Bild: Deutsches Museum
Starkstromtechnik
Hochspannungsanlage
Der Show-Klassiker mit einer Million Volt. Bei der Vorführung der Hochspannungsanlage schlägt regelmäßig der Blitz ein und der Faraday'sche Käfig steht unter Starkstrom.
Ausstellungsbereich geschlossen
Derzeit wird die zweite Hälfte des Gebäudes saniert, deswegen ist dieser Bereich seit 29. Juni 2022 geschlossen. Die Modernisierung des Gebäudes soll 2028, zum 125. Jubiläum der Museumsgründung, abgeschlossen sein.Hochspannung live erleben
Der Faraday'sche Käfig steht unter Starkstrom. Bild: Deutsches Museum
Die Vorführung der Hochspannungsanlage ist einer der Klassiker im Deutschen Museum. Bei der Vorführung lassen sich hautnah Hochspannungsphänomene erleben.
Den effektvollen Versuchen mit Wechselspannung bis zu 300.000 Volt folgen Experimente mit Impulsspannungen, die einen Scheitelwert von fast einer Million Volt in zwei Millionstel Sekunden erreichen und damit Blitzeinschläge bis 1.000 Ampere Entladungsstrom simulieren.
Besonders spannend ist die Vorführung des Faraday'schen Käfig. Ein Mitarbeiter des Deutschen Museums wird im Käfig live einem Blitzeinschlag ausgesetzt.
Den effektvollen Versuchen mit Wechselspannung bis zu 300.000 Volt folgen Experimente mit Impulsspannungen, die einen Scheitelwert von fast einer Million Volt in zwei Millionstel Sekunden erreichen und damit Blitzeinschläge bis 1.000 Ampere Entladungsstrom simulieren. Ein Mitarbeiter des Deutschen Museums steigt in den Faraday'schen Käfig und wird einem Blitzausschlag ausgesetzt.
Die Hochspannungsanlage nach Hans Prinz in der Abteilung Starkstromtechnik. Bild: Deutsches Museum
Die Hochspannungsanlage nach Hans Prinz
Elektrische Energie wird vereinfacht Elektrizität oder oft nur Strom genannt. Der physikalische Vorgang ist die Umwandlung aus mechanischer Energie auf der Grundlage der 1831 von Michael Faraday gefundenen Induktionserscheinungen: Bei gleicher Leistung ist der Strom um so niedriger, je höher die Spannung ist, und je niedriger der Strom ist, desto niedriger sind auch die Übertragungsverluste. Wegen der im Umgang mit Akkumulatoren historisch gewachsenen Vertrautheit mit Gleichstrom errichtete man zunächst auch nur Gleichstromsysteme mit Zentralstationen mitten im Versorgungsgebiet, die im Tagesablauf nur in den Morgen- und Abendstunden in Betrieb waren, da sich elektrische Motoren nur allmählich einführten. Bald erforderten die elektrischen Antriebe aber mehr Energie als die elektrische Beleuchtung. So ersann man die Fortleitung der Elektrizität aus außerhalb günstig gelegenen Kraftwerken in die Verbraucherzentren hinein unter Erhöhung der Übertragungsspannungen: Seit der Erfindung des Transformators 1885 wuchsen die Generatorleistungen von wenigen Kilowatt (kVA) auf über 1000 Megawatt (MVA) und die Übertragungsspannungen von einigen 100 Volt auf mehrere 100 Kilovolt an.
Unter der Federführung von Hans Prinz (1907-1978), Professor für Hochspannungs- und Anlagentechnik an der TH München, wurde diese weltweit einzigartige Demonstration errichtet. Der Besucher lernt dabei die Hochspannungstechnik durch Wechselspannung und durch Impulsspannungen kennen. Erstere ist die Spannungsart unserer Energieversorgung, Letztere werden durch Gewitter und Schalthandlungen hervorgerufen und können weitreichende Störungen verursachen.
Diese aufwändige und ingenieurtechnisch bemerkenswerte Anlage ist seit 1953 in Betrieb. Bei der Auswahl der Demonstrationen wurde in besonderem Maße darauf geachtet, die Programmfolge so einzurichten, dass innerhalb eines überschaubaren Zeitraums und mit Hilfe einiger weniger Versuche das Wesentliche des darzustellenden Effekts in einer auch dem Laien verständlichen Weise vorgeführt werden kann.
1835führte der Physiker Faraday einen Erstversuch mit dem Faraday'schen Käfig durch.
Der Faradaysche Käfig unter Hochspannung. Bild: Deutsches Museum
Der Faradaysche Käfig
Mit Wechselspannung von 50 Hertz (entsprechend der Frequenz der häuslichen Spannungsversorgung) wird besonders eindrucksvoll die abschirmende Wirkung eines Faradayschen Käfigs gegen elektrische Felder nachgewiesen, indem eine gegen Erde isolierte Drahtgitterkugel auf Hochspannungspotential gebracht wird, nachdem darin eine Person Platz genommen hat. Die im Inneren feldfreie Faradaysche Kugel hat einen Durchmesser von 120 cm. Sie ist über zwei nebeneinander angeordnete Langstab-Isolatoren gegen die Traverse isoliert und kann vom Bedienungspult aus so weit gesenkt werden, dass eine Person darin Platz nehmen kann. Danach wird die Kugel hochgezogen und der Prüftransformator so stark erregt, dass es an der zu den Langstab-Isolatoren parallelen 70-cm-Funkenstrecke bei etwa 270 kV zum Durchschlag kommt und der Laie sieht, dass die Kugel tatsächlich auf Hochspannung gebracht wurde.
Im zweiten Teil der Wechselspannungsversuche wird dem Besucher die Wirkung stromstarker Wechselstrom-Lichtbögen und die elektrodynamische Kraftwirkung hochstromführender Kupferseile demonstriert.
Vorführungsprogramm
Bei Wechselspannungen von 50 Hz werden gezeigt:
- 300 000-Volt-Transformator:
Entladungs-Einsatz (Korona) und Spannungs-Durchschlag in Luft,
Spannungs-Überschlag (Gleitentladungen) zwischen Glas und Luft,
Schutzwirkung eines Faradayschen Käfigs,
Spannungsmessungen mit einer Kugelfunkenstrecke,
Verlauf elektrischer Feldlinien nach der Strohhalm-Methode - wandernde Lichtbögen
- Kraftwirkung elektrischer Ströme
Mit dem Stoßgenerator bei Spannungsimpulsen bis zu 1 Million Volt und 50 millionstel Sekunden Dauer werden gezeigt:
- simulierte Blitzeinschläge:
in I:25-Modelle von Kirche, Haus- und Freileitung,
sowie in Bäume (Holzstab) - lautstarkes Verdampfen eines dünnen Drahtes
Impressionen
Die Hochspannungsanlage im Deutschen Museum
Eines der bliebtesten Ziele im Deutschen Museum ist die Hochspannungsanlage. Bei den täglich stattfindenden Vorführungen können Besucher hautnah Hochspannungsphänomene erleben. Den effektvollen Versuchen mit Wechselspannung bis zu 300.000 Volt und bis zu 1.000 Ampere folgen Experimente mit Impulsspannungen, die eine Höchstspannung von fast einer Million Volt in zwei Millionstel Sekunden erreichen und damit Blitzeinschläge simulieren. Sehr eindrucksvoll ist die Vorführung des Faraday'schen Käfigs: Eine Drahtgitterkugel, in der ein Mitarbeiter des Deutschen Museums sitzt, wird auf drei Meter angehoben. Nun wird eine Spannung von etwa 270.000 Volt angelegt, die durch einen Durchschlag an einer Funkenstrecke sichtbar wird. Dennoch verlässt der Mitarbeiter den Faraday'schen Käfig unbeschadet. Der Grund dafür ist, dass der Innenraum durch eine geschlossene Hülle aus leitfähigem Material vor äußeren elektrischen Feldern und elekromagnetischen Wellen abgeschirmt ist.
