Leistungen bei Wechselstrom

Scheinleistung

Die Leistung ist prinzipiell das Produkt aus Strom und Spannung - auch bei Wechselstrom. Da aber zwischen Strom und Spannung eine Phasenverschiebung sein kann, gilt das allgemein nur für die Scheinleistung S.

Die Scheinleistung ist das Produkt aus Strom und Spannung.
S = U . I

Sie wird in Volt-Ampere (VA) angegeben.

Beliebiger Phasenwinkel

Betrachtet man den zeitlichen Verlauf der Strom- und Spannungskurve gemeinsam, dann gibt es verschiedene Vorzeichen des U-I-Produktes ( = der Scheinleistung):

  1. (+I) . (-U) = (-S)
  2. (+I) . (+U) = (+S)
  3. (-I) . (+U) = (-S)
  4. (-I) . (-U) = (+S)

Eine positive Scheinleistung im Sinne des Verbrauchers bedeutet: Die Leistung wird aus dem Netz bezogen.

Eine negative Scheinleistung bedeutet hingegen: Die Leistung wird wieder ins Netz zurückgegeben.

Scheinleistung

Bei einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung pendelt ein Teil der Leistung zwischen Verbraucher und Erzeuger hin und her.

Wirkleistung

Die Wirkleistung P ist jene Leistung, die an einem Ohmschen Widerstand R in Wärme umgesetzt wird.

Wenn keine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung herrscht - dies gilt an einem ohmschen Widerstand - wird die Leistung im Sinne des Verbrauchers nur aus dem Netz bezogen.

Wird in einem Wechselstromkreis nur mit ohmschen Widerständen gearbeitet, entspricht S = P.

Wirkleistung

Die Wirkleistung ist das Produkt aus Strom und Spannung an einem Wirkwiderstand.

P = UR . IR

Sie wird in Watt (W) angegeben.

Blindleistung

Die Blindleistung Q ist jene Leistung, die

  1. in einer Spule in einem Magnetischen Feld = induktive Blindleistung QL
  2. in einem Kondensator in einem Elektrischen Feld = kapazitive Blindleistung QC

umgesetzt wird.

Die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung an einem Blindwiderstand ist exakt 90° elektrisch. Das bedeutet, die negative und die positive Scheinleistung entsprechen sich genau.

Die Blindleistung pendelt stets zwischen Verbraucher und Erzeuger hin und her (siehe Grafik oben).

Blindleistung

Die Blindeistung ist das Produkt aus Strom und Spannung an einem Blindwiderstand.
QL = UL . IL

QC = UC . IC

Sie wird in Volt-Ampere-reaktiv (var) angegeben.

Leistungsdreieck und Leistungsfaktor

Die Scheinleistung kann als Gesamtleistung ( = geometrische Summe) bei Wechselstrom betrachtet werden. Ihre Teile sind

  1. die Wirkleistung und
  2. die Blindleistung

Die Scheingröße teilt sich in Wirk- und Blindgröße, die immer im rechten Winkel zueinander stehen. Dieses geometrische Problem beschreibt der Satz von Thales.

Die Darstellung der Addtion bei Wechselstrom ist wieder ein rechtwinkliges Dreieck ( = Leistungsdreick):

Leistungsdreieck

Der Leistungsfaktor cosφ ist das Seitenverhältnis der Wirkleistung : Scheinleistung im Leistungsdreieck.