Elektrischer Strom
In unserem ABH-Stromschienen-Glossar erläutern wir grundlegende Begriffe der Elektrotechnik. Auf dieser Seite erklären wir, was elektrischer Strom ist, welche physikalischen Wirkungen er entfaltet und warum diese Effekte für die Auslegung von Energieverteilungssystemen und Stromschienen von so großer Bedeutung sind.
Definition: Was ist elektrischer Strom?
Als elektrischen Strom bezeichnet man die gerichtete Bewegung elektrischer Ladungen. Formal ist elektrischer Strom die transportierte Ladungsmenge pro Zeit (Formelzeichen I, Einheit: Ampere).
In metallischen Leitern sind die bewegten Ladungsträger überwiegend Elektronen, in Flüssigkeiten (Elektrolyten) sind es häufig Ionen und in Gasen sind es positiv und negativ geladene Teilchen.
Elektrischer Strom tritt überall dort auf, wo zwischen zwei Punkten ein Potenzialunterschied besteht und ein geschlossener Stromkreis vorliegt. Zum Beispiel in einfachen Haushaltsgerät oder komplexen Industrieanlagen.
Physikalische Wirkungen des elektrischen Stroms
Elektrischer Strom zeigt sich in mehreren klar unterscheidbaren Wirkungen, die in vielen technischen Anwendungen gezielt genutzt werden. Wir stellen wir im Folgenden vor:
Elektrischer Strom & Wärmewirkung
Wenn elektrischer Strom durch einen Leiter fließt, stoßen die Ladungsträger auf die Atome des Materials. Diese Wechselwirkungen erhöhen die kinetische Energie der Atome, wodurch sich der Leiter erwärmt. Das nennt man Joule’sche Wärme.
Beispiele hierfür sind zum Beispiel Heizleiter von Herdplatten, elektrische Heizgeräte, Sicherungen und die Ladetechnik von Geräten. In der Energieverteilung ist die Wärmewirkung die Grundlage für die Bemessung von Leiterquerschnitten, Stromdichte und Überstromschutz.
Elektrischer Strom & Leuchtwirkung
Wird ein Leiter oder ein Medium durch Stromfluss stark erhitzt oder angeregt, kann es Licht emittieren. Bei klassischen Glühlampen führt die hohe Temperatur des Glühfadens zur Lichtabgabe, bei Gasentladungs- oder LED-Leuchtmitteln werden Elektronenübergänge in Atomen bzw. Halbleitern genutzt.
Beispiele hierfür sind Glühlampen, Halogenlampen, Gasentladungslampen, LED-Leuchten oder atmosphärische Blitze.
Elektrischer Strom & magnetische Wirkung
Ein mit Strom durchflossener Leiter erzeugt stets ein Magnetfeld. Wird der Leiter zu einer Spule gewickelt oder mit einem Eisenkern kombiniert, entstehen starke Magnetfelder, die als Antrieb oder zur Energieübertragung genutzt werden können.
Beispiele hierfür sind Elektromagnete, Motoren, Generatoren, Transformatoren und Lautsprecher. In Stromschienensystemen sind die magnetischen Kräfte bei Kurzschlussströmen ein wichtiges Kriterium für die mechanische Auslegung.
Elektrischer Strom & chemische Wirkung
Wenn elektrischer Strom durch Ionenleitende Flüssigkeiten (Elektrolyte) fließt, kann er dabei chemische Reaktionen auslösen oder steuern. Dieses Prinzip wird gezielt in der Verfahrenstechnik und Werkstofftechnik genutzt.
Beispiele hierfür sind Elektrolyse (z. B. Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff), galvanische Beschichtungen (Galvanisieren), Akkumulatoren und Batterien.
Praxisrelevanz in der Energieverteilung
In der Energieverteilung sind die Wirkungen des elektrischen Stroms unmittelbar planungsrelevant.
- Die Wärmewirkung beeinflusst die zulässige Dauerstrombelastbarkeit, die Temperaturerhöhung und die Alterung von Isolierstoffen.
- Die magnetische Wirkung ist maßgeblich für Kurzschlusskräfte, Befestigungskonzepte und die mechanische Stabilität von Sammelschienen.
- Die Leucht- und chemische Wirkung treten vor allem in angeschlossenen Verbrauchern, Schutz- und Energiespeichersystemen in Erscheinung.
Normen zur Auslegung von Leitern, Schaltgeräten und Schienensystemen berücksichtigen diese Effekte in Form von Grenzwerten für Temperaturanstieg, Strombelastbarkeit, Kurzschlussfestigkeit und Isolationskoordination.
Bedeutung von elektrischem Strom für Stromschienensysteme
Bei Stromschienensystemen ist der elektrische Strom die maßgebliche Bemessungsgröße. Es sind der Nennstrom, die zulässige Überlast und der Kurzschlussstrom zu bestimmen:
- Die erforderlichen Leiterquerschnitte und Werkstoffe (z. B. Kupferschienen),
- die Verlustleistung und damit die thermische Auslegung von Gehäuse und Lüftung,
- die Erwärmung von Kontaktstellen, Verbindern und Einspeisungen,
- die mechanische Beanspruchung durch magnetische Kräfte im Kurzschlussfall.
Eine sachgerechte Planung von Stromschienensystemen bedeutet daher immer, die Wirkungen des elektrischen Stroms – insbesondere die Wärmeentwicklung und die magnetischen Kräfte – im Zusammenspiel mit der Umgebungstemperatur, der Verlegeart und den Betriebsbedingungen zu betrachten.
Fazit und Praxisrelevanz für ABH Stromschienensysteme
Elektrischer Strom ist nicht nur eine abstrakte Größe, sondern die physikalische Grundlage für alle Aspekte der Energieverteilung: von Erwärmung und Licht bis hin zu Magnetfeldern und chemischen Prozessen. Seine Eigenschaften beeinflussen die Betriebssicherheit, Effizienz und Lebensdauer elektrischer Anlagen maßgeblich.
In den Produkten von ABH spiegeln sich diese Grundlagen direkt wider. So orientiert sich die Auslegung von Sammelschienen, Gehäusen und Verbindern an Nennströmen, thermischen Grenzwerten, Kurzschlussfestigkeit und den relevanten elektrotechnischen Normen.
ABH unterstützt Sie bei der Planung von Stromschienensystemen, Einspeisungen und Abgängen dabei, die Wirkungen des elektrischen Stroms technisch korrekt zu berücksichtigen und so eine zuverlässige Energieverteilung in Ihren Anlagen zu realisieren.
