Strom/ Spannung Phasenverschiebung

3 Antworten

Hallo,

also Deine Frage zielt auf die Leistung im Wechselstromnetz. Es gibt natürlich noch viele weitere Fälle, wo das eine Rolle spielt. Es ist auch nicht so,, dass eine Spule immer eine Phasenverschiebung von 90 Grad verursacht, da spielt auch noch der Ohmsche Widerstand eine Rolle. Nun zur Erklärung:

Ein Motor z.B. ist eine teilweise induktive Last (Spule) teilweise Ohmsche Last. Was der Motor an Wirkleistung abgibt, was er also für den Antrieb braucht und um gegen die Lagerreibung anzuarbeiten, ist die Ohmsche Last. Aber es bleibt immer etwas induktive Last übrig. Die Spule baut also ein Magnetfeld auf, und dieses wird kurz danach wieder abgebaut. Dadurch fließt ein Strom auch dann, wenn die Spannung im Netz eigentlich Null ist. Durch diese Blindströme wird im Versorgungsnetz durch den fließenden Strom Wärme erzeugt, die die Kraftwerke liefern müssen, aber die niemand bezahlt. Dieser Strom würde also das Versorgungsnetz unnötig belasten. Deshalb muss bei Abnehmern mit großen Blindströmen (so nennt man diesen Strom) immer eine Kompensation stattfinden. Diese Kompensation macht man im Falle von Induktiven Blindströmen mit Kondensatoren, Im Falle von Kapazitiven Blindströmen mit Spulen.

Auf die Leistung an sich hat der Blindstrom keinen Einfluss. Ein Elektromotor hat immer eine Scheinleistung, die das Produkt aus Strom und Spannung, also S=UxI ist. Die Wirkleistung ist P=UxIxcosPhi, der CosPhi ist auf dem Motor angegeben, und gilt natürlich nur bei Nennleistung.

Spannung fließt nicht, die liegt an. Spannung baut sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit über einen Stromkreis auf.

Hat man eine Phasenverschiebung, dann hat man es mit Blindleistung und Wirkleistung zu tun.

Blindleistung ist Leistung die im Wechselstromsystem einfach pendelt und keine physikalische Arbeit verrichten kann. Nur Wirkleistung kann physikalische Arbeit verrichten. Beides zusammen ist Scheinleistung, eine Leistung die beim sturen Grundschulmultiplizieren von Strom und Spannung da zu sein scheint. Die tatsächliche Wirkleistung berechnet man über den Phasenwinkel (cosinus Phi) oder über Komplexe Zahlen.

Im Stromnetz kann man Blindleistung nicht brauchen, denn die erhöht den Gesamtstrom und Strom ist das einzige das für Verlustleistungen (Verlustleistung = I²*R) und damit auch für Belastung von Stromleitungen und Transformatoren (laufen heiß) verantwortlich ist. Auch brennen Sicherungen durch lange bevor die maximale Wirkleistung genutzt werden kann.

Leitungen und Transformatoren interessiert nur der Strom, die SPannung und damit die Phase überhaupt nicht. Deswegen sind Transformatoren in "VA", gesprochen "Voltampere" angegeben. Das ist auf den ersten Blick das gleiche wie Watt. Aber in der Wechselstromtechnik meint man hiermit simples multiplizieren von Strom und SPannung ohne Rücksicht auf irgendwas wärend Watt in der Wechselstromtechnik immer die Wirkleistung ist.

Und das ist übrigens der Grund warum Strom dieses Jahr sprunghaft teurer geworden ist weil von AKWs auf "Grüne Energie" umgestellt wird. Die Windrädchen können die Blindleistung nicht zuverlässig kompensieren, das können nur AKWs und Kohlekraftwerke. Die AKWs sind aus, Strom wird bevorzugt von Windrädchen in Watt verkauft. Damit verkaufen die Kohlekraftwerke viel weniger Watt, müssen aber viel Kohle verbrennen um die Blindleistung in Schach zu halten. Damit nehmen die weniger Geld für die verbrannte Kohle ein. Zudem muß das Netz stärker ausgebaut werden weil das nur eine Bestimmte Menge "VA" leiten kann, durch die mangelhafte Blindleistungskompensation mit den maximal möglichen Voltamperes weniger Watts verteilt werden können. ALso muß ein Watt mehr kosten damit die Kohlekraftwerke wirtschaftlich bleiben und die Netze mit mehr VAs ausgebaut werden können. Da die Endkunden in Watt bezahlen muß also das Watt teurer werden um die VAs die immer mehr und stärlker im Netz auftreten zu bekämpfen.

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