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Wirk-, Schein- und Blindleistung


CC-BY-NC-SA 3.0

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mit in der Physik und Leistung geht dann es meist von der Wirkleistungdie Redeaber in Elektrotechnikso weit ?? mit WechselstromWechselspannung zu tun haben Komma zwei weitere Begriffe reinScheinleistungund Blindleistungdarum soll's gehenKomma ganz von vorne anmit Spannung und Strom und der üblichender Wirkleistungdas Abstract stelle ich mir zwei Schaltungen vorund ich möchte wissenwie viel Leistungvon der einen zur anderen Schaltung fließtwenn ich einen Strom habe von der einen zur anderen Schaltungmeist habe ich deinen Elektrotechnik auch ein Strom zurück könnte man jetzt diskutierenmuss nicht unbedingt sein aber ich Zeichen auch mal denselben Strom zurück einund zwischen diesen beiden Verbindungeneine bestimmte Spannungschließt Leistung von X nach rechtsP für die Leistungund die ist ?? und ergreifendgleichder Spannungmal demStromBeistrich Spannung von Dopplerjeder Ladungsträgerdoppelt zu viel Arbeit verrichtenLeistung wird verdoppelt wenn ich den Strom vor Doppler habe ich doppelt so viele Ladungsträger in derselben Zeitdoppelte Leistungdes ?? klatschen oder Spannung und Strom beide als Faktoren auftreten müssen?? könnt ihr dann noch ein Pi oder ein Prozess war oder auch was immer dabei stehen tut es nichtdie Einheit wolltest genauso gebautdass hier einfach Spann nochmals Strom stehtohne irgend passendes kompakt für die Leistung raus ein Volt ist nämlich schlicht und ergreifend definiertals ein Watt pro Ampereund ?? sich das genau anguckt ein WattSchul pro Sekundeein AmpereCologne pro Sekunde das ist nichts anders als ein Schulpro coolerals jetzt umgerechnetauf Arbeit proLadungdas ist eigentlich ein Voltund dann sind wir rückwärts ganz schnell bei dieser Gleichung für die Leistungist und diese Situationein Schritt komplizierternämlich in Wechselspannungan einem Umständen wieder stattjetzt muss man sich tatsächlich die Schwingungsformenanschauenhier füttere ich meine Wechselspannungin meine Schaltung einund diese Schaltung besteht jetzt einfachaus einem schlichtenBranchenwiderstandeine Spannunghängt nun von der Zeit ab Beschreibung von Teeund besserem Energie geht das typischerweisebei uns eine fünfzig HertzSinus schwammige Schwingung seinder Strom wir dann auch von der Zeit abhängenlieferteich will den Zeitverlaufvon der SpannungQuizzenvon Tdie Spannungschwankt zwischen null undminus Unmutund das tut sie Sinusförmigund dann wieder raufund wieder runterund so weiterundwenn negative Seiten natürlich entsprechend weiterder Stromliefern die ?? bei dessen Umschau Widerstand ist der Strom um ein Vielfachesvon der Spannungich bekomme dieselbe Sinusförmig ?? Schwingungselbe Phasenlagedieselben Zeiten für die Nulldurchgängenur größer oder kleinerStrom schwanktzwischenihr gut oben und minus Jod untenund zwar Sinusförmigja immer zwei Perioden auf gemalt von diesen sieben schwammigen Schwingungendas klare ?? istdas das wirklichunendlich lang weitergehen soll und links eigentlich schon vor unendlich langer Zeit angefangen haben soll jetzt Klammer zu Leistung kommenzu jedem Zeitpunktberechnet jetzt die Leistung als das ProduktvonSpannung und Stromnull mal null ergibt null null mal nullergibt nullnull nullnullund hier nun malnull ?? konnte dasselbeauch wieder nullbei T gleich null fangen Spannung und Strom im Jahr andieses Professional zu TE dieses Professional zu Tdas Produkt von Professional City Quadrant seindie Leistung fängt hier an wie eine kleine Parabeldie Leistung wird hierauf dem Scheitelmaximalund fällt nach links und rechts ab das heißt hier beim Scheitelmich so eine Figurjetzt einmal schon Bewährtes weiter geht es ?? tatsächlichSinusförmigwerdenaber eine Sinus Familie Kurve die nach oben verschoben istfür die nächste Halbwelle minus mal minusbekomme ich wieder was positives herausdieselbe Figur noch malplus mal plus selbe Figur noch maldas halbe Sinusförmig zu machenwohnt Kommaso sieht die Leistung aus die Leistungpulsiertund wie man hier siehtzweimalpro Periodeeine mit fünfzig Hertz Themes für mehr Spannung reingeheist meine Leistungeigentlich eine Schwingung mit hundert Hertzund ein Versatz nach obendie mittlere Leistung liegt hier auf halber HöheWirkleistungdiene nicht mal einfach mit dem schlichten Buchstabe Pnicht B von Tabhängig von der Zeit sondern die Wirkleistung groß Pwas wir das nun werdenman sieht dasist die Hälfte von dem Wert hier auf der Spitzeder Welt auf der Spitzeist der größte Wert der Spannung mal der größte Wert vom Stromund davon die Hälftealso ein halb malden Scheitelwert der Spannungmal entscheiden wird vom Strohde facto ein halbes unschön können wir loswerden könne mich ganz dreist sagenkriegen dasselbe raus berechnennun mal niewobei ich jetzt unter U und I die Effektivwerteverstehender Effektivwertder Spannungist einst durch Wurzel zweimalden Scheitelwertfür sie gasförmigeSpannungenund für den Strom das analogeDetektive der Strom sicherte sich ausdrücklichEFFals Index inDistanz durch kurze zweimal den Scheitelwert von Stromdas miteinander multiplizierenals ich heute zweimal Beistrich wozu zweiHalbjahrzugeben das normalerweise in schreibendie Wirkleistungdie Linie tatsächlich über die Zeitwird werden Detektive der Spannungmal den Effektivwert von Stromdiese Effektivwerte konnte man auch noch etwas netter haben mit RMSroot Minsk Verwurzelaus dem mittleren Quadrat abersich soweit an mancher Stelle für Sinus schwammige Spannungenund Strömeteile ich einfach den Scheitelwert durch kurze zweiam Ohmschen Widerstandsind Spannung und Strom in PhaseNetz Komma zu den spannenden Fall bei dem noch wirklich BlindleistungAuftrittdie Wechselspannungan einer beliebigenSchaltungich schreibe dazu linearerSchaltungder schieß typischerweiseTransistorenund Dioden aus weicht sogar die Eisenkernevon Spulensein Schaltung dienicht so sein kann ein Kondensatorund dann geht's in eine Induktivitätund wieder zurückPunkt gleiches hier Parallelwiderstandund hier schweigt noch ein Kondensatorund ein Widerstandundwas weiß ich Beistrich fürchterlichirgend so eine Schaltungda nicht wieder meine Sinusförmig WechselspannungdranPunkt hier fließt mein Strom meines abhängig von der Zeitkeine Überraschungen bei der Spannungbeim Scheitelwertgutund geht bis minus Unmutwohnt dann hübscheinen Sinusder StromI von Tauch wiedermaximal der Scheitelwertminimalminusder Scheitelwertaber jetzt ?? raffiniertder Strom wird im allgemeinennicht dieselbe Phase für die Spannung habenich zeichne malein Kleinphasenversatzeinso zum Beispielder Strom ist etwas später dran als die Spannungder Spannung nach so bis jetzt ein Zeichnerbei dem allgemein nicht dieselbe Phase wie die Spannungkann schon einen Namen vergebenfür den Winkelum den der Strom nachhaltigin den ich wiedieser Winkel hier umgerechnet von der Zeitstatt Fi Hasselmann Strom hier anfangen würde hätte ich hundert achtzig Grad Phasenverschiebungwenn ich hier ins Positive gehen würde dich neunzig Grad Phasenverschiebungfielin diese Richtung positiv gerechnet in der Strom nach alt ist Fi positivNetz Komma zur Leistungdas wird schwanktdie Leistungzu einer bestimmten Zeitist dieSpannungzu dieser Zeitmal den Stromzu dieser Zeiteine Spannung ?? istes also die Leistung nurhier und hierund hierund hierkommen der Strom null ist irgendwas Mann null ist die Leistung auch null alsohierundhierund hier und hierdiesen jetzt großen Bereich ist der Strom positivdie Spannung positivhier geht die Leistungnach obenaber den kleinen Bereich hierist die Spannung positiv und der Strom negativhier geht's nach untenes schließt patzig Leistung in die falsche Richtung aus unserer Schaltung rausich hatte einen negativen Wert für die Leistungman das alles hübsch zusammenflattertes dann wieder Sinusförmigauseine SinusförmigSchwingungdie regelmäßigunter die Achse tauchtje nach Phasenlagevielleicht sogar recht viel unter die Achse tauchtund wann immer die Leistung hier negativ wird die momentane Leistung fließt Leistungin die falsche Richtungnebenbei pulsiert dieses auch wieder mit hundert Hertz I haben wir fünfzig Hertz ja immer wieder hundert Hertzdiese Rechnung hier Essen bisschen unhandlichder Trick ist den Stromzu zerlegenin einen Anteil derin Phaseoder um hundert achtzig Grad verschoben Miss gegenüber der Spannungund ein Anteil der um plus neunzig oder minus neunzig Gradschoben ist dann der das ganze viel einfacherim Zeigerbilddasder Zeiger für meine Spannung ist der komplexe Zeiger für meine Spannung istund dass der komplette Zeiger für mein Strom istdazwischen der Winkel phipositivwenn Strom und Spannung so liegenganze lege ich jetzt meinen Stromin dem ich das Lotbildersage dieser Anteil hierin Phase oder je nachdem wie der Strom nicht gegen Fahrer sich mit meiner Spannungden Anteilwenn ich den Wirkanteilmeines Stromsund diesen Anteilund plus oder minus neunzig Grad verschobendenen ich den Lindanteilder Wirkanteilvom Strom ist hier wieder Sinus von der Spannung also sooderhundert achtzig Grad andersrumLeertaste dieselben Nullstellen wie die Spannungder Blindanteilzu plus oder minus neunzig Grad verschobendessen null Stellen liegen also immer dazwischenKomma sich überlegen okay hier bei neunzig Gradda habe ich nur den Wirkanteilund kein Windanteil das heißt was hierder Wert für den Strom ist das aus reiner Bekanntheit seinWirken teilweise dadurch laufenentsprechend hier bei hundert achtzig Grad plus neunzig Grad zwo hundert siebzig Gradund so weiterund dann wieder hier bei zwei hundert und siebzig Grad plusdrei hundert sechzig Gradwas ist der Wirkanteilund wir können uns jetzt überlegen wie groß ist dieser Wert hier vom Wirkanteilich lese auf der Kurve abtief zum Strom gehörtalso wie gutmal einen verschobenen Sinuswo die sich den Sinus abich ?? sie nicht bei neunzig Grad absondernum den Winkel phispäterdie rote Kurveist um den Winkel phi verschoben nach rechtsminus vier innerhalb von dem Sinusdas ist der Wert für den Strom dieser Stelle hierSinus von neunzig Grad minus ein Winkel mit den Sinus vorstelltSinus von neunzig Gradbei neunzig Grad minus ein Winkelsich schlicht und ergreifend der Kosinusdas ist der Scheitelwertvom Strommal den Cosinusvon Fijetzt der Blindanteilder Blindanteilist hier nullbei sozusagenneunzig Gradaber bei hundert achtzig Gradhabe ich nur den Blindanteilunter der Catalyst nulldas heißt dieses hier der Wert des Stroms bei hundert achtzig Graddas muss Rainer Blindanteil sei hier wieder bei drei hundert und sechzig Graddas muss Rainer Blindanteil seinund hierund hierund bei neunzig Gradist der Winter teilen unddas wir natürlich auch wieder Sinusförmigsozusagengroß für mich jetztminus Kosinus wird es in dieser Situation aussehendas wird man den Tantal seinKomma sich wieder fragen wie groß ist der Strom hier bin ich nur den Blindanteil habedie vier Blindanteil ist drinnen sozusagendie rote Kurve ihr gut mal den verschobenenSinusan dieser Stelle hierbei hundert achtzig Grad ihr gut mal den verschobenen Sinus also Sinus hundert achtzig Gradminus Phiein Sinus von hundert achtzig Grad minus ViehKomma den Sinus hin gezeichnethundert achtzig Grad da fang ich an und lese jetzt rückwärtsdas es einfach der Sinus von Fihier steht nichts anderes als ihr gutmal Sinuswieein Strom habe ich jetzt erledigt der Strom hatte eine beliebige Phase relativ zur Spannung der jetzt erledigtin einen Anteilgleicher Phasezur Spannung oder hundert achtzig Grad dann wird dieser wird hier negativund ein Anteil und plus oder minus neunzig Grad verschobendie Summe von der grünen Kurve und der blauen Kurveist die rote Kurveden Sprechen spaltiges Dienstleistung aufich bekomme die Spannung Komma die Summe der Strömedurch modifizierte ausdann steht da die Spannungmal den Wirkanteilwirklich nicht das jetzt mal von Tdie grüne Kurveschoss die Spannungmal den BlindanteilI Blind wenn ich denich komme diesen ersten Teil der Summe an die Spannung mal den Wirkanteilvom Stromdie violette Kurve mal die grüne Kurvekommt null rausmanuelles kommt null raus bei sozusagen hundert achtzig Grad es kommt nur raus bei drei hundert sechzig Grad und so weitermaximal wird das Ganzehierbei sozusagenneunzig Grad es könnte auch minimal seinwenn hier der Kursus negativ ist und die Kurve so Lichtund dieser Fall so zeigen würdedieses Ergebnis aber positivund liegen schlicht und ergreifendhier auf derhellgrünen Kurvedenn der zweite Anteil Spannung mal Blindanteilder wird null werden die hier immer an neunzig Grad hundert siebzig Gradund so weitergehe ich durch diese grüne Leistungskurvedurchwas ich bekomme ist natürlichentsprechend für den zweiten Teil hier mit dem Blindanteilwird hier null da null da null da null auf neunzig Gradzu hundert siebzig Grad und so weiterebenso neu sein ?? Komma damuss aber auch da nur sein ?? Spannung null ist es Spannung mal den Tantalnur Grad hundert achtzig Grad und sechzig Grad hier und hier und hierund hier und hierin diese Situation geht's negativlosplus mal minusund wir dann positivplus mal plusdann wieder negativ plusminusund so weiterund jetzt habe ich somit Sättigung für eben für den Strom die rote Kurve ist die Summe der grünen oder blauen Kurvedie Zerlegung habe ich es für die Leistungdie hellgrüneKurve ist die Summe dergrünen und der blauen Kurvejetzt wird allmählich klar warum dasWerkund blindheißt beim Stromder Wirkanteil für das ehrlich dazu dass die Mittelleistungfließtund dieser Blindanteilist einfach nur hin und her pendelnder zweite Anteil hier hat also den Mittelwert nullund für die mittlere Leistung interessiert mich also der Mittelwert von dem ersten Anteilman sieht wieder den Trick mit dem man das ablesen kannund dass hier der Scheitel istnicht derMittelwert auf halber Höhemich interessiert die Hälftevon dem Scheitel was habe ich am Scheitelich habe den Scheitel wird der Spannungmal den Wert Scheitelwert von I ?? Kosinus Phi als die Hälftevom Scheitel wird der Spannungmal diesen WertScheitelwert von I Kosinus Phiein Halbscheitelvon ?? von ihm kennt aber schon das nichts anderesals für Sinusförmig Spannung zumindestEffektivwertvon Roman Effektivwert von I mal KosinusPhidas ist die mittlere Leistungder zweite Teil trägt er nicht bei einem hin und her pendeltdas sie wird gleich die Wirkleistung werden das ?? plötzlich ein Kursus wieder bei Effektivwert der Spannung effektiver vom StromMarkus muss wiebei zweiten Teils der Mittelwert null obige noch die Amplitude angebenwie weitgehtder Blindanteilan der Leistung rauf und runterich sehe hier wohl der Wert Maximalwertoder minimal wenn die Phasenlage andersrum ist bei hundert fünfunddreißig Gradmöchte wissen was ist die blaue Kurve bei hundert fünfunddreißigGradist das Produktder violetten Kurve bei hundert und dreißig Grad mal den Blindstromanteilbei hundert fünfunddreißig Grad die violette Kurve hundert und dreißig Grad gut mal Sinus von hundert und dreißig Gradund jetzt maldie Höhe der blauen Kurve bei hundert fünfunddreißigGraddie blaue Kurve ist ihr Hut mal Sinusfimal einenKosinusminus Kosinus alle Kriege ich hier gut mal Sinus Fijetzt den Wert hieran dieser Stelleist zum Beispiel ein Sinus von fünfundvierzig GradJesses fünfundvierzig Grad erstattet der SinusModifizierung mit am Sinus fünfundvierzig Graddas kann aber ganz schnell ausrechnensteht gut Manie Punktder Sinus von hundert fünfunddreißig GradSinus von hundert und dreißig Graddas gleich wieder Sinus von fünfundvierzig Gradist eins durch Wurzel zweihat sie ihr steht einzig vor zu zwei da steht einzig kurze zwei macht ein halbund dann steht da noch der Sinusviehund Überraschunggut bei YouTube ein halb bekriegen also das ist der Effektivwertder Spannung Komma der Effektivwert vom Strom mal den Sinus von Fieben beim Wirkanteil stand der Kosinusund hier iMac Rosen sind natürlich auch wie weit diese Regatta rauf und runter geht nicht nur der Mittelwert es obendrein noch sozusagen die Amplitude aus diesem Mittelwert rausgestern alles beisammen für Scheinleistungund Blindleistungnochmals Wiederholungdie WirkleistungPist dieser Mittelwertder Mittelwert von der ?? von dem grünen Anteilder Leistung denn der Blauanteilder Blindanteilbleibt Entder ist im Mittel null ?? ist das der Effektivwert der Spannungmal der Effektivwert vom Strommal der Kosinusvon dem Winkeldann haben wir die ScheinleistungScheinleistungist daswas ich anscheinendhabewenn ichdie Spannungmesseund den Stromes und einfach naiv multiplizierees heißt üblicherweiseich nehme einfach den Effektivwertder Spannungund ich nehme den