Leistungsdiagramm und Prinzip der Blindleistungs- kompensation

Was bedeutet Blindleistung?

Um die Blindleistung zu verstehen, braucht man ein wenig Theorie. Leistung hat 2 Komponenten: den Wirkanteil (P, in Watt) und den Blindanteil (Q, in VAr, Volt Ampere Blindstrom), aus denen sich die Scheinleistung (S, in VA – Volt Ampere) ergibt. Das Leistungsdiagramm zeigt die diese Komponenten als Vektorgrössen:

Dies sind die Formeln zur Leistungsberechnung :

Scheinleistungf

Formel für	Formel für DC	Formel für Wechselstrom	Formel für Drehstrom
Wirkleistung	_	P = U.I. Cosφ	P = U.I. Cosφ. √3
Blindleistung	_	P = U.I. sinφ.	P = U.I. sinφ. √3
Scheinleistung	P = UI	S= U.I	S= U.I.√3

Was bedeutet Blindleistung

Blindleistung tritt bei induktive Bauteilen auf, beispielsweise bei Kabeln (aufgrund ihrer Länge) und vor allem bei Motoren (siehe Cosφ auf den Motorschildern).

Warum Blindleistung kompensieren?

Der Transport der Blindleistung durch die Stromleitungen verursacht Energieverluste und einen Spannungsabfall an deren Ende. Stromversorger, aber auch Nutzer mit hohen Leistungen haben daher ein Interesse daran, sie so weit wie möglich zu reduzieren.Hierzu dient die Blindleistungskompensation, die je nach Fall seriell oder als Shunt ausgeführt ist.

Am häufigsten werden hierfür Kondensatorbatterien verwendet.

Das Kompensationsprinzip

principe de la compensation-energie-reactive

Ia : Der verbrauchte Wirkstrom
Ir1 : Blindstrom vor Kompensation
I1 : Scheinstrom vor Kompensation
Φ1 : Phasenverschiebung vor Kompensation

Irc : der von der Kondensatorbatterie erzeugte Blindstrom
Ir2 : Blindstrom nach Kompensation
I2 : Scheinstrom nach Kompensation
Φ2 : Phasenverschiebung nach Kompensation

Kondensatoren liefern eine den induktiven Bauteilen entgegengesetzte Blindleistung.

Rechenbeispiel:

Leistungsaufnahme der Drehstromlast P1=50kW et cosΦ1=0,75.

tgΦ1=0,88 und Q1=P1 x tgΦ1=44kVAr

Zur Kompensation wollen wir tg Φ2 <0,4 (cosΦ2>0,92), und brauchen daher Q2=Px tg Φ2 = 20kVAR.
Von Kondensatoren eingebrachte Blindleistung Qc = Q1-Q2=20-44=-24kVAR.
Ic= Qc/(√3.U)=35 A

Tabelle mit den Leistungsfaktoren der gängigsten Geräte

Verbraucher	cosΦ	tgΦ	Bemerkungen
Asynchronmotor unter normaler Last 0% 25% 50% 75% 100%	0,17 0,55 0,73 0,8 0,85	5,80 1,52 0,94 0,75 0,62
Glühlampen Leuchtstofflampen Entladungslampen	1 0,5 0,4 à 0,6	0 1,73 2,29 à 1,33	Diese Lampen werden in der Regel vorab kompensiert.
Öfen mit Widerständen Induktionsöfen Öfen mit dielektrischer Heizung	1 0,85	0 0,62	Außer, wenn die Regelung über einen Thyristordimmer erfolgt. Dieser Wert setzt eine vom Hersteller vorgesehene Kondensatorkompensation voraus.
Lichtbogenöfen	0,8	0,75