Sternschaltung – Aufbau, Funktion und Vorteile

Was ist eine Sternschaltung?

Das Sternverbindungssystem (Y-System) wird auch als Dreiphasen-Vierleitersystem bezeichnet und ist das bevorzugte System für die Verteilung von Wechselstrom. Für dessen Übertragung wird im Allgemeinen eine Delta-Verbindung verwendet. In einem Sternverbindungssystem sind die Enden von drei Spulen miteinander verbunden, um den Neutralpunkt zu bilden oder die Sternverbindung wird erhalten, indem ähnliche Enden der drei Spulen miteinander verbunden werden. Die anderen Enden sind mit den Leitungsdrähten verbunden. Der gemeinsame Punkt wird als neutraler Punkt oder Sternpunkt bezeichnet, der durch den Buchstaben N dargestellt wird.

Wann wird die Sternschaltung in der Elektrotechnik verwendet?

Bei der Sternverbindung gibt es vier Drähte. Drei Drähte sind Phasendraht und der vierte ist neutral und wird vom Sternpunkt eingenommen. Die Sternverbindung wird für die Kraftübertragung über grosse Entfernungen bevorzugt, da sie einen Neutralpunkt hat. Insbesondere für Wechselstrom eignet sie sich deshalb hervorragend.

Wie ist die Sternschaltung mit Sternpunkt und Neutralleiter aufgebaut?

Wenn durch alle drei Phasen der gleiche Strom fliesst, spricht man von einem ausgeglichenen Strom. Wenn der Strom jedoch in keiner Phase gleich ist, dann handelt es sich um unsymmetrischen Strom. In diesem Fall fliesst im ausgeglichenen Zustand kein Strom durch die neutrale Leitung und der neutrale Anschluss wird nicht verwendet. Wenn jedoch im dreiphasigen Stromkreis ein unsymmetrischer Strom fliesst, spielt der Neutralleiter eine entscheidende Rolle. Es führt den unsymmetrischen Strom der drei Strangströme l1, l2 und l3 zur Erde und schützt den Transformator. Unsymmetrischer Strom wirkt sich auf den Transformator aus und kann ich auch beschädigen. Für diesen Stern wird die Sternverbindung für die Fernübertragung bevorzugt.

Was ist der Unterschied zwischen einer Stern- und einer Dreieckschaltung?

Die Unterschiede zwischen Stern- und Dreieckschaltung liegen in einer ganzen Reihe von Faktoren. Die wichtigsten sind:

• die grundlegende Definition der Verbindungen
• die Existenz eines Neutralpunktes
• die Verbindung der Klemmen
• die Beziehung zwischen Netzstrom und Phasenstrom sowie zwischen Netzspannung und Phasenspannung
• die Geschwindigkeit sowie der Isolationsgrad
• die Anzahl der Windungen
• die Art des Systems und der Netzwerknutzung

Wie zeigt sich der Unterschied zwischen Stern- und Dreieckschaltung bei der Erzeugung von Strom?

Bei einer Sternverbindung gibt es einen Neutralleiter, das heisst, Start- und Endpunktende der drei Spulen sind mit einem gemeinsamen Punkt verbunden. In der Dreiecks-Verbindung gibt es keinen neutralen Punkt. Das Ende jeder Spule ist mit dem Startpunkt der anderen Spule verbunden, was bedeutet, dass die gegenüberliegenden Anschlüsse der Spulen miteinander verbunden sind. Daraus folgt:

• Bei der Sternverbindung ist der Leitungsstrom gleich dem Phasenstrom, während bei der Dreieckverbindung der Leitungsstrom gleich dem Dreifachen des Phasenstroms ist
• Bei der Sternschaltung entspricht die Netzspannung dem Dreifachen der Phasenspannung, während bei der Dreieckschaltung die Netzspannung der Phasenspannung entspricht
• Die Drehzahl der sternförmig verbundenen Motoren ist langsam, da sie 1 / √3 der Spannung empfangen, aber die Drehzahl der dreieckgeschalteten Motoren ist hoch, da jede Phase die Summe der Netzspannung erhält
• In der Sternverbindung ist die Phasenspannung so niedrig wie das 1 / √3-fache der Netzspannung, während in der Dreieckschaltung die Phasenspannung gleich der Netzspannung ist
• Sternverbindungen werden hauptsächlich für das Stromübertragungsnetz für grössere Entfernungen benötigt, während Delta-Verbindungen hauptsächlich in Verteilungsnetzen und für kürzere Entfernungen verwendet werden
• Bei einer Sternverbindung erhält jede Wicklung 230 Volt, bei einer Deltaverbindung 415 Volt

Welche Vorteile bietet eine Sternschaltung in der Elektrotechnik?

In einer Sternverbindung ist die Phasenspannung

• Vph = VL / (3) ½

Da die induzierte EMK in der Primärwicklung eines Generators direkt proportional zur Anzahl der Windungen ist, benötigt ein Generator mit Sternschaltung weniger Windungen als ein Generator mit Dreieckschaltung bei gleicher Spannung. Das heisst:

• Bei gleicher Netzspannung benötigt ein Sterngenerator weniger Isolierung als ein Dreieckgenerator
• Aus den oben genannten Gründen sind Dreiphasengeneratoren zudem im Allgemeinen sternförmig verbunden
• In einer Sternschaltung ergibt sich ein 3-Phasen- und 4-Draht-System. Dies ermöglicht die Verwendung von zwei Spannungen (Phasenspannung sowie Netzspannung)
• Bei einer Sternschaltung kann der Sternpunkt geerdet werden. Eine solche Massnahme bietet viele Vorteile in puncto Sicherheit.

Welche Methode ist bei einem Drehstromsystem zu bevorzugen?

Die Auswahl des richtigen Drehstromsystems hängt in erster Linie vom Standort und von dem jeweiligen Gebrauch ab. Ob eine Sternspannung oder eine Strangspannung erforderlich ist, gilt es mittels des sogenannten Verkettungsfaktors und weiterer Wicklungen zu überprüfen. Des Weiteren müssen vorhandene Aussenleiter und Phasenstränge zum Drehstrom passen, der installiert werden soll. Wenn du unsicher bist oder nur über Grundlagen und Grundkenntnisse in der Elektrotechnik verfügst, solltest du dich hier von einem Fachmann beraten lassen.