Betriebsinduktivität

Zur Beschreibung einer elektrischen Leitung hinsichtlich ihrer elektrischen Kenngrößen werden neben dem Leitungswellenwiderstand sogenannte Leitungsbeläge angegeben. Leitungsbeläge beschreiben die Kapazität, die Induktivität und die Widerstände der Leitung pro Längeneinheit. Die Leitungsbeläge kennzeichnen den Leitungswellenwiderstand.

Inhaltsverzeichnis

Ersatzschaltbild

Das folgende Ersatzschaltbild kennzeichnet die elektrischen Eigenschaften einer elektrischen Leitung. Der Widerstandsbelag R', der Ableitungsbelag G', der Kapazitätsbelag C' und der Induktivitätsbelag L' legen deren Eigenschaften fest. Alle diese Größen sind auf die Länge dx des infinitesimal kleinen Leitungsabschnitts bezogen. Zur Unterscheidung von den Größen diskreter Bauelemente werden die längenbezogenen Leitungsbeläge durch einen Strich gekennzeichnet und als R', G', L' und C' geschrieben.

vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Zweidrahtleitung

Widerstandsbelag R'

Der Widerstandsbelag R' hat die Einheit Ohm pro Meter [R'] = \frac{\Omega}{m}. Er beschreibt die ohmschen Verluste einer elektrischen Leitung bezogen auf einen infinitesimal kleinen Abschnitt dx.

Ableitungsbelag G'

Der Ableitungsbelag G' hat die Einheit Siemens pro Meter [G'] = \frac{S}{m}. Er beschreibt die Isolationsverluste je Länge. Diese sind typischerweise deutlich geringer als die ohmschen Verluste durch den Widerstandsbelag R'.

Kapazitätsbelag C'

Der Kapazitätsbelag C' hat die Einheit Farad pro Meter [C'] = \frac{F}{m}. Er ist die Kapazität pro Länge einer Leitung.

Der Kapazitätsbelag lässt sich aus der Geometrie der Leitungsanordnung berechnen. Das Vorgehen ist dabei ähnlich wie bei der Bestimmung der Kapazität eines Kondensators. Oft ist eine geringe Leitungskapazität erwünscht, um z. B. das Übersprechen von Signalleitungen oder die gespeicherte Energie in Versorgungsnetzen gering zu halten.

Induktivitätsbelag L'

Der Induktivitätsbelag L' hat die Einheit Henry pro Meter [L'] = \frac{H}{m}.

Er stellt den Induktivitätswert pro Längeneinheit dar. Je nach Anwendung und geforderter Impedanz kann eine hohe oder eine niedrige Leitungsinduktivität wünschenswert sein. Ein Beispiel der Erhöhung der Leitungsinduktivität zum Erreichen einer hohen Impedanz ist das Krarupkabel. Soll der Induktivitätsbelag - z. B. zur Übertragung von hohen Stromimpulsen - möglichst gering sein, wird dies durch geringe Abstände zwischen Hin- und Rückleiter erreicht, der Kapazitätsbelag erhöht sich dann. Besonders geringe Induktivitätsbeläge sind mit eng aneinanderliegenden Bandleitern erreichbar. Auch das Parallelschalten mehrerer Leitungen ist zur Verringerung der Induktivität geeignet.


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