Verschiedenes
Die Hochspannung
Der Strom, der im Kraftwerk erzeugt wird, hat meist eine Wechselspannung von 21 KV das sind 21 tausend Volt! Unmittelbar am Kraftwerk wird der Strom in einer Umspannanlage auf die Höchstspannung transformiert: heute meist 400 KV! Diese, sehr hohe Spannung ist nötig um den Verlust beim Stromtransport gering zu halten. Der Verlust entsteht vor allem durch den elektrischen Widerstand der Stromleiter. Durch die Erhöhung der Spannung sinkt der Strom und dadurch reduziert sich der Verlust bei gleichem Leitungs-Querschnitt. An geeigneten Stellen wird die Spannung „heruntergespannt“ auf 110 KV und weiter auf 20 KV bis sie endlich bei uns im Niederspannungsnetz mit 400 / 230 V Verwendung findet.
Die Angabe 400 / 230 bezieht sich auf das Dreileitersystem Kraft- oder auch Dreh-Strom genannt. Zwischen 2 der 3 Leiter herrscht eine Spannung von 400 Volt und zwischen einem Leiter und Null (Erde) 230 Volt. Vor etwa 2 Jahren erfolgte die Umstellung von 380 / 220 V auf 400 / 230 Volt. Der Kraftstrom wird hauptsächlich für Maschinen mit Motor großer Leistung verwendet. Drehstrom sagt man weil zwischen den 3 Leitern die Stromstärke und Spannung zeitlich versetzt ist. Daraus ergibt sich eine Drehwirkung. Der störanfällige Kollektor wird bei Drehstrommotoren nicht benötigt.
Der so genannte Skin-Effekt (Skin = Haut) tritt bei sehr hohen Spannungen auf und bewirkt, dass der Strom sich hauptsächlich außen am Leiter fortbewegt. Man stellte fest, dass bei hohen Spannungen ein Leiter innen hohl sein kann und doch keine höheren Verluste verursacht.
In den späten 50er Jahren machte man die ersten Versuche Hochspannungsleitungen aus Kupfer herzustellen, die innen hohl waren. Da ein Kupferrohr schwer biegsam ist, bestand es aus genuteten, leicht verdrehten Kupferstreifen. Hier ein Bild eines Kupferrohres aus der damaligen Hochspannungsversuchs-Anlage in Mannheim-Rheinau. Der Durchmesser dieses Versuchsleiters ist innen: 35, und außen: 42mm.
Später stellte man sogar fest, dass man bei Spannungen von 380 KV, heute 400 KV, mit vier Drähten in geringem Abstand (etwa 15 cm) auskommt, da sich die Luft dazwischen ionisiert und das ganze wie ein Leiter wirkt. Man sieht heute auch 3-Draht Systeme und für kürzere Strecken sogar auch 2-Draht Systeme.
Mit einer Batterie, 2 Spulen auf einem Eisenkern und einem Selbstunterbrecherkontakt kann man auch selbst hohe Spannungen erzeugen. Eine der Spulen, die Primärspule, hat wenig Windungen mit dickem Draht und ist über den Unterbrecherkontakt mit der Batterie (etwa. 6 Volt) verbunden. Durch die magnetische Wirkung im Eisenkern der Spule wird der Unterbrecherkontakt geöffnet und unterbricht den Stromkreis wieder. Dadurch schwingt die Kontaktfeder wieder zurück, und der Stromkreis wird wieder geschlossen. Dieses Spiel wiederholt sich in schneller Folge und erzeugt eine Wechselspannung von 6 Volt mit einer Frequenz im Hörbereich.
Die 2. Spule, die Seckundärspule, hat viele Windungen mit dünnem Draht. Durch Transformation wird eine hohe Spannung erzeugt, die sich aus dem Verhältnis der Anzahl der Windungen der Spulen ergibt. Wenn z.B., die Primärspule 20 Windungen hat, und die Seckundärspule 100 000 Windungen, ergibt sich rechnerisch eine Spannung von 6(V) geteilt durch 20(Wdg. Prim.) mal 10 000(Wdg. Sec.) = 3 000 Volt.
Auf diesem Bild sieht man eine Versuchseinrichtung die aus 6 Volt Gleichstrom eine Wechselspannung von ca. 20 000 Volt erzeugt.
Man sieht auf dem Bild auch schön die Funkenbildung. Der Funke entsteht zwischen den beiden Drähten wo sie den geringsten Abstand zueinander haben. (Hier 1 cm) Weil die Funkenstrecke aber immer einen Bogen bildet, (Lichtbogen) bewegt sie sich in Richtung größerer Abstand bis er abreißt. Auf dem Bild oben zu sehen, wo der Abstand bei 2 cm liegt. (Bei einem Abstand von 1mm entsteht bei normaler Luftfeuchtigkeit ein Lichtbogen, wenn die Spannung 1000 Volt beträgt)