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Einheit
Volt (V)
Einfach erklärt
Die Strangspannung UP ist die Spannung, die über einem einzelnen Strang (einer Wicklung oder einem Verbraucherzweig) eines Drehstromsystems abfällt – bei Sternschaltung ist das die Spannung zwischen Außenleiter und Sternpunkt, bei Dreieckschaltung die Spannung zwischen zwei Außenleitern direkt am Verbraucher. Im deutschen Niederspannungsnetz beträgt die Strangspannung bei Sternschaltung 230V, während zwischen den Außenleitern (Leiterspannung) 400V anliegen – das Verhältnis 400V/230V≈√3 ist kein Zufall, sondern folgt aus der geometrischen Addition der drei um 120° versetzten Stranggrößen.
Merksatz: Bei Sternschaltung ist die Strangspannung immer um den Faktor √3 kleiner als die Leiterspannung – 230V zu 400V ist das bekannteste Beispiel dafür.
Fortgeschrittene Erklärung
Die Beziehung zwischen Strang- und Leiterspannung hängt von der Verschaltung ab: Bei Sternschaltung liegt jeder Strang zwischen einem Außenleiter und dem gemeinsamen Sternpunkt, wodurch sich die Leiterspannung als geometrische Differenz zweier um 120° phasenverschobener Strangspannungen zu UL=√3·UP ergibt. Bei Dreieckschaltung liegt dagegen jeder Strang direkt zwischen zwei Außenleitern, sodass Strang- und Leiterspannung identisch sind: UL=UP – hier verändert sich stattdessen der Strom um den Faktor √3.
Ein häufiger Fehler ist es, beide √3-Faktoren gleichzeitig auf Spannung und Strom anzuwenden oder Stern- und Dreieckformeln zu vermischen: In Sternschaltung gilt UL=√3·UP bei gleichzeitig IL=IP, in Dreieckschaltung gilt UL=UP bei gleichzeitig IL=√3·IP – niemals wird derselbe Faktor √3 gleichzeitig auf Spannung und Strom angewendet. Bei unsymmetrischer Last, etwa durch einphasige Verbraucher an einem Drehstromnetz, können die drei Strangspannungen zudem ungleich groß werden (Sternpunktverschiebung).
Wichtige Formeln und Zusammenhänge
UL ist die Leiterspannung (zwischen zwei Außenleitern) und UP die Strangspannung (über einem Strang), beide in Volt. Welche Formel gilt, hängt allein von der Verschaltung (Stern oder Dreieck) ab.
Beispiel und Vorgehensweise
Ein Drehstromnetz liefert eine Leiterspannung von UL=400V bei sternverschalteten Verbrauchern. Gesucht ist die Strangspannung.
- Gegeben: UL = 400 V, Schaltung: Stern.
- Formel wählen: UP = UL/√3.
- Einsetzen: UP = 400 V / 1,732.
- Rechnen: UP ≈ 231 V.
- Ergebnis: UP ≈ 231 V (entspricht der bekannten 230V-Netzspannung).
Ein Drehstrommotor wird wahlweise in Stern oder Dreieck an ein 400V-Netz angeschlossen. Gesucht ist die jeweilige Strangspannung.
In Sternschaltung gilt UP=UL/√3=400/1,732≈231V je Wicklung. In Dreieckschaltung liegt dagegen die volle Leiterspannung direkt an jedem Strang: UP=UL=400V. Deshalb muss die Wicklung für Dreieckbetrieb für die höhere Spannung ausgelegt sein – ein Motor, der in Dreieck für 400V gebaut ist, würde in Stern nur mit reduzierter Spannung (und damit reduziertem Drehmoment) laufen.
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Weiterführend
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