4. [Physik] Wie funktionieren Elektroloks?

[Physik] Wie funktionieren Elektroloks?

  • A

    vista schrieb:

    die erde hat nun mal nicht so den tollen leitwert wie ein kupferkabel.
    das würde vielleicht mit hochspannung (einige zig kilovolt) gehen, aber dann müssten wir alle auf einem bein hüpfen anstatt zu laufen 😉

    bin mit beiden aussagen nicht einverstanden.

    1. Das mit dem leitwert mag zwar stimmen, aber wen interessiert der leitwert, wenn die querschnittsfläche des leiters sogut wie unendlich groß ist? =>Wiederstand ist in etwa=0 , und der ist letztendlich ausschlaggebend, nicht der leitwert

    2)Warum hüpfen? damit es einen stromschlag gibt, muss irgendwo strom fliessen. Wenn man auf der geladenen Erde steht, kann höchstens ein kapazitiver strom bei der änderung der ladung des gesammten erdballs in den menschen hinein oder aus dem menschen heraus fliessen. Wenn man jetzt die größe der Erde betrachtet, und sich dann überlegt, wieviele elektronen alle kraftwerke der welt aus diesem erdball "rauspumpen" können, wird man wahrscheinlich feststellen, dass da praktisch gar kein strom fließt. Nur theoretisch. wahrscheinlich so 2-3 elektronen in einem halben jahrtausend oder so ähnlich. Kein grund auf einem bein herumzuhüpfen... :p

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  • V

    Andrey schrieb:

    1. Das mit dem leitwert mag zwar stimmen, aber wen interessiert der leitwert, wenn die querschnittsfläche des leiters sogut wie unendlich groß ist? =>Wiederstand ist in etwa=0 , und der ist letztendlich ausschlaggebend, nicht der leitwert

    wie rasiere ich mich dann in meiner holzhütte am strand? ist es zufriedenstellend, wenn ich mir als masse einen eisenpfahl drei meter in den trockenen sand treibe? ungefähr null mal ungefähr drei meter ist bei mir noch recht wenig. was passiert meinem nachbarn, der immer hinter seine hütte strullert, sich dabei am wasserhahn (dieser ist zufällig sehr gut geerdet) festhält, und jetzt einen kontakt zu meinem erdungspfahl hat, der viel besser leitet als trockener sand?
    das ist das risiko doch nicht wert.

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  • V

    Andrey schrieb:

    2)Warum hüpfen? damit es einen stromschlag gibt, muss irgendwo strom fliessen.

    tut's ja auch.
    auf jedem leiter hast du, in einem geschlossenen stromkreis, zwischen zwei punkten unterschiedliches potential (spannung). je schlechter der leiter und je weiter die punkte auseinanderliegen, desto grösser ist die spannung. bei deiner eindraht-stromversorgung, die nur mit hochspannung funktionieren kann (weil erdreich nunmal schlecht leitet), kann zu fuss gehen lebensgefährlich sein.
    🙂

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  • P

    @vista: http://www.rotek.at/produkte/pdf-aktuell/Generator_Allgemein_Grundlagen-3P-Netz_Rotek_DE_Drucker.pdf

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  • V

    pasti schrieb:

    @vista: http://www.rotek.at/produkte/pdf-aktuell/Generator_Allgemein_Grundlagen-3P-Netz_Rotek_DE_Drucker.pdf

    was meinst du im speziellen? abbildung 6?

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  • P

    Ja, und den Text dazu.Anscheinend gibt es bei manchen Gebäuden eine PE Leitung und bei manchen nicht. Aber spätestens bei der Trafostation wird der Strom durch die Erde zurückgesand. Sie werden ihn ja kaum wieder hochtransformieren.

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  • V

    pasti schrieb:

    Ja, und den Text dazu.Anscheinend gibt es bei manchen Gebäuden eine PE Leitung und bei manchen nicht. Aber spätestens bei der Trafostation wird der Strom durch die Erde zurückgesand. Sie werden ihn ja kaum wieder hochtransformieren.

    ja, scheint so, als würden sie die erde als verstärkung für den nulleiter benutzen.
    naja, ich denke es geht auch ohne...

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  • P

    Nein, Vista! Du hast nicht recht. Zur Trafostation kann man den Strom noch durch ein Kabel leiten. Aber um den Strom zum Kraftwerk zurück zu leiten genügt ein Kabel sicher nicht. Der Strom auf dem PE-Leiter ist kein vernünftiger Wechselstrom mehr den man effizient hochtransformieren könnte.

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  • V

    pasti schrieb:

    Nein, Vista! Du hast nicht recht. Zur Trafostation kann man den Strom noch durch ein Kabel leiten. Aber um den Strom zum Kraftwerk zurück zu leiten genügt ein Kabel sicher nicht. Der Strom auf dem PE-Leiter ist kein vernünftiger Wechselstrom mehr den man effizient hochtransformieren könnte.

    guck's dir doch mal genau an.
    die energie aus dem kraftwerk kommt ausschliesslich über die leiter L1,L2,L3.
    die trafostation generiert den N, damit wird den niedervolt-verbrauchern nicht nur drehstrom, sondern auch 'normaler' wechselstrom zur verfügung gestellt.
    zwischen kraftwerk und trafostation bzw. umspannwerk gibt es noch keinen N.
    🙂

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  • A

    auf jedem leiter hast du, in einem geschlossenen stromkreis, zwischen zwei punkten unterschiedliches potential (spannung). je schlechter der leiter und je weiter die punkte auseinanderliegen, desto grösser ist die spannung. bei deiner eindraht-stromversorgung, die nur mit hochspannung funktionieren kann (weil erdreich nunmal schlecht leitet), kann zu fuss gehen lebensgefährlich sein.

    Spannung U errechnet sich aus Feldstärke E und abstand d wie folgt:

    U=E*d

    Angenommen, man hat einen trafo, der vom kraftwerk 10 km weit entfernt ist. Dazwischen liegt eine spannung von 220 kV an (hochspannungsleitung, für großindustrie), die einen Strom durch das erdreich verursacht. mal angenommen, ein mensch, der ~50cm dick ist, holt sich eine schaufel, und gräbt sich auf der halben strecke zwischen kraftwerk und trafo in die erde ein. Er befindet sich somit quasi direkt im leiter, im elektrischen feld der stärke:

    E=220*10^3 V /10000 m=22 Newton/Coulomb

    Da er ~0.5 meter dick ist, beträgt die potentialdifferenz zwischen seinem bauch und seinem rücken:

    U=E*d=22 N/C *0.5 m= 11 V

    11 Volt... Bei einer relativ kleinen distanz von 10 km und großindustrie...
    schon mal eine frische 9V batterie mit der zunge berührt? Kitzelt so n bisschen. 😃 Aber definitiv nicht genug um auf einem bein herumzuhüpfen. 😉

    *wenn jemand an meiner rechnung was auszusetzen hat: her mit der kritik, lerne immer gerne was dazu 🤡

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  • B

    Andrey schrieb:

    *wenn jemand an meiner rechnung was auszusetzen hat: her mit der kritik, lerne immer gerne was dazu 🤡

    Ja gerne. Du gehst davon aus, dass du 220kV Spannungsabfall zwischen Trafo und Kraftwerk hast. Das ist natürlich Käse und wäre extreme Verschwendung. Die Spannung fällt am Trafo ab. Sonst wär ja auch nix mehr zum Transformieren da. Vom Maschensatz hast du schonmal gehört? Idealerweise fällt während der 10km überhaupt nichts ab, es gibt natürlich immer Verluste etc. blahblah, aber die liegen nicht im kV-Bereich.

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  • A

    Das habe ich eigentlich auch als extremen beispiel ausgedacht:
    ich habe einfach so gerechnet, als würde man das ende von einer 10 km langen hochspannungsleitung nehmen, und einfach so an eine im boden vergrabene metallplatte anschliessen, ohne rücksicht auf verschwendung von ressourcen oder stromkosten zu nehmen... 😃
    Selbst wenn man so etwas schwachsinniges macht, besteht für die leute, die auf dem boden rumlaufen (bzw sich vergraben) laut meiner rechnung definitiv keine lebensgefahr... oder irre ich mich da immer noch in irgendeinem punkt? 🤡

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  • S

    Andrey schrieb:

    11 Volt... Bei einer relativ kleinen distanz von 10 km und großindustrie...
    schon mal eine frische 9V batterie mit der zunge berührt? Kitzelt so n bisschen. 😃 Aber definitiv nicht genug um auf einem bein herumzuhüpfen.

    Naja, warum stellen wir die Stromversorgung nicht auf Lastwagenladungen mit Batterien um? Dafür scheints wohl irgendeinen Grund zu geben?

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  • B

    Andrey schrieb:

    Das habe ich eigentlich auch als extremen beispiel ausgedacht:
    ich habe einfach so gerechnet, als würde man das ende von einer 10 km langen hochspannungsleitung nehmen, und einfach so an eine im boden vergrabene metallplatte anschliessen, ohne rücksicht auf verschwendung von ressourcen oder stromkosten zu nehmen... 😃
    Selbst wenn man so etwas schwachsinniges macht, besteht für die leute, die auf dem boden rumlaufen (bzw sich vergraben) laut meiner rechnung definitiv keine lebensgefahr... oder irre ich mich da immer noch in irgendeinem punkt? 🤡

    Mal abgesehen davon, dass das total schwachsinnig ist und der Spannungsabfall sich auch nicht gleichmäßig auf die Strecke verteilen würde: Deine 10km sind völlig willkürlich. Nimm eine kürzere Entfernung und es wird zunehmend unangenehmer.

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  • A

    Nimm eine kürzere Entfernung und es wird zunehmend unangenehmer.

    sicher. schließlich steht man dann irgedwann da: erdungskabel des kraftwerks in der rechten hand, erdungskabel der fabrik in der linken. Das überlebt dann wohl keiner mehr.
    Aber in so einem fall ist es nicht wirklich kostenspielig, den stromkreis direkt mit einem kupferleiter zu schliessen: die entfernung ist ziemlich klein.
    Wenn aber eine stadt mehrere dutzend kilometer weit weg ist, dann ist es nicht mehr sinnvoll, eine zusätzliche dicke kupferleitung zurück zum kraftwerk zu führen. Da ist es sinnwoller, das kraftwerk sowie den trafo in der stadt zu erden.

    Mal abgesehen davon, dass das total schwachsinnig ist

    na gut, dass der beispiel an sich extrem übertrieben und lächerlich ist, hab ich ja wohl schon öfters erwähnt, aber wie gesagt: damit wollte ich zeigen, dass dabei sicherlich keine fußgänger gegrillt werden.

    der Spannungsabfall sich auch nicht gleichmäßig auf die Strecke verteilen würde

    wie soll er sich denn da sonst verteilen?

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  • B

    Andrey schrieb:

    wie soll er sich denn da sonst verteilen?

    Ungleichmäßig natürlich. Wir leben hier in der realen Welt, da sind die Kraftwerke und Verbraucher keine punktförmigen Objekte im Vakuum.

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  • ?

    basher hat immer so nen unfreundlichen ton 😮

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  • A

    Ungleichmäßig natürlich. Wir leben hier in der realen Welt, da sind die Kraftwerke und Verbraucher keine punktförmigen Objekte im Vakuum.

    Das ist mir schon bewusst, mit dem beispiel wollte ich vista auch nicht dazu animieren, mit einer schaufel und einem voltmeter zur nächsten hochspannungsleitung zu laufen, um einige exaktere messungen anzustellen 😃
    Die größenordnung der spannung wird schon stimmen (bzw, die wird definitiv nirgendwo überschritten) damit steht für mich fest, dass man ohne eine zusätzliche leitung zurück zum kraftwerk auskommen kann, und dass dabei keine lebensgefahr für menschen, die barfuß rumlaufen, besteht.

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  • V

    Andrey schrieb:

    ...mit dem beispiel wollte ich vista auch nicht dazu animieren, mit einer schaufel und einem voltmeter zur nächsten hochspannungsleitung zu laufen, um einige exaktere messungen anzustellen 😃

    das würde vista auch nicht machen, warum irgendwelche leckströme finden, die mit der sache nix zu tun haben?
    deine feldstärken- und spannungsgleichung ist für unser problemchen sowieso nicht das richtige.
    du musst das mehr wie ein widerstandsnetzwerk betrachten...
    🙂

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  • A

    oookay! Strom durch erde und den eingebuddelten menschen ist konstant:

    I=const

    Die spannung U über einen widerstand R bei reihengeschalteten wiederständen (erde-mensch-erde) ergibt sich wie folgt:

    R=U/I => U=RI

    da ja die erde sooo schlecht leitet (kleiner leitwert, hat vista selbst mal gesagt^^ 🤡 ) => ist der widerstand R-erde seehr groß, einverstanden?
    Der kleine mensch ist dagegen eher ein relativ gut leitender angesäuerter salziger wassertropfen => der Widerstand R-mensch ist vergleichsweise klein.

    Also was haben wir:
    Stromstärke I durch die widerstände R-erde R-mensch R-erde ist konstant
    R-erde=sehr groß
    R-mensch=sehr klein

    =>U-erde=IR-erde =sehr viele volts
    =>U-Mensch=I    R-mensch =seehr wenige volts => immer noch keine gefahr :p

    welche einwände habt ihr sonst noch auf lager heh? 😃

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