Leider unterstützen wir Internet Explorer nicht mehr.

Bitte verwenden Sie Microsoft Edge, Google Chrome oder Firefox.

Zurück zur Artikelübersicht

Wechselspannungen – die häufigsten Fragen und Antworten

Wenn es um Energieübertragung geht, dann haben wir es meist mit Wechselspannungen zu tun. Deren zeitlicher Verlauf kann bizarre Formen annehmen wie etwa rechteckig oder dreieckig. Am häufigsten begegnet uns aber die sinusförmige Wechselspannung, die auch jeder zu Hause in der Steckdose hat. Wechselstrom und Wechselspannung sind uns im Alltag vertraut, haben aber einige interessante Besonderheiten und Kenngrössen, die du kennen solltest. Wir haben hier für dich die Antworten auf die spannendsten Fragen zusammengestellt.

Was ist der Unterschied zwischen einer Wechselspannung und einer Gleichspannung?

  • Bei einer Gleichspannung ändert sich die Polarität nicht. Der Strom fliesst also in einem Stromkreis immer in die gleiche Richtung. Handelt es sich um reine Gleichspannung, ist die Spannung immer konstant, was in einem Zeit-Spannungs-Diagramm einer Geraden entspricht.
  • Es gibt aber auch pulsierende Gleichströme. Bei diesen ändert sich die Spannung im zeitlichen Verlauf periodisch, ohne jedoch dabei die Polarität zu wechseln.
  • Bei einer Wechselspannung ändert sich die Polarität in regelmässigen Abständen, weshalb sich auch der Stromfluss umkehrt.
  • Definitionsgemäss ist dabei der Mittelwert der Spannung null, sonst würde es sich um eine Mischspannung handeln.

In vielen Anwendungsfällen hat man es mit sinusförmigen Spannungsverläufen zu tun, so etwa bei der Energieübertragung. In der Steuerungstechnik trifft man aber auch auf rechteckige oder dreieckige Spannungsverläufe.

Was sind Periode und Frequenz einer Wechselspannung?

Zwischen diesen beiden Grössen besteht ein enger Zusammenhang. Die Periode ist die kleinste Zeiteinheit einer Schwingung. Sie umfasst den positiven als auch den negativen Schwingungsanteil. Genau in der Mitte der Periode, also nach der ersten Halbwelle, wechselt die Polarität. Während der Schwingung ändert sich bei einer sinusförmigen Wechselspannung zudem stetig der Augenblickswert. Er steigt während der ersten Viertelwelle, hat im Scheitelpunkt seinen Maximalwert und fällt dann während der zweiten Viertelwelle stetig ab bis auf null. Während der zweiten Halbwelle geschieht dies im negativen Bereich des Spannungs-Zeit-Diagramms. Die Frequenz gibt nun an, wie oft in der Sekunde eine ganze Schwingung stattfindet. Bei einer Periodendauer von 20 Millisekunden wären das 50 Mal in der Sekunde, also 50 Hertz. Das ist auch die Frequenz in unserem Stromnetz.

Was ist eine Mischspannung?

Eine Mischspannung ist eine von einer Gleichspannung überlagerte Wechselspannung. Ihr zeitlicher Mittelwert ist daher nicht null wie bei einer reinen Wechselspannung. Man erzeugt eine Mischspannung durch die Zusammenschaltung einer Gleich- mit einer Wechselspannungsquelle.

Warum kommt Wechselstrom und kein Gleichstrom aus der Steckdose?

Das hat vor allem historische Gründe. Das Hauptproblem beim Energietransport über weite Strecken ist der Verlust auf den Stromkabeln. Hohe Stromstärken würden auf der Leitung einen Spannungsabfall und Wärmeverluste entstehen lassen. Für den Transport des Stroms vom Kraftwerk zu den Verbrauchern muss die Spannung daher auf viele tausend Volt hochtransformiert werden. So lässt sich eine grosse Leistung mit geringer Stromstärke übertragen. Als Anfang des 20. Jahrhunderts die ersten Stromnetze gebaut wurden, hatte man nur die Möglichkeit, Hochspannungen mit Transformatoren zu erzeugen, und dafür benötigte man Wechselstrom. Aufgrund der technischen Entwicklung ist es heute jedoch auch möglich, hohe Gleichspannungen zu erzeugen. Da die Verluste auf der Leitung mit Gleichspannung geringer sind, stellt diese Technik heutzutage eine Alternative bei der Energieübertragung auf grossen Entfernungen dar.

Was ist der Unterschied zwischen Mittelwert und Gleichrichtwert?

Bei Wechselspannungen ist der Mittelwert null und somit ohne Aussagekraft. Eine bessere Beschreibung von Wechselspannungen ermöglicht hingegen der Gleichrichtwert. Er gibt an, welche Gleichspannung im zeitlichen Mittel die gleiche Ladungsmenge (aber nicht die gleiche Leistung!) überträgt. Geometrisch betrachtet klappt man dabei gedanklich die negative Halbwelle nach oben in den positiven Bereich. Der Flächeninhalt unter den beiden Kurven entspricht dann dem Gleichrichtwert. Formal bildet man das Integral des Betrages der Spannungsfunktion über eine Periode. Bei Sinusspannungen kann man den Gleichrichtwert leicht errechnen, indem man den Scheitelwert mit dem Faktor 2/Pi (oder 0,6366) multipliziert.

Was ist der Effektivwert?

Interessieren wir uns für die übertragene Leistung von Wechselspannungen, benötigen wir deren Effektivwert. Dieser gibt den Äquivalenzwert zu einer Gleichspannung an, bei der ein ohmscher Widerstand genauso viel Leistung umsetzt (also Wärme abgibt). Mathematisch gesehen, handelt es sich dabei um den quadratischen Mittelwert der Augenblicksspannungen. Bei sinusförmigen Spannungen ist der Effektivwert um den Faktor 1,414 (Wurzel aus 2) kleiner als der Scheitelwert. Bei 230 Volt Netzspannung beträgt der Scheitelwert somit etwa 325 Volt.

Was ist Drehstrom?

Drehstrom, oder auch Dreiphasen-Wechselstrom, ist die häufigste Art der Energieübertragung in Stromnetzen. Statt einem stromführenden Leiter gibt es drei, deren Spannungsverläufe untereinander um 120 Grad (also dem Drittel einer Periode) phasenverschoben sind. Die Summe der drei Wechselspannungen ist auf diese Weise null. Die Bezeichnung Drehstrom kommt daher, dass der Strom von einem Drehstromgenerator im Kraftwerk erzeugt wird und man das Drehfeld für den Antrieb von Motoren nutzen kann. Verbraucher können sowohl in Stern- als auch in Dreieckschaltung betrieben werden, wodurch sich dann die in unserem Stromnetz üblichen Spannungen von 230 Volt (normale Steckdose) und 400 Volt (Motor, Elektroherd) ergeben.

Das könnte dich auch interessieren

Glasfaserausbau Schweiz: Wie gut ist schnelles Internet über Glasfaseranschluss verfügbar?

Alles dreht sich um das Internet: Videokonferenzen, Online-Shopping, Streaming und Fernunterricht erfordern eine leistungsstarke Internetverbindung, die hohe Datenraten handhaben kann. In der Kommunikation, sowohl beruflich als auch privat, spielt das schnelle Internet via Glasfasernetz ebenfalls eine wichtige Rolle. Aber sind schon alle Gemeinden mit Glasfasernanschluss versorgt? Welche Geschwindigkeiten kannst du da überhaupt abrufen? Und wie funktioniert die Technologie hinter dem Glasfaserkabel? Wir beantworten die häufigsten Fragen zum Glasfaserausbau Schweiz kurz und leicht verständlich!

Supraleitungen: die Magie der schwebenden Gegenstände ohne äusseren Einfluss!

Es klingt wie Magie, ist aber Realität. Ein Metallkörper schwebt scheinbar schwerelose im Raum, ohne jedweden äusseren Einfluss. Dieses Bild eines Supraleiters begeistert nicht nur Science-Fiction Fans, sondern gehört mittlerweile in jeder Physikoberstufe zum Lehrplan. Die Details dahinter klingen nahezu so fantastisch wie der Vorgang selbst, den die Welt übrigens bereits am 8. April 1911 zum ersten Mal bestaunen durfte. Mit der Abkühlung von Quecksilber auf vier Grad über absolut Null (minus 269 Grad Celsius), gelang dem niederländischen Physiker und Nobelpreisträger Heike Kamerlingh Onnes die Sensation: Der elektrische Widerstand des Metalls ging auch gleich null, der Supraleiter war geboren.

Aussensteckdosen: Stromversorgung im eigenen Garten gesichert

Möchtest du deinen Garten, die Terrasse oder den Balkon möglichst gemütlich gestalten? Dann sollte die passende Beleuchtung nicht fehlen. Wichtig ist, dass du dich für spezielle Produkte für den Aussenbereich entscheidest. Sie sollten also über die geeignete Schutzart und Schutzklasse verfügen und zumindest spritzwassergeschützt sein. Das gilt nicht nur für die Leuchten, sondern auch für die Aussensteckdosen. Gartensteckdosen, die besonders hochwertig und langlebig sind, erhältst du von zahlreichen führenden Herstellern. Auf der Internetpräsenz dieser Marken gibt es auch Informationen zu Aussensteckdosen und deren Verwendung generell. Das Wichtigste zum Thema erfährst du schon einmal hier.

Ohne Unterputzdosen kommt keine zeitgemässe Elektroinstallation aus

Die Verlegung von elektrischen Leitungen unter Putz ist heute allgemeiner Standard. In jedem Haus versehen zahlreiche Unterputzdosen ihren Dienst, ohne jemals gesehen zu werden. Viele bleiben sogar während ihrer gesamten Lebensdauer von den Hausbewohnern unentdeckt. Das ist ein sicheres Zeichen dafür, dass der Elektriker, der sie eingebaut hat, sein Handwerk beherrschte. Unterputzdosen kommen überall dort zum Einsatz, wo Schalter oder Steckdosen installiert sind, oder sie sitzen als Verteilerdosen dort in den Wänden, wo verschiedene Leitungen miteinander verbunden sind. Treten keine Fehler auf und nimmt der Hausbesitzer keine Veränderungen vor, bleiben Unterputzdosen immer unangetastet.

Stromverbrauch Haushalt Schweiz: Energieverbrauch und Stromkosten senken leicht gemacht

Kühlschrank und Fernseher, PC und Laptop, die Spülmaschine und immer öfter auch das Elektroauto: Ohne Elektrizität geht nichts in Schweizer Haushalten. Strom spielt eine entscheidende Rolle in allen Bereichen unseres Alltags – und die Stromkosten machen einen wichtigen Posten in der monatlichen Abrechnung eines Privathaushalts aus. Deshalb lohnt sich ein Blick auf Stromrechnung und Einsparmöglichkeiten. Wie kann ich die Kosten für Elektrizität reduzieren, welche Geräte ziehen am meisten Energie aus der Steckdose, und wie viel Strom braucht ein durchschnittlicher Haushalt in der Schweiz? Wir haben uns die häufigsten Fragen rund ums Thema Stromverbrauch von Haushalten in der Schweiz angeschaut.

Solarpanels Leistung – Wissenswertes zum Sonnenstrom

Mit Solarmodulen auf deinem Dach trägst du zur Nutzung erneuerbarer Energien und zum Umweltschutz bei. Solarpanels ermöglichen es je nach Sonnenlicht, den Eigenverbrauch zu decken. Dabei spielen die Ausrichtung deines Dachs und das Wetter eine wichtige Rolle. Wenn deine Solarzellen mehr Energie produzieren, als du verbrauchst, kannst du den Strom in das Energienetz einspeisen und dafür Kompensation erhalten. In diesem Beitrag erfährst du, was eine Solarzelle ist, wozu sie dient und mit welcher Leistung der Solarpanels du rechnen kannst. Zudem erklären wir dir, welche Erträge realistisch sind und wie viele Solarzellen du benötigst, um per Photovoltaikanlage ausreichend Leistung zu generieren.