{4}W}{230 V}=[/mm] 23043,48 A
Da hast du dich um den Faktor 10 vertan: es sind nur $530000W = [mm] 530*10^{3}W$.
[/mm]
> [mm]\bruch{53*10^{4}W}{(23043,48 A)²}=[/mm] 9,98 * [mm]10^{-4}[/mm] Ohm
Mal abgesehen davon, dass die 2% aus der Aufgabenstellung nirgendwo in deiner Rechnung vorkommen: du hast hier ausgerechnet, wie groß ein Widerstand sein müsste, damit beim angegebenen Strom von etwa 23000A eine Leistung von 5300000W an dem Widerstand in Form von Wärme entsteht. (Das ist verflixt viel und sehr heiß!  )
Du hattest doch den Strom in deinem ersten Posting mit etwa 2300A richtig ausgerechnet. So, jetzt überlege dir erst einmal, was mit den 2% Verlust gemeint ist! Und dann kannst du das in deine Formel [mm] $P=R*I^2$ [/mm] einsetzen.
Viele Grüße
Rainer
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:11 Do 05.03.2009 | | Autor: | zitrone |
Hallo,
danke für die Hilfen, doch ich versteh immer noch nicht was ich mit den 2 % machen soll. Etwa: I=530000W:230 V=23o4,35A
2304,35 :98% = 23,51
Ich weiß es einfach nicht !? Kann mir bitte bitte bitte jemand helfen.
lg zitrone
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:46 Do 05.03.2009 | | Autor: | mmhkt |
> Hallo,
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> danke für die Hilfen, doch ich versteh immer noch nicht was
> ich mit den 2 % machen soll. Etwa: I=530000W:230
> V=23o4,35A
> 2304,35 :98% = 23,51
>
> Ich weiß es einfach nicht !? Kann mir bitte bitte bitte
> jemand helfen.
>
>
> lg zitrone
Guten Abend,
die 2% sind die zulässigen Verluste auf der Leitung.
Egal ob Du vorne 10000 oder 230 Volt reinschickst, es müssen am Ende davon mindestens 98% ankommen.
Du kannst das natürlich auch mit dem Strom rechnen, bei 230 Volt kommst Du auf deine 2304,35 A, bei 10000 Volt auf
53 A.
Vom Strom dürfen auch nur 2% für den Leitungswiderstand "geopfert" werden.
Jetzt überlege mal, welchen Querschnitt Du für einen Strom von 2304,25 Ampere bräuchtest - den könntest Du mit der mittleren der auf dem Scan gezeigten Formeln mal ausrechnen, wenn Du Angaben zur Leitungslänge und dem verwendeten Leiterwerkstoff hättest - mir kommen die 10KV in Klammern bei der gegebenen Leistung schon realistischer vor, da fließen bei 530 KW nur die besagten 53 A.
Die Formeln für den Spannungsfall auf der Leitung siehst Du in der unteren Hälfte des Scans:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Die Legende der Formelzeichen in der Mitte hilft dir dabei, das alles richtig einzuordnen:
[mm] U_{a} [/mm] sind deine 2% von 10000 Volt, also: ____ Volt
I ist dein Strom bei 10000 Volt, also 53 Ampere.
Jetzt nimmst Du die obere gezeigte Formel:
[mm] U_{a}=R_{ltg}\*I
[/mm]
setzt die beiden Werte ein, stellst nach R um und dann...
Wenn Du mit deiner Formel [mm] P=R\*I² [/mm] rechnen möchtest, dann beachte bitte, dass Du hier für P nur die Verlustleistung einsetzen darfst, also 2% von 530KW, für den Strom aber die vollen 53 A nehmen musst!
Mach die Probe: Es muss bei beiden Varianten natürlich das gleiche Ergebnis herauskommen.
Ich hoffe, dass ich nichts übersehen habe und dass es damit klappt.
Viel Erfolg.
Schönen Gruß
mmhkt
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: jpg) [nicht öffentlich]
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