Blindleistung, cos φ und Kompensation
Berechnen Sie Blind- und Scheinleistung, sehen Sie den Strom, den ein Verbraucher wirklich zieht, und ermitteln Sie die theoretische Kapazität für eine angegebene Korrektur des cos φ.
Wie die Berechnung funktioniert
Der Rechner behandelt die Wirkleistung P und den cos φ als Werte eines linearen Verbrauchers mit sinusförmigen Größen. Zuerst berechnet er die Scheinleistung als S = P / cos φ. Anschließend ermittelt er über das Leistungsdreieck die Blindleistung als Q = √(S² − P²). Das Ergebnis beschreibt einen Betriebspunkt; es ist weder eine Netzqualitätsmessung noch die Auslegung einer Kondensatorbatterie.
S (VA) = P (W) / cos φ
Q (var) = √(S² − P²)
Im Dreiphasensystem gilt für den Leiterstrom I (A) = P / (√3 × Außenleiterspannung × cos φ)
Was der Rechner nicht berücksichtigt: Oberschwingungen und den Gesamtleistungsfaktor nichtlinearer Verbraucher; Anlauf- und Einschaltströme sowie deren Dauer; Resonanz und die Folgen des Einbaus von Kondensatorbatterien; Herstellervorgaben für Wechselrichter, USV, Kondensator oder Motor; örtliche Schwellen, Tarife und Abrechnungsregeln für Blindarbeit.
Beispiele mit Eingabewerten
Motor mit 1 kW
Eingaben: P = 1000 W, cos φ = 0,80. Ergebnis: S = 1250 VA und Q = 750 var. Dieses Beispiel im Rechner öffnenKleiner Motor mit niedrigem cos φ
Eingaben: P = 600 W, cos φ = 0,45. Ergebnis: S = 1333 VA und Q = 1191 var. Dieses Beispiel im Rechner öffnenDreiphasenmotor mit 5,5 kW
Eingaben: P = 5500 W, cos φ = 0,90. Ergebnis: S = 6111 VA und Q = 2664 var. Bei 400 V Außenleiterspannung beträgt der Leiterstrom rund 8,82 A. Dieses Beispiel im Rechner öffnenTransformator mit 2 kW
Eingaben: P = 2000 W, cos φ = 0,70. Ergebnis: S = 2857 VA und Q = 2040 var. Dieses Beispiel im Rechner öffnenHäufige Fragen
Worin unterscheiden sich cos φ und Leistungsfaktor (PF)?
Der cos φ beschreibt die Phasenverschiebung zwischen den Grundschwingungen von Spannung und Strom. Bei einem linearen Verbraucher entspricht er dem Leistungsfaktor. PF ist weiter gefasst: Er ist P/S und schließt die Stromverzerrung nichtlinearer Verbraucher ein.
Darf ich den cos φ eines Computernetzteils oder einer LED-Lampe eingeben?
Sehen Sie das Ergebnis nicht als vollständige Beschreibung dieses Verbrauchers. Netzteile und LED-Treiber können einen verzerrten Strom ziehen; suchen Sie den Gesamt-PF in den Herstellerunterlagen oder messen Sie ihn mit einem Netzqualitätsmessgerät.
Warum geben Wechselrichter und USV sowohl VA als auch W an?
Der Strom ist eine ihrer Grenzen, deshalb nennen die Hersteller die Scheinleistung in VA. Vergleichen Sie die VA der Last getrennt mit den Dauer- und Spitzenwerten des Geräts, und zwar sowohl in VA als auch in W.
Kann dieser Rechner einen Kompensationskondensator auslegen?
Nein. Q hilft, die Größenordnung des Problems zu verstehen, doch die Auslegung einer Kondensatorbatterie erfordert Spannung, Frequenz, Schaltungsart, Daten zu Oberschwingungen, Netzverhältnisse und die Vorgaben des Herstellers.
Senkt eine Blindstromkompensation immer die Rechnung?
Nein. Entgelte für Blindarbeit ergeben sich aus Vertrag, Tarif und den Regeln des Netzbetreibers. Prüfen Sie zuerst Rechnung und Anschlussbedingungen; nehmen Sie Schwellen und Sätze nicht aus einem allgemeinen Rechner an.
Gilt das Ergebnis für Einphasen- und Dreiphasensysteme?
Die Beziehung S² = P² + Q² gilt in beiden Fällen für den gesamten Verbraucher. Der Strom braucht die richtige Spannung und Formel; die Dreiphasenrechnung verwendet die Außenleiterspannung und √3.
Warum kann ein schwach belasteter Motor einen niedrigen cos φ haben?
Ein Motor benötigt weiterhin Magnetisierungsstrom, auch wenn er wenig mechanische Leistung abgibt. P sinkt, während der Anteil für das Magnetfeld nicht im gleichen Verhältnis zurückgeht.