Lektion 2 von 10

Grundlagen der Dreiphasenleistung

Fast die gesamte Erzeugung, Übertragung und Verteilung oberhalb der Haushaltsebene ist dreiphasig. Das ist kein willkürlicher Standard — Dreiphasensysteme liefern konstante Leistung, benötigen weniger Leitermaterial für dieselbe übertragene Leistung, und lassen Motoren ohne zusätzliche Schaltungstechnik anlaufen. Sobald du dich zwischen Leiter- und Strangwerten sicher bewegen kannst, wird der Großteil der Netzberechnung deutlich weniger einschüchternd.

Warum drei Phasen statt einer?

In einem einphasigen Wechselstromkreis schwingt die Momentanleistung p(t) = v(t)·i(t) — sie pendelt zweimal pro Periode zwischen null und einem Spitzenwert. Diese Pulsation verursacht Vibrationen in Motoren und Generatoren und zwingt die Betriebsmittel, auf den Spitzenwert statt auf den Mittelwert ausgelegt zu werden. Fügt man zwei weitere, gleichmäßig um 120° versetzte Phasen hinzu, passiert etwas Nützliches: Die drei pulsierenden Leistungsverläufe summieren sich zu einem konstanten Wert. Ein symmetrisches Dreiphasensystem liefert gleichmäßige, nicht pulsierende Leistung — genau das, was große Generatoren, Motoren und Übertragungsleitungen brauchen.

Stern- (Y) und Dreieckschaltung (Δ)

Die drei Phasenwicklungen eines Generators, Transformators oder einer Last lassen sich auf zwei Arten verschalten:

Stern (Y): Alle drei Wicklungen teilen sich einen gemeinsamen Punkt (den Sternpunkt bzw. Neutralleiter). Das ermöglicht sowohl eine Außenleiterspannung (z. B. 400 V) als auch eine Strangspannung (230 V) aus derselben Quelle — genau so funktioniert die europäische Niederspannungsverteilung.

Dreieck (Δ): Die Wicklungen bilden Ende an Ende ein geschlossenes Dreieck, ohne Sternpunkt. Dreieckschaltungen sind auf der Oberspannungsseite von Verteiltransformatoren (Dyn) und auf der Unterspannungsseite von Maschinentransformatoren (YNd) üblich, wo dort kein Sternpunkt benötigt wird. Große Generatoren selbst sind fast immer in Stern geschaltet, mit einem hochohmig geerdeten Sternpunkt, der den Erdschlussstrom begrenzt.

Leiterwerte im Vergleich zu Strangwerten

"Strang"-Werte werden an einer einzelnen Wicklung gemessen. "Leiter"-Werte werden zwischen zwei der drei nach außen geführten Anschlüsse gemessen — die Werte, die du vor Ort tatsächlich mit einem Messgerät erfassen würdest. Der Zusammenhang zwischen beiden hängt davon ab, wie die Wicklungen verschaltet sind:

In Worten: Bei der Sternschaltung wird die Spannung zwischen Strang und Leiter mit √3 multipliziert, bei der Dreieckschaltung stattdessen der Strom. Deshalb liefert ein europäischer Verteiltransformator, der mit "400 V" bezeichnet ist, in Wirklichkeit 230 V je Strang, im Stern verschaltet: 230 × √3 ≈ 400.

Die Dreiphasenleistungsformel

Da in einem symmetrischen System alle drei Phasen die gleiche Last tragen, ist die Gesamtleistung einfach das Dreifache der Leistung je Phase. Ausgedrückt über die Leiterwerte, die du tatsächlich messen würdest, ergibt sich die Formel, die du von hier an ständig verwenden wirst:

Das gilt unabhängig davon, ob die Quelle im Stern oder im Dreieck verschaltet ist — der Faktor √3 aus der Wicklungsverschaltung und der Faktor √3 aus der Zusammenfassung dreier Phasen ergeben zusammen genau diesen einen sauberen Ausdruck in Leiterspannung und Leiterstrom.