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AS
Gast
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 AS Verfasst am: 10. März 2010 20:26 Titel: Strom : Überlandleitung : erforderliche Spannung : OT? |
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Eine meiner Schülerinnen (Klasse 9 Realschule) hatte heute folgende Frage - war eine Sonderaufgabe auf einem Aufgabenzettel; leider habe ich schon lange nichts mehr mit Physik zu tun, habe also die Feinheiten größtenteils vergessen. Ich selber gebe in einem von Eltern gegründeten Hausaufgabenzirkel den Kindern Hilfe bei Ihren Fragen, das heißt, ich bin ganz gut darin, in den Hauptfächern zu helfen, habe aber mit den Nebenfächern eher wenig zu tun.
Die Frage (aus dem Gedächtnis):
Ein E-Werk soll Strom zu einem 50 km entfernten Ort leiten. Die zu übertragende Leistung beträgt 80 kW. Die Kupferleitung habe einen Querschnitt von  .
Beweise, dass zur Übertragung eine Spannung  günstiger ist als  .
Was ich noch weiß ist, dass man bei Stromübertragungen immer möglichst hohe Spannungen wählt. Außerdem gehe ich hier von Gleichstrom aus. Die Schülerin hat außerdem im Unterricht keine Formeln zu diesem Thema gehabt und mich ohne jede Vorwarnung mit der Frage überfallen.
Damit können wir den Widerstand der Leitung berechnen:
Und damit:
Im Dorf kommt bei  eine Stromstärke von  ,
bei  eine Stromstärke von  an.
Leistung : 
Die Leistung soll konstant beiben, die Spannung auch, also benötige ich folgende Stromstärken:
Bei  , reicht also locker.
Bei  , reicht also nicht.
Soweit die von mir gegebene Antwort. Ist die Antwort akzeptabel oder kompletter Müll? Ich möchte jetzt gerne wissen wieviel Asche ich für morgen kaufen muss (Säcke sind noch genug vorhanden).
Vielen Dank für jede Hilfe.
AS |
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GastMartin
Gast
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| GastMartin Verfasst am: 10. März 2010 20:48 Titel: Re: Strom : Überlandleitung : erforderliche Spannung : OT? |
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Hallo AS,
| AS hat Folgendes geschrieben: |
Damit können wir den Widerstand der Leitung berechnen:
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... habe ich neicht nachgerechnet aber nehme ich an, es ist richtig
| AS hat Folgendes geschrieben: |
Und damit:
Im Dorf kommt bei eine Stromstärke von ,
bei eine Stromstärke von an.
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Das, glaube ich, ist falsch. Der naechste Schritt sollte als zuerst sein.
| AS hat Folgendes geschrieben: |
Leistung :
Die Leistung soll konstant beiben, die Spannung auch, also benötige ich folgende Stromstärken:
Bei , reicht also locker.
Bei , reicht also nicht.
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Jetzt hast Du Stroeme, die notwendig sind bei der Spannung die Leistung bis ins Dorf zu bringen.
Jetzt mit Hilfe dieser Stroeme kannst Du den Spannungsabfall am Ende der Leitung berechnen e.g.
 ,
Oder noch besser, gliech die Verluste in kW zu berechnen:
^2 \cdot {11.125\, \Omega} )
Das ist die Heizleistung, mit der man die Leitung erwaermt. |
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K89
Gast
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| K89 Verfasst am: 10. März 2010 22:37 Titel: |
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Bei der Kabellänge würde ich 2 mal die Entfernung nehmen |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 11. März 2010 00:50 Titel: |
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Ich würde überhaupt keine Zahlenrechnungen machen, sondern ganz allgemein rechnen. Es soll eine ganz bestimmte Leistung P übetragen werden. Mit P = U*I wird I = P/U. Dieser Strom macht auf einer Leitung mit dem Widerstand R Veluste, die man mit Pv bezeichnen könnte:
Pv = I²*R ---> Pv = P²*R/U²
Die Verluste nehmen also mit zunehmender Übertragungsspannung drastisch ab. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 11. März 2010 21:12 Titel: |
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Möchte das Augenmerk auf Übertragung lenken: Der Verbraucher (zum Beispiel eine Ortschaft) benötigt, kurz gesagt, eine 220 V Versorgung mit soundsoviel Megawatt. Zwischen Verbraucher und Hochspannungsleitung ein Transformator.
Und erst jetzt die Frage, der Vergleich: Welche Zuleitungsspannung?
mfG |
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GastMartin
Gast
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| GastMartin Verfasst am: 11. März 2010 21:20 Titel: |
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@franz: Was m;chtest Du vergleichen, Kosten? |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 11. März 2010 21:59 Titel: |
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Ganz oben steht "günstiger" und ich lese das als möglichst geringe Gesamtleistung, mit der der Bedarf des Verbrauchers gedeckt wird. Und diese (bzw. die entsprechende Verlustleistung) hängt (in erster Näherung) von der "Hochspannung" ab. (Die Beschreibung des Sachverhalts durch einen Stromkreis ist meines Erachtens nicht optimal.)
mfg |
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GastMartin
Gast
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| GastMartin Verfasst am: 12. März 2010 06:01 Titel: |
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@franz: Ich bitte Dich um Enschuldigun, das habe ich Uebersehen.
Wenn man aber  bedenkt, und dagegen den Wirkungsgrad von Transformator mit ca 85-90% stellt... Glaube hat die Hochspannung Nase vorn.
Wir rechnen aber alle falsch! N. m. M. soll die 80 kW Leistung am Ende der Leitung stehen (Im Dorf) nicht vorne (im Kraftwerk). Oder verstehe ich das falsch? |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 12. März 2010 18:40 Titel: |
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Hallo Martin!
| Zitat: | | Glaube hat die Hochspannung Nase vorn. |
Keine Frage. Wollte nur anmerken, daß mir eine Herangehensweise mit zwei Stromkreisen (also Verbraucher mit bestimmter Anforderung) verständlicher erscheint als bei einem Stromkreis (mit Hochspannung).
| Zitat: | | soll die 80 kW Leistung am Ende der Leitung stehen (Im Dorf)... |
Die Frage oben ist diesbezüglich nicht klar. (Falls überhaupt an ein "Dorf" gedacht wurde.)
mfG |
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GastMartin
Gast
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| GastMartin Verfasst am: 12. März 2010 19:02 Titel: |
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Hallo Franz,
ich bin mir nicht sicher fuer welches Alter die Aufgabe bestimmt ist.
Manchmal habe ich das Gefuehl, dass man mindestens 3 Jahre Praxis im Stadtwerke Muenchen haben muss um die Aufgaben zu loesen.
Ich habe "Ort" mir als "etwas" vorgestellt. Eine Fabrik ist das nicht. Mit 80 kW muesste das fast eine Manufaktur sein.
Ergo koennte das nur etwas Fussel kleiner als Berlin sein.  10 Haeuser oder so. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 12. März 2010 20:30 Titel: |
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Für das Grundverständnis reichen Schulkenntnisse, denke ich. Und um die Zahlenwerte habe ich mich nicht gekümmert. (Insbesondere ist sind mir die 220 kV beziehungsweise der Hinweis zum Leiterquerschnitt unverständlich.)
Ist eine Rücksprache zur Aufgabe möglich?
mfG |
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