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So funktioniert eine Dreieckschaltung

In einer sogenannten Dreieckschaltung werden – wie der Name bereits vermuten lässt – drei Phasenstränge eines Drehstromsystems in Reihe geschaltet. Am Ende eines jeden Phasenstrangs wird der folgende angeschlossen, sodass drei Eckpunkte mit Drehzahl entstehen. In der Elektrotechnik verwechselt man die Dreieckschaltung häufig mit der Sternschaltung, die jedoch bei allen Motoren anders aufgebaut ist. Worin genau die Unterschiede liegen, was die Vorteile einer Dreieckschaltung sind und viele weitere Fragen beantworten wir dir in diesem Artikel.

Was ist eine Dreieckschaltung?

Die Dreieckschaltung ist das bevorzugte System für die Wechselstromübertragung in der Elektrotechnik. Für die Verteilung wird jedoch häufig auch die Sternschaltung verwendet. In dem Dreiecksystem sind die Startenden der drei Phasen oder Spulen mit den Endenden der Spule verbunden oder das Anfangsende der ersten Spule ist mit dem Ende der zweiten Spule verbunden (und so für alle drei Spulen). Es sieht daher aus wie ein geschlossenes Netz oder ein geschlossener Stromkreis.

Wie ist eine solche Schaltung in der Elektrotechnik aufgebaut?

Alle drei Spulen sind in Reihe geschaltet, um ein enges Netz oder eine enge Schaltung zu bilden. Drei Drähte werden an drei Verbindungsstellen herausgenommen und alle von der Verbindungsstelle ausgehenden Ströme als positiv angenommen.

Bei der sogenannten Delta-Verbindung sieht die Verbindung der drei Wicklungen wie ein Kurzschluss aus. Dies ist jedoch nicht der Fall. Wenn das System ausgeglichen ist, ist der Wert der algebraischen Summe aller Spannungen um das Netz bei der Delta-Verbindung Null. Wenn ein Anschluss in den Dreieckspannungen offen ist, besteht keine Chance, dass Ströme mit Grundfrequenz um das geschlossene Netz fliessen. Drehstrom ist in diesem Phasenstrang also nicht möglich.

Was versteht man unter einer Sternschaltung und was ist mit dem Stern gemeint?

Bei der Sternverbindung sind die Anschlusspunkte (entweder der Anfang oder das Ende) der drei Wicklungen mit einem gemeinsamen Punkt verbunden, der als Stern oder Neutralpunkt bezeichnet wird. Oft wird die Sternschaltung verwendet, um eine höhere Leistung zu erzielen. Die drei Leitungsleiter verlaufen von den verbleibenden drei freien Anschlüssen, die als Aussenleiter bezeichnet werden.

Die Drähte werden zum externen Stromkreis geführt, woraus sich ein dreiphasiges System mit drei Drahtsternen ergibt. Manchmal wird jedoch ein vierter Draht vom Sternpunkt zum externen Stromkreis geführt, der als Neutralleiter bezeichnet wird und dreiphasige Systeme mit vier Drahtsternen bildet. Der Verkettungsfaktor kann bei einer Sternschaltung also höher sein.

Wie läuft ein 3-Phasen-System genau ab?

Bei einer Delta- oder Mesh-Verbindung wird der fertige Anschluss eines Systems mit dem Startanschluss der anderen Phase verbunden, wodurch ein geschlossenes Drehstromsystem entsteht. Die drei Leitungen verlaufen von den drei Verbindungsstellen des Netzes weg, die als Leitungsanschlüsse bezeichnet werden. Um die Delta-Verbindungen im eigenen Typenschild zu erhalten, ist a2 mit b1 verbunden, b2 ist c1 und c2 mit a1. Die drei Leiter R, Y und B verlaufen von den drei als Leitungsleiter bekannten Übergängen. Der durch jede Phase fliessende Strom wird als Phasenstrom (Iph) bezeichnet und der durch jeden Leitungsleiter fliessende Strom als Leitungsstrom (IL). Die Spannung an jeder Phase ist die Phasenspannung (Eph) bezeichnet und die Spannung an zwei Leitungsleitern wird Netzspannung (EL) genannt.

Wie lautet die Rechenformel für Motoren mit Dreieckschaltung?

Bei der Dreieckschaltung wird immer ein Spulenanschluss mit dem Spulenanschluss einer dritten Spule verbunden. An den so entstandenen drei Punkten werden die drei Aussenleiter L1, L2 und L3 angeschlossen. Im Gegensatz zur Sternschaltung fällt der Neutralleiter hier weg. Berechnet wird der Wert der Leistung folgendermassen:

  • I Aussenleiterstrom, Leiterstrom: I1, I2, I3
  • IStr Strangstrom: I12, I23, I31
  • U Aussenleiterspannung, Leiterspannung, Nennspannung: U12, U23, U31
  • UStr Strangspannung: U12, U23, U31

Bei der Dreieckschaltung sind die Aussenleiterspannungen U genauso gross wie die Strangspannungen UStr.

  • U = UStr

Bei der Dreieckschaltung sind die Aussenleiterströme I um den Wert Wurzel 3 höher als die -Strangströme IStr.

  • I = Wurzel 3• IStr

Der Wert Wurzel 3 wird als Verkettungsfaktor bezeichnet. Dieser entspricht in etwa dem Wert 1,73.

Was sind die Vorteile einer Dreieckschaltung bei der Leistung und anderen Aspekten?

  • Eine Dreieckschaltung ist einfach zu konstruieren und reicht für viele Motoren aus.
  • Es müssen nur zwei Transformatoren installiert werden.
  • Die Kapazität kann erhöht werden, indem einfach ein dritter Transformator ähnlicher Grösse statt zwei bis drei grösseren Transformatoren installiert wird.

Bringt eine Dreieckschaltung auch Nachteile mit sich?

Wie alle technischen Konstrukte, so hat auch die Dreieckschaltung Nachteile. Zu ihnen gehören:

  • Während die Spannungen von Leitung zu Leitung gleich sind, haben die Spannungen von Leitung zu Neutral zwei Phasen, die gleich sind, und eine Phase, die etwa 1,7-mal grösser ist.
  • Unausgeglichene einphasige Lasten können Spannungsschwankungen und eine zusätzliche, ungleichmässige Transformatorheizung verursachen.
  • Eine offene Dreieckschaltung hat nur 58 Prozent der Kapazität eines vollständigen Satzes von drei Transformatoren, was einer Verringerung des tatsächlichen Kapazitätsereignisses um 42 Prozent entspricht, obwohl die installierte Kapazität nur um 33 Prozent abnimmt.

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