Lernfeld 2 · Prüfung Teil 1

Drehstromnetz

Das Drehstromnetz 400/230 V erklärt: Außenleiter- und Strangspannung, Stern- und Dreieckschaltung, Neutralleiter, Drehfeld und Leistung.

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Darum geht es

Das Niederspannungsnetz hat drei Außenleiter L1, L2, L3 und einen Neutralleiter N. Die drei Spannungen sind um je 120° gegeneinander verschoben. Zwischen einem Außenleiter und N misst du die Strangspannung 230 V, zwischen zwei Außenleitern die Außenleiterspannung 400 V. Die beiden hängen über den Faktor $3$ zusammen. Ein 230-V-Gerät schließt du zwischen einen Außenleiter und N an.

In der Sternschaltung liegt jeder Strang an 230 V, Leiterstrom und Strangstrom sind gleich. In der Dreieckschaltung liegt jeder Strang an 400 V, der Leiterstrom ist um $3$ größer als der Strangstrom. Bei gleicher Last nimmt die Dreieckschaltung dreimal so viel Leistung auf wie die Sternschaltung.

Sind alle drei Außenleiter gleich belastet, heben sich die Ströme im Neutralleiter auf, er führt keinen Strom. Bei ungleicher Last fließt im N ein Ausgleichsstrom. Reißt dann der Neutralleiter, verschiebt sich der Sternpunkt und einzelne Geräte bekommen Überspannung.

CEE-Drehstromsteckdosen müssen ein Rechtsdrehfeld haben. Das prüfst du mit einem Drehfeldmessgerät. Die Leistung eines symmetrischen Drehstromverbrauchers berechnest du mit dem Faktor $3$ aus Außenleiterspannung und Leiterstrom.

Das solltest du dir merken

$400 V = 3 \cdot 230 V$ .
Stern: Leiterstrom gleich Strangstrom. Dreieck: Leiterstrom gleich $3$ mal Strangstrom.
Bei symmetrischer Last ist der Neutralleiter stromlos.
CEE-Steckdosen brauchen ein Rechtsdrehfeld.

Formeln

Außenleiterspannung: $U = 3 \cdot U_{Str}$; $U$ Außenleiterspannung in V, $U_{Str}$ Strangspannung (gegen N) in V
Leiterstrom in Dreieckschaltung: $I = 3 \cdot I_{Str}$; $I$ Leiterstrom in A, $I_{Str}$ Strangstrom in A
Drehstromleistung: $P = 3 \cdot U \cdot I \cdot cos φ$; $P$ Wirkleistung in W, $U$ Außenleiterspannung in V, $I$ Leiterstrom in A, $cos φ$ Leistungsfaktor

Typische Fehler in der Prüfung

Mit 230 V statt 400 V in die Drehstrom-Leistungsformel eingesetzt.
In der Sternschaltung den Faktor $3$ auf den Strom angewendet.
Angenommen, der Neutralleiter führe immer den dreifachen Strom.

Tipps aus der Werkstatt

Stern: UStrang = ULeiter / √3 (230 V aus 400 V), IStrang = ILeiter. Dreieck: UStrang = ULeiter, ILeiter = √3 · IStrang. Die Leistung P = √3 · U · I · cos φ gilt mit Leitergrößen für beide.
Bei symmetrischer Last fließt im Neutralleiter kein Strom, bei unsymmetrischer Last der Differenzstrom. Reißt der Neutralleiter bei unsymmetrischer Last ab, verschiebt sich der Sternpunkt und Geräte bekommen bis zu 400 V.
Typenschild lesen: Ein Motor mit 230/400 V (Δ/Y) läuft am 400-V-Netz im Stern. Für einen Stern-Dreieck-Anlauf an 400 V brauchst du einen Motor mit 400/690 V. Im Stern nimmt er nur ein Drittel des Anlaufstroms und Moments.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

25 Aufgaben zu „Drehstromnetz“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: Rahmenlehrplan Elektroberufe Industrie, Lernfeld 2 (KMK); DIN EN 60038 Normspannungen; DIN 1304. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.