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Leistungfaktor

Diskutiere Leistungfaktor im Lehrling und Studi Forum Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; Hallo, habe mal eine grundlegende Frage zum Thema Leistungsfaktor. Es ist ja allgemein bekannt, dass unter Wechselspannung, ein idealer...

  1. #1 Drehstromer, 05.05.2013
    Drehstromer

    Drehstromer Hülsenpresser

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    Hallo,

    habe mal eine grundlegende Frage zum Thema Leistungsfaktor. Es ist ja allgemein bekannt, dass unter Wechselspannung, ein idealer Kondensator eine Verschiebung zwischen Spannung und Strom um -90° und eine ideale Spule eine Verschiebung zwischen Spannung und Strom um 90° verursacht.

    Somit müsste der Leistungsfaktor bei einer rein induktiven/kapazitiven Last die Verschiebung zwischen U und I bei 90°/-90° liegen. Somit wäre der cos(90°) = 0 / cos(-90°) = 0.

    1. Frage:
    Wenn man die Definition cos(Phi) = P/S anwendet, dann ist alles oke, nur dafür muss man ja P und S gegeben haben. Wenn man aber nur die Impedanz der Spule und ihren ohmschen Widerstand kennt, wie kann man dann den Verschiebungswinkel Phi ausrechnen?

    2.Frage:
    Bei Blindleistungskompensation von induktiven Lasten wird ja ein Kondensator verwendet. Dieser erzeugt doch aber nur eine Verschiebung von Phi = -90°. Wie kann er also den Winkel von sagen wir 0.85 auf 0.95 (also sehr geringfügig) anheben?

    Mfg
    Drehstromer
     
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  3. #2 Günther, 05.05.2013
    Zuletzt bearbeitet: 05.05.2013
    Günther

    Günther Spannungstauglich

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    AW: Leistungfaktor

    In beiden Fällen bietet sich die grafische Lösung an. Sie zeigt dir anschaulich die Verhältnisse und was sich tut, wenn man eine Größe ändert.

    Zu 1) Zeichne das Widerstandsdreieck mit den Katheten R und XL (XL zunächst beliebig lang). Jetzt trägst du Z auf, der Schnittpunkt auf der XL-Kathete ist auch schon XL. Den Phasenwinkel phi sieht du sofort, frag den Winkelmesser. Auch wird die jetzt sofort klar, dass für das Dreieck der Pythagoras gilt und die Winkelfunktionen. Merke: eine Skizze (Zeichnung) sagt oft mehr als hundert Worte . . .

    Zu 2) Genauso das Leistungsdreieck mit den Katheten P und Q, Hypotenuse = S. Auf der Q-Achse kannst du nun die Kondensator-Blindleistung Qc geometrisch addieren, d.h. subtrahieren. Du siehst sofort, wie sich S vermindert, im Idealfall bei cos phi = 1 so groß wie P wird usw. . .

    Also: vor lauter Formeln vergesst mir nicht die gute, schöne, anschauliche grafische Lösung.
     
  4. #3 Bewusstseinsspalter, 05.05.2013
    Zuletzt bearbeitet: 05.05.2013
    Bewusstseinsspalter

    Bewusstseinsspalter Lüsterklemmer

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    AW: Leistungfaktor

    Hallo....

    Das Ganze gilt natürlich nur bei sinusförmigen Verläufen von Strom und Spannung. Oberschwingungen z.B. führen zu Verzerrungen (Verzerrungsblindleistung).
    Da es sich hier im physikalisch Sinne um gerichtete Größen (Vektoren) handelt, würde die mathematische Erklärung die Begrifflichkeiten zu verkomplizieren.
    Deshalb schlage ich Dir zur einfachen Veranschaulichung (ein Bild sagt mehr als tausend Worte) mal folgende Tutorials vor.

    Zu Frage 1:

    http://et-tutorials.de/6966/blindleistungskompensation/


    Zu Frage 2:

    http://et-tutorials.de/395/blindleistungskompensation-impedanz-und-leistungsfaktor/



    Gruss....
     
  5. bigdie

    bigdie Freiluftschalter

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    AW: Leistungfaktor

    Einfach ausgedrückt, ist ja immer auch Wirkleistung im Spiel. Wenn du eine Spule mit 1KVA Blindleistung hast, welche aber auch 1KW Wirkleistung hat, hast du schon keine 90° mehr. Keine Ahnung ob das jetzt stimmt, aber ich sag mal du hast dann 45° Phasenverschiebung. Wen du dann zu dem 1KVA ind. + 1KW Wirk noch 1KVA kap. dazuschaltest, ist der Leistungsfaktor wieder im grünen Bereich.
    Wie gesagt nichts gerechnet, dazu bin ich zu faul. Nur um das Prinzip zu erläutern.
     
  6. #5 Technikerlein, 10.05.2013
    Technikerlein

    Technikerlein Strippenstrolch

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    AW: Leistungfaktor

    Die Zusammenhänge werden vielleicht klarer wenn du Wirk- und Blindleistung als Ursache siehst und die Phasenverschiebung als Folge davon.

    Nehmen wir z.B. einen Motor der bei 230V eine Wirkleistung von 1,5kW und eine Blindleistung von 1,2kVA aufnimmt.

    In der Summe hast du eine Scheinleistung von SQR( 1,5^2 + 1,2^2 ) = 1,92kVA , es fliest ein Strom von 1,92kVA / 230V = 8,35A zum Motor

    Der Leistungsfaktor COS(Phi) ist 1,5kW / 1,92kVA = 0,78 , die Phasenverschiebung Phi also ungefähr 39°

    Wenn du die Phasenverschiebung ausgleichen willst brauchst du einen Kondensator der ebenfalls 1,2kVA Blindleistung hat.

    Weil der Kondensator nahezu reinen Blindstrom fliesen läßt und praktisch keine Verluste hat beträgt sein Leistungsfaktor 0kW / 1,2kVA = 0 und die Phasenverschiebung 90°

    Mit Kondensator und Motor paralell hast du dann 1,5kW / 230V = 6,52A Strom aus dem Netz der gegen die Netzspannung keine Phasenverschiebung hat und 1,2kVA / 230V = 5,2A Strom der zwischen Kondensator und Motor hin und her fliest und 90° Phasenverschiebung zur Netzspannung hat.
     
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