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Wechselstrom Spannung ist ein Periodischelektrische Spannung die mit einem gewissen Frequenz schaltet zwischen positiven und negativen Werten um. Es gibt normalerweise ein mehr oder weniger sinusförmig Spannungskurve, aber auch andere Formen sind möglich. Wechselspannung ist das Gegenteil von Gleichspannung. Wechselspannung im geschlossenen Stromkreis verursacht Wechselstrom, das Gegenstück zu DC.
Das elektrisch Energieversorgung durch die Stromnetz, hat in Nordamerika, Teilen Südamerikas und in einigen asiatischen Ländern eine Frequenz von 60 Hz. Im Rest der Welt, einschließlich ganz Europa und Afrikas, beträgt die Frequenz 50 Hz. Einige mitteleuropäische Eisenbahninfrastrukturunternehmen, z.B. Das Deutsch, die Schweizer und der Österreicher, für ihren eigenen Wechselstrom, mit einer Frequenz von 16,7 Hz.
Mit Hilfe von a Transformator Wechselspannung kann nach oben oder unten transformiert werden. Dies kann die Leistung über lange Distanzen reduzieren Hochspannung verteilt, was zu geringeren Verlusten führt. Dies ist der große Vorteil von Wechselstrom.
Wechselspannung wird in einem in . erzeugt Kraftwerk mit drei Phasen, die sich in der Phase um 120 Grad unterscheiden (Drehspannung oder Drehstrom).
Eine Wechselspannung kann unter anderem erzeugt werden durch a Magnetfeld in einem Spule bewegen. Dies gilt für Dynamos, Generatoren, Windräder und Mikrofone.
Effektivwert und Spitzenspannung
Die Wechselspannung des Energienetzes ist mehr oder weniger sinusförmig. Der zeitliche Verlauf der Spannung ist:
in welchem die Frequenz beträgt (in Europa meist 50 Hertz) und die Spitzenspannung, die Amplitude der Spannung. Die Spitzenspannung ist höher als die Effektivwert der Spannung. Die Netzspannung, ca. 230 V, ist der Effektivwert der Spannung. Es gilt:
Die Spitzenspannung des Netzes beträgt daher:
Die Spannung variiert somit zwischen -325 V und 325 V.
Dreiphasige Wechselspannung
Die in den Kraftwerken installierten Generatoren enthalten drei separate Wicklungen, die Teil des Stator, die um 120° gegeneinander versetzt sind und drei Spannungen mit einer Frequenz von 50 Hertz erzeugen. Da die Wicklungen räumlich um 120° verschoben sind, bzw. eine Phasendifferenz von 2/3 zueinander aufweisen , und der Rotor Dreht sich der Generator entlang dieser verschobenen Wicklungen weiter und passiert sie nacheinander, werden die erzeugten Spannungen - wie in der Abbildung gezeigt - nicht gleichzeitig maximal sein oder Null durchqueren. Dreiphasige Wechselspannung wird daher auch genannt Drehstrom erwähnt.
Die Spannung E1 steckt in einen Zeitspanne ein Ecke ab 360°, was einem Winkel von entspricht Bogenmaß. Dies gilt auch für die anderen beiden Spannungen E2 und E3. Der einzige Unterschied besteht darin, dass E2 ein Winkel von 120° beginnt später damit und E3 einen Winkel von 240° später, so dass die gegenseitige Phasenverschiebung 120° beträgt. In dem Vektordiagramm diese Phasenverschiebung wird weiter ausgedrückt.
EIN Vektor ist ein Liniensegment mit einer Länge und einer Richtung. In diesem Fall rotieren die Spannungsvektoren mit a Winkelgeschwindigkeit ' (rad so−1) gegen den Uhrzeigersinn. Da sich die drei Vektoren mit derselben Winkelgeschwindigkeit und in dieselbe Richtung drehen, behalten sie immer die gegenseitige Phasenverschiebung von 120° bei.
Anwendung
Die Wechselspannung wird um a . transformiert Transformator auf Hochspannung (z. B. 230 kV) zur Verteilung über weite Entfernungen und dann wieder heruntertransformiert (zuerst auf z. B. 50 kV und/oder 10 kV und dann auf 230 V) zum Nutzen des Benutzers. In Belgien und den Niederlanden werden drei Phasen und die Null mit einer Spannung von 230 Volt zwischen Neutralleiter und jeder Phase und 400 Volt zwischen den Phasen und mit einer Frequenz von 50 Hz an den Benutzer geliefert. Nur bei großen Lasten werden die drei Phasen verwendet (bei speziellen Wandsteckdosen), dies wird auch genannt Leistungsstrom erwähnt. Das Bild zeigt einen Stecker mit 5 Polen: die 3 Phasen, einen Neutralleiter und einen (dicken) Erdleiter.
Die meisten Klemmen bieten nur eine Phase und die Neutralleiter (für 230 Volt) mit Schutzleiter.
In den USA werden Kleinverbraucher nur mit Phase und Neutralleiter mit einer Nennspannung von 120 Volt (historisch: 110 V) und einer Frequenz von 60 Hz versorgt. Auch zum Wohle von Klimaanlagen Es werden zwei Phasen mit Mittellinie oder Neutralleiter verwendet. In diesem Fall beträgt die Spannung zwischen den Phasen 240 Volt und zwischen jeder Phase und dem Neutralleiter einzeln 120 Volt, alle bei einer Frequenz von 60 Hz.
Bei der großtechnischen Stromerzeugung und -verteilung werden immer drei Phasen verwendet. Dies ist unter anderem an den drei stromführenden Drähten an Hochspannungsmasten zu erkennen. Normalerweise befindet sich über den drei Hochspannungsdrähten ein vierter Draht, der mit der Erde verbunden ist und als Blitzableiter.
Ein elektrisches Gerät gibt an, an welches Stromnetz es angeschlossen werden darf, an welche Spannung in Volt und an welcher Frequenz in Hertz. Außerdem ist die aufgenommene Leistung power Watt oder Volt-Ampere (VA) geben an, ob nur der aufgenommene Strom Ampere. Seit einiger Zeit ist es eine europäische Vorschrift, die von allen EG-Ländern in eigene Gesetze übernommen wurde, auch den maximalen Schutzstrom auf dem Typenschild anzugeben. Letzteres dient dazu, anzuzeigen, dass sich im Gerät Komponenten befinden, die keinen höheren Nennstrom führen dürfen. Denken Sie vor allem an dünne Drähte und kleine Kontakte Relaiskontakte.
Eisenbahnen
Historisch wurden die meisten elektrischen Eisenbahnen mit Gleichstrom betrieben, zB 1500 V in den Niederlanden und Südfrankreich und 3000 V in Belgien und Italien; mit der Inbetriebnahme von Hochgeschwindigkeitszüge es kam jedoch eine viel höhere Wechselspannung: 25 kV in der Nordhälfte Frankreichs, in Luxemburg und auf belgischen, niederländischen, spanischen und italienischen HSLs, 15 kV in Deutschland, Schweiz und Österreich usw.
AC
Im Angelsächsische Länder AC ist die Bezeichnung für Wechselstrom. Die Buchstaben sind die Abkürzung des englischen Begriffs Wechselstrom. Bei vielen Elektrogeräten zum Anschluss an das Stromnetz ist diese Bezeichnung auf dem Typenschild angegeben.
Das Gegenteil, bezeichnet als DC, Gleichstrom, ist eine Gleichspannung oder Batterieleistung oder die Ausgangsspannung der meisten Leistungsblöcke für elektronische Geräte. Auf den Diagrammen elektronischer Geräte wie Radio und Fernsehen wird die Versorgungsspannung noch oft mit B angegeben, was sich auf die ersten batteriebetriebenen Radios bezieht.
Die Begriffe Spannung und Strom werden oft synonym verwendet, um elektrische Energie anzuzeigen.