Wir stehen auf, machen Licht, benutzen die elektrische Zahnbürste und aktivieren die Kaffeemaschine. Viele Gegenstände unseres Alltags können wir nur unter einer Voraussetzung nutzen: Die Verfügbarkeit von elektrischem Strom. Denken wir noch etwas weiter, dann ist unsere Wirtschaft und Industrie ebenso nur aufgrund der Möglichkeit zur künstlichen Gewinnung und Transformation von Strom, möglich geworden.
Um elektrischen Strom zu transportieren, werden zwei Dinge benötigt:
- Elektrischer Leiter
- Spannungsquelle
Der elektrische Leiter stellt freie Ladungsträger zur Verfügung und verbindet diese zu einem Stromkreis. Mithilfe der Spannungsquelle werden die Ladungsträger in eine gerichtete Bewegung gelenkt. Ein angeschlossener Verbraucher kann in Betrieb gehen.
Strom ist allgegenwärtig und sein Bedarf ist ständig im Wandel. Neue Möglichkeiten um Strom zu erzeugen, sowie die Suche nach günstiger Beschaffung sind aktueller denn je. In diesem Ratgeber möchten wir Sie allerdings mit den Basisinformationen rund um elektrischen Strom und seinen Erscheinungsformen vertraut machen.
Inhaltsverzeichnis:
- Was ist elektrischer Strom?
- Wie entsteht Strom?
- Wie wird Strom erzeugt und hergestellt?
- Seit wann gibt es Strom?
- Welche Wirkung hat elektrischer Strom?
- Wie wird die Stromstärke berechnet?
- Gleichstrom, Wechselstrom, Drehstrom und Starkstrom
- Was versteht man unter Wechselstrom?
- Wechselstrom berechnen
- Was ist Gleichstrom?
- Gleichstrom berechnen
- Was ist der Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom?
- Was ist Drehstrom?
- Drehstrom berechen
- Was ist Starkstrom?
- Was ist Kraftstrom?
- Was ist der Unterschied zwischen Starkstrom und Drehstrom?
- Zusammenhang von Strom und Spannung
- Zusammenhang Strom und Elektrizität
- Weitere Fragen rund um das Thema Strom
- Welche Gefahren entstehen durch elektrischen Strom
- Warum ist Strom gefährlich?
- Fazit
Was ist elektrischer Strom?
Laut der Definition von elektrischem Strom beschreibt dieser den Fluss bzw. die gerichtete Bewegung von elektrischer Ladung. Elektrischer Strom fließt dann, wenn zwischen zwei unterschiedlichen elektrischen Ladungen genügend freie und bewegliche Ladungsträger vorhanden sind. Dazu wird leitfähiges Material wie Metall, Gas oder Flüssigkeit benötigt. Ladungsträger von elektrischem Strom können wiederum Elektronen oder Ionen sein. Im folgenden klären wir zuerst ein paar grundlegende Fragen.
Was ist Strom?
Der Begriff Strom bezeichnet den gerichteten Fluss einer physikalischen Größe. Bei elektrischem Strom ist damit die elektrische Ladung gemeint.
Was ist die elektrische Stromstärke?
Die elektrische Stromstärke dient als Maß für die elektrische Ladung und gibt an, wie viel elektrische Ladung sich in jeder Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters bewegt.
Das heißt: Je mehr elektrische Ladung sich durch den Leiter bewegt, desto höher die Stromstärke. Als Basiseinheit, wird Stromstärke in Ampere angegeben.
Was ist Spannung?
Unter Spannung ist der Druck einer Energiequelle innerhalb eines Stromkreises gemeint, der geladene Elektronen durch eine leitfähige Schleife schiebt und dadurch Elektrizität erzeugt. Elektrische Spannung ist deshalb die grundlegende Ursache für elektrischen Strom bzw. dessen Antrieb.
Was ist ein elektrischer Leiter?
Material, das den elektrischen Strom gut leiten kann, wird elektrischer Leiter genannt. Elektronen können sich in diesem Material frei bewegen. Silber, Gold, Kupfer und Aluminium sind besonders gute Leiter, welche für elektrische Kabel & Leitungen eingesetzt werden.
Woraus bestehen Elektronen?
Elektronen sind negativ geladene Elementarteilchen mit sehr geringer Masse. Sie bilden die Atomhülle um den Atomkern. Sie können aber auch frei, also nicht an ein Atom gebunden sein. Des Weiteren gehören Elektronen zur Teilchenfamilie der Leptonen. Laut aktuellem Wissensstand sind Leptonen unteilbar. Es ist außerdem nicht bekannt, ob es grundlegendere Teilchen gibt, aus denen Leptonen aufgebaut sind.
In welche Richtung fließen Elektronen?
Beim Elektronenfluss innerhalb des elektrischen Leiters, fließen die Elektronen vom negativen zum positiven elektrischen Pol. Bei konventioneller Betrachtung wird der Stromfluss gerne aber auch umgekehrt, also von positiv nach negativ, beschrieben. Dies ist aber rein historisch bedingt und wurde bei der Entdeckung der Elektrizität lediglich falsch gedacht und festgelegt. Erst später lernte man durch Einblicke in die Atomphysik, dass die eigentliche Stromrichtung von Minus nach Plus erläuft. In Schaltplänen der Elektrotechnik wird die Stromrichtung zudem noch immer von Plus zum Minuspol angegeben. In diesem Fall spricht man vom konventionellen Stromfluss oder von der technischen Stromrichtung.
Was ist die technische und physikalische Stromrichtung?
Wenn Strom fließt, werden die Elektronen (als negative Ladung) vom Pluspol angezogen. Als Stromrichtung gilt deshalb der Fluss vom Minus- zum Pluspol. Diese Richtung wird auch als physikalische Stromrichtung bezeichnet.
Auch wenn das die einzig richtige Stromrichtung ist, gibt es noch eine weitere, historisch bedingte Definition, die technische Stromrichtung. Diese wird genau gegenteilig beschrieben: Der Fluss vom Pluspol zum Minuspol, denn so wurde es früher festgelegt – bevor man es besser wusste. Noch heute wird die technische Stromrichtung in der Elektrotechnik bei Schaltplänen angewandt.
Wie entsteht Strom?
Strom entsteht durch die Bewegung von Elektronen durch elektrische Leiter, innerhalb eines geschlossenen Stromkreises. Der Elektrische Stromkreis besteht dabei aus einer Stromquelle (Batterie oder Steckdose), einem Stromleiter (Draht oder Stromkabel) sowie einem Verbraucher (Lampe, Laptop, Radio). Dabei fließt der Strom in einem Kreislauf von der Quelle (Minuspol) über den Stromleiter zum Verbraucher und zurück zur Quelle (Pluspol). Das fließen der Elektronen im Leiter wird umgangssprachlich auch Stromfluss bezeichnet.
Wie wird Strom erzeugt und hergestellt?
Strom kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Um beispielsweise das Fahrradlämpchen mit Energie zu versorgen, dient der Dynamo als einfacher Stromgenerator. Durch den Kontakt zum Reifen wird ein zylinderförmiger Magnet innerhalb einer Spule gedreht und Strom durch Induktion erzeugt.
Nach einem sehr ähnlichen Prinzip funktionieren auch die Generatoren von Kraftwerken, die unser Stromleitungsnetz bis hin zu unseren Steckdosen mit Energie versorgen.
Strom wird aus fossilen Brennstoffen in verschiedenen Kraftwerken (Erdgas, Erdöl, Kohle) hergestellt. Auch mittels Kernspaltung kann Energie gewonnen werden. Umweltfreundliche Methoden hingegen sind Strom aus erneuerbaren Quellen wie Sonnen-, Wind und Wasserenergie.
Seit wann gibt es Strom?
Strom ist keine Erfindung des Menschen, sondern wie die Schwerkraft oder der Magnetismus ein Naturphänomen. Bereits frühe Beobachtungen im antiken Griechenland machten Elektrizität zum Untersuchungsgegenstand. So basiert der Begriff Elektron auf dem griechischen Wort für Bernstein. Thales von Milet, Begründer der ionischen Philosophie, war der erste, der Elektrizität durch Reibung in Bernstein, beobachten konnte.
Die Nahe Verwandtschaft zum Magnetismus sorgte jedoch dafür, dass die beiden Besonderheiten nicht getrennt voneinander untersucht wurden. Konkrete Experimente mit Elektrizität tauchten erst in der frühen Neuzeit auf.
Die erste Batterie wurde 1772 von Alessandro Volta gebaut, die Strom durch eine chemische Reaktion erzeugt. Volta ist außerdem Namensgeber für die Einheit zur Messung elektrischer Spannung in Volt.
Erst die industrielle Revolution brachte die Elektrifizierung entscheidend voran, sodass 1878 elektrisches Licht auch im Haushalt möglich wurde. Etwa zur gleichen Zeit entstand der erste Elektromotor, der nach und nach vorhergehende Antriebe wie Dampfmaschine und Gasmotor verdrängte. Das Ende kleiner, regionaler Gleichstrom-Netze, verursachte schließlich die Erfindung des Transformators im Jahre 1881. Er machte den Transport von Strom mittels Hochspannungsleitungen, über weite Strecken hinweg, möglich.
Welche Wirkung hat elektrischer Strom?
Die Wirkung des elektrischen Stroms ist sehr verschieden, weshalb auch die Einsatzmöglichkeiten sehr vielfältig sind. Strom erzeugt Licht und Wärme im Alltag, hat eine magnetische Wirkung die sich beispielsweise Elektromotoren zunutze machen. Ebenso lassen sich durch Strom chemische Verbindungen aufspalten, in neue Elemente zerlegen um Metalle oder Wasserstoff zu gewinnen. Elektrischer Strom besitzt deshalb folgende Wirkungen:
- Wärmewirkung
- Lichtwirkung
- Magnetische Wirkung
- Chemische Wirkung
Wie wird die Stromstärke berechnet?
Per Definition beschreibt die Stromstärke die Menge des Stromes, der zu einer bestimmten Zeit durch einen Leiter fließt. Um die Stromstärke formal zu berechnen, kann die Ladung (Q) durch die Zeit (t) geteilt werden. Dabei gilt (I) für Intensität als Formelzeichen für die Stromstärke. Die Einheit der elektrischen Stromstärke (I) ist in Ampere (A) angegeben, die Ladung (Q) in Coulomb.
Stromstärke-Formel: I = Q / t
Wie stark der Strom bei einer bestimmten Spannung (U) und Widerstand (R) ist, kann auch mit der nachfolgenden Formel berechnet werden. Dabei wird die Spannung (U) in der Einheit Volt (V) und Widerstand (R) in Ohm (Ω) angeben.
I = U / R
Ampere als Basiseinheit für elektrische Stromstärke lässt sich ebenso durch eine Formel berechnen. Dafür wird die Leistung (P) durch die Spannung (U) geteilt. Die Grundeinheit der Leistung (P) ist in Watt angegeben, Spannung (U) in Volt. Formel zur Ampere-Berechnung:
I = P / U
Was gibt die Stromstärke an?
Die elektrische Stromstärke mit dem Symbol (I) gibt die Stärke eines elektrischen Stroms in der Basiseinheit Ampere (A) an.
Gleichstrom, Wechselstrom, Drehstrom und Starkstrom
Wer sich mit elektrischer Spannung beschäftigt, stolpert mit Sicherheit auch über die Begriffe: Gleichstrom, Wechselstrom, Drehstrom und Starkstrom. Um diese nachhaltig zu unterscheiden, möchten wir hier die wichtigsten Merkmale nennen.
Was versteht man unter Wechselstrom?
Wird von Wechselstrom bzw. Wechselspannung gesprochen, wechselt sich die Bewegungsrichtung der Elektronen. Im Detail passiert das, durch den periodischen Wechsel der Polung. International wird Wechselstrom auch mit dem Kürzel AC (Abkürzung für Alternating Current) versehen.
Wie funktioniert Wechselstrom?
Die Funktion des Wechselstroms lässt sich am einfachsten durch den Fahrraddynamo und demnach mit dem elektrodynamischen Prinzip beschreiben. Ein rotierender Magnet - ausgestattet mit Plus- und Minuspol, sorgt dafür, dass die Elektronen in der Spule laufend ihre Richtung wechseln. Der Dynamo produziert Wechselstrom.
Wie wird Wechselstrom erzeugt?
Kraftwerksgeneratoren erzeugen Strom mit Hilfe von Elektromagneten, die sich gegenüberstehen und ein Magnetfeld bilden. Strom wird durch die Bewegung der Spule erzeugt, die innerhalb des Magnetfelds gedreht wird. Durch die gleichmäßige Geschwindigkeit der Spulendrehung ergibt sich eine sinusförmige Wechselspannung, weshalb AC-Strom auch mit dem wellenförmigen Zeichen markiert wird:
Wo wird Wechselstrom verwendet?
Wechselstrom kommt aus der Steckdose und begleitet uns meist durch den gesamten Alltag um uns mit Strom und Wärme zu versorgen. Der sogenannte Drehstrom, eine mehrphasige Variante von Wechselstrom kommt hingegen in überregionalen Stromnetzen, sowie in der Industrie zur Verwendung.
Beispiele für den Einsatz von Wechselstrom sind deshalb sämtliche haushaltsübliche Stromverbraucher wie Beleuchtung, Elektroherd, Kühlschrank, etc. Benötigt ein Gerät weniger als 230 Volt - so viel liefert die haushaltsübliche Steckdose - wird die geringere Spannung mithilfe eines Transformators (Spannungswandler) ausgegeben. Hochfrequente Wechselströme sind hingegen in der Nachrichtentechnik oder Elektromedizin zu finden.
Vorteile von Wechselstrom
Der wichtigste Vorteil des Wechselstroms ist, dass er sich flexibel verändern lässt. Unser Stromnetz besitzt verschiedene Spannungen, von der Hochspannung bis zur Niederspannung im Haushalt und Gewerbe. Wechselstrom macht es möglich, dass die angelegte Spannung durch Transformatoren flexibel und verlustarm erhöht und vermindert werden kann. Zudem lässt er sich über weite Wege überbrücken. Aus diesem Grund hat sich AC-Strom bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts weltweit durchgesetzt.
Wechselstrom berechnen
Um Wechselstrom zu berechnen, können nachfolgende Formeln verwendet werden:
I=S/U
Die Scheinleistung (S) berechnet sich wie folgt: S = U x I
I = P/U*cos φ
Die Wirkleistung (P) berechnet sich wie folgt: P = U x I x cos φ
I = Q/U*sin φ
Die Blindleistung (Q) berechnet sich wie folgt Q = U x I x sin φ
Der Leistungsfaktor lässt sich wie folgt berechnen:
cos φ = P / S
sin φ = Q / S
Für die genannten Formeln gelten folgende Maßeinheiten:
- Scheinleistung S = Kilovoltampere (kVA)
- Wirkleistung P = Kilowatt (kW)
- Blindleistung Q = Kilovoltampere reaktiv (kvar)
- Spannung U = Volt (V)
- Strom I = Ampere (A)
Spannungsfall berechnen
Der Spannungsfall beschreibt den Verlust zwischen dem Anfang und Ende einer elektrischen Leitung. Wie hoch die Differenz zwischen Spannungsquelle und Verbraucher sein darf, ist in der DIN-Norm VDE 0100-520 geregelt. Sie besagt, dass der Spannungsfall nicht mehr als 4 % betragen darf. Der Spannungsfall (Ua) kann wie folgt berechnet werden:
Allgemein gilt: Ua = I · L · (R · cosφ + X · sinφ)
Bei Einphasen-Wechselstrom (Hin- und Rückleitung) gilt: Ua = 2 · I · L · (R · cosφ + X · sinφ)
Bei Drehstrom gilt: Ua = √3 · I · L · (R · cosφ + X · sinφ)
- I = Strom
- L=Leitungslänge
- R = Wirkwiderstand
- X=Blindwiderstand der Leitung
- cosφ=Leistungsfaktor
Was ist Wechselspannung
Während bei Gleichspannung immer die gleiche Polarität vorliegt, wird diese bei Wechselspannung periodisch getauscht. Die Flussrichtung des Wechselstroms ändert sich deshalb ebenso periodisch. Wechselspannung wird in der Regel sinusförmig dargestellt und lässt sich deshalb in der Mathematik relativ einfach berechnen.
International gültige Zeichen für Wechselspannung sind das Symbol der Welle bzw. die Kürzel AC für Alternating Current.
Sinusförmige Wechselspannung lässt sich auch als harmonische Schwingung auffassen. Zur näheren Erklärung dient auch die typische Erzeugung, die meistens durch Generatoren im Kraftwerk geschieht. Dabei dreht sich innerhalb des Generators ein Roter um 360 Grad und lässt dadurch eine Spannung mit wechselnder Polarität, und zwar im sinusförmigen Verlauf, entstehen.
Was ist Gleichstrom?
Bei Gleichstrom ist die Spannungsquelle stets gleich gepolt. Fließt Strom, bedeutet das, dass sich dieser konstant in die gleiche Richtung bewegt. Gleichstrom wird auch DC Strom genannt und mit entsprechendem Kürzel gekennzeichnet. Internationale Gültigkeit für Gleichstrom hat neben dem DC-Kürzel auch das Symbol der Linie:
Was versteht man unter Gleichstrom?
Im Unterschied zum Wechselstrom, ändert DC-Strom weder Richtung noch Stärke. Per Definition ist bei Gleichstrom deshalb die Bewegungsrichtung der Ladungen konstant.
Die elektrische Spannung muss bei Gleichstrom aber nicht zwingend konstant sein, sondern kann auch pulsieren. In diesem Fall spricht man von pulsierender Gleichspannung. Konstant bleibt allerdings die Polarität.
Wo wird Gleichstrom verwendet?
Gleichstrom lässt sich in Batterien, Solarmodulen und Gleichstromgeneratoren erzeugen. Im Haushalt kommt Gleichstrom vielfach zur Anwendung: Computer, Smartphones, Videogeräte lassen sich nämlich nur mit DC-Strom betreiben. Dafür sorgt das Netzteil, das den Wechselstrom aus der Steckdose in Gleichstrom umwandelt. Auch in der Industrie, in Rechenzentren sowie beim Vorgang der Elektrolyse wird Gleichstrom eingesetzt.
Anders als bei Wechselstrom kann Gleichstrom nicht transformiert werden. Das aufgebaute Magnetfeld, bleibt unverändert. Transformatoren, die aber auf das sich ständig ändernde Magnetfeld ausgelegt sind, können deshalb nicht mit Gleichstrom betrieben werden.
Gleichstrom berechnen
Um die elektrische Leistung, Spannung und den Strom von Gleichstrom an Gleichstrommotoren zu berechnen, dient folgende Formel:
I=P/U
- P = Kilowatt (kW)
- U = Spannung in Volt (V)
- I = Strom in Ampere (A)
Der Gleichstromkreis kann dabei nach dem Ohmschen Gesetz eruiert werden. Dieser besagt: Spannung = Widerstand x Strom, also: U = R x I zur Berechnung der Spannung bzw. I=U/R zur Berechnung von Strom.
- U = Spannung in Volt (V)
- R = Widerstand in Ohm (Ω)
- I = Strom in Ampere (A)
Kabelquerschnitt für Gleichstrom berechnen
Der richtige Kabelquerschnitt ergibt sich aus der Querschnittsfläche der metallischen Leiter. Je mehr Leistung benötigt wird, desto größer sollte der Kabelquerschnitt ausfallen. Um die Strombelastbarkeit für Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstrom zu berechnen, werden folgende Werte benötigt: Stromstärke in Ampere (I), Länge des Kabels (L), Spannungsfall (Ua), sowie den spezifischen Leitwert Kappa Kupfer (y) und die Spannung (U).
Die Formel lautet: A = (2 x I x L) / (y x Ua x U)
Für den errechneten Querschnitt muss dann der nächst größere Leitungsquerschnitt gewählt werden. Regulär kommen folgende Querschnitte zur Anwendung: 1,5 mm², 2,5 mm², 4 mm², 6 mm², 10 mm², 16 mm², 25 mm², 35 mm², 50 mm².
In diesem Zusammenhang sollte auch der Spannungsfall berücksichtigt werden. Er beschreibt die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung und sollte nicht mehr als 4 % betragen
Alle Informationen zur Berechnung des Kabelquerschnitts finden Sie in unserem Ratgeber „Kabelquerschnitt - Alle wichtigen Formeln und Tabellen“.
Was ist Gleichspannung?
Gleichspannung beschreibt eine elektrische Spannung deren Wert sich nicht ändert. Der Strom fließt bei gleichbleibender Polarität immer in gleichbleibende Richtung.
Was ist der Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom?
Wenn Strom fließt, führen Ladungsträger eine gerichtete Bewegung aus. Bleibt diese Richtung konstant, wird von Gleichstrom gesprochen. Exakt dies beschreibt den Unterschied zum Wechselstrom, denn hier ändert sich die Bewegungsrichtung aufgrund der periodischen Änderung der Polarität.
Was ist Drehstrom (3-Phasen-Wechselstrom)?
Wird von Starkstrom oder Kraftstrom gesprochen, ist in der Elektrotechnik Wechselstrom mit drei Phasen gemeint. Aus diesem Grund wird er in der Fachsprache Drehstrom oder Dreiphasenwechselstrom bezeichnet. Dabei befinden sich Spulen im 120° Abstand rund um ein sich drehendes Magnetfeld, das somit drei um 120° phasenverschobene sinusförmige Wechselspannungen entstehen lässt.
Drehstrom hat selbst über lange Strecken einen geringen Leistungsverlust. Im Vergleich zum Gleichstrom kann er über die Phasenverschiebungen gesteuert werden und an verschiedenen Punkten im Stromnetz eingespeist und entnommen werden. Ein weiterer Vorteil im Gegensatz zum Einphasenstrom ist, dass er mit deutlich weniger Material auskommt.
Dreiphasige CEE-Stecker: Drehstromstecker, auch unter dem Begriff CEE Secker bekannt, verfügen über fünf Pole. Diese sorgen für einen guten bzw. verdrehsicheren Kontakt zwischen Stecker und Kupplung. Ausgelegt für eine Spannung von 380 bis 400 Volt, vertragen sie eine Dauerlast von 16 bis zu 32 Ampere. Drehstrom-Steckverbindungen sind aber auch für höhere Stromlasten, beispielsweise 63 A oder 125 A gebräuchlich.
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Drehstrom berechen
Die Leistung von Drehstrommotoren kann mit dieser Formel berechnet werden:
P = U x I x cos φ x √3
- (1,732 entspricht √3)
- P = Leistung in Kilowatt (kW)
- U = Spannung in Volt (V)
- I = Strom in Ampere (A)
Darüber hinaus kann für 3-Phasen-Strom-Anlagen die Leistung bzw. den Leitungsquerschnitt (A, Kabelquerschnitt der Einzelader in mm²) für Drehstrom mit folgender Formel berechnet werden:
A = 1,732 * L * I * cos φ / y * Ua * U
oder
A = √3* L * I * cos φ / y * Ua * U
- A = Kabelquerschnitt Einzelader in mm²
- L = Leitungslänge in Meter
- I = Leiterstrom in Ampere
- cos φ = Wirkungsgrad (zwischen 0,9 und 1)
- y = Leitfähigkeit (Kupfer 58, Aluminium 37)
- Ua = Spannungsfall in Volt
- U = Netzspannung in Volt
- 1,732 (bzw. √ 3) = Verkettungsfaktor (Verhältnis der elektrischen Spannung zwischen zwei benachbarten Außenleitern)
Umrechnungen für Drehstrom
Für eine einfache Umrechnung von Watt in Ampere werden die Angaben Leistung und Spannung benötigt:
I = P / (U x 1,732)
- I = Strom in Ampere (A)
- P = Leistung in Watt (W)
- U =Spannung in Volt (V)
Für die weitere Umrechnung von Watt in Kilowatt gilt: 1 Watt (W) = 0,001 Kilowatt (kW)
Kann ein Drehstrommotor mit Wechselstrom betreiben werden?
Drehstrommotoren unterscheiden sich bereits im Aufbau der Motorwicklung grundsätzlich von Wechselstrommotoren. Es ist deshalb nicht möglich Maschinen und Anlagen mit Wechselstrom zu betreiben. Die einzige Ausnahme, um aus Wechselstrom Drehstrom zu machen ist die Steinmetzschaltung.
Die Steinmetzschaltung beschreibt dabei eine elektrische Schaltung von Drehstrom-Asynchronmotoren an einem einphasigen Wechselstromnetz. Bei der Steinmetzschaltung kann der Motor, je nach Spulenspannung, sowohl im Dreieck als auch im Stern betrieben werden. Die Dreieckschaltung wird bevorzugt verwendet. Sind die Motoren bei Drehstrom im Dreieck geschalten (bei einer Spannungsabgabe von 400V/690V) funktioniert die Steinmetzschaltung grundsätzlich nicht.
Was ist der Unterschied zwischen Drehstrom und Wechselstrom?
Im Unterschied zum Wechselstrom besteht Drehstrom aus drei Wechselströmen, deren Sinuswellen um 120° zeitlich versetzt und somit phasenverschoben sind. Vereinfacht gesagt, ist Drehstrom deshalb verdrehter Wechselstrom.
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Was ist Starkstrom?
Weder der Begriff Starkstrom noch die synonym verwendete Bezeichnung Kraftstrom besitzen eine konkrete Definition. Im Haushalt, Handwerk und in der Industrie tauchen sie aber vor allem bei Geräten mit Drehstromanschluss auf. Viel besser tauglich ist deshalb der eindeutig definierte Begriff Drehstrom.
Wieviel Volt hat Starkstrom?
Bei Starkstromleitungen beträgt die Wechselspannung zwischen jeder Phase und dem Neutralleiter 230 Volt. Innerhalb von zwei beliebigen Phasen lautet sie 400 Volt. Auch Starkstromanschlüsse sind in der Regel mit 400 Volt ausgestattet. Um die Stromstärke bzw. elektrische Leistung von Starkstrom zu berechnen wird diese Formel eingesetzt:
I=P/ U x cos φ x √3
- P = Wirkleistung in Kilowatt (kW)
- U = Spannung in Volt (V)
- I = Strom in Ampere (A)
- cos φ = Wirkstrom
Welche Spannung besitzt Starkstrom?
Der Starkstrom bzw. Dreiphasenstrom in Deutschland besitzt eine Spannung von 400 Volt.
Was ist Kraftstrom?
Dreiphasenstrom ist umgangssprachlich auch unter dem Begriff Kraftstrom bekannt. Diese Art von Strom wechselt in drei verschieden und verschobenen Phasen die Polung. In Deutschland werden alle Haushalte mit Stromnetzanschluss, mit Dreiphasenstrom beliefert.
Welche Geräte brauchen Starkstrom?
Im Gegensatz zur herkömmlichen 230-Volt-Steckdose besitzt die Starkstromsteckdose 3 Phasen mit 400 Volt Wechselspannung. Im Alltag sind es meist Geräte wie Saunaofen, Elektroherd, Kreissäge oder der Schweißapparat die einen Starkstromanschluss benötigen. Ebenso besitzen industrielle und gewerbliche Anlagen (elektrische Maschinen, Anlagen oder Antriebselektromotoren) eine höhere Leistung und brauchen dafür spezielle Steckverbinder die Dreiphasenstrom aushalten.
Was ist der Unterschied zwischen Starkstrom und Wechselstrom?
Drehstrom, umgangssprachlich Starkstrom bezeichnet, besitzt drei Wechselströme (L1, L2, L3). Wechselstrom besitzt hingegen lediglich einen Strom und wird deshalb auch als einphasiger Wechselstrom bezeichnet. Daher ist Starkstrom nicht gleich Wechselstrom, da Ersteres drei stromführende Leiter aufweist. Starkstrom ist deshalb viel eher als Wechselstrom mit höherer Leistung zu verstehen.
Was ist der Unterschied zwischen Starkstrom und Drehstrom?
Der Unterschied der beiden Begriffe liegt lediglich darin, dass Drehstrom ein fest definierter Begriff ist. In Haushalten liefern Drehstrom-Steckdosen üblicherweise 400 Volt. Der Begriff Starkstrom ist zwar ebenso meist auf Haushaltsgeräte bezogen, wird aber nur umgangssprachlich verwendet. Zudem liegt keine gültige Definition über die Nennspannung bei Starkstrom vor.
Bis zum Jahr 2000 wurde der Begriff Starkstromanlage allerdings für alle ein- und mehrphasigen Installationen bis 1000 Volt verwendet. In neueren VDE-Vorschriften gelten Anlagen bis 1000 Volt nunmehr als Niederspannungsanlagen.
Zusammenhang von Strom und Spannung
Elektrischer Strom entsteht, wenn elektrische Ladungsträger fließen. Wie Wasser, fließen auch Elektronen in einem Leiter. Die Ursache dafür ist elektrische Spannung. Sie entsteht immer dann, wenn Ladungen getrennt voneinander (negative auf der einen, positive auf der anderen Seite) vorliegen. Werden diese durch leitfähiges Material verbunden, fließt Strom.
Was versteht man unter Elektrischer Spannung?
Elektrische Spannung wird als Potentialdifferenz zwischen zwei Polen innerhalb eines elektrischen Feldes definiert. Ebenso gilt sie als treibende Kraft der Ladungsbewegung.
Wie entsteht Spannung?
Elektrische Spannung entsteht durch Ladungstrennung, bzw. der Anziehungskraft zweier entgegengesetzter Ladungen. Ursachen dafür können Reibung, chemische Reaktionen oder Induktion sein.
Wie wird elektrische Spannung erzeugt?
Elektrische Spannung kann durch folgende Vorgänge erzeugt werden:
- Wärme
- Licht
- Induktion
- Chemische Vorgänge
- Verformung (Druck – Piezo-Effekt)
- Reibung
Wie hängen Spannung und Stromstärke zusammen?
Strom, Spannung und Widerstand bilden die Grundlage des Ohmschen Gesetzes, sie haben deshalb eine grundlegende Beziehung zueinander.
Alle Informationen zur elektrischen Spannung finden Sie in unserem Ratgeber „Wie wird elektrische Spannung gemessen und berechnet?".
Was ist der Unterschied zwischen Spannung und Strom?
Die beiden Begriffe sind eng miteinander verbunden, messen aber unterschiedliche Dinge. Stromspannung ist das Maß der Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten innerhalb des Stromkreises. Die Stromstärke gibt die Menge an Strom an, der durch einen Stromkreis fließt.
Zusammenhang Strom und Elektrizität
Was ist Elektrizität und wie unterscheidet sie sich von Strom? Elektrizität ist die natürliche Form von Energie und der physikalische Oberbegriff für alle Phänomene, die ihre Ursache in ruhender oder bewegter elektrischer Ladung haben. Elektrizität wird deshalb nicht nur künstlich hergestellt - um Licht oder Wärme zu erzeugen - sondern kommt bereits in der Natur vor. Da der Begriff in der Naturwissenschaft nicht exakt definiert ist, ist er vom Begriff Strom nicht immer eindeutig zu unterscheiden.
Was ist Elektrizität?
Der Begriff Elektrizität stammt aus dem griechischen Wort "Elektrum" für Bernstein. Bereits im Altertum konnte festgestellt werden, dass Bernstein an dem gerieben wurde, eine Kraft ausübt.
Elektrizität ist außerdem eine Form von Energie, die in eine andere Energieform umgewandelt werden kann. Zum Beispiel: Wärmeenergie oder mechanische Energie.
Was versteht man unter Elektrizität?
Unter Elektrizität sind elektrische Ladungen zu verstehen, die entweder ruhen oder sich bewegen, um Strom fließen zu lassen.
Was ist der Unterschied zwischen Strom und Energie?
Energie ist die Fähigkeit, Arbeiten zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen. Elektrischer Strom und elektrische Energie sind deshalb nicht dasselbe, denn elektrischer Strom ist die Bewegung von Ladungsträgern, bzw. der Transport von elektrischer Energie.
Weitere Fragen rund um das Thema Strom
Was ist ein Stromkreis?
Ein elektrischer Stromkreis besteht aus einer Spannungsquelle, einem Verbraucher und Leitungen als geschlossenem Weg. Mithilfe eines Schalters kann dieser Stromkreis geschlossen oder unterbrochen werden. Der Stromkreis dient deshalb als Grundlage eines elektrischen Geräts.
Wie schnell ist Strom?
Das für die Leitung elektrischen Stroms Elektronen verantwortlich sind, kann die Frage: Wie schnell fließt Strom, auch anders formuliert werden: Wie schnell bewegen sich die Elektronen? Hier haben sowohl das Material des Leiters, dessen Querschnitt und Temperatur sowie die Stromstärke ein Wörtchen mitzureden.
Betrachten wir einen handelsüblichen Draht, beträgt die Geschwindigkeit der Elektronen nur wenige Millimeter pro Sekunde. Der antreibende Potentialunterschied bewegt sich hingegen mit Lichtgeschwindigkeit, also knapp 300.000 km pro Sekunde. Je nach Beschaffenheit des Leiters wird der Transport um 30 % gedrosselt.
Wie schnell fließt Strom in Kupfer?
Spannung breitet sich im Stromkabel mit Lichtgeschwindigkeit aus, genauer gesagt mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen. Im Vakuum sind das 300.000 km pro Sekunde. Bei Kupfer beträgt die Geschwindigkeit 200.000 km pro Sekunde.
In welche Richtung fließt Strom?
Die Elektronen werden vom Pluspol angezogen. Sie fließen demnach vom Minuspol zum Pluspol.
Wie wird Strom gemessen?
Um den Stromdurchfluss zu messen werden Multimeter verwendet. Dazu wird der passende Messbereich ausgewählt (DC, AC, Volt, Ampere, Spannung, Widerstand, ...) und das schwarze Messkabel mit der COM-Buchse und das rote Messkabel mit der Ampere-Buchse verbunden. Danach kann die Prüfspitze an die Stromquelle gehalten werden, um einen Messwert zu erhalten.
Was ist schneller, Strom oder Licht?
Licht ist schneller als Strom, da es sich als elektromagnetische Welle frei bewegen kann und nicht an Materie gebunden ist. Ein Bewegungsimpuls im Stromkreis bewegt sich zwar fast mit Lichtgeschwindigkeit fort, abhängig vom Leitermaterial und dessen Aufbau, ist die Geschwindigkeit meist aber bis zu 30 % langsamer.
Wie viel Volt hat eine Steckdose?
Die Spannung einer Haushaltssteckdose innerhalb der EU beträgt 230 Volt.
Welcher Strom kommt aus der Steckdose? Ist Strom aus der Stockdose Gleichstrom oder Wechselstrom?
Der Strom aus der Haushaltssteckdose ist Wechselstrom, der seine Richtung 50 Mal pro Sekunde wechselt.
Wie viel Spannung hat eine Steckdose?
Die Spannung einer Schuko-Steckdose liegt bei 230 Volt.
Was ist eine Wechselstrom-Steckdose?
Eine Haushaltssteckdose wird mit 230 V Wechselspannung versorgt. Sobald ein Verbraucher an die Steckdose angeschlossen wird, fließt Wechselstrom.
Werden Hochspannungsleitungen mit Gleichstrom oder Wechselstrom betrieben?
Hochspannungsleitungen dienen der Fernübertragung von elektrischer Energie mit hoher elektrischer Spannung. Die meisten von ihnen werden mit Wechselstrom, bzw. Drehstrom betrieben. Im Zuge der Energiewende wird mittlerweile auch Hochspannungs-Gleichstromtechnik eingesetzt und damit weit voneinander entfernte Netzpunkte verbunden.
Wie viel Volt hat eine Hochspannungsleitung?
Überlandleitungen tragen bis zu 380.000 Volt (380 kV). Hochspannungen mit regionalem Transportnetz, bzw. zur Versorgung von Städten und Großindustrien, übertragen etwa 30.000 Volt.
Magnetische Wirkung des elektrischen Stroms
Zur Veranschaulichung der magnetischen Wirkung von Strom, kann das Beispiel eines Lautsprechers hergenommen werden. Er besteht aus einem Elektromagnet und eine an einer Membran befestigte Spule. Wird der Lautsprecher eingeschalten wird die Spule vom Magneten abgestoßen oder angezogen und dadurch in periodische Schwingungen versetzt. Es entstehen unterschiedliche Töne.
Auch eine Glühlampe besitzt ein Magnetfeld, das sich im eingeschalteten Zustand bemerkbar macht. Wird ein Magnet in die Nähe gehalten, beginnt der Glühdraht zu schwingen.
Welche Gefahren entstehen durch elektrischen Strom
Elektrischer Strom ist nicht nur sehr nützlich, sondern auch extrem gefährlich. Bereits eine Stromstärke von etwa 50 mA kann für Menschen zum Tode führen. Neben der Gefahr eines elektrischen Schlags können durch Stromunfälle aber auch Brände mit großer Zerstörungskraft entstehen. Beispiele für besonders große Gefahren sind Stromleitungen und Hochspannungsmasten, die über das ganze Land führen und uns täglich umgeben.
Wie gefährlich Strom für uns Menschen ist, hängt von einigen Faktoren ab: Gleichstrom oder Wechselstrom, Stromstärke, Kontaktfläche, Wirkdauer, physischer Zustand des Körpers und Weg des Stroms durch den Körper.
Warum ist Strom gefährlich?
Warum ist elektrischer Strom für den Menschen gefährlich? Aufgrund der chemischen Wirkung des Stroms wird das Blut - vor allem bei längerer Einwirkungsdauer, elektrolytisch zersetzt. Es kommt zu Vergiftungserscheinungen. Zudem führt die Wärmewirkung zu Verbrennungen oder gar zur Überlastung der Organe.
Ab wann ist Strom gefährlich?
Ab wieviel Volt ist Strom gefährlich? Im Detail von der körperlichen Verfassung abhängig, genügen meist schon 50 Volt um einen lebensbedrohlichen Strom durch den menschlichen Körper zu jagen.
Aus anderer Perspektive kann gesagt werden, dass Strom der durch die Brust fließt und dabei auf das Herz trifft, tödlich ist. Hier reichen bereits 25 mA aus, um Herzrhythmusstörungen zu verursachen.
Welche Wirkung hat elektrischer Strom auf den Menschen?
Fließt Strom durch einen menschlichen Körper, verkrampfen sich dessen Muskeln und er ist bewegungsunfähig. Strom, der über das menschliche Herz fließt, lässt dieses unregelmäßig schlagen und verursacht Herzrhythmusstörung oder Herzkammerflimmern. Die Folgen sind Herz- bzw. Kreislaufstillstand. Ebenso kommt es zum Sauerstoffmangel, Schädigung der Gehirnzellen und im weiteren Verlauf zum Tod.
Welche Schutzmaßnahmen gibt es?
Nach DIN VDE 0100 Errichten von Niederspannungsanlagen werden die Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme in folgende Stufen unterteilt:
- Basisschutz: Schutz gegen direktes Berühren von aktiven Teilen die unter Spannung stehen; durch Basisisolierung, Abdeckungen oder Umhüllungen
- Fehlerschutz: Schutz bei indirektem Berühren von leitfähigen Teilen, die bei Versagen des Basisschutzes gefährliche Berührungsspannung annehmen; durch verstärkte Isolierung oder Schutzerdung
- Zusatzschutz: Schutz bei direktem Berühren durch Fehlerstromschutzschalter und Fehlerlichtbogen-Schutzschalter
Gefahrensymbole elektrischer Strom
Mithilfe des Schildes "Warnung vor elektrischer Spannung" wird in leicht verständlicher Bildsprache vor der unsichtbaren Gefahr durch Stromschläge gewarnt.
Fazit
Ob Handy, Computer, Bohrmaschine oder Elektroheizung - nahezu alle Geräte unseres Alltags benötigen Strom. So alltäglich die Gegenstände sind, so aufwändig und exakt funktioniert ihre Stromversorgung. In diesem Artikel haben wir Ihnen die wichtigsten Unterschiede dargestellt, um Wechselstrom und Gleichstrom zu verstehen und Ihnen erklärt, was es genau mit der Bezeichnung Drehstrom und Dreiphasenstrom auf sich hat. Möchten Sie sich noch tiefer informieren, lesen Sie gerne unsere weiteren Ratgeber zu verwandten Themen.
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