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maximale Scheinleistung unter Berücksichtung des Spannungsabfall
Suche nach: spannungsabfall (2665) |
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BID = 699223
Sandra.T
Gerade angekommen
Beiträge: 3
Wohnort: Weimar
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Hallo,
ich studiere Wirtschaftsingenieurwesen und schreibe momentan an meiner Diplomarbeit zum Thema Elektromobilität mit dem Schwerpunkt der Auslastung des Niederspannungsnetz.
Im Bereich der Elektrotechnik kann ich leider nur auf 1 Semester Grundlagen zurückgreifen, sodass sich mir einige Fragen aufgetan haben, bei denen Ihr mir vielleicht weiter helfen könntet. Danke schonmal vorab!
Zur Frage:
Wie viel Scheinleistung kann maximal über eine Leitung transportiert werden?
Mein momentaner Wissensstand sieht wie folgt aus:
Es wird ein Niederspannungsnetz mit Wechselspannung betrachtet, deswegen muss ich auch die Scheinleistung betrachten.
Scheinleistung (S) = Wirkleistung (P)+ Blindleistung (Q)
cos phi= P/S
Der Spannungsabfall (delta U)im Niederspannungsnetz darf nicht unter 207 Volt fallen. (somit kann ich diesen Wert als fix nehmen)
In der späteren Formel muss ich die 207 Volt als prozentualen Anteil angeben; delta U = 10%
Die Leitungen bestehen aus Aluminium (Leitfähigkeitskoeffizient = 33 [m/ohm*mm²])
Leitungsquerschnitt = 15mm²
Spannung = 230 Volt
Bei Wechselstrom geht die Länge der Leitung immer 2x in die Berechnung ein (wegen Hinleiter und Rückleiter)
Ziel ist es für verschiedene Leitungslängen die maximal belastbare Scheinleistung zu berechnen!
Ich werde also für z.B. die Längen 50m,100m,150m die Scheinleistungen ermitteln.
Diese Ausgangsformel für die Berechnung des Spannungsabfall habe ich im Internet entdeckt:
delta U = (100*I*2*L*cos phi)/(Kappa*A*U)
für cos phi wollte ich jetzt die Scheinleistung mit einsetzen
delta U = (100*I*2*L*P)/(Kappa*A*U*S)
das ganze dann nach S umstellen
S= (100*2*L*I*P)/(Kappa*A*U*delta U)
Kann mir jemand sagen, ob ich hier richtig liege oder den totalen Murks gemacht habe???
Als Einheit für S muss ja VA rauskommen...komme da aber irgendwie nicht drauf?
Ich freue mich auf eure Antworten!
Viele Grüße
Sandra
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BID = 699225
Ltof
Inventar
Beiträge: 9268
Wohnort: Hommingberg
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Viel zu kompliziert! Cos phi brauchst Du hier nicht. Die Scheinleistung ist schlicht Strom mal Spannung. Die Spannung ist gegeben. Den Strom kannst Du bei den gegebenen Leitungslängen bzw. Leitungswiderständen und dem Spannungsabfall berechnen. Der Spannungsabfall ist nicht 207 Volt, sondern die "fehlenden" 23 Volt.
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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor) |
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BID = 699226
perl
Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| | Der Spannungsabfall (delta U)im Niederspannungsnetz darf nicht unter 207 Volt fallen. (somit kann ich diesen Wert als fix nehmen) |
Falsch, den dann würden ja nur noch 13V am Verbraucher ankommen. 
Darüberhinaus kann das EVU ja wegen des zu erwartenden Spannungsabfalls etwas mehr als 230V einspeisen...
I.W. ist die maximale Belastbarkeit der Leitungen thermisch bedingt.
Z.B sind ja Freileitungen ja viel besser gekühlt als Erdkabel.
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BID = 699307
Topf_Gun
Schreibmaschine
Beiträge: 1236
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Die Scheinlestung hat eine andere Formel!
S²=P²+Q²
1m 15mm² hat folgenden Widerstand.
R=roh*l/A=16,78*10−3Ohm*mm²/m*1m/15mm²=1,12mOhm.
dementsprechend haben
a 2*50m=0,112Ohm
b 2*100m=0,224Ohm
c 2*150m=0,336Ohm
zulässiger Spannungsabfall 23V damit der maximale Strom
I=U/R
a 205A
b 103A
c 68A
Allerdings setzt 1m 15²
P=I²*R in Wärme um
Das sind bei 205A immerhin 47W pro ADER und meter und 94W pro meter für das Kabel. Das ist führt zu einer unzulässigen Erwärmung. Die Erwärmung begrenzt den Strom
Gruß Topf_Gun
P.S. Wilkommen im Forum
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Die Sonne, sieh, geht auf und nieder,
täglich weicht die Nacht dem Licht,
alles sieht man einmal wieder,
nur verborgtes Werkzeug nicht!
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BID = 700550
Sandra.T
Gerade angekommen
Beiträge: 3
Wohnort: Weimar
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Hallo allerseits!
Danke für euer Feedback bezüglich meiner Fragestellung. Hat mir sehr geholfen!
Es haben sich jetzt allerdings ein paar Parameter geändert. Und ich würde mich freuen, wenn ihr mal über meine Berechnungen nochmal drüber schauen könntet!
Dreiphasenwechselstrom im Übertragungsnetz (also Sternschaltung) mit einem Leitungsquerschnitt von 150mm² (Aluminium).
Ich habe mal versucht die Aufgabe in einem Exceldatenblatt zu lösen.
(ich hoffe, es wird lesbar sein, ansonsten lad ich das nochmal woanders hoch)
Ich bin mir etwas unsicher was die Widerstandsberechnungsformel beim Drehstrom betrifft. (habe einfach die Formel von Wechselstrom übernommen)R=roh*2*l/A
Nimmt man aber bei Drehstrom die Länge auch mal dem Faktor 2 ???
Da es ja eine Sternschaltung ist, muss ich die Spannung mal dem Faktor 1,732 nehmen. Also ergibt sich die Formel für den max. Strom:
I max. = (Wurzel3 * 23V)/R
Desweiteren wüsst ich gern, woher mein Vorposter (Topf-gun) den Isolierungwiderstand für die Leistungsberechnung hernimmt um die Temperatur zu ermitteln? Habe die Formel P= I²*R einfach nach R umgestellt um auf deinen Wert von 0,00111 Ohm zu kommen.
Und ist es richtig, dass ich bei einem Kabel (NAYY) eine max. Temperaturbelastung von 70°C annehmen soll?
Je kürzer das Kabel, desto größer die Temperaturbelastung?
Zum besseren Verständnis kopier ich hier mal die Excelformeln hinein.
Widerstand
=($B$2*2*$C7)/$B$3
max. Strom
=(WURZEL(3)*$B$1)/$D4
Leistung
=$E4^2*$D4
delta T
=$F4*$D$40
Viele Grüße,
Sandra
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BID = 700632
sam2
Urgestein
Beiträge: 35330
Wohnort: Franken (bairisch besetzte Zone)
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Häh??? 
Du wollen grillen Leitung?
Bitte, was soll das werden, wenn es fertig ist?
Was man sagen kann:
Bei Drehstrombetrachtung setzt man symmetrische Last voraus. Daher ist völlig egal, ob Stern- oder Dreieckschaltung.
Die tatsächlich über eine Leitung übertragbare Scheinleistung wird von diversen Parametern begrenzt.
Im wesentlichen der thermischen Belastbarkeit und dem akzeptierten Spannungsfall.
Die thermische Belastbarkeit ist unabhängig von der Leitungslänge, der Spannungsfall proporional zu ihr.
Im Übrigen vermeidet man möglichst, nennenswerte Blindleistung zu übertragen, weil dies zu unnötigen Verlusten führt.
Daher fragt es sich, was Deine einseitige Betrachtung soll.
Bitte erzähle mehr über den Hintergrund der Fragestellung!
Dann sieht man weiter.
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"Das Gerät habe ich vor soundsoviel Jahren bei Ihnen gekauft! Immer ist es gegangen, immer. Aber seit gestern früh geht es plötzlich nicht mehr. Sagen Sie mal, DA STIMMT DOCH WAS NICHT???"
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BID = 700633
der mit den kurzen Armen
Urgestein
Beiträge: 17430
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Offtopic :
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Zitat :
sam2 hat am 7 Jul 2010 21:35 geschrieben :
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Häh???
Du wollen grillen Leitung
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 Die Geschmäcker sind verschieden, einige grillen Würstchen, andere Leitungen 
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BID = 700639
Kleinspannung
Urgestein
Beiträge: 13330
Wohnort: Tal der Ahnungslosen
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Zitat :
der mit den kurzen Armen hat am 7 Jul 2010 21:52 geschrieben :
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Offtopic :
| Die Geschmäcker sind verschieden, einige grillen Würstchen, andere Leitungen
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Offtopic :
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Und unser LY macht beides... |
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Manche Männer bemühen sich lebenslang, das Wesen einer Frau zu verstehen. Andere befassen sich mit weniger schwierigen Dingen z.B. der Relativitätstheorie.
(Albert Einstein)
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BID = 700711
Sandra.T
Gerade angekommen
Beiträge: 3
Wohnort: Weimar
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Zitat :
sam2 hat am 7 Jul 2010 21:35 geschrieben :
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Bitte erzähle mehr über den Hintergrund der Fragestellung!
Dann sieht man weiter.
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Hallo,
wie oben bereits erwähnt, habe ich keine Elektrikerausbildung vorzuweisen.
Deswegen muss ich mich Stück für Stück in dieses Aufgabengebiet hinein denken, wobei sicherlich der ein oder andere Fehler auftaucht.
Und nein ich beabsichtige nicht, die Stromleitung zu grillen, da bleibe ich lieber bei den guten Thüringer Rostbratwürsten!
Ich soll eine Analyse durchführen, wieviel Last in Abhängigkeit der Leitungslänge im örtlichen Verteilernetz maximal übertragbar ist.
Die Idee dahinter ist, herauszufinden in wie weit das Stromnetz ausgebaut werden muss, damit es nicht zur Überlastung durch die Aufladung von Elektroautos kommt.
Dabei soll ich den Grenzwert des Spannungsabfalls und die thermische Belastbarkeit mit berücksichtigen.
Die Blindleistung geht dabei voll mit ein, da der Netzbetreiber die Leitungen ja so auszulegen hat, dass auch diese mit übertragen werden muss. Deswegen muss ich einen cos phi von 1 voraussetzen.
Wäre mir sehr hilfreich, wenn ihr mir mal genauer erklären könntet, was da noch alles für Parameter berücksichtigt werden müssen.
Und könnte bitte mal jemand über meine Formeln drüber schauen, ob die korrekt sind?
Vielen Dank!
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BID = 700719
sam2
Urgestein
Beiträge: 35330
Wohnort: Franken (bairisch besetzte Zone)
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Die Sache ist in der Realität wesentlich komplizierter, Deine Betrachtung als sehr grob vereinfachtes Modell daher meiner Meinung nach so nicht brauchbar.
Es wird zum Beispiel nicht mit 230V/400V eingespeist, sondern (last- und leitungsabhängig) mit teils deutlich höherer Spannung, um am Übergabepunkt zur Kundenanlage die Einhaltung der zulässigen Spannungstoleranz (+/-10%) gewährleisten zu können.
Wird nun an anderer Stelle zusätzlich eingespeist, muß dies mit noch höherer Spannung erfolgen, damit überhaupt ein Energiefluß in die gewünschte Richtung stattfinden kann!
Dies verschiebt aber die Spannungsebene im ganzen Netzabschnitt.
Bei einem Leistungsfaktor (cos phi) von 1 gibt es gar keine Blindleistung, daher ist in diesem Spezialfall dann die Scheinleistung gleich der Wirkleistung.
Du solltest für diese Aufgabe die Zusammenarbeit mit einem Komillitonen der Elektrischen Energietechnik suchen!
Das Thema geht ME deutlich über das hinaus, was Du selbst leisten kannst.
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BID = 700741
kaidegen
Gesprächig
Beiträge: 170
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Die Frage ist wie kompliziert du das ganze brauchst...
Wenn man für die thermische Belastbarkeit einfach Werte für den max. Betriebsstrom aus Tabellen für die verwendete Leitung nimmt wird das relativ einfach.
Dann mal den Strom bei vorgegebenem Spannungsfall berechnen und den niedrigeren Wert als Maximalwert heranziehen.
Dann haste schon die max. Scheinleistung.
Das ist halt wie Sam sagt ein recht einfaches Modell.
Also wie "kompliziert" erwartet man das von dir ?
Oft ist ja das einfache ausreichend.
Ups hab grad gesehen du errechnest die Erwärmung per Formel. Von welcher Umgebungstemperatur gehst du denn aus ?
(Um delta T bei 70° Leitertemperatur zu bestimmen)
Andere Frage: Wenn du wenig Grundlagen zur E-Technik hast wieso dann so eine Diplomarbeit ? 
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BID = 702951
Peda
Schriftsteller
Beiträge: 891
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Zitat :
| | Wird nun an anderer Stelle zusätzlich eingespeist, muß dies mit noch höherer Spannung erfolgen, damit überhaupt ein Energiefluß in die gewünschte Richtung stattfinden kann! |
Nicht unbedingt, das kann man auch (aber selten) über den Phasenwinkel machen.
Außerdem wenn du in der Mitte der Leitung zusätzlich einspeist, muss die Spannung eher kleiner sein, bei identischen Trafos.
Bei diesem Leitungsquerschnitt muß man den Längs- und Querspannungsabfall berücksichtigen.
Schließlich ist auf 150m der Blindwiderstand bereits bei 0,021 Ohm.
Außerdem nicht vergessen, aber in diesem Fall zu vernachlässigen Blindleistung entsteht auch auf der Leitung selbst.
EDIT: Tschuldigung, verrechnet. Da wir symetrisch sind, liegt der Blindwiderstand bei 0,012 Ohm (NAYY 4x150mm^2)
EDIT2: Außerdem scheint das für diese Kabel verwendete Aluminium eine andere Leitfähigkeit als die von dir verwendete zu haben:
http://www.faberkabel.de/upload/dat.....Y.PDF
_________________
Do you have Math Problems ?? Then call 0049-0800 sin(lg((10^45*tan(56))/(f(0)'->(45x^3/3x^2*3x^7)))
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Peda am 21 Jul 2010 19:05 ]
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Peda am 21 Jul 2010 19:08 ]
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