Wirk-, Blind- und Scheinleistung im Wechselstromkreis

In Gleichstromkreisen wird die Leistung nicht in verschiedene Komponenten wie aktive und reaktive Komponenten unterteilt, daher wird ein einfacher Ausdruck P = U * I verwendet. Bei Wechselstrom ist die Situation jedoch anders. In diesem Artikel werden wir uns ansehen, was Wirk-, Blind- und Scheinleistung eines Stromkreises ist.

Definition

Die Belastung eines Stromkreises bestimmt, wie viel Strom durch ihn fließt. Wenn der Strom konstant ist, kann in den meisten Fällen ein Widerstand mit einem bestimmten Widerstand durch eine äquivalente Last bestimmt werden. Dann wird die Leistung mit einer der Formeln berechnet:

P = U * I

P = I²* R

P = U²/ R

Die gleiche Formel wird verwendet, um die Gesamtleistung im Wechselstromkreis zu bestimmen.

Die Last wird in zwei Haupttypen unterteilt:

• Eine aktive ist eine ohmsche Last, wie beispielsweise Heizelemente, Glühlampen und dergleichen.
• Reaktiv - es kann induktiv (Motoren, Starterspulen, Magnetspulen) und kapazitiv (Kondensatorbänke usw.) sein.

Letzteres geschieht nur mit Wechselstrom, zum Beispiel in einem Sinusstromkreis, genau das haben Sie in Ihren Steckdosen. Was der Unterschied zwischen Wirk- und Blindenergie ist, erklären wir weiter in einfacher Sprache, damit die Informationen auch für Elektroanfänger verständlich werden.

Die Bedeutung der Blindlast

In einem Stromkreis mit Blindlast fallen die Stromphase und die Spannungsphase zeitlich nicht zusammen. Je nach Art der angeschlossenen Geräte eilt die Spannung dem Strom entweder vor (in der Induktivität) oder eilt ihm nach (in der Kapazität). Zur Beschreibung der Fragen werden Vektordiagramme verwendet. Hier zeigt die gleiche Richtung des Spannungs- und Stromvektors die Phasenübereinstimmung an. Und wenn die Vektoren in einem bestimmten Winkel dargestellt werden, ist dies die Vor- oder Nacheilung der Phase des entsprechenden Vektors (Spannung oder Strom). Werfen wir einen Blick auf jeden von ihnen.

In einer Induktivität eilt die Spannung immer dem Strom voraus. Der "Abstand" zwischen den Phasen wird in Grad gemessen, was in Vektordiagrammen anschaulich dargestellt wird. Der Winkel zwischen den Vektoren wird mit dem griechischen Buchstaben "Phi" bezeichnet.

Bei einem idealisierten Induktor beträgt der Phasenwinkel 90 Grad. In Wirklichkeit wird dies jedoch durch die Gesamtlast in der Schaltung bestimmt, aber in Wirklichkeit kann es nicht auf einen ohmschen (aktiven) Anteil und einen parasitären (in diesem Fall) kapazitiven Anteil verzichten.

Beim Kondensator ist die Situation umgekehrt - der Strom ist der Spannung voraus, da die Induktivität beim Laden einen großen Strom verbraucht, der beim Laden abnimmt. Obwohl es häufiger gesagt wird, dass die Spannung dem Strom hinterherhinkt.

Um es kurz und klar auszudrücken, diese Verschiebungen können durch die Gesetze der Kommutierung erklärt werden, nach denen sich die Spannung in der Kapazität nicht sofort ändern kann, und in der Induktivität - dem Strom.

Potenzdreieck und Cosinus Phi

Wenn Sie die gesamte Schaltung nehmen, analysieren Sie ihre Zusammensetzung, Phasen der Ströme und Spannungen und erstellen Sie dann ein Vektordiagramm. Zeichnen Sie danach den aktiven entlang der horizontalen Achse und den reaktiven entlang der vertikalen und verbinden Sie die Enden dieser Vektoren mit dem resultierenden Vektor - Sie erhalten ein Potenzdreieck.

Es drückt das Verhältnis von Wirk- und Blindleistung aus, und der Vektor, der die Enden der beiden vorherigen Vektoren verbindet, drückt die Gesamtleistung aus. Das klingt alles zu trocken und verwirrend, schauen Sie sich also das Bild unten an:

Der Buchstabe P steht für Wirkleistung, Q für Blindleistung, S für Gesamtleistung.

Die Formel für die Gesamtleistung lautet:

Den aufmerksamsten Lesern ist wahrscheinlich die Ähnlichkeit der Formel mit dem Satz des Pythagoras aufgefallen.

Einheiten:

• P - W, kW (Watt);
• Q - var, kvar (reaktive Voltampere);
• S - VA (Volt-Ampere);

Berechnungen

Um die Gesamtleistung zu berechnen, wird eine komplexe Formel verwendet. Für einen Generator lautet die Berechnung beispielsweise:

Und für den Verbraucher:

Aber wir werden das Wissen in der Praxis anwenden und herausfinden, wie man den Stromverbrauch berechnet. Wie Sie wissen, zahlen wir, normale Verbraucher, nur für den Verbrauch der aktiven Komponente des Stroms:

P = S * cosФ

Hier sehen wir den neuen Wert von cosФ. Dies ist der Leistungsfaktor, wobei Φ der Winkel zwischen der aktiven und der Gesamtkomponente aus dem Dreieck ist. Dann:

cosФ = P / S

Die Blindleistung wird wiederum nach der Formel berechnet:

Q = U * I * sinФ

Um die Informationen zu festigen, schauen Sie sich den Videovortrag an:

All dies gilt auch für einen Drehstromkreis, nur die Formeln unterscheiden sich.

Antworten auf häufig gestellte Fragen

Brutto-, Wirk- und Blindleistung sind für jeden Elektriker ein wichtiges Thema in der Elektrizität. Als Fazit haben wir hierzu eine Auswahl von 4 häufig gestellten Fragen zusammengestellt.

• Welche Arbeit leistet Blindleistung?

Antwort: Es verrichtet keine nützliche Arbeit, aber die Belastung der Leitung ist die volle Leistung, einschließlich der Berücksichtigung der Blindkomponente. Um die Gesamtbelastung zu reduzieren, kämpfen sie daher damit oder kompensieren, indem sie in einer kompetenten Sprache sprechen.

• Wie wird entschädigt?

- Zu diesem Zweck werden Reagenzienkompensationsgeräte verwendet. Dies können Kondensatorbänke oder Synchronkompensatoren (Synchronmotoren) sein. Wir haben dieses Thema im Artikel genauer betrachtet: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Von welchen Verbrauchern stammt das Reagenz?

- Dies sind vor allem Elektromotoren - die zahlreichste Art der elektrischen Ausrüstung in Unternehmen.

• Was schadet ein hoher Verbrauch an Blindenergie?

- Neben der Belastung der Stromleitungen ist zu beachten, dass Unternehmen für die volle Kapazität und Einzelpersonen nur für die aktive Kapazität bezahlen. Dies führt zu einer erhöhten Stromrechnung.

Das Video bietet eine einfache Erklärung der Konzepte von Blind-, Wirk- und Scheinleistung:

Hiermit schließen wir unsere Betrachtung zu diesem Thema ab. Wir hoffen, dass Ihnen jetzt klar geworden ist, was Wirk-, Blind- und Scheinleistung sind, was die Unterschiede sind und wie jeder Wert ermittelt wird.

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