Typische Werte Leistungsfaktor

Typische Werte Leistungsfaktor

Typische Leistungsfaktorwerte (cosen φ)

Dieser Leitfaden ist eine unverzichtbare Ressource für alle, die sich mit dem Entwurf, der Analyse oder dem Management von Elektro- und Energiesystemen befassen. Der Leistungsfaktor ist eines der Grundkonzepte der Elektrotechnik, und sein Verständnis ist entscheidend für die Gewährleistung der Effizienz, Stabilität und Qualität der elektrischen Energie, die in einer Vielzahl von Anwendungen zugeführt oder genutzt wird.

Der Leistungsfaktor misst den Wirkungsgrad, mit dem ein elektrisches System Wirkenergie (Nutzenergie) im Verhältnis zur Scheinenergie (Summe aus Wirk- und Blindenergie) überträgt. Ein niedriger Leistungsfaktor kann zu Energieverlusten, Ineffizienzen bei der Stromnutzung und Überlastungen der Stromnetze führen. Andererseits weist ein hoher Leistungsfaktor auf eine effiziente Nutzung elektrischer Energie hin.

In diesem Leitfaden werden wir eine Reihe typischer Leistungsfaktorwerte für eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Geräte und Systeme untersuchen. Wir bieten Ihnen einen detaillierten Überblick über Leistungsfaktoren, die häufig in verschiedenen Zusammenhängen vorkommen, darunter Elektromotoren, elektronische Geräte, Industrieanlagen und Energiesysteme.

Diese typischen Leistungsfaktorwerte sind eine wichtige Ressource für Ingenieure, Techniker und Betreiber elektrischer Systeme und ermöglichen ihnen, genaue Schätzungen des Energieverbrauchs vorzunehmen, potenzielle Ineffizienzen zu identifizieren und Strategien zur Verbesserung der Energieeffizienz zu planen.

Das Verständnis des Leistungsfaktors ist entscheidend, um das ordnungsgemäße Funktionieren elektrischer Systeme sicherzustellen, Energiekosten zu senken und die Gesamtenergieeffizienz zu fördern. Dieser Leitfaden vermittelt Ihnen praktisches Wissen und einen klaren Überblick über typische Energiefaktoren und hilft Ihnen dabei, fundierte Entscheidungen im Strommanagement zu treffen.

Typische Werte Leistungsfaktor

Der Leistungsfaktor (cos φ) einer elektrischen Last ist definiert als der Kosinus des Phasenverschiebungswinkels φ zwischen der Spannung V und dem Versorgungsstrom I der Last selbst in einem elektrischen Wechselstromsystem.

In einem elektrischen System mit rein ohmscher Last ist die Phasenverschiebung Null (cos φ = 1).

 Dies ist der Idealfall: Die Scheinleistung VA entspricht der Wirkleistung W und die Blindleistung VAR ist Null.

In einem induktiven System (Elektromotor, Leuchtstofflampe usw.) mit einem cos φ kleiner als 1 ist die Blindleistung (parasitäre Leistung) nicht Null. Bei hohen Werten ist die Möglichkeit einer entsprechenden Blindleistungskorrektur der Anlage in Betracht zu ziehen (Stromversorger stellen den Kunden industrieller oder gewerblicher Nutzer zusätzliche Kosten in Rechnung, die einen Blindleistungsfaktor unterhalb einer bestimmten Grenze - üblicherweise 0,9, da dies den Wirkungsgrad der Übertragungsleitungen beeinträchtigt - zu bedenken, dass sich bei cos φ = 0,7 die Verluste in der Schaltung fast verdoppeln würden, da sie proportional zum Quadrat des Stroms sind).

Darüber hinaus sollten alle Komponenten des Systems (Generatoren, Kabel, Transformatoren) größer dimensioniert werden, um den größeren erforderlichen Strom zu führen, was zu einer offensichtlichen Kostensteigerung führt.    

Der Leistungsfaktor wird mit einem Instrument namens "Cosphimeter" gemessen.

Kosphimeter

Typische Werte Leistungsfaktor

Unterschied zwischen Wirk-, Blind- und Scheinleistung:

Aktiv (real): Es handelt sich um diejenige, die tatsächlich von einer Last verbraucht wird – angezeigt durch W;

Reaktiv: Da es sich um eine Austauschenergie zwischen der Stromversorgungsleitung und der induktiven Last handelt, erzeugt sie keinen Verbrauch – sie wird mit VAR angegeben;

Scheinbar: Es ist die Summe (in Quadratur) zwischen Wirk- und Blindleistung – angegeben durch VA.

In rein ohmschen Schaltungen mit bestimmten Verbrauchern (Glühlampen, Warmwasserbereiter, Öfen usw.) ist die aufgenommene Scheinleistung die gesamte Wirkleistung (cos φ = 1).

In Stromkreisen mit Verbrauchern, die über interne Wicklungen verfügen, die veränderliche Magnetfelder erzeugen können (Motoren, Schweißgeräte, Netzteile für Leuchtstofflampen, Transformatoren usw.), wird ein Teil der aufgenommenen Leistung nicht als Wirkleistung W, sondern als Blindleistung VAR (cos φ <1).  

Dreieck der Kräfte

W - Wirkleistung

VAR - Blindleistung

VA - Scheinleistung

φ - Phasenverschiebungswinkel

So korrigieren Sie den Leistungsfaktor (cos φ tendiert zu 1)

Der Leistungsfaktor (cos φ) von linearen Lasten kann durch ein passives Netzwerk von Kondensatoren (Leistungsfaktorkorrekturkondensatoren) korrigiert werden, um einen Wert zu haben, der so nahe wie möglich bei 1 liegt, eine notwendige Bedingung, um anzuzeigen, dass die gesamte Energie von der geliefert wird Quelle wird von der Last verbraucht.

Um den Leistungsfaktor zu korrigieren (das System neu einzuphasen), muss Blindenergie mit entgegengesetztem Vorzeichen zugeführt werden (durch Hinzufügen von Kondensatoren, die die induktiven oder kapazitiven Effekte der Last aufheben).

Die Vorrichtungen zur Korrektur des Leistungsfaktors (Phasenstecker) können an einer zentralen Stelle des elektrischen Systems platziert werden, entlang dessen verstreut oder innerhalb der einzelnen induktiven Lasten eingefügt werden. 

Leistungsfaktorkorrektur

Typische Werte des Leistungsfaktors (cos φ)

Der Leistungsfaktor (cos φ) misst ein Phänomen, das auftritt, wenn Lasten nicht rein ohmsch sind (z. B. eine Lampe oder ein Herd), sondern elektrische Wicklungen oder Kondensatoren enthalten.

Diese Verbraucher speichern die Energie in Form eines magnetischen Feldes (bei Drahtwicklungen) oder eines elektrischen Feldes (bei Kondensatoren) und geben sie zyklisch zu jeder Halbwelle an das Netz zurück, ohne sie tatsächlich zu „verbrauchen“.

Ein Teil des Stroms fließt dann „hin und her“, ist messbar, trägt aber nicht wirklich zum wahren Verbrauch in Watt (Active Power W) bei.

Deshalb ist der wahre Verbrauch immer kleiner als der Wert in VA (Apparent Power VA).

Es gibt eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom, die durch einen cos φ genannten Wert ausgedrückt wird (der trigonometrische Kosinus des Winkels zwischen Spannungs- und Stromvektor, bezeichnet mit dem griechischen Buchstaben φ).

Der cos φ oder Leistungsfaktor kann zwischen 0 und 1 variieren.
Die Wirkleistung (W) wird in Watt ausgedrückt und ist gleich:

Wirkleistung (W) = Scheinleistung (VA) x Leistungsfaktor (cos φ) - W = VA x cos φ - wobei V und A die Volt bzw. Ampere sind

Typische Werte

Ausrüstung

Leistungsfaktor cos φ

Asynchronmotor mit Lastfaktor 0% 0,17
Asynchronmotor mit Lastfaktor 25% 0,55
Asynchronmotor mit Lastfaktor 50% 0,73
Asynchronmotor mit Lastfaktor 75% 0,8
Asynchronmotor mit Lastfaktor 100% 0,85
Glühlampen 1
Nicht korrigierte Leuchtstofflampen 0,5
Leistungsfaktorkorrigierte Leuchtstofflampen 0,93
Entladungslampe 0,4 – 0,6
Widerstandsöfen 1
Induktionsöfen 0,85
Dielektrizitätsverlustöfen 0,85
Punktschweißer 0,8 – 0,9
Lichtbogenschweißen mit einer einphasigen statischen Gruppe 0,5
Lichtbogenschweißen durch eine rotierende Gruppe 0,7 – 0,9
Lichtbogenschweißen mit Transformator / Gleichrichtergruppe 0,7 – 0,8
Lichtbogenöfen 0,8

Menüangebote

V Spannung Volt V
I Strom Ampere A
R Widerstand Ohm W
P Macht Watt W
Leistungsfaktor Phasenverschiebung n cos φ
P = V x I x cos φ
P = V x I x cos φ x 1,73
Leistungsfaktor =  cos φ =  P aktiv = VI cos
Scheinbarer P. VI

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