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Wechselstromleistung


Die Berechnung der Wirkleistung über die Multiplikation von Strom und Spannung gilt bei Wechselspannungen nur bei rein ohmschen Widerständen, d. h. wenn Strom und Spannung phasengleich sind. Tritt dagegen eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung auf, wird es mit der Leistungsberechnung komplizierter.

Man unterscheidet bei Wechselspannung grundsätzlich drei verschiedene Leistungsarten.



Wirkleistung

Die Wirkleistung P tritt an einem rein ohmschen Verbraucher auf, z. B. ein Heizstab. In diesem Fall sind Strom und Spannung phasengleich, d. h. zwischen Strom und Spannung gibt es keine Phasenverschiebung.

leistung1.gif

Die Wirkleistung wird in Watt (W) angegeben.



Scheinleistung

Legt man eine Spule oder einen Kondensator an Wechselspannung, so tritt zwischen Strom und Spannung eine Phasenverschiebung auf. Mißt man die Werte für Strom und Spannung und multipliziert diese, so erhält man die scheinbare Leistung S:

scheinleistung.gif

Die Scheinleistung wird in Voltampere (VA) angegeben.

Die Wirkleistung ist bei einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung immer kleiner als die Scheinleistung!

Die "fehlende" Leistung ist die sogenannte Blindleistung.



Blindleistung

Bei einer Spule oder einem Kondensator an Wechselspannung tritt neben der Wirkleistung zusätzlich eine Blindleistung Q auf, weil eine Spule an Wechselspannung einen induktiven Blindwiderstand, und ein Kondensator an Wechselspannung einen kapazitiven Blindwiderstand hat. Man kann eine Spule oder einen Kondensator auch als Reihenschaltung von einem Blindwiderstand und einem Wirkwiderstand ansehen.


spuleersatz.gif

kondensatorersatz.gif

Die Blindleistung Q berechnet sich durch die Multiplikation von Strom und Spannung und dem Sinus des Phasenverschiebungswinkel φ:

blindleistung1.gif

Bei einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung berechnet sich die Wirkleistung P durch die Multiplikation von Strom und Spannung mit dem Cosinus des Phasenverschiebungswinkel φ:

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Bei einer Phasenverschiebung von genau 90 Grad zwischen Strom und Spannung tritt nur Blindleistung auf. Wohlgemerkt nur theoretisch! Denn in der Praxis hat der Kupferdraht jeder Spule einen gewissen ohmschen Widerstand!



Wirkleistungsfaktor

Das Verhältnis zwischen Scheinleistung und Wirkleistung wird als Wirkleistungsfaktor bezeichnet. Bei reinen sinusförmigen Strömen stimmt der Wirkleistungsfaktor mit dem cos φ überein. Beträgt der cos φ z. B. 0,5, dann ist die Scheinleistung doppelt so hoch wie die Wirkleistung. Bei einem cos φ von 1 ist die Scheinleistung gleich der Wirkleistung und der fließende Strom halb so hoch wie bei einem cos φ von 0,5!

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