18.6 Verbraucherschaltungen

Y-4-Y:

Werden sowohl Verbraucher als auch Generator wie in Abb. 18.6.1 im Stern geschaltet, so können sowohl die 3 Phasen als auch der Sternpunktleiter über ein Vierleitersystem verbunden werden.

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Abbildung 18.6.1: Stern-Stern-Schaltung im Vierleitersystem

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Strom:

Bei symmetrischer Last mit Z₁ = Z₂ = Z₃ sind die Beträge der Außenleiterströme gleich I = I₁ = I₂ = I₃ und damit wird der Sternpunktleiterstrom zu

(18.6.1)

Y-3-Y:

Bleiben sowohl Verbraucher als auch Generator wie in Abb. 18.6.2 im Stern geschaltet, so können die 3 Phasen auch über ein Dreileitersystem verbunden werden.

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Abbildung 18.6.2: Stern-Stern-Schaltung im Dreileitersystem

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Strom:

Bei beliebiger Last ist immer I_N = 0 und damit wird die Summe der Außenleiterströme

(18.6.2)

Spannung:

Bei symmetrischer Last gilt zusätzlich noch U_N′N = 0.

Y-3-Δ:

Wird der Verbraucher im Dreieck an den Generator im Stern wie in Abb. 18.6.3 geschaltet, ist der Sternpunktleiter des Generators offen.

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Abbildung 18.6.3: Stern-Dreieck-Schaltung im Dreileitersystem

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Spannung:

Die Strangspannung beim Verbraucher ist um den Verkettungsfaktor größer als die des Generators

(18.6.3)

→ Es existieren weiter zwei Spannungsebenen.

Δ-3-Δ:

Werden sowohl Verbraucher als auch Generator wie in Abb. 18.6.4 im Dreieck geschaltet, so können die 3 Phasen mit einem Dreileitersystem verbunden werden.

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Abbildung 18.6.4: Dreieck-Dreieck-Schaltung im Dreileitersystem

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Strom:

Bei symmetrischer Last sind die Außenleiterströme um den Verkettungsfaktor größer als die Strangströme

(18.6.4)

Spannung:

Es existiert nur eine Spannungsebene.

Δ-3-Y:

Wird der Verbraucher im Stern an den Generator im Dreieck wie in Abb. 18.6.5 geschaltet, ist der Sternpunktleiter des Verbrauchers offen.

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Abbildung 18.6.5: Dreieck-Stern-Schaltung im Dreileitersystem

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Spannung:

Die Strangspannung beim Verbraucher ist um den Verkettungsfaktor kleiner als die des Generators

(18.6.5)

→ Bei symmetrischer Last entsteht ein virtueller Sternpunkt N′.

Problem:

Verteilung der Energie über Dreileitersysteme

→ Weniger Leitungskosten

und Anschluss der Verbraucher über Vierleitersysteme

→ 2 Spannungsebenen.

Lösung:

Erzeugen eines Sternpunktes beim Heruntertransformieren der Spannungsebenen, wie in Abb. 18.6.6 gezeigt :

→ Wicklungen eines Dreiphasengenerators im Stern schalten und sekundärseitig den Sternpunktleiter mitführen.

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Abbildung 18.6.6: Erzeugen eines Sternpunktes beim Transformator

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Beispiel 18.6.1
(Drehstrom)

Das Leistungsschild eines Drehstrommotors gibt folgende Nenndaten an: Mechanische Leistung 16 kW, Spannung 220∕380 V, Strom 53,6∕31 A, Leistungsfaktor λ = 0,89, Drehzahl n = 1460 min⁻¹ = 24,33 s⁻¹.

1. Skizzieren Sie die Spannungs- und Stromverhältnisse am Motor in Stern- und Dreieckschaltung!
2. Wie groß ist der Wirkungsgrad des Motors bei Nennlast?

Lösung:

Die Lösung wird in der Vorlesung erarbeitet. Ergebnisse für den Vergleich der eigenen Lösung sind: Elektrische Leistungsaufnahme

und der Wirkungsgrad