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Spannungsabfall und Energieverbrauch

Spannungsabfall und Energieverbrauch

Veröffentlicht am 08.10.2022

Der Verbraucher verbraucht Potential, dieser Potentialverlust wird vom Elektro-Fachmann als Spannungsabfall bezeichnet, ein für Laien leicht irreführender Fachbegriff. 

Bild SpannungenBild SpannungenHinter der Lampe besitzt der Stromfluss nicht mehr dieselbe Kraft wie vor der Lampe. Das gilt für alle Verbraucher und deshalb können wir auch nicht beliebig viele Verbraucher hintereinander in den Stromkreis schalten.

Um den Verbrauch etwas deutlicher zu betrachten, müssen wir die Leistung betrachten. Wir kennen ihn von der Bezeichnung für die Helligkeit von Lampen, oder für die Kraft, mit der ein Magnetartikel seine Arbeit verrichtet. Leistung wird in Watt gemessen, abgekürzt mit W. Im Haushalts- und Industriebereich wie auch bei der großen Bahn haben wir es häufig mit größeren Leistungen zu tun, die in Kilowatt (1 kW = 1.000 W) oder gar Megawatt (1 MW = 1.000 kW = 1.000.000 W) angegeben werden. Bei Hobbyanwendungen wie unserer Modellbahn dagegen begegnen uns kleine Leistungen im Watt- oder Milliwatt-Bereich (1 W = 1.000 mW).

Ein Haushaltsgerät, auf dem eine Leistung von 100 W angegeben ist, hat einen geringeren Verbrauch als eines mit 500 W. Ein weiterer Wert ist auf Elektrogeräten angegeben und mit dem Kennbuchstaben V versehen. V steht für Volt und gibt die Betriebsspannung des Verbrauchers an. Bei Haushaltsgeräten steht dort in der Regel 240 V, das elektrische Haushaltsnetz wird mit 230 V beschickt, damit liegt die Netzspannung knapp unter der maximal verträglichen Nennspannung, aber hoch genug, um das Gerät zu betreiben.

Unser Hobby arbeitet mit weit geringeren Spannungen, sie liegen zwischen 1 V und 20 V. Das hat einen sicherheitstechnischen Hintergrund, denn bis 42 V gelten elektrische Spannungen als gesundheitlich ungefährlich und bis 25 V als für Spielzeug geeignet. Die ersten Modellbahner lebten gefährlicher als wir heute, denn ihre Anlagen wurden mit einer lebensgefährlich leichtsinnigen Technik direkt am Hausnetz betrieben.

Um die Wirkung von elektrischer Spannung besser zu verstehen, stellen wir uns eine Spannungsquelle (z.B. einen Transformator) vor, die je nach Einstellung Spannungen unterschiedlicher Höhe liefern kann. Zwischen die beiden Ausgangsanschlüsse ist eine Lampe angeschlossen, deren Spannungsangabe 12 V lautet. Solange die Spannungsquelle abgeschaltet ist, reagiert die Lampe nicht, denn zwischen den Anschlüssen besteht kein Potentialgefälle, keine Spannung lässt keinen Strom fließen. Bei Hochschalten auf eine Versorgungsspannung von 5 V beginnt der Glühfaden in der Lampe zu glimmen; bei 12 V leuchtet die Lampe richtig hell und bei 20 V macht sie „Ping!“ und ist durchgebrannt. Fazit: Die Nennspannung auf der Lampe (wie bei allen Verbrauchern) ist als Grenzwert unbedingt zu beachten! Überschreitet die Versorgungsspannung die Nennspannung, wird die Lebensdauer verkürzt bis hin zum sofortigen Durchbrennen!

(Glühfadenlampen sind zwar inzwischen out, aber dasselbe gilt für Leuchtdioden als Verbraucher, am Glühfaden lässt sich das Ganze nur besser vermitteln, weil anschaulicher.)

 

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