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Warum Hochspannung?

Zehnmal mehr Spannung auf der Leitung — und nur noch ein Hundertstel der Verluste beim Transport.

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Übungsaufgaben

Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.

A1
Spannung gesucht
AFB I

Ein Kraftwerk schickt Leistung über eine Fernleitung. Lies für beide Leitungen am Regler ab, ab welcher Übertragungsspannung die Verlustleistung unter der Grenze bleibt.

Verschiebe den Regler (ziehen oder auf die Skala tippen) bzw. nutze die Knöpfe − und +; die Werte darüber laufen live mit. Tastatur: Tab zum Regler, ←/→ ein Schritt, Bild↑/Bild↓ zehn Schritte, Pos1/Ende Anfang/Ende, Enter prüft.

Leitung 1: Bei 120 kV sind es noch 222 kW, erst bei 130 kV (I ≈ 154 A) nur 189 kW. Leitung 2: Bei 150 kV fließen 333 A und es gehen 556 kW verloren, bei 160 kV (313 A) nur noch 488 kW. Kurz vor der Grenze bringen schon 10 kV mehr die Verluste unter die Linie.
Beobachte die Verlustleistung, während du die Spannung veränderst – und achte auf die Grenzlinie im Balken.
Gesucht ist die kleinste passende Spannung: Prüfe, ob der Wert eine Stufe darunter die Grenze schon reißt.
A2
Welcher Graph zeigt den Verlust?
AFB II

Bei einer Leitung mit festem Widerstand wird die Stromstärke I schrittweise erhöht. Interpretiere die vier Diagramme und wähle das, welches die Verlustleistung in Abhängigkeit von I richtig zeigt.

Klicke das passende Diagramm an und prüfe dann. Mit der Tastatur: Tab zur Karte, Enter auswählen.
Richtig ist A: PV = RL · I² ist eine Parabel – doppelter Strom, vierfacher Verlust. Kurve C zeigt den Verlust in Abhängigkeit von der Spannung bei fester Leistung.
Was passiert mit PV, wenn I verdoppelt wird?
Quadratischer Zusammenhang: Kurve durch den Ursprung, die immer steiler wird.
A3
Trickaufgabe: Toms Verlustrechnung
AFB II

Tom berechnet den Verlust einer Leitung (P = 40 MW, U = 220 kV, RL = 6,0 Ω). Überprüfe seine Rechnung: Klicke die falschen Zeilen an und trage den richtigen Wert ein.

Nur die angeklickten Zeilen bekommen ein Korrekturfeld. Geprüft wird beides: die Auswahl und die Korrekturen.
PV = RL · I² = 6,0 Ω · (181,8 A)² ≈ 198 300 W ≈ 198,3 kW, das sind etwa 0,50 %. Tom hat die Netzspannung eingesetzt – sie liegt aber am Verbraucher, nicht an der Leitung. Ein Verlust größer als die übertragene Leistung hätte ihn stutzig machen müssen.
Ein Verlust von 20 000 % ist unmöglich – suche die Zeile, in der der Fehler entsteht.
In die Verlustformel gehört der Leitungsstrom: PV = RL · I² mit I aus Zeile 2.