Was kommt aus der Steckdose Wechsel oder Gleichstrom?

Question

Wechselstrom kommt aus der Schukosteckdose, und Drehstrom aus einer roten CEE-Steckdose. Aber beide hängen am gleichen Hausanschluss. Und Gleichstrom ist ganz was anderes. Wer das verwirrend findet hat Recht, die Begriffe sind nicht intuitiv. Es sei denn, man kennt den technischen Hintergrund. Und der ist gar nicht so kompliziert.

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Gleichstrom
Wechselstrom
Und was nutzt nun mein Elektroauto?

Gleichstrom

Die einfachste Stromart ist der Gleichstrom:

Der Graph zeigt, wie sich die Spannung über eine kleine Zeitdauer (100 ms) verhält: Sie bleibt gleich. Die Spannung beträgt überall 400 Volt, und nichts ändert sich daran. Das könnte z.B. die Spannung in der Traktionsbatterie eines Autos sein. Viel mehr gibts zu Gleichstrom nicht zu sagen, also weiter:

Wechselstrom

Der Wechselstrom sieht ganz anders aus. Wenn man mit einem Oszilloskop den Spannungsverlauf in einer normalen Schukosteckdose misst sieht das so aus:

Wie oben wieder 100 ms auf der X-Achse, aber der Wechselstrom entspricht einer Sinuswelle. Merke: Wechselstrom wechselt die ganze Zeit. Die Frequenz beträgt in Europa etwa 50 Hz.

Wer genau hinschaut sieht, das da zwar 230 Volt steht, aber die Spannung doch zwischen etwa 325 Volt und -325 Volt schwankt. Das stimmt auch, denn 230 Volt entsprechen dem Effektivwert $U_{eff}$ der Spannung. Das ist diejenige Spannung, die einer Gleichspannung mit gleicher Leistung entspricht. Die Spitzenspannung $U_{SS}$ kann man recht einfach in die Effektivspannung umrechnen:

$$U_{SS} = U_{eff} \cdot \sqrt{2} $$ $$325 V \approx 230 V \cdot \sqrt{2} $$

Drehstrom

Zum Drehstrom ist es jetzt nur noch ein kleiner Schritt, auch wenn es auf den ersten Blick verwirrend aussieht:

Der einzige Unterschied zwischen Wechselstrom und Drehstrom ist, das Drehstrom aus drei Wechselströmen (L1, L2, L3) besteht. Diese sind phasenverschoben um 120 Grad. Drehstrom ist also verdrehter Wechselstrom. Ein Typ 2-Stecker hat deshalb auch mehr Adern als ein Typ 1-Stecker: Die beiden Leiter L2 und L3 müssen ja auch verbunden werden.

Durch die Phasenverschiebung hat Drehstrom eine Besonderheit: Bislang habe ich die Spannung immer zwischen einem Außenleiter (z.B. L1) und dem Neutralleiter N angegeben. Das ist auch im Graph oben so. Wenn man jedoch mehrere Außenleiter hat, kann man auch die Spannung zwischen z.B. L1 und L2 benutzen. Diese liegt bei etwa 400 Volt. Ob man 230 Volt (L1-N) oder 400 Volt (L1-L2) nutzt kommt auf den Anwendungsfall an — praktisch aber, das man mit einem Drehstromanschluss beides hat.

Und was nutzt nun mein Elektroauto?

Beim Laden von Elektroautos über die Typ 2-Steckdose kommt — je nach Ladesäule — also ein Drehstrom am Fahrzeug an. Wenn man nur einen Einphasenlader hat wird der Wechselstrom zwischen L1 und N genutzt: Ein Ladegerät wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um und speichert ihn in der Traktionsbatterie. Falls das Fahrzeug einen Dreiphasenlader hat passiert eigentlich dasselbe, nur: Statt einem Ladegerät sind drei Ladegeräte verbaut. Diese nehmen die drei Wechselströme (also L1-N, L2-N und L3-N) und speisen gemeinsam in die Traktionsbatterie. Unterm Strich nutzt Ihr Elektroauto also alle drei Varianten.

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In diesem Artikel erklären wir euch, was Wechselspannung und was Gleichspannung ist. Dabei sagen wir euch auch, was aus der Steckdose kommt. Dieser Artikel gehört zum Bereich Elektrotechnik bzw. Physik.

Oftmals heißt es, dass Wechselspannung aus der Steckdose kommt. Doch was ist Wechselspannung überhaupt? Und was ist eigentlich Gleichspannung? Diesen beiden Fragen gehen wir in dem nun folgenden Artikel nach. Zuvor solltet ihr jedoch sicher stellen, dass ihr überhaupt schon ein bisschen was zur Elektrotechnik wisst. Sonst wird es umso schwerer, den Artikel zu verstehen. Wem die folgenden Themen noch gar nichts sagen, der sollte diese besser erst einmal nachlesen.

Noch einmal zur Erinnerung. Wir haben in den Grundlagen der Elektrotechnik das Ohmsche Gesetz besprochen. Dabei kam auch der folgende Stromkreis zur Sprache:

Dort wurde auch bereits erwähnt, dass der Strom in elektronischen Zeichnungen von "+" nach "-" fließt. Der Strom fließt somit in diesem Beispiel oben herum (aus dem "+" raus), durch den Widerstand und unten wieder in den "-"Anschluss rein. Liegt die Spannung immer in der gleichen Richtung an, also fließt der Strom somit immer in einer Richtung, sprich man von Gleichspannung.

Hoffentlich erinnert ihr euch noch an das Kapitel Sinus und Cosinus Funktion (Link öffnet in neuem Browser-Fenster) aus der Mathematik. Genau solch eine Funktion erhält man, wenn man die Spannung oder den Strom an einer Steckdose aufzeichnet. Ist der Kurvenverlauf oberhalb der X-Achse, fließt der Strom in eine bestimmte Richtung. Ist der Kurvenverlauf jedoch unterhalb der X-Achse, fließt der Strom in die entgegengesetzte Richtung. Wechselt die Richtung der Spannung, sprich wechselt die Richtung des Stromes ständig, sprich man von Wechselspannung und Wechselstrom.

Aus der Steckdose erhalten wir Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz. Dies bedeutet: Der Spannungsverlauf durchläuft 50 mal pro Sekunde einen Sinus. Der Strom fließt also 50 mal die Sekunde in einer Richtung und 50 mal die Sekunde in die andere Richtung.

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