Sternschaltung

Eine Sternschaltung ist die Zusammenschaltung von beliebig vielen Anschlüssen über einen Widerstand an einen gemeinsamen Punkt, der als Sternpunkt bezeichnet wird.

Eine Sternschaltung mit n Klemmen lässt sich über die Stern-Polygon-Transformation in eine äquivalente Polygonschaltung mit ${\displaystyle {}_{\frac {n\,(n-1)}{2}}}$ Widerständen umwandeln. Hierbei gilt für die Leitwerte der Widerstände die Umwandlung

${\displaystyle G_{kr}={\frac {G_{k0}\,G_{r0}}{G_{s}}}}$

mit

${\displaystyle G_{s}=\sum \limits _{l=1}^{n}G_{l0}}$

umwandeln, wobei ${\displaystyle {}_{k,r,l\in \left[1,n\right]\subset \mathbb {N} }}$ .

Sternschaltung mit 230 V Dreiphasenwechselstrom

In der Sternschaltung werden die drei Außenleiterstränge eines Drehstromsystems an jeweils einem Ende zusammengeschaltet. Der so entstandene Zusammenschluss bildet den Mittelpunkt, der auch Sternpunkt oder Neutralpunkt genannt wird. Bei Drehstrommotoren und anderen symmetrischen Lasten kann auf die Verbindung von Sternpunkt und Neutralleiter verzichtet werden, da sich hier die Ströme im Sternpunkt aufheben. Die freien Enden werden dann mit den Außenleitern (L1, L2 und L3) verbunden.

Diese Schaltung hat den Vorteil, dass man bei symmetrischer Belastung (d. h. die drei Stränge U, V, W haben die gleiche Impedanz) zwei unterschiedliche Spannungen abgreifen kann. Ausgehend von einer im deutschsprachigen Raum üblichen Außenleiterspannung sind dies zwischen einem der Außenleiter (L1, L2 oder L3) und dem Neutralleiter (N) 230 V. Greift man jedoch die Spannung zwischen zwei Außenleitern ab, z. B. L1 und L2, erhält man 400 V.

Der Verkettungsfaktor gibt das Verhältnis von Außenleiterspannung/verkettete Spannung (400 V) zu Strangspannung/Sternspannung (230 V) an. Er entspricht bei drei Außenleitern der Quadratwurzel aus 3, gerundet 1,732. Beispielsweise folgt aus einer Sternspannung von 230 V die verkettete Spannung von:

${\displaystyle \mathrm {230\,V} \cdot {\sqrt {3}}\approx \mathrm {398{,}37\,V} }$

Durch geeignete Transformatoren ist es möglich, ein Vier-Leiter-Sternschaltungssystem in ein Drei-Leiter-Dreieckssystem umzuwandeln – und umgekehrt.

Einzelne Phasenstränge dieser Schaltung finden in Haushalten als bekannter 230-V-Anschluss (Schukosteckdose) für sogenannte Teilverbraucher ihre Verwendung.

Der gemeinsame Einsatz der drei Phasenstränge erfolgt unter anderem bei Elektromotoren (Drehstrommotor) und elektrischen Heizsystemen. Hier werden die Enden der drei Phasenstränge dann wie folgt bezeichnet:

• u1 - u2
• v1 - v2
• w1 - w2

Um z. B. einen Elektromotor in Sternschaltung zu betreiben, werden die Außenleiter L1, L2 und L3 mit den Strangenden u1, v1, und w1 folgendermaßen verbunden:

• L1 - u1
• L2 - v1
• L3 - w1

Die übrigen Enden der Phasenstränge u2, v2 und w2 werden gebrückt (miteinander verbunden) und ergeben den eingangs erwähnten Sternpunkt.

Die Energieversorgungsunternehmen streben eine gleichmäßige Belastung der drei Phasenstränge an. Da die drei Phasenstränge in der Praxis ungleichmäßig belastet sind, fließt im Neutralleiter deshalb ein vom Grad der Asymmetrie abhängiger Ausgleichsstrom.

Literatur

• Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme - Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. Springer Verlag 2006, ISBN 3-540-29664-6.

Siehe auch

• Dreieckschaltung
• Stern-Dreieck-Schaltung
• Stern-Polygon-Transformation
• Steinmetzschaltung
• Ringschaltung
• Zickzackschaltung
• Neutralleiterstrom
• Fehlerarten in Drehstromsystemen