Die ersten Gleichstromnetze
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- Опубликовано: 13 сен 2024
- Die erste Elektrifizierung in Deutschland war durch einen „Stromkrieg“, ausgehend von den Vereinigten Staaten von Amerika geprägt.
Es war ein heftiger, in der weltweiten Presse ausgetragener Disput zwischen Thomas Alva Edison (1847-1931) und George Westinghouse (1846-1914), ob die von Edison favorisierte Gleichspannung oder die von Westinghouse favorisierte Wechselspannung die geeignetere Technik für die großflächige Versorgung mit elektrischer Energie und den Aufbau von Stromnetzen sei.
Dabei ging es weniger um einen technisch/physikalischen Schlagabtausch, sondern vielmehr um Marktanteile für ihre jeweiligen Elektrofirmen „Edison General Electric“, die ab Anfang der 1890er Jahre ohne Edison als General Electric firmierte, und „Westinghouse Electric“. Bei dem Stromkrieg handelte es sich um den ersten Formatkrieg der Industriegeschichte - eine wirtschaftliche Auseinandersetzung um einen technischen Standard.
Diese Auseinandersetzung führte auch in Deutschland zu einem gewaltigen Durcheinander angesichts der ersten Realisierung von Stromnetzen.
Sollte man sich auf Gleichspannunsnetze, auf Wechselspannungsnetze, auf 110V, oder doch lieber auf 220V festlegen?
Ein herzliches Dankeschön gilt den beiden Herren, die mir die Bilder der Schlossmühle freundlicherweise bereitgestellt haben.
Das war Herr Joachim Renner und Heiko aus Moritzburg !
Erst mal vielen Dank für die tollen Fotos. Die Bilder der alten Technik beeindrucken mich immer wieder aufs neue.
Den Wirrwarr mit Gleich / Wechselstrom habe ich in der Seefahrt mitgemacht: Mein erster "Dampfer" hatte 24 V Gleichstrom. Für den Betrieb der Funk und Radaranlage gab es mechanische Umformer. Das waren E-Motoren und Generatoren auf einer Achse und Gehäuse. Der nächste hatte 220 V Gleichstrom; das selbe Spiel mit den Umformern. Eine Zeitlang setzte sich 380 / 220 V Wechsel - bzw. Drehstrom bei 50 Hz Netzfrequenz durch. Das hatte den Vorteil, dass man für die Ausrüstung - also E-Motoren für Pumpen Leuchtmittel, Schaltgeräte etc. - auf Industrie Standard zurückgreifen konnte anstatt viel Geld für Sondergeräte auszugeben.
Auf vielen Schiffen hat man allerdings für die Notbeleuchtung auf Batteriegepufferte 24 V Gleichstromnetze eingebaut. Die Funkanlagen haben für den Notfall ebenfalls 24 V Gleichstromversorgung mit Akkumulatoren.
In normalen Haushalten, wo immer mehr Akku - betriebene Geräte wie Smartphones, Saug - Roboter betrieben werden und viele andere Geräte wie Fernseher, Computer, Monitore usw. auf niedriger Gleichspannung laufen wäre es durchaus lohnend, wenn man die Eingangsspannung auf einen einheitlichen Standard (z.B. 12V) bringen und diese durch ein additionales Netz (mit Pufferspeicher) betreiben würde.
Nochmals vielen Dank für dieses Video!
Vielen Dank für deine Ausführungen!
In der Theorie ist Gleichstrom schön, aber in der Praxis ist Wechselstrom praktischer, vor allem in der Haushaltsebene mit vielen verschiedenen Geräten und Bedürfnissen. Ein Handyladegerät braucht z.B.: nur 5V, während man für den Ofen idealerweise 400V hat, damit man nicht zu dicke Kabel braucht. Ein PC bräuchte eher 12V, ein Kühlschrank oder ein Klimagerät eher 50 - 120V.
All die Bedürfnisse lassen sich mit Drehstrom einfacher und günstiger Umsetzen. Alles was 400V braucht kommt zwischen 2 Phasen, alles was 230V braucht kommt zwischen Phase und Neutralleiter, und alles was weniger braucht bekommt nen eigenen kleinen Trafo der genau auf das Gerät abgestimmt ist.
Für gewisse Dinge wären DC-Geräte aber dennoch eventuell sinnvoll, z.B.: Heizstäbe, und Geräte die sowieso einen Frequenzumformer haben, oder auch E-Autos. Dann könnte man Wechselrichter kleiner auslegen.
Aber das ist dann nichts für Privathaushalte, sondern eher mehr was für Gewerbebetriebe, Industrie und Landwirtschaft. Wenn überhaupt.
Das mit der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) hat auch Nachteile. Es scheint beispielsweise schwierig zu sein, etwas anderes als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen herzustellen. Außerdem ist die Energieübertragung immer gerichtet und kann sich nicht einfach umkehren. Eine Netzrückspeisung durch Solaranlagen wäre in einem Gleichspannungsnetz immer nur für alle parallelgeschalteten Verbraucher möglich, aber nicht landesweit wirksam.
Bei den "vielen kleinen Netzteilen" fragt es sich natürlich, auf welche Gleichspannung man sich denn haushaltseitig einigen würde. Wir wollen ja nicht nur Smartphones laden, sondern auch nach wie vor kilowattstarke Wasserkocher, Bügeleisen und Herde betreiben. 3680 W in 12 V geliefert ergäbe eine Stromstärke 306,67 A - herzlichen Glückwunsch, das Bügeleisen ließe sich mit der dafür erforderlichen Zuleitung deutlich weniger schwungvoll über die Wäsche führen. Schon die 12 V-Halogenlampen hatten oft das Problem, daß sie im Laufe der Zeit anfingen zu flackern, weil man für 60 W an 12 V bereits 5 A braucht. Da sorgt schon ein wenig Korrosion an den Kontaktstellen im Schalter im Laufe der Zeit für einen sichtbaren Spannungsabfall.
Ein PC-Motherboard wird mit 12 V, 5 V und 3,3 V versorgt, es gibt aber noch niedrigere Spannungen. Durch den Bedarf an mehreren Spannungsebenen käme man auch in einem Gleichspannungsnetz nicht um eine Umsetzung im PC herum.
Der Hauptgrund, warum sich der Wechselstrom durchsetzte, war der verlustarme Stromtransport über sehr lange Strecken. Mit Hilfe von Transformatoren bzw. Umspannwerken, in denen die Spannung hochtransformiert wird, kann man auch die Leitungsquerschnitte klein halten. Bei den ersten Gleichstromnetzen befanden sich die Generatoren direkt vor Ort, nicht weit von den Verbrauchern entfernt. So hielten sich die Verluste und Leitungsquerschnitte in Grenzen. Die alten Rundfunkempfänger mit Ortsbatterie wurden oft auf dem Land eingesetzt, als so einige abgelegene Dörfer noch nicht mit Strom versorgt waren. Diese Leute hatten sonst keine Chance, am damals neuen Medium Rundfunk teilzunehmen - in unseligen Zeiten war das ja auch politisch erwünscht.
Vor ein paar Jahren durchdachte ich das mit dem Gleichstrom im Haus auch einmal... und wäre vermutlich auch bei 12V-Anschlüssen neben den normalen Steckdosen gelandet. Was mich antrieb war, dass mal irgendwo stand, dass man für jedes kleine Netzteil so 10€ Stromkosten im Jahr rechnen kann und auch, dass manche dieser Teile fiepen. Bei mir sind mehrere Router, Switches, Haustelefon, NAS etc. an einer Steckerleiste von der die Hälfte der Dosen durch die breiten Netzteile belegt werden. Die Idee wäre ein großer Trafo mit vielen Ampere gewesen, aber es hat einige Dicke Nachteile: 1. Der Leitungswiderstand: Man sieht schon an LED-Lichterketten (WS2812b), dass die LEDs weiter hinten dunkler Leuchten und auch in meiner alten Schule wurde ein großer Trafo nachträglich zu Gunsten vieler kleiner pro Tisch getauscht, 2. die Lasten sind sehr unterschiedlich, daher müsste ich entweder eine etwas groß dimensionierte Sicherung an den Anfang machen oder wie im Auto/Boot-Bereich jedes Gerät einzeln absichern, 3. Der große Trafo läuft vermutlich nicht in seinem effektivsten Bereich wenn ich aufhöre zu arbeiten und die angeschlossenen Geräte dann auch weniger ziehen. Die verschiedenen Spannungen sind für mich nicht so ein großes Problem: Step-Down-Wandler (etwa für 5V) oder Linearregler (vor allem auf 9V runter) - da ist dann eben nicht mehr soviel damit gewonnen. Ich hätte aber ohnehin ein PC-Netzteil genommen, was erst einmal alle Spannungen bietet.
Tolles Video und schöne Bilder. Gleichspannung macht im Haushalt Sinn. Besonders wenn man auf dem Dach Photovoltaik und im Keller Akkus hat, spart man sich die ganzen Wandlerverluste.
Die meisten Geräte haben heute ein Netzteil das die Wechselspannung gleichrichtet. E-Herd und Durchlauferhitzer sind ohmsche Verbrauer, die laufen auch mit Gleichspannung. Der Kompressor vom Kühlschrank und der Fön müssten dann einen Gleichstrommotor bekommen.
Ja, deswegen gabs sogar noch in den 1970s Gerate & Verrlängerungskabel mit der Aufschrift "Nur für Wechselstrom" (sowas hatte ich vor weniger als 10 Jahren in der Hand)
Gutes und interessantes Video.👍
Aber zu den Schlussfolgerungen am Ende muss ich doch einiges Anmerken.
Gleichstrom oder Wechselstrom ist deutlich komplizierteres Thema. Zum einen werden nicht nur Ladegräte für's Handy verwendet, sondern auch viele Motoren und da ist Drehstrom in den meisten Fällen immer noch die beste Wahl.
Es geht bei Wechselstrom auch nicht nur um das einfache Transformieren der Spannung. Bei Wechselstrom kann man zum Beispiel auch kleinere Schalter verwenden, da ein beim Schalten entstehender Lichtbogen durch den Nulldurchgang gelöscht wird. (Der Abstand spielt natürlich auch eine Rolle) Bei elektronischen Schaltgeräten kann das Schalten sogar noch besser während des Nulldurchgangs erfolgen.
Die Aussage Wechselstrom sei immer gefährlicher als Gleichstrom stimmt so auch nicht. Für den Personenschutz gibt es in unserm Wechselstromnetz z.B. Fehlerstromschutzschalter.
Elektronische Wechselrichter sind auch keine Ideallösung. Sie erzeugen keine gleichmäßige Sinuswelle, wie es ein Generator macht, sondern erzeugt Oberwellen mit nicht gewollten Folgen. Zum Beispiel Summierung der Ströme im Sternpunkt.
Das sind nur einige Punkte zu einem komplexen Thema die mir spontan eingefallen sind.
Toller Themenbeitrag. -Danke-
Ich denke auch, das es ein besser nicht gibt! Beispielsweise PV Anlage, bei einer Stringanlage, muss ich die Beispielsweise 1000V Gleichspannung bis zum Wechselrichter bringen. Je nach dem kann das sehr Brandgefährlich sein. Baue ich je zwei Module Beispielsweise einen 800VA Modulwechselrichter, so habe ich nur noch 40 bis 60V Gleichspannung auf dem Dach, und ziemlich ungefährliche 230 bis 250V AC zum Hausnetz. Zusammen mit einem RCD vom Typ B eine ziemlich sichere Sache. Natürlich könnte man mit Gleichspannung, viele Geräte direkt betreiben. Allerdings haben viele Gebäude ja schon ein zusätzliches Gleichspannungsnetz ohne es zu wissen. Klingt komisch aber eigentlich reicht schon Cat7, Netzwerk in jedem Raum. Bei mir laufen, Kameras, Accesspoints, kleine Switche, feste Telefone, alle über POE. Im Grunde versorgt ein Unifi POE Switch, das halbe Haus.
Früher gab es Glühlampen, motorische Hausgeräte mit Serienschlußmotor und Unterhaltungselektronik als Allstromgeräte. Damit war es egal, ob Gleich- oder Wechselstrom. Heute brauchen zwar viele Geräte intern nur Gleichspannung, aber in der Regel geringe Spannungen, so dass auch weiterhin Netzteile für das Bereitstellen der Spannung erforderlich sind. Großtechnisch wäre es auch sehr aufwendig, zwischen den unterschiedlichen Spannungsebenen Energie austauschen, wenn es Gleichspannnung wäre. Sinnvoll wäre in Zukunft eventuell für Wohnhäuser ein Gleichspannungsnetz, wo man geeignete Verbraucher direkt aus der Gleichspannung einer PV-Anlage bzw. den Akkus versorgen könnte. Der Umweg über Wechselrichter und abermalige Gleichrichtung in den Geräten entfiele dann. Ebenso wäre in Wohnhäusern ein zusätzliches 24V Netz für die ganzen Kleinverbraucher denkbar.
Danke für deinen Beitrag!
Super Video, genau das hat mich schon alle die Jahre interessiert. Leider scheint es aus dieser grauen Vorzeit der Elektrotechnik, wenig Informationen zu geben. Jetzt noch ein Video über Gasbeleuchtung bitte!👍
Vielen Dank für die "Einblicke".
Wieder ein sehr informatives Video!
Der bei 1:35 gezeigte Frequenzmesser (8 bis 12 Hz) stammt aus einem Prüfplatz für Telefontechnik. Damit wurde die Ablaufgeschwindigkeit der Nummerschalter (Wählscheibe) geprüft und ggf. eingestellt, deren Impulskontakt genau 10 Impulse/Sek. abgeben musste, damit die el. mech. Wähler in der Vermittlungstelle richtig funktionierten.
Danke für die Info! Die Herkunft des Frequenz-Messinstruments war uns bisher nicht bekannt!
Westinghaus war ein Investor, der die Idee von Tesla umsetzte.
Dankeschön ‼️👍
Gerne 😊
Zur Übertragung von Hohen Spannungen über weite Strecken ist der Gleichstrom sicher günstig, im Verteilnetz bis zum Endverbraucher ist es aber der Wechselstrom. Grund dafür ist die günstige Erzeugung der verschieden Spannungen bei den Endverbrauchern durch Transformatoren. Im Bereich der Elektronic spielt der Gleichstrom aber wieder eine große Rolle. Mein Fazit. wir brauchen beide Stromsysteme, an den den entsprechenden Stellen.
Schöner alter Generator oder Motor❤😂🎉
Meister, für uns sind Sie een wahrer 🛂Hütter der Gleichstrom-Geschichte ⚡️🦾😂🤳
Hochachtungsvoll🎉😂❤
Tolle Themen und gute Videos. Danke dafür. Super Sprechstimme 👌😊. Manche Videos muss ich mehrmals schauen, weil ich einschlafe 🥱.
Wenn ich mir was wünschen könnte, wäre es ein kleiner Stereo Röhrenverstärker mit Bluetoothempfänger.
Hier als Projekt. Glaube das könnten viele gebrauchen. In einem Holzkasten oder 3D gedrucktem Gehäuse wäre das ein Hingucker im Wohnzimmer.
Hoffentlich bleibt der Kana noch lange bestehen.
Liebe Grüße
Nein, es ist kein Disput. Ob AC oder DC, jede Stromart hat ihre Vor- und Nachteile. Den universellen Strom oder Spannung gibt es nicht. Es werden immer Wandler nötig bleiben. Es kommt halt auf die Anwendung an.
In der Eifel in Heimbach befindet sich das Kraftwerk Heimbach mit teilweise alten in Betrieb befindlichen Stromgeneratoren. Näheres auf deren Internetseiten mit Bildern. Sehr sehenswert.
Der Disput ist einfach: Es geht ja nicht nur um Haushaltsstrom sonder um Induestriestrom und da ist Drehstrom für Leistungsmotoren Vorteilhaft. Man kann aus den drei Leitern leicht normalen 230V Strom beziehen oder verbunden 400 V Strom womit eine deutliche Leistungsteigerung 3x400V in drei Phasen entsteht. Gleichstromnetze liefern diese Leistung nicht und müßten gefährlich hohe Spannungen oder sehr dicke Kupferkabel habe. Kupfer ist teuer.
Dankle für den Tipp mit der Mühle! PS: War das nicht Tesla, der sich mit Edison gebeeft hat?
Meine Meinung, welche Variante lässt sich leichter hochspannen und sich so viel weiter übertragen lassen. Was braucht man für ein Equitment zB um Gleichstrom auf 380kv hochzuspannen. Und dann noch der Dreheffekt. Sehe Emotoren mit Kurzschlussläufern viel verschleissärmer als die mit Schleifring.
Zur Zeit als es noch keine (Leistungs)halbleier gab, war Wechselstrom die einzige Möglichkeit elektrische Energie über nennenswerte Entfernungen zu transportieren, weil man bei Wechselstrom die Spannung durch einen Transformator erheblich heraufsetzen kann. Dadurch sind bei einer feststehenden benötigten Leistung P die Ströme auf der Leitung sehr viel kleiner und damit auch die Leitungsverluste, die auf der Leitung produziert werden. Dazu kommt aber noch ein Aspekt: Man kann Wechselspannungsgeneratoren als Mehrphasensystemen auslegen(relevant ist glaube ich nur 3 Phasen-Wechselstrom den man als Drehstrom bezeichnet) Ein Drehstromgenerator ermöglicht es einfache und roboste Motoren zu versorgen , die ohne Bürsten und Kommutator auskommen und daher verschleißfreie, einfache und wartungsarme Antriebsmaschinen sind. Viel wichtiger ist aber, das im Gegensatz zu Einphasen-Motoren diese ein zeitlich konstantes Drehfeld zur Verfügung stellen. Man kann einen Mixer oder eine Bohrmaschine einschalten und man hört geradezu die Ungleichmäßigkeit. Erst mit der Verfügbarkeit von Leistungshalbleitern, ist es möglich Drehspannung und Wechselspannung aus Gleichspannung zu erzeugen und auch umgekehrt (ohne Motor-Generatorkombinationen) und auch die Asynchronmaschinen kontinuierlich in der Drehzahl zu regeln. Drehstrom war das einzig vernünftige und auch praktisch umsetzbare nach dem 2. Weltkrieg. Mit heutigen technischen Möglichkeiten sieht das etwas anders aus. Wenn aber einmal etwas großflächig eingeführt ist wie z.B die Bahn mit ihren 16,7 Hz (Es war schwierig , leistungsfähige Einphasen-Motoren für 50 Hz zu bauen) bleibt es dann dabei und wie einer meiner Dozenten es zu sagen pflegte: "Die Bahn investiert in Eisen". Er meinte nicht die Schienen, sondern das Dynamoblech in den Transformatoren.
Ein toller Beitrag! Vielen Dank
Hallo! Sie haben kürzlich ein Video über Drehstrom gelöscht, das ich eigentlich noch anschauen wollte. Darf ich fragen warum bzw. ob Sie es wieder hochladen? War ein fehler im Video?
Problem am Gleichstrom, alle Geräte müssten verpolungssicher sein. Damit genug leistung ins Haus kommt muss die spannung "hoch" sein, sonst müsste man viel zu viel in kabel investieren. Egal ob ac oder dc 230v, in beiden Fällen ist das "hantieren" damit sehr gefährlich.
Ich selber Lade meinen Roller DC/DC, solar ungefähr 33v in einen 24v Akku und aus diesem mit einem Wandler auf bis zu 58,4v für den Akku des Rollers.
Kurzschlussleistung einer Zelle des Rollers sind 700A für 5 Sekunden * 58,4v sind fast 41KW, da fliegt einiges.
Mit dem Gleichstrom scheiterte schon Edison. Tesla machte mit dem Wechselstrom das Rennen.
uiii 1888 im Dreikaiserjahr
Tolle Doku 👍 Also Gleichstromnetze wären sicher besser, alles eine Frage, der Physik....und kann man die überlisten?
ich verstehe eh nicht wieso jemand landesweit dachte gleichstrom wäre möglich. um grössere strecken zu überbrücken ohne viel verluste muss die spannung transformiert werden. und damals ging gleichspannung schlecht zu erhöhen oder reduzieren. wechselspannung durch trafos einfach und besseren wirkungsgrad. 110 volt wäre sicherer, wenn man da drankommt kribelt es nur ein wenig. bei 230 volt passiert schon viel mehr
Immer schön die Elektronen beschleunigen...
Dynamoelektrisches Prinzip Herr Siemens 🎉😂❤🤪⚡️🌀🌈💃👯💃👯🤹♀️🤹🧘♀️🧘♂️
6:50 Das mit der Bogenlampe verwirrt mich dann doch. Der Glühlampe heutiger Art ist Wechsel oder Gleichstrom egal. Der Bogenlampe hingegen gerade nicht, weil der Lichtbogen doch bei den Nulldurchgängen des Wechselstroms eher erlöschen kann ? (Die Spannung sollte ihr hingegen recht egal sein).
Tesla sei auch zu erwähnen.
eine Gleichspannung von 230V an den Steckdosen wäre unpraktisch.
Moderne Technik benötigt Spannungen von 12V, 5V, 3.3V oder weniger
Man brauchte doch wieder Schaltnetzteile wie wir schon haben
Es liegt hier ein kspitaler Denkfehler zu Grunde! Während Geräte wie das Smartphone oder die Zahnbürste mit 3 bis 5 Volt arbeiten, werden für größere Verbraucher wie Aufzüge oder Klimaanlagen viel höhere Spannungen benötigt. Wir brauchen also trotzdem Spannungsregler
Ich bin grade durch Zufall hier auf dem Video, ich wäre Team Gleichstrom, da ich viel Gleich Strom Geräte auch habe, wobei die Frage wäre wie bekommst du Leistung über gleich Strom da sind die Kabel immer dicker, und Wechselstrom bedarf dünnere Kabel
Aber zuhause wen geht Gleichstrom, als Gemeiner Funk Amateuer,weiß ich warum, zur Not halt Batterie
Eine kostengünstigere Alternative zu Gleich- oder Wechselstromnetzen sind Sechskanal-Halbwellennetze.
Gib uns bitte mal weitere Informationen!
Ich denke mit Wechselspannung ist nichts verkehrt
Strom ist gefährlich mit strom sollte man nicht spielen
Nur weil gleich Strom weniger schädlich ist für uns Menschen zu sagen gleich Spannung wäre besser ist Blödsinn
Ob jetzt gleich oder wechsel Spannung manche Geräte brauchen 12 volt andere 5 volt
Transformatoren brauchen wir ja dann trotzdem also netz Geräte damit jedes Gerät denn strom kriegt wo es braucht
Ich finde, mit der heutigen Technik der Halbleiter, kann man auch Gleichstrom unproblematisch händeln.
Zudem hört dann auch diese Elektromagnetische Schwingung auf, die der Mensch da künstlich erzeugt, ganz gesund kann das nicht sein.
Ich wäre für ein 100V Gleichstromnetz - da die gefährliche 120V unterschritten sind - und für den Haushalt mit mindestens 35A Belastbarkeit, wäre sinnig.
Wir würden so unglaublich viel Energie sparen, die sonst einfach in Wärme umgewandelt werden würde.
Wie würde man denn heute 400 000 V Gleichspannung erzeugen?
Mit einem Trafo geht es ja nicht
Das funktioniert heute mit elektronischen Mitteln, ähnlich der Wechselrichter-Technik bei Photovoltaik-Anlagen.
also durch mitlerweiligem HVDC step up/ down methoden ... ganz klar Gleichstrom