Netzwerk aus motor und lampen

Technik Elektronik & Elektrotechnik
1

hi zusammen,

habe folgende aufgabe getellt bekommen und komme nicht weiter, da ich nicht weiß, wie der motor anzusehen ist (ob als quelle oder als verbraucher). hier die aufgabe:

30 lampen zu je 60 w und ein 25 kw motor (baustellenmotor, mit wirkunggrad 80%) sind über ein kupferkabel mit 6 mm durchmesser an die 1,6 km entfernte verteilerstation angeschlossen. der motor und die lampen benötigen 220 v spannung.

a) stromstärke?
b) verlustleistung bei übertragung
c) verlustleistung insgesamt
d) spannungsabfall in der leitung
e) spannung in verteilerstation

drangesetzt hab ich mich schon. um den motor und die lampen mit 200v zu versorgen können diese alle parallel geschaltet werden. um den strom zu errechnen müsste man durch nur die gesamtleistung der verbraucher (lampen und motor) zusammenaddieren und durch die spannung 200 v teilen, oder lieg ich falsch? wenn nun der motor auch einen strom liefert, wie ist der zu berücksichtigen? komme da nicht weiter. wäre für hilfe sehr dankbar.

gruß,
tommy

2

Moin,

Als „Student Elektrotechnik“, sollte man der deutschen Grammatik mächtig sein.
Dann versteht man auch solch eine Aufgabe.
…

30 lampen zu je 60 W und ein 25 k W motor (baustellenmotor, mit
wirkunggrad 80%) sind über ein kupferkabel mit 6 mm
durchmesser an die 1,6 km entfernte verteilerstation
angeschlossen.
der motor und die lampen benötigen 220 V spannung.

Und auch „SI-Einheiten und Abgeleitete SI-Einheiten mit besonderem Namen“ richtig schreiben.
http://de.wikipedia.org/wiki/Internationales_Einheit…

…um den strom zu errechnen müsste man durch nur die
gesamtleistung der verbraucher (lampen und motor)
zusammenaddieren und durch die spannung 200 V teilen, oder
lieg ich falsch?

Tabellenbuch nicht gefunden?

Ohmsches Gesetz
http://www.schaltungsbuch.de/norm048.html#wp1352697
Elektrische Leistung
http://www.schaltungsbuch.de/norm051.html
Spannungsfall
http://www.schaltungsbuch.de/norm054.html
Elektrische Leistung von Motoren
http://www.schaltungsbuch.de/norm056.html

wenn nun der motor auch einen strom liefert,

Wäre es ein Generator und kein Motor!

… wäre für hilfe sehr dankbar.
gruß,
tommy

Lösen mußt Du die Hausaufgabe schon selber.
http://www.wer-weiss-was.de/app/service/board_navi?j…

mfg
W.

3

danke für die hinweise hinsichtlich der grammatik. vielleicht sollte ich das nächste mal die aufgabenstellung in ihre grammatikalischen bestandteile zerlegen, dann wird die lösung sicher von alleine kommen. was allerdings an 220 V falsch sein soll, versteh ich bis jetzt noch nicht. dass der standard heute 230 V ist, ist mir selber bewusst.

aber dein kommentag hatte sogar etwas hilfreiches. mir war nicht bewusst, dass ein motor nicht zwangsläufig ein generator ist. heißt also, dass er die 25 kW liefert, aber nicht für dieses netzwerk. er verbraucht 25 KW / 0,8 - also 31.250 W. dann hat die leitung noch selber einen widerstand, der doppelt zu berechnen ist, einmal auf dem hinweg, einmal auf dem rückweg, korrekt?

damit komme ich dann auf ein ergebnis (nach errechnung des ersatzwiderstandes), und zwar 65,8 A für die stromstärke. bin allerdings nicht sicher, ob das richtig ist…

trotzdem danke für deine antwort…

tommy

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4

Moin,
oder Hallo, das nennt man Begrüßung und ist hier im Forum üblich.

  1. Ist es für das Lesen von Fragen, erheblich einfacher(besser lesbar),
    wenn die in Deutschland übliche, Groß- und Kleinschreibung und vernünftige Interpunktion,
    benutzt wird, nicht nur in Bezug auf Eigen- und Einheiten-Namen.
    Oder klemmt auf Deiner Tastatur die Shift-Taste?

danke für die hinweise hinsichtlich der grammatik. …
dann wird die lösung sicher von alleine kommen.

Nein, aber richtig lesen hilft, grammatikalische Kenntnisse vorausgesetzt,
die Aufgabe und den Zusammenhang der Fragen zu verstehen.

was allerdings an 220 V falsch sein
soll, versteh ich bis jetzt noch nicht. dass der standard
heute 230 V ist, ist mir selber bewusst.

30 lampen zu je 60 w und ein 25 kw motor (baustellenmotor, mit wirkunggrad 80%)
220 v spannung

Kopiert, aus deinem Start-Post. Fällt Dir jetzt was auf?!

aber dein kommentag hatte sogar etwas hilfreiches.

Kommentar ?

mir war
nicht bewusst, dass ein motor nicht zwangsläufig ein generator
ist. heißt also, dass er die 25 kW liefert,

Doch, aber an der Motorwelle.

aber nicht für dieses netzwerk. er verbraucht 25 k W / 0,8 - also 31.250 W.

η = Wirkunggrad = P1 / P2 x 100%

P1 = an der Welle des Motors abgegebene mechanische Leistung gemäß Leistungsschild
P2 = aufgenommene elektr. Leistung

cosφ = Leistungsfaktor = P / S
P1 = Wirkleistung = U x I x cosφ x η = 25kW

Energie wird nie verbraucht, nur benutzt/ genutzt(Grundlagen - Physik; Energieerhaltung
Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden.).

dann hat die leitung noch selber einen widerstand, der doppelt
zu berechnen ist, einmal auf dem hinweg, einmal auf dem
rückweg, korrekt?

Ja.

damit komme ich dann auf ein ergebnis (nach errechnung des
ersatzwiderstandes), und zwar 65,8 A für die stromstärke.

? Wie bist Du auf diesen Wert gekommen?
Rechnenweg darstellen.

bin allerdings nicht sicher, ob das richtig ist…

Ich auch nicht. :wink:)

a) stromstärke?

Bei 220V (Bemeßungspannung für diese Aufgabe), muß zuerst errechnet werden.
Lampenstrom = 8,2A
Motorstrom = ???,?A

b) verlustleistung bei übertragung
c) verlustleistung insgesamt
d) spannungsabfall in der leitung
e) spannung in verteilerstation

Elektrische Leistung von Motoren
http://www.schaltungsbuch.de/norm056.html

tommy

mfg
W.

5

Guten Tag,

dann werde ich diesmal zusehen, dass sämtliche grammatikalischen Regeln eingehalten und Interpunktionen korrekt verwendet werden. :smile:

Zum Thema 65 A: das war sicher falsch. Ich nahm nämlich an, dass die Verteilerstation 220 V liefert. Tut sie aber nicht, da die Lampen und der Motos jeweils eine Spannung von 220 V benötigen, über die Zu- und Rückleitung jedoch jeweils eine Spannung abfällt. Somit muss die Spannung, die die Verteilerstation liefern muss, größer sein. korrekt?

Der Ansatz sieht also dann wie folgt aus: Man nimmt erst an, dass sowohl an den Lampen, als auch am Motor 220 V anliegen. Somit ergibt sich aus P / U = I für die Lampen jeweils 0,163 A (30 x 0,163 A = 4,89 A) und für den Motor 142 A (Wenn er 25.000 W leistet und einen Wirkungsgrad von 80 % hat, bedeutet es dann nicht, dass dieser unter Volllast 31.250 W aufnimmt, davon 20% in Wärme umwandelt und 25kW an die Welle weitergibt?). Aus der Addition der beiden Ströme ergibt sich ein Gesamtstrom, der sich auf 146,89 A beläuft. Das erscheint mir recht viel… Ist das korrekt?

Mithilfe der Formel R = rho * l / A (rho_Kupfer = 0,017 Ohm mm²/m) ergibt sich für ein Leitungsweg ein Widerstand von 962 mO (Milliohm).

Über U = R * I ergibt sich für die Leitungen ein Spannungsabfall von jeweils 141 V. (!) Somit wäre dann die Verteilerspannung U_0 = (2 * 141 V) + 220 V = 502 V (2. Kirchhoff). Ist das richtig?

Danke für deine Hilfe! Für korrekte Interpunktion gebe ich aber immer noch keine Garantie. War nie Fan von Kommata.

Gruß,
tommy

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

6

Moin,
…

Ich nahm nämlich an, dass die Verteilerstation 220 V liefert.

Doch, die speist nur 220V ein.
…

Somit muss die Spannung, die die Verteilerstation liefern muss, größer sein.
korrekt?

Nein.
Hintergrund der Berechnung ist ein Anderer.
Kabel und Leitungen müssen mit Überstromschutzorganen gegen zu hohe Erwärmung geschützt werden, die sowohl durch betriebsmäßige Überlastung als auch durch vollkommenen Kurzschlussschutz auftreten kann.

Aus der TAB 2000(Technische Anschlußbedingungen
für den Anschluß an das Niederspannungsnetz):
6.2.4 Spannungsfall
Im Hauptstromversorgungssystem darf der Spannungsfall folgende Werte nicht überschreiten:
Leistungsbedarf zulässiger Spannungsfall
bis 100 kVA 0,50 %
über 100 bis 250 kVA 1,00 %
über 250 bis 400 kVA 1,25 %
über 400 kVA 1,50 %
http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsabfall

Der Ansatz sieht also dann wie folgt aus: Man nimmt erst an,
dass sowohl an den Lampen, als auch am Motor 220 V anliegen.
Somit ergibt sich aus P / U = I für die Lampen jeweils 0,163 A
(30 x 0,163 A = 4,89 A)

Nein, da hast Du irgendwas falsch gerechnet.
60W / 220V = 0,272A x 30 = 8,1818A ~ 8,2A

und für den Motor 142 A
(Wenn er 25.000 W leistet und einen Wirkungsgrad von 80 % hat, bedeutet es dann nicht,
dass dieser unter NennVolllast 31.250 W aufnimmt,
davon 20% in Wärme umwandelt und 25kW an die Welle
weitergibt?).

Ja.
http://de.wikipedia.org/wiki/Wirkungsgrad
…
Kupferleitung d=6mm ≈ A=28,274 mm2
Leitungswiderstand/ km = 0,6154Ω bei 15°C
0,98464Ω bei 1,6km x2 = 1,96928Ω

 Spannungsfall wenn Leistung bekannt:
 2 x l x P
ΔU = ---------- = [V]
 χ x A x U




 Querschnittsbestimmung nach Spannungsfall:
 2 x l x P
A = --------- [mm<sup>2</sup>] 
 χ x u x U

l = Einfache Länge [m] der Leitung;
A = Querschnitt [mm<sup>2</sup>] des Einzelleiters; 
u = Spannungsfall [V]
χ = Leitfähigkeit Kupfer = 57 m/Ωmm<sup>2</sup>

http://www.schaltungsbuch.de/norm055.html

Gruß,
tommy

mfg
W.

7

habe folgende aufgabe getellt bekommen und komme nicht weiter,
da ich nicht weiß, wie der motor anzusehen ist (ob als quelle
oder als verbraucher).

Im Ernst?
Überleg mal, was die Aufgabe des Motors ist.
Kommt hinten mechanische Arbeit raus und geht vorne Strom rein? - Dann Verbraucher.
Wenn hinten 2000 Hamster im Laufrad den Motor antreiben und vorne Energie raus kommt, dann isses nen Generator und somit eine Quelle.

hier die aufgabe:

30 lampen zu je 60 w und ein 25 kw motor (baustellenmotor, mit
wirkunggrad 80%)

Hier fehlt der Blindleistungsfaktor. Abgesehen davon sollte man wissen, ob das ein Drehstrom- oder Wechselstrommotor ist. Und man sollte wissen, mit wie viel kW der Motor überhaupt belastet wird.
Ein solcher Motor (in der Realität) wird ein Drehstrommotor sein.

sind über ein kupferkabel mit 6 mm

Auf den ersten Blick: VIEEL zu dünn…

durchmesser an die 1,6 km entfernte verteilerstation
angeschlossen.

…und VIEEEEL zu lang!

der motor und die lampen benötigen 220 v
spannung.

Ein realer Motor dieser Größenordnung wird eher 400V Spulenspannung benötigen.

a) stromstärke?

Rund 50A nach Faustregel, die bräuchte der Motor bei Volllast.
Aber der Innenwiderstand der Leitung macht da nen Strich durch die Rechnung!

b) verlustleistung bei übertragung

Mit obigen Angaben nicht zu berechnen.

c) verlustleistung insgesamt

Insgesamt? Soll da der Wirkungsgrad des Motors noch hinzugerechnet werden? Dann evtl. aber auch der Wirkungsgrad der Glühlampen, oder?

d) spannungsabfall in der leitung

Spannungsfall. Ohne ab.

e) spannung in verteilerstation

Innenwiderstand der Stromquelle?
Nennspannung der Stromquelle?

Die ganze Aufgabe ist was fürn Ars** und ohne weite Erläuterungen nicht lösbar.

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mal im ernst. ich glaube, hier ist nicht das richtige forum sowas zu posten… hier ist die aufgabenstellung wortwörtlich (1. Semester elektrotechnik):

30 Lampen zu je 60 W und ein 25 kW-Motor (Baustellenmotor, mü = 80 %) sind über ein Kupferkabel mit 6mm Durchmesser an die 1,6 km entfernte Verteilerstation angeschlossen. Der Motor und die Lampen müssen mit 220 V betrieben werden.

a) Welche Stromstärke fließt?
b) Wieviel Leistung geht bei der Übertragung verloren?
c) Wieviel Leistung geht insgesamt verloren?
d) Wie groß ist der Spannungsabfall in der Leitung?
e) Welche Spannung muss in der Verteilerstation vorhanden sein?

Hier wird nichts erwähnt von Blind- oder Scheinleistung, Dreh- oder Wechselstrommotor, irgendwelchen Normen und Tabellen die man berücksichtigen muss… „Einfach“ nur P = U * I, U = R * I ein bisschen Kirchhoff und das wars. Mit diesen simplen Sachen sollte die Augabe zu erledigen sein.

Trotzdem. Vielen Dank für deine/eure Hilfe.

tommy

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

9

mal im ernst. ich glaube, hier ist nicht das richtige forum
sowas zu posten… hier ist die aufgabenstellung wortwörtlich
(1. Semester elektrotechnik):

OK, das hilft, das verlangte Niveau einzuschätzen.

30 Lampen zu je 60 W und ein 25 kW-Motor (Baustellenmotor, mü
= 80 %) sind über ein Kupferkabel mit 6mm Durchmesser an die
1,6 km entfernte Verteilerstation angeschlossen. Der Motor und
die Lampen müssen mit 220 V betrieben werden.

Dann gehen wir mal von einem Wechselstrommotor aus (Unsinn, aber egal).
25kW Motor mit Wirkungsgrad 0,8 = X Watt Aufnahme. Da cos(phi) nicht angegeben, denken wir mal er sei 1 (auch Unsinn).
30 Lampen mit 60W = Y Watt Aufnahme.
Also Summe X+Y = Z Watt Leistung, wenn an 220V (Unsinn) betrieben.
Daraus Widerstand berechnen (Ohmsches Gesetz).
Nun den Widerstand der Zuleitung berechnen - das kannst Du. Beachte, dass der Strom hin und zurück fließt!

a) Welche Stromstärke fließt?

Ohmsches Gesetz. Man addiere Widerstand der Verbraucher und der Leitung! Man nehme an, dass an der Verteilstation 220V zur Verfügung stehen!

b) Wieviel Leistung geht bei der Übertragung verloren?

Auch simpel. Stromstärke mal (Widerstand der Leitung)².

c) Wieviel Leistung geht insgesamt verloren?

Fraglich. Hier soll wohl der Wirkungsgrad des Motors berücksichtigt werden, also 20% Verlust des Motors berücksichtigen. Dazu einfach mal annehmen, dass der Motor trotz massiver Unterspannung immer noch mit 25kW belastet wird und dann immer noch 20% Verluste hat. Ist zwar Unsinn, aber - Egal. Oder so tun, als ob der Motor ein Ohmscher Verbraucher sei. Dann seine aufgenommene Leistung (Rmotor ist bekannt, Umotor ist 220V minus Spannungsfall) berechnen. Das wäre noch gröberer Unfug, aber egal.

d) Wie groß ist der Spannungsabfall in der Leitung?

Na, das ist ja einfach.

e) Welche Spannung muss in der Verteilerstation vorhanden
sein?

OHA! Jetzt wird das wichtigste erst gesagt! Die Verteilerstation soll so bemessen werden, dass hinten noch 220V rauskommen!

So, jetzt habe ich das erst jetzt gelesen, damit wird das zuerst geschriebene komplett hinfällig. Hab keinen Bock mehr, zumal die Aufgabe völlig daneben ist.

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Moin,

30 Lampen zu je 60 W und ein 25 kW-Motor (Baustellenmotor, mü
= 80 %) sind über ein Kupferkabel mit 6mm Durchmesser an die
1,6 km entfernte Verteilerstation angeschlossen. Der Motor und
die Lampen müssen mit 220 V betrieben werden.

a) Welche Stromstärke fließt?
b) Wieviel Leistung geht bei der Übertragung verloren?
c) Wieviel Leistung geht insgesamt verloren?
d) Wie groß ist der Spannungsabfall in der Leitung?
e) Welche Spannung muss in der Verteilerstation vorhanden
sein?

Ist doch ein kleiner Unterschied,
zu dem was du als a) bis e) im Startpost geschrieben hast, meinst du nicht.

a) stromstärke?
b) verlustleistung bei übertragung
c) verlustleistung insgesamt
d) spannungsabfall in der leitung
e) spannung in verteilerstation

…
Nun wird ein „Schuh“ draus. :wink:

tommy
…

mfg
W.

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Hab keinen Bock mehr,
zumal die Aufgabe völlig daneben ist.

Ich auch nicht. Aber wie gesagt: Trotzdem vielen Dank.