Das Stromnetz: Bausteine und Zusammenspiel
Das Stromnetz verbindet Kraftwerke und Verbraucher. Es besteht aus Ebenen mit verschiedener Spannung. Erzeugung und Verbrauch müssen zu jedem Zeitpunkt zusammenpassen.
Das lernst du heute
- Ich kann die Netzebenen und ihre Bausteine nennen.
- Ich kann erklären, warum Erzeugung und Verbrauch gleich sein müssen.
- Ich kann das Windungsverhältnis berechnen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Hochspannung: warum Strom so übertragen wird, Der Transformator: Spannung umwandeln
Das Stromnetz hat mehrere Ebenen. Große Kraftwerke speisen in die Höchstspannung mit 220 kV oder 380 kV ein. Sie überträgt Strom über weite Strecken. Umspannwerke senken die Spannung auf die Hochspannung von etwa 110 kV. Weitere Transformatoren senken sie auf die Mittelspannung von etwa 10 bis 30 kV für Städte und große Betriebe. Ortsnetzstationen wandeln sie auf die Niederspannung von 230 V und 400 V um. Dort hängen die Haushalte. Beispiel: Eine Ortsnetzstation senkt 20 000 V auf 400 V. Das Verhältnis der Windungen der Spulen ist 20 000 : 400 = 50. Zum Netz gehören Freileitungen, Erdkabel, Schaltanlagen, Zähler und Hausanschlüsse. Strom kann man im Netz kaum speichern. Darum muss die erzeugte Leistung zu jedem Zeitpunkt zum Verbrauch passen. Das Zeichen dafür ist die Netzfrequenz von 50 Hz. Wird mehr verbraucht als erzeugt, sinkt sie leicht. Wird mehr erzeugt, steigt sie. Dann regeln Kraftwerke und Speicher nach. Das europäische Verbundnetz hilft, Schwankungen auszugleichen. Heute speisen auch viele kleine Anlagen wie Solardächer ein. Das macht das Zusammenspiel anspruchsvoller.
| Netzebene | Spannung (etwa) | Aufgabe |
|---|---|---|
| Höchstspannung | 220 kV und 380 kV | weite Strecken, Verbund |
| Hochspannung | 110 kV | regionale Verteilung |
| Mittelspannung | 10 bis 30 kV | Städte, große Betriebe |
| Niederspannung | 230 V und 400 V | Haushalte |
Windungsverhältnis berechnen
- Gegeben: Eingang 20 000 V, Ausgang 400 V.
- Verhältnis der Windungen = U₁ : U₂.
- 20 000 : 400 = 50.
- Die Primärspule hat 50-mal so viele Windungen wie die Sekundärspule.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Große Kraftwerke speisen bei Höchstspannung ein.
Transformatoren senken die Spannung.
Im Haus kommen 230 V an.
Ein Beispiel
Das Netz gleicht einer Wippe: Auf der einen Seite die Erzeugung, auf der anderen der Verbrauch. Beide müssen im Gleichgewicht bleiben.
Schritt für Schritt
Du folgst dem Strom durch das Netz.
- Beginne bei der Höchstspannung.
- Gehe über die Hochspannung.
- Dann Mittelspannung.
- Zum Schluss die Niederspannung.
Mit einem Bild erklärt
| Station | Spannung davor | Spannung danach |
|---|---|---|
| Umspannwerk | 380 kV | 110 kV |
| Weitere Umspannung | 110 kV | 20 kV |
| Ortsnetzstation | 20 kV | 400 V |
Zur Grundlage zurück
- Hochspannung: warum Strom so übertragen wird – Du kennst die Hochspannung.
- Der Transformator: Spannung umwandeln – Du kennst den Transformator.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Welche Ebene liegt am Haus an?
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Lösung: 230 V
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Eine Ortsnetzstation senkt 20 000 V auf 400 V. Wie groß ist das Verhältnis der Windungen (Primär : Sekundär)?
Zeig mir den ersten Schritt
Teile 20 000 durch 400.
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Lösung: 50
20 000 : 400 = 50.
Tipp: Verfolge den Strom vom Kraftwerk zum Haushalt: Er geht über jede Ebene und durch Transformatoren.
Merksatz: Netzebenen: Höchst-, Hoch-, Mittel-, Niederspannung. Erzeugung = Verbrauch. Zeichen: Netzfrequenz 50 Hz.
Typischer Fehler: Viele denken, das Netz speichere Strom wie ein Tank. Im Netz ist kaum Speicher. Die Erzeugung muss laufend dem Verbrauch folgen.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
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Lösung: Sie wandeln die Spannung zwischen den Netzebenen um.
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Lösung: Stimmt
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Lösung: ob Erzeugung und Verbrauch zusammenpassen
Frage 4 Wie viele Netzebenen nennt die Lektion (Höchst-, Hoch-, Mittel-, Niederspannung)?
Zeig mir den ersten Schritt
Zähle die Ebenen.
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Lösung: 4
Höchstspannung, Hochspannung, Mittelspannung, Niederspannung: 4 Ebenen.
Geschafft
Das Netz besteht aus Ebenen, die Transformatoren verbinden. Erzeugung und Verbrauch müssen gleich sein. Die Netzfrequenz zeigt, ob das stimmt.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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