Wirk, Blindleistung und Stromzaehler, wie erklaeren?

Hallo, at),

Du (lovelyhard) meintest am 25.10.05:

Nein. Er zählt die positiven Produkte von u*i*dt

"in Phase" würde "phi = 0" bedeuten. Bei rein sinusförmigem Wechselstrom. Also etwas, was es in Haushalten faktisch nicht gibt.

Viele Grüße! Helmut

Error 404: Objekt nicht gefunden

mfg. Markus

Woher weißt du jetzt schon, was es in folgenden Threads geben wird? Warum antwortest du nicht an entsprechender Stelle, wie es üblich ist?

MIDs?

Einen Gegenstand habe ich in meinen Drähten bisher noch nicht gefunden. Wo muß man diese aufschneiden?

Klingt esoterisch. Hoffentlich ist es nicht die dunkle Seite der Macht. :-)

Nachts ist es kälter als draußen.

Wohin soll sie denn (elektrisch) bei einem unterbrochenen Stromkreis wirken? Ein unterbrochener Stromkreis ist keiner.

Würde mich wundern. Schon wegen der drei Rechtschreibfehler pro Zeile.

SCNR Lars

es funkt

Irgendwie muß ich dir das doch anders erklären, Jan.

Die Energie geht nicht beim Einschalten rein und beim Ausschalten raus sondern im 100Hz-Takt beim 50Hz- Wechselstrom.

Bei jeder Halbwelle pumpt das Kraftwerk Energie in den Verbraucher. Der verbraucht aber nicht alles sondern schickt einen Teil davon während des Nulldurchgangs der Spannung wieder zurück. Wenigstens so solltest du dir das vorstellen obwohl es auch nicht wirklich gut beschrieben ist.

Servus

Das sind keine Anmerkungen, das ist ein Einleitungsroman und der wurde auch nicht von mir geschrieben, sondern den hast du mit deiner Newsreaderemulation erzeugt. Reparier das bitte mal und mach eine nicht zu redundante Zeile draus, danke.

Hatte ich nicht eigentlich schon genaug Andeutungen auf deine Miserable Rechtschreibung gemacht? Bitte gib dir doch auch ein Mindestmaß an Mühe, damit man dich besser lesen kann. Dazu gehört auch, daß man zitiert, worauf man sich exakt bezieht.

Oh schade, ich wollte mich gerade vom Glauben an die dunkle Macht abwenden. :-)

Zurück wohin denn? In die Batterie? Ins E-Werk? Wie soll sie dort hinkommen? Hier noch einmal der Hinweis: Ein unterbrochener Stromkreis ist keiner, wenngleich eine Spule auch bemüht ist, den Strom zu halten.

Erst komplexe Größen erfordern komplexe Rechnungen. Meine Empfehlung würde ohnehin eher erst einmal in die Richtung eines Dudens tendieren.

Gruß Lars

PS: Sorry, aber bei solchen Auftritten konnte ich einfach nicht widerstehen, ein wenig zu sticheln.

Hallo, mich hat dieser Thread nun total verwirrt. Jetzt moechte ich noch mal auf das genannte Beispiel eingehen:

Rainer Zocholl wrote: [..]

Wenn ich generell eine Kondensator (oder Spule) vor einem Verbraucher schalte, so dass die Grenzfrequenz ueber 50Hz liegt (bzw. bei der Spule unter 50Hz): Der Verbraucher hat einen cos(phi)=1, z.B eine Gluehbirne: Was passiert dann?

a) Die Gluehbirne wird nicht brennen, weil Strom und Spannung um

90Grad verschoben sind und die Wirkleistung gleich 0 ist.

b) Die Gluehbirne wird mit nahezu gleicher Leistung wie ohne Kondensator brennen, trotz der Phasenverschiebung um 90Grad. Die Energiekosten werden jedoch nicht mehr von einem Wirkleistungszaehler erfasst.

Wer kann dieses konkrete Beispiel aufloesen?

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Dominik Pusch schrieb:

1. ist in _dieser_ NG wegen des "s" die Glühbirne eine Glühlampe.
2. ist eine Glühlampe nun ausgerechnet ein schlechtes Beispiel, weil ihr Widerstand ziemlich leistungs- (bzw. temperatur-)abhängig ist und dadurch beim Rechnen Probleme macht.

Aber nehmen wir die Glühlampe: das sei eine 100-W-Lampe, die folglich einen Warmwiderstand von 529 Ohm hat und an 230 V ihre 0,435 A "zieht", und ersetzen sie durch einen gleich großen ohmschen Widerstand. Dem schalten wir jetzt einen Kondensator von 600 nF vor und kommen damit auf eine Grenzfrequenz von

f_g = 1 / (2*Pi*R*C) = 501 Hz ;

wir liegen also mit unserer Netzfrequenz voll im "Sperrbereich".

Und was passiert jetzt? Jetzt haben wir ans Netz eine Impedanz

Z = 529 Ohm + 1 / (j*2*Pi*50 Hz*600 nF) = (529 - j*5305) Ohm = 5331 * exp(-84,3°) Ohm

angeschlossen, also fließt ein Strom

I = U / Z = 230 V / (5331 * exp(-84,3°) Ohm) = 43,14 * exp(84,3°) mA

Der erzeugt an dem ohmschen Widerstand einen mit ihm in Phase liegenden Spannungsabfall von

U_R = I * R = 43,14 * exp(84,3°) mA * 529 Ohm = 22,82 * exp(84,3°) V

und folglich eine Leistung von 0,984 W - genau die zeigt der Zähler auch an.

Am Kondensator fällt eine darauf senkrecht stehende, nacheilende Spannung von

U_C = Sqrt(230^2 - 22.82^2) * exp(-5,7°) V = 228,9 * exp(-5,7°) V

ab.

Warum "Sperrbereich"? Weil 20 * log_10(22,82/230) = -20,1 dB deutlich kleiner als das für den Übergang zwischen Durchlaß- und Sperrbereich definierte Dämpfungsmaß von 20 * log_10(1/Sqrt(2)) = -3 dB ist. Da ein einpoliger Tiefpaß im Sperrbereich mit -20 dB/Dekade "abfällt" und ich die Grenzfrequenz gerade eine Dekade über der Netzfrequenz gewählt hatte, wundert uns der Dämpfungswert "-20" sozusagen nicht wirklich.

(Der Vorfaktor "20" kommt übrigens daher, daß man die "Bel" aus den dB eigentlich als den dekadischen Logarithmus des Leistungsverhältnisses betrachtet: bilde den Logarithmus von 0,984 W / 100 W, dann paßt's mit dem "dezi" als Einheitenpräfix - "Bel" ist natürlich dimensionslos, aber das Kind muß natürlich einen Namen haben.)

Und das kannst Du nicht selbst?

(Eine reale Glühlampe hätte übrigens einen um einen Faktor 10 kleineren Kaltwiderstand und würde in der Schaltung praktisch einen Kurzschluß darstellen - das Netz würde dann fast nur den angeschlossenen Kondensator "sehen".)

Gruß aus Bremen Ralf

Dominik Pusch schrieb:

c) Die Phasenverschiebung der Gesamtschaltung wird kleiner als 90 Grad sein. Durch den cos(phi)=1 Verbraucher bleibt die Verschiebung immer

0 Grad. Er wird allerdings eine geringere Spannung als ohne Kondensator bzw. Spule erhalten (eine Glühlampe wird also erheblich dunkler leuchten, Reihenschaltung angenommen). Nehme ich eine Paraellschaltung an, so passiert im Wesendlichen nichts als das du Blindleistung generierst. Die Lambe interessiert dies aber nicht, da sie dank Paraellschaltung ihre normale Spannung erhält.

zu a und b) Sie sind schlicht unmöglich, da bei ohmsche Widerständen die Spannung und der Strom immer lokal in Phase ist.

Ups, meine natuerlich genau umgekehrt. Beim Kondensator muss die Grenzfrequenz natuerlich unter der Nutzfrequenz liegen, da er einen Hochpass bildet.

Ok, aber wenn die Grenzfrequenz weit genug unterhalb von 50Hz liegt, also im Durchlassbereich: Dann wuerde die Gluehlampe doch nicht dunkler leuchten?

Eben. Lokal ist sie in Phase: Aber fuer den Stromzaehler doch nicht?

Hallo, Dominik,

Du (dominik.pusch) meintest am 27.11.05:

Dann arbeitet der Verbraucher mit Unterspannung, und es könnte sein, dass ihm diese verminderte Spannung nicht reicht.

Viele Grüße! Helmut

Dominik Pusch schrieb:

Sie wird immer dunkler sein als ohne Zusatzbauteil. Durchlassbereich ist schlicht Definitionssache. Es ist also nur die Frage ob die Lampe eher ziemlich dunkel (Sperrbereich) oder eher relativ hell ist (Druchlassbereich). Sie kann allerdings durchaus praktisch ganz dunkel bzw. fast so hell wie ohne Zusatzbauteil sein.

Der Stromzähler wird aber immer einen Anteil finden der in Phase ist und eben diesen zählen (W=U_Netz*I_global*cos(phi_global)*t). Nur wenn du eine globale Verschiebung von exakt 90Grad hinbekommst, wird der Zähler nichts zu zählen finden. Nur wirst du dies nicht mal bei nur Kondensator oder nur Spule hinbekommen, da beide nur in der reinen Theorie exakt 90Grad produzieren. Reale Bauteile verschieben weniger:

Realer Kondensator (Ersatzbild): Reale Spule (Ersatzbild):

| | +-------+ ### | | ### ***** +++ ### ***** | | | | | | +++ | +++ | | | | | | +-------+ +++ | |

Reale Kondensatoren haben Reale Spulen haben einen immer einen endlichen Wicklungswiderstand. Dielektrikumwiderstand, statt des theoretisch unendlich hohen.

Beide Sachverhalte moduliert man im Ersatzbild durch einen ohnschen Widerstand an geeigneter Stelle.

Hallo, Dominik,

Du (dominik.pusch) meintest am 27.11.05:

Reihen- oder Parallelschaltung?

Viele Grüße! Helmut

(Dominik Pusch) 27.11.05 in /de/sci/ing/elektrotechnik:

Dieses sind sie nur über der Spule/Kondensator relativ zr Netzspannung! Über der ohmschen Last sind Strom und Spannung natürlich IMMER in Phase, egal wie das relativ zu Netzspannung aussieht, weil's ja eine ohmsche Last ist.

Wenn sie Spule sehr gross ist, wird ihr induktiver Widerstand so gross sein, das kein nennenswerter Strom mehr durch den Schaltkreis fliest, also die Glühlampe nicht glühen, keine Wirkleistung verbrauchen. Dann hast Du deine "genau 90 Grad" Phasenverschiebung. Der Zähler wird auch nix anzeigen, weil Du ja auch nix verbrauchst. Machst Du die Spule kleiner "versaut" Dir die reale Last die Güte der Spule, Du hast keine 90 Grad mehr weil Du keine ideale Spule mehr hast. Du kannst das eine nicht ohne das andere betrachten.

Wenn der Kondensator sehr klein ist wird auch kein Strom durch die Last fliessen. Nur dann hast Du deine "genau 90 Grad" Phasenverschiebung. Machst Du den C sogross das ein Nennenswerter Strom fliesst, also eine Spannung über der realen Last abfällt hast Du keine 90 Grad mehr, wie man sich rel. einfach vorstellen kann, wenn man sich erinnert, das in einem Dreieck die Summe der Winkel immer Konstant ist. I.a.W: Deine Real-Last "versaut" Dir deinen "idealen Kondensator", und damit die 90 Phasenverschiebung. c) es macht "Blopp" weil Du einen Schwingkreis in Resonanz aufgebaut hast.

HTH.

Rainer

Danke fuer diese klare Aussage! So habe ich mir das auch vorgestellt. Wenn man es nun (theoretisch) hinbekommt die Phase relativ zur Netzspannung um 90 Grad zu verschieben, koennte man doch ohmsche Verbraucher betreiben, ohne dass am (Wirkleistungs-)Stromzaehler eine Energie messbar ist? Ist dies auch praktisch moeglich? Oder ist Wirkleistung, wie der Name sagt, wirklich die Leistung, welche tatsaechlich am Verbraucher wirkt?

Das ist einleuchtend X_L = 2*Pi*f*L Die Spule muesste also relativ klein sein bei 50Hz

Ok, angenommen ich habe dadurch in der praxis nur eine 60Grad Verschiebung: Entspricht die Energie des ohmschen Verbrauchers dann immer noch der Energie die am (Wirkleistungs-)Stromzaehler gemessen wird oder weniger? BTW: Wie berechne ich in so einem Fall den Winkel der Phasenverschiebung, wenn ich Spule und Verbraucher in Reihe geschaltet habe?

Wie sehr 'versaut' mir die Reallast denn die Phasenverschiebung? Gibt es dafuer eine Formel? Also ist bei sehr grossem C, so dass an X_C=1/(2*Pi*50Hz*C) kaum noch, bzw. eine sehr geringe Spannung abfaellt, eine nennenswerte Phasenverschiebung zum Netz vorhanden?

Angenommen ich habe, wie breits in einer anderen Antwort erwaehnt, eine 100W Gluehlampe und 230V Netzspannung, sprich ~500 Ohm. Nun rechne ich beispielsweise mit 10V Spannungsabfall am Kondensator, also noch 220V fuer die Gluehlampe. X_C betraegt dann ~22Ohm und C= ~150uF Wie berechne ich nun Phi?

Mit einem Kondensator und einen ohmschen Widerstand in Reihe? Wie das?

Vielen Dank, Dominik

Ja, mein Fehler. Wollte eigentlich in den "Durchlassbereich". Die Grenzfrequenz beim Kondensator soll natuerlich kleiner als 50Hz werden um nicht zuviele Spannungsverluste am Kondensator zu haben.

Aber rechnen wir trotzdem einmal:

1. > Z = 529 Ohm + 1 / (j*2*Pi*50 Hz*600 nF)
2. > = (529 - j*5305) Ohm
3. > = 5331 * exp(-84,3°) Ohm

Was ist j fuer eine Groesse und wieso steht es im zweiten Schritt auf einmal im Zaehler und nicht mehr im Nenner? Und woher kommt diese komische exp() Winkelfunktion? Ich kenne nur exp(x)=e^x, welches aber keine Winkelfunktion ist und damit wohl nichts zu tun hat?

[..]

Nein. S.o. Trotzdem vielen Dank, Dominik

Mein Fehler. Die Grenzfrequenz soll natuerlich unter 50Hz liegen, da der Kondensator wie ein Hochpass wirkt.

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Dominik Pusch schrieb:

j ist die imaginäre Einheit - E-Techniker schreiben die traditionell nicht wie der Rest der Welt i, um die Verwechslungsgefahr mit der Abkürzung i für den Strom zu vermeiden; ist so, an allen Unis.

Einfach durchmultiplizieren.

Das exp() ist genau dasselbe; sein Argument ist ein - im Bogenmaß anzugebender - Winkel. Ich habe da leider einen Fehler gemacht: vor die Argumente hätte jeweils noch ein j (oder i) gehört (in allen anderen Formeln entsprechend):

exp(i*x) = cos x + i*sin(x)

Das "°" liest man als Pi/180, dann kann man den Winkel einfach und anschaulich im Gradmaß angeben.

Richtig wäre gewesen:

"5331 Ohm" ist der Betrag der Impedanz und der exp()-Ausdruck der Phasenfaktor. Das Argumment des Phasenfaktors faßt man sinnvoll als (Phasen-)Winkel auf.

Studierst Du nicht Physik?

Gruß aus Bremen Ralf

Hallo, Dominik,

Du (dominik.pusch) meintest am 27.11.05:

Verluste? Du willst einen Spannungsteiler haben, aber keinen allzu grossen Spannungsabfall am Kondensator? Weiter: nicht der Kondensator hat eine Grenzfrequenz, sondern die Schaltung. Und Grenzfrequenz bedeutet meistens: Uc = Ur

1. >> Z = 529 Ohm + 1 / (j*2*Pi*50 Hz*600 nF)
2. >> = (529 - j*5305) Ohm
3. >> = 5331 * exp(-84,3°) Ohm

Ralf hat das "j" vergessen, und er unterstellt, dass irgendeine Maschine Grad nautisch in Bogenmass umrechnet (Exponenten müssen einheitenlos sein).

Wenn Dir komplexe Rechnung nichts sagt, wenn Dir "Eulersche Form" oder "Exponentialform" nichts sagt, dann solltest Du Deine Theorien nicht unbedingt hier ausbreiten.

Viele Grüße! Helmut