Warum ausgerechnet 230 / 400 Volt?

Question

Gibt es einen bestimmten Grund dafür, dass im Niederspannungsnetz 230 / 400 Volt "üblich" sind? Wie kommt man ausgerechnet auf diese Werte? Gibt es irgendwelche "Studien" o.ä., dass dies im "Durchschnittshaushalt" am sichersten ist (Spannung vs. Stromstärke) oder wie ist das entstanden?

Answer 1

Es gibt in der Tat einen "historischen Grund", wie unsere Spannungen entstanden sind:

115V (USA) = 2 x 57V
(fuer zwei in Reihe geschaltete Lichtbogen-Lampen):

55V ist die Spannung mit der man Kohlen-Lichtbogen Lampen betreiben muss, um den Lichtbogen aufrecht zu erhalten. Diese Spannung 115V war lange schon vor Edison --sprich so nach 1865-- ein von der Technik her bestimmter Parameter.

Jedes grosse Haus (oder per Strassenblock) hatte damals im Keller eine Dampfmaschine mit Dynamo mit dieser Spannung.

Als Edison die Lizenzen fuer seine Gluehlampen nach Europa verkaufte, haben die LIzenznehmer/ Elektrizitaetswerke sich jedoch in vielen Faellen auf 220/ 230V geeinigt. Dies trotz der erheblichen groesseren Lebensgefahren --siehe meine Vorturner--.
Grund, Kostenvoreil: Bei gleicher Lampenhelligkeit nur 1/4 des Strom noetig, damit 1/4 der Kupfermenge im Kabel/ Draht. Muss ich es sagen, Amerika hatte Kupfer im Ueberfluss, Europa fast nichts.
Kupfer war so ca. ab 1890 ein Quasi-Monopol der Gebrueder Guggenheim (Einwanderer aus der Schweiz), die alle Kupferminen der Erde aufkauften, weil sie, frueher als andere verstanden, wie man so schoen mit einem Monopol Geld verdienen kann. "Guggenheim" das sind uebrigens die vom Museum, und die Onkel von Peggy (die 'Paris Hilton' ihrer Zeit, von den Sex Skandalen her). Fuer die es wissen muessen, Peggy's Vater starb mit seiner Skandal-Geliebten auf der Titanic..

Die 380/ 400V kommen vom Drehstrom her, mit dem die 220V im Keller unserer Haeuser angeliefert werden: 230V mal Wurzel drei. Dazu hier keine Mathematikvorlesung, sondern noch eine Anekdote: Der GROSSE Konkurrent von Edison war Nikolaus Tesla aus Serbien. Er hatte bei Edison in Paris und in New Jersey gearbeitet. Tesla hat den Wechsel- und den 3-Phasenstrom erfunden und industriell eingefuehrt.

==> Edison konnte keine Mathematik. Er hat seinen Todfeind, das Genie Tesla entlassen (der dann ein Jahr lang Strassengraeben ausgehoben hat, um zu ueberleben).
Die Vorarbeiter bei der Strassenarbeiter Kolonne von Tesla haben ihm uebrigens das Geld gegeben, sein Patent anzumelden. Kein Witz.
==> Edison hat ueber seine Lobbyisten im Staat New York den "elektrischen Stuhl" eingefuehrt. "Edison's Marketing": So gefaehrlich ist der hochgespannte Wechselstrom von Tesla/ Westinghouse!

Answer 2

Eine hohe Spannung bedeutet geringeren Strom um die gleiche Leistung zu transportieren P=U*I. Der Strom aber verursacht Reibungsverluste der Elektronen die zu Wärmeverlusten führen. Deshalb ist man bemüht den elektrische Energie mit möglichst hoher Spannung zu transportieren.
Mit der Höhe der Spannung steigt aber das Risiko einen tötlichen Stromschlag zu erleiden.
So hat man sich in Europa auf 230 Volt geeinigt. In den USA gibt es ein 110V Netz.
Wechselspannungen über 50 Volt sind lebensgefährlich!
230V besteht zwischen Außenleiten und Neutralleiter.
400V besteht zwischen 2 Außenleitern. Dies sind 230V*Wurzel 3

Answer 3

Mir ist kein Grund bekannt, wieso man gerade bei 220 bzw. 230 Volt gekommen ist. Es gibt eine Spannung, die allgemein als ungefährlich gilt und das ist 24 Volt. Nehmen wir mal an, dass frühere Stromkabel max 10 Ampere vertragen konnten (oftmals waren sie aus billigem Aluminium), dann kommt man auf eine Leistung von ganzen 240 Watt. Das mochte am Anfang für ein paar Glühbirnen ausgereicht haben. Bei zunehmendem Bedarf mußte dann die Spannung erhöht werden.

Es gab früher in Europa Stromnetze mit 127/220 Volt. Da es sich um Drehstrom handelt, gilt zwangsläufig der Faktor "Wurzel aus 3". Das kann man sich auch aufzeichnen: Ein gleichschenkliges Dreieck mit einer Seitenlänge von 220 mm hat einen Abstand von jeder Ecke zum Mittelpunkt der Fläche von 127 mm. Das gilt auch für 230/400.

Außer dem Dreiphasendrehstrom, der eingeführt wurde, um preiswerte Synchronmotoren betreiben zu können, gibt es auch 5-Phasen Drehstrom. Das hat sich aber nicht durchgesetzt. Das beste Verhältnis von elektrischer Leistung zu Kupferbedarf erhält man bei einem 3-Phasen Drehstrom.

Bliebe noch die (selbstgestellte) Frage, warum wir 50Hz haben und anderswo gibt es 60 Hz-Netze. Bei 60 Hz ist zu vermuten, dass man nach dem Schema: "1 h hat 60 min., 1 min hat 60 sek., ein Generator macht 60 Umdrehungen pro Sekunde" verfahren ist. Wir haben ein Dezimalsystem, demnach wären 100 Hz angesagt, aber das würde zuviele Verluste bringen, also hatte man sich auf 50 Hz geeinigt. Eine Halbwelle ist 10 Millisekunden lang...

Answer 4

Eine bessere Antwort als die von alleeinstein ist kaum möglich. Richtig, kompakt, umfassend, leicht verständlich.

Answer 5

Die Größe und das Verhältnis wurde willkürlich festgelegt.Noch vor dem Krieg hatten wir in Nürnberg 110/320V und 220/380V +/- 10% Wechselstrom,Gleich da neben in Fürth hatte man 100V Gleichstrom.Man einigte sich dann auf 220/380V, um Stromverluste zu reduzieren fuhr man auf 230/400V hoch,das ist innerhalb der 10%.Das Verhältnis von 230/400V hat nichts mit Wurzel 3 zu tun,es ist zufällig in der Nähe. Man könnte auch 200/500V erzeugen und betreiben.