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Wirk-, Blind- & Scheinleistung

Über diese App

Leistungsdreieck mit Scheinleistung S = U·I, Wirkleistung P = U·I·cosφ und Blindleistung Q = U·I·sinφ; Phasenwinkel per Slider, Kurven u(t), i(t), p(t) und Blindleistungskompensation per zuschaltbarem Kondensator.

Drei Leistungen

Bei Wechselstrom sind Spannung und Strom oft gegeneinander um den Winkel φ verschoben. Die Scheinleistung S = U·I (in VA) ist das Produkt der Effektivwerte. Nur die Wirkleistung P = U·I·cos φ (in W) wird in Arbeit oder Wärme umgesetzt. Die Blindleistung Q = U·I·sin φ (in var) pendelt zwischen Quelle und den Feldern von Spulen oder Kondensatoren hin und her. Sie verrichtet im Mittel keine Arbeit, belastet aber Leitungen. Die drei Größen bilden ein rechtwinkliges Dreieck: S² = P² + Q². Der Leistungsfaktor ist cos φ.

Was die App zeigt

Drei Tafeln stehen nebeneinander: die Momentanwerte u(t), i(t) und p(t) = u·i, das Leistungsdreieck mit S, P und Q sowie ein Zeigerdiagramm von U und I. Wo p(t) negativ wird, fließt Energie zur Quelle zurück. Ein Werte-Panel zeigt cos φ, S, P, Q, den wirksamen Winkel und ob die Last induktiv, kapazitiv oder rein ohmsch ist.

Selbst ausprobieren

Stell einen Phasenwinkel zwischen −85° und +85° ein und beobachte, wie das Dreieck aufsteilt und p(t) immer öfter negativ wird. Wähle eine induktive Last mit positivem φ, wie bei einem Motor. Schalte dann den Kompensationskondensator zu und erhöhe den Kompensationsgrad: Die Blindleistung sinkt, φ geht gegen null, cos φ steigt, und das Dreieck wird flach, während P gleich bleibt.

Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Wirkleistung und Blindleistung?
Wirkleistung P wird tatsächlich in Arbeit, Wärme oder Licht umgesetzt und in Watt gemessen. Blindleistung Q pendelt zwischen Netz und den magnetischen oder elektrischen Feldern der Last hin und her und wird in var angegeben. Sie verrichtet im Mittel keine Arbeit, verursacht aber Ströme und damit Verluste in den Leitungen.
Was bedeutet der Leistungsfaktor cos φ?
Der Leistungsfaktor cos φ ist das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung, P/S. Bei rein ohmscher Last ist er 1, bei Motoren und anderen induktiven Lasten kleiner. Ein kleiner Leistungsfaktor bedeutet viel Strom für wenig nutzbare Leistung.
Wie funktioniert Blindleistungskompensation?
Induktive Lasten wie Motoren nehmen induktive Blindleistung auf. Ein parallel geschalteter Kondensator liefert kapazitive Blindleistung, die diese ganz oder teilweise ausgleicht. Dadurch sinken der Phasenwinkel und der Strom aus dem Netz, während die Wirkleistung gleich bleibt.
Was kann ich in der App zum Leistungsdreieck einstellen?
Du regelst Phasenwinkel, Spannung und Strom und kannst einen Kompensationskondensator mit einstellbarem Kompensationsgrad zuschalten. Die App zeigt die Kurven u(t), i(t) und p(t), das Leistungsdreieck, das Zeigerdiagramm sowie S, P, Q und cos φ.

Fach: Grundlagen der Elektrotechnik

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