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blindleistung

Leistungen im Wechselstromkreis
Wirkleistung, Blindleistung & Scheinleistung

Im Netz fließt Strom zwischen Erzeugern (z.B. Kraftwerken) und Verbrauchern. Ist in einem Verbraucher eine Spule bzw. ein Kondensator tĂ€tig, wird die Leistung nicht komplett fĂŒr den Betrieb der Maschine gebraucht. Ein Teil wird hier dazu genutzt ein Magnetfeld aufzubauen. Dieser Teil wird dann als sogenannter Blindleistung wieder an das Netz abgegeben.

Was ist Blindleistung

Blindleistungen treten nur bei Wechselstrom und Drehstrom auf, nicht bei Gleichstrom.

Wird ein induktiver (Spule) bzw. kapazitiver (Kondensator) Widerstand an eine Wechselspannung angeschlossen, so tritt analog zu den WiderstÀnden neben dem schon vorhandenen Wirkanteil zusÀtzlich noch ein Blindanteil auf.
Der Blindanteil kommt durch die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung der InduktivitÀt bzw. der KapazitÀt zustande. Er entsteht in einer Wechselstromleitung als Folge einer Blindleistung, der phasenverschoben zur elektrischen Spannung oszilliert. Bei einem rein ohmschen Widerstand liegen Strom und Spannung in gleicher Phase, daher hat ein rein ohmscher Widerstand keinen Blindanteil.

Auswirkungen von Blindleistung

Durch diese zusĂ€tzliche Belastung der Blindleistung mĂŒssen die Netze grĂ¶ĂŸer dimensioniert werden, um neben der zur VerfĂŒgung gestellten Wirkleistung auch noch die pendelnde Blindleistung aufzunehmen. Bei einem steigenden Anteil von Blindleistung im Netz verringert sich die KapazitĂ€t fĂŒr die Wirkleistung, weniger Strom in Form von elektrischer Ladung kann transportiert werden. Blindleistungen belasten nicht nur Übertragungsnetze, sondern auch Transformatoren und fĂŒhren in Leitungen zu Übertragungsverlusten. Daher wird Blindleistung auch als Ballast in Wechselstromnetzen bezeichnet.

Vermeidung von Blindleistung

Wird jedoch eine Kompensationsanlage, welche die Blindleistung erzeugt und wieder aufnimmt, verbrauchernah installiert, kann das Netz vom Blindleistung entlastet und daher kleiner dimensioniert werden. In so entlasteten Netzen entspricht die Scheinleistung nahezu der Wirkleistung, es steht mehr KapazitĂ€t zum Stromtransport zur VerfĂŒgung.

Berechnung

Zur besseren Unterscheidung der drei Leistungsarten verwendet man drei unterschiedlichen Einheiten:
Der Blindanteil der Leistung wird als Blindleistung Q bezeichnet. Seine Einheit ist var.
Der Wirkanteil wird als Wirkleistung P bezeichnet. Seine Einheit ist W.
Die Gesamtleistung im Wechselstromkreis ist die Scheinleistung S. Sie hat die Einheit VA.
Die Scheinleistung berechnet sich aus der Wirkleistung P und der Blindleistung Q, gemĂ€ĂŸ dem Satz des Pythagoras, daraus ergibt sich hier:
S=√(QÂČ+PÂČ )
Zwischen der Wirkleistung P und der Blindleistung Q gibt es eine Phasenverschiebung von 90°.
Das Leistungsdreieck verdeutlicht die ZusammenhÀnge.

blindleistung leistungsdreieck

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Leistungen im Wechselstromkreis berechnen sich gemĂ€ĂŸ den folgenden Formeln:

Scheinleistung (S – Einheit VA)   S=U∙I  |  S=√(QÂČ+PÂČ )
Wirkleistung (P- Einheit W)  P=U∙I∙cosφ=S∙cosφ  |  P=√(SÂČ-QÂČ )
Blindleistung (Q – Einheit var)  Q=U∙I∙sinφ=S∙sinφ  |  Q=√(SÂČ-PÂČ )

Leistungsfaktor cos φ

cos φ wird als Wirkleistungsfaktor oder kurz als Leistungsfaktor bezeichnet. Er wird hĂ€ufig auf den Typenschildern von Elektromotoren angegeben.

Der Leistungsfaktor cos φ ist das VerhĂ€ltnis zwischen Wirkleistung P und Scheinleistung S, er berechnet sich gemĂ€ĂŸ der Formel:
cosφ=P/S

Der Leistungsfaktor gibt an welcher Teil der Scheinleistung in die gewĂŒnschte Wirkleistung umgesetzt wird.

Blindleistung und LED Beleuchtung

Bei einer Beleuchtungsanlage, in welcher LED-Technik eingesetzt wird, kommt auch Leistungselektronik in Form von VorschaltgerĂ€ten zum Einsatz. Diese VorschaltgerĂ€te weisen den Leistungsfaktor (eng: power factor) aus, mit welchem die Blindleistung der Beleuchtungsanlage ermittelt werden kann. Meist liegt dieser bei hochwertigen Netzteilen zwischen 0,9 und 0,95. Dies kann fĂŒr Betriebe und Firmen relevant sein, die ĂŒber eine Kompensationsanlage verfĂŒgen und die Erhöhung der Blindleistung berechnen möchten, auch wenn der summierte Anteil der Netzteile relativ gering ausfallen kann.

Blindstrom

Die Blindleistung resultiert aus Blindstrom und der anliegenden Spannung. Die Blindleistung entspricht hier dem Produkt der Effektivwerte von Spannung und Blindstrom. Folgend ein Beispiel eines reinen Blindstroms (grĂŒne Kurve), welcher um 90° in der Phase gegen die Spannung verschoben ist. Die ĂŒbertragene Leistung (rote Kurve) oszilliert gleichmĂ€ĂŸig zwischen Netz und Verbraucher, es wird keine Leistung „verbraucht“.

blindleistung