Elektrotechnik Grundlagen

Stern- und Dreieck-Schaltung

In diesem Artikel erklären wir dir die Stern und Dreieck Schaltung. Wir zeigen dir wie diese Schaltungen mit Widerständen aussehen und gehen anschließend noch auf ihre Bedeutung in Drehstrommotoren ein. Für einen Überblick zu dem Thema schau doch auch gerne in unser Video rein.

Inhaltsübersicht

Stern Dreieck Schaltung einfach erklärt

Bei der Stern und der Dreieck Schaltung, handelt es sich um Verschaltungsarten elektrischer Bauelemente die nicht durch Reihen oder Parallelschaltungen beschrieben werden können. Häufig finden sie Anwendung in der Verschaltung der Spulen von Drehstrommotoren.

Stern-Dreieck-Schaltung: Erklärung der Sternschaltung

Zu den Möglichkeiten, wie Widerstände verknüpft sind, zählen neben der Reihen- und Parallelschaltung auch die Sternschaltung beziehungsweise die Dreieckschaltung. Schauen wir uns gemeinsam zunächst die Sternschaltung an. Diese wird auch Y-Schaltung genannt, da das Aussehen der Schaltung einem „Y“ ähnelt. Es hängen drei Widerstände an drei unterschiedlichen Punkten bzw. Klemmenpunkten.

Stern-Dreieck-Schaltung, Sternschaltung, Widerstand
direkt ins Video springen
Stern-Dreieck-Schaltung: Sternschaltung

Sie sind miteinander über einen gemeinsamen Sternpunkt verbunden. Wir bezeichnen die drei Punkte mit den Zahlen 1, 2 und 3 und den Sternpunkt mit 0. Bei den Widerständen verwenden wir im Index die Punkte, zwischen denen der Widerstand hängt, also befindet sich der Widerstand R_{10} zwischen den Punkten 1 und 0. Die anderen Widerstände ergeben sich damit analog.

Du kannst aber auch andere Beschriftungen für die Zeichnung verwenden, die Klemmpunkte heißen dann z.B. A, B und C, der Sternpunkt D und dementsprechend die Widerstände R_{AD}, R_{BD} und R_{CD}. In den meisten Unterlagen findet man aber die Bezeichnung mit den Ziffern. Wir wollen uns diese Schreibweise deswegen auch direkt angewöhnen.

Dreieckschaltung

Kommen wir damit zur Dreieckschaltung. Diese wird auch \Delta-Schaltung (Delta-Schaltung) geschrieben oder π-Schaltung (Pi-Schaltung) genannt. Du siehst hier drei unterschiedliche Punkte bzw. Klemmenpunkte und es liegt weder eine Reihen- noch eine Parallelschaltung vor.

Stern-Dreieck-Schaltung, Dreieckschaltung, Widerstand
direkt ins Video springen
Stern-Dreieck-Schaltung: Dreieckschaltung

Die Widerstände liegen, wie der Name andeuten lässt, im Dreieck zwischen den Punkten 1, 2 und 3. Auch hier wählen wir wieder als Bezeichnung der Widerstände die Punkte, zwischen denen der Widerstand angeschlossen ist.  R_{12} liegt also zwischen den Klemmen 1 und 2. Teilweise wird die Dreieckschaltung anders gezeichnet, sodass es dem mathematischen \pi ähnelt. Lass Dich davon nicht abschrecken. Beide Zeichnungen sind äquivalent.

Sternschaltung Dreieckschaltung in realen Widerstandsnetzwerken: Brückenschaltung

Die Theorie hast du geschafft. Nun wollen wir uns anschauen, wie solche Stern- bzw. Dreieckschaltungen in realen Widerstandsnetzwerken aussehen. Die Brückenschaltung ist ein sehr schönes Beispiel dafür, weil hier sowohl Stern- als auch Dreieckschaltungen vorhanden sind. Zunächst wollen wir uns die Brückenschaltung einmal ansehen:

Brückenschaltung, Stern-Dreieck-Schaltung, wheatstone brücke
direkt ins Video springen
Brückenschaltung

Sie besteht aus fünf Widerständen, wobei der R3 eine Brücke zwischen dem linken und dem rechten Ast ist. Versucht man an diese Schaltung mit dem Wissen der Reihen- und Parallelschaltung heranzugehen, wird man schnell an seine Grenzen stoßen, da wir hier eben keine „reine“ Parallel- bzw. Reihenschaltung finden. Stattdessen sind Stern- und Dreieckschaltungen vorhanden. Die verschiedenen Möglichkeiten siehst du hier:

Brückenschaltung, Stern-Dreieck-Schaltung, wheatstone brücke
direkt ins Video springen
Stern- und Dreieckschaltungen in der Brückenschaltung

Stern Dreieck Schaltung bei Motoren

Wird von der Stern beziehungsweise Dreieck-Schaltung in Zusammenhang mit Motoren gesprochen, so ist die Art der Verschaltung seiner Spulen gemeint. Dabei kann grundsätzlich jeder Drehstrommotor sowohl in Stern als auch in Dreieckschaltung betrieben werden. Wichtig ist dabei allerdings, dass die maximal zulässige Spannung des Motors nicht überschritten wird. Die Art der Verschaltung beeinflusst den Zusammenhang zwischen den Strangströmen I_{Str}  und Strangspannungen U_{Str} und den Außerleiterströmen I beziehungsweise Außenleiterspannungen U.

Stern Dreieck Schaltung Klemmbrett

In der Regel besitzen Drehstrommotoren ein Klemmbrett, an dem die Anschlüsse U1, U2, V1, V2, W1 und W2 seiner Spulen zugängig sind. Die Anschlüsse können daher je nach Anwendungsfall vom Nutzen in Stern beziehungsweise Dreieckschaltung verschaltet werden.

Bei der Sternschaltung ist jeweils ein Anschluss einer Spule miteinander verbunden. An die übrigen drei Anschüsse werden die Leitungen des Stromnetzes angeschlossen. Um eine Sternschaltung zu realisieren werden daher die Anschlüsse U2, V2 und W2 miteinander verbunden. Für die Phasen des Netzes stehen dementsprechend die Anschlüsse U1, V2 und W1 zur Verfügung.

Bei der Dreieckschaltung werden hingegen jeweils zwei Wicklungen miteinander verbunden. Für die Anschlüsse des Klemmbretts bedeutet das, dass U2 und V1, U2 und W1 und W2 und U1 verbunden werden müssen. Die Phasen des Stromnetzes werden in diesem Fall jeweils zwischen zwei Wicklungen angeschlossen.

Sternschaltung Motor

Ist ein Motor in Sternschaltung verschalten, so entsprechen die Ströme I_{Str} durch seine Spulen den Strömen I in seinen Zuleitungssträngen.

I_{Str}=I

Die Spannung U_{Str} an einer der Spulen kann aus der Außenleiterspannung U über den Verkettungsfaktor \sqrt{3} berechnet werden.

U_{Str}= \frac{U}{\sqrt{3}}

Dreieckschaltung Motor

Wenn ein Motor hingegen in Dreieckschaltung verschalten ist, so entspricht der Strom in der Zuleitung nicht mehr dem Strom durch die einzelnen Spulen. In diesem Fall kann der Strom in der Zuleitung über den Verkettungsfakor \sqrt{3} ermittelt werden

I_{Str}= \frac{I}{ \sqrt{3} }

Die Spannung U_{Str} an einer der Spulen kann aus der Außenleiterspannung U über den Verkettungsfaktor \sqrt{3} berechnet werden.

U_{Str}= U

Stern Dreieck Schaltung Typenschild

Die maximal zulässige Spannung eines Motors ist auf seinem Typenschild in folgender Form vermerkt:

230V/400V

Die linke Angabe gibt die zulässige Zwischenleiterspannung in Dreieckschaltung an, die rechte gibt entsprechend die zulässige Zwischenleiterspannung in Sternschaltung an.  Im europäischen Stromnetz beträgt die Zwischenleiterspannung ca. 400V,  das bedeutet, dass der Motor aus obigen Beispiel nur ist Sternschaltung betrieben werden darf.


Andere Nutzer halten diese Inhalte aus dem Bereich „Elektrotechnik Grundlagen“ für besonders klausurrelevant

Hallo, leider nutzt du einen AdBlocker.

Auf Studyflix bieten wir dir kostenlos hochwertige Bildung an. Dies können wir nur durch die Unterstützung unserer Werbepartner tun.

Schalte bitte deinen Adblocker für Studyflix aus oder füge uns zu deinen Ausnahmen hinzu. Das tut dir nicht weh und hilft uns weiter.

Danke!
Dein Studyflix-Team

Wenn du nicht weißt, wie du deinen Adblocker deaktivierst oder Studyflix zu den Ausnahmen hinzufügst, findest du hier eine kurze Anleitung. Bitte lade anschließend die Seite neu.