Diskussion:Blindleistungskompensation

Diese Diskussionsseite dient dazu, Verbesserungen am Artikel „Blindleistungskompensation“ zu besprechen. Persönliche Betrachtungen zum Thema gehören nicht hierher. Für allgemeine Wissensfragen gibt es die Auskunft.

Füge neue Diskussionsthemen unten an:

Klicke auf Abschnitt hinzufügen, um ein neues Diskussionsthema zu beginnen.

• Diskussionsregeln
• Hilfe zu Diskussionsseiten
• Sei sachlich und freundlich!
• Greife niemanden persönlich an!
• Geh von guten Absichten aus.

Zum Archiv

Automatische Archivierung

Auf dieser Seite werden Abschnitte monatlich automatisch archiviert, deren jüngster Beitrag mehr als 300 Tage zurückliegt und die mindestens 2 signierte Beiträge enthalten. Um die Diskussionsseite nicht komplett zu leeren, verbleiben mindestens 3 Abschnitte.

Automatische Archivierung

Auf dieser Seite werden Abschnitte automatisch archiviert, wenn sie mit {{Erledigt|1=--~~~~}} markiert sind und ihr jüngster signierter Beitrag mehr als 7 Tage zurückliegt. Um die Diskussionsseite nicht komplett zu leeren, verbleiben mindestens 3 Abschnitte.

Bilder: Kompensationsanlagen in einem Umspannwerk

Die sind mMn widersprüchlich beschriftet. Als Bildunterschrift steht einmal "Drosselspule" und einmal "Kondensator", in der Bildbeschreibung steht dann aber jeweils "Drosselspule". (nicht signierter Beitrag von TP80 (Diskussion | Beiträge) 21:29, 30. Aug. 2021 (CEST))

Rückgängigmachung

Habe die umfangreichen Überarbeitung ([1] ) rückgängi gemacht, da mir bei der Sichtung folgender (wesentlicher) Fehler auffiel: Gleichsetzung von Leistungsfaktor λ mit der Phasenverschiebung (Winkel) cos(φ). Diese Gleichsetzung gilt NUR bei rein sinusförmigen (="harmonischen") Verlauf, andersfalls ist die Gleichsetzung des Betrags der Wirkleistung zur Scheinleistung nicht gleich dem Phasenwinkel cos(φ) (da auch gar kein solcher Winkel im nicht-harmonischen Fall gegeben ist). Da diese wesentlicher Punkt an zig Stellen bei der Überarbeitung vorkommt, und das Aufzudröseln zu viel für kurze Korrektur ist, habe ich mir erlaubt das ganze zurücksetzen. Bitte nicht falsch verstehen: es mögen Passagen daraus auch gute Verbesserungen sein. Nur das muss Punkt für Punkt eingearbeitet werden. Generell kann es sinnvoll sein, vor umfangreichen Überarbeitungen diese auch auf der Disk-Seite anzusprechen und grob zu umschreiben.--wdwd (Diskussion) 12:49, 15. Nov. 2024 (CET)

Der Abschnitt "Blindleistungskompensation bei Strom ohne Oberschwingungen " bezieht sich ausschließlich auf Größen ohne Oberschwingungen (=rein sinusförmig), daher fallen die Begriffe Leistungsfaktor $\lambda$ und $\cos \varphi$ zusammen, daher kann man hier nicht von einem Fehler sprechen. Die Begründung für die Löschung ist daher nicht stichhaltig. Die Bitte, umfangreiche Änderungen vorher auf der Disk-Seite anzusprechen, ist allerdings vollkommen valide und das tue ich im Folgenden gern. Mir ist ohnehin ein kürzerer Verbesserungsvorschlag eingefallen, der die Zeigergrafik direkt nutzt und die Kapaztitätsformel über den Speziallfall der Vollkompensation verallgemeinert (in der Praxis ist dieser ohnehin wegen Resonanz zu vermeiden). Den Vorschlag stelle ich im folgenden Abschnitt vor. --Jackwelsh007 (Diskussion) 16:09, 17. Nov. 2024 (CET)

Sorry, wenn ich da etwas vorschnell war - es war wohl primär die Menge. Wie auch immer, danke für Deinen Einsatz und das Ansprechen hier vorab.--wdwd (Diskussion) 11:32, 21. Nov. 2024 (CET)

Vorschlag einer Abänderung des Abschnitts "Blindleistung bei Strom ohne Oberschwingungen"

Blindleistung bei Strom ohne Oberschwingungen

Blindleistungskompensation eines ohmsch-induktiven Verbraucher­netzwerks von $\cos \varphi =0{,}8$ auf $\cos \varphi _{\mathrm {k} }=0{,}95$. Der eingefügte Kondensator liefert die vom Ver­brau­cher aufgenommene Blindleistung; Zeigerdarstellung in der gaußschen Ebene

Die folgende Betrachtung bezieht sich auf rein sinusförmige Signale.

Die Kompensationsanlage (hier: Kondensator) liefert einen Blindstrom, welcher den vom Versorger mitgelieferten Blindstrom teils oder gänzlich ersetzt (Teil- bzw. Vollkompensation), wodurch die Versorgungsleitung entlastet wird. Der kompensatorische Blindstromanteil pendelt zwischen Kompensationsanlage und Verbraucher hin- und her. Der allgemeine Fall der Teilkompensation ist in nebenstehendem Diagramm dargestellt: Der Zeiger für $I_{\mathrm {k} }$ ist zwar kürzer als für $I$, aber er liegt nicht parallel zur Versorgerspannung (Vollkompensation).

Zunächst entnimmt man dem Zeigerdigramm $I_{k}\cos \varphi _{k}=I\cos \varphi$. Umstellen nach $I_{k}$ liefert:

$I_{k}=I{\frac {\cos \varphi }{\cos \varphi _{k}}}$ $\quad \quad \quad (1)$

Bei gleicher Wirkleistung $P=UI\cos \varphi$ belastet ein Verbraucher die Versorgungsleitung also mit einer im Verhältnis $\cos \varphi /\cos \varphi _{k}$ verringerten Stromstärke. Die Jouleschen Leitungsverluste gehen mit dem Quadrat dieses Verhältnisses zurück. Beispiel: Bei Erhöhung des Leistungsfaktors von $\cos \varphi =0{,}7$ auf $\cos \varphi _{k}=0{,}9$ nehmen die genannten Verluste um 40 % ab.

Ferner liest man aus dem Zeigerdiagramm unter Verwendung von $P=UI_{k}\cos \varphi _{k}$ ab:

$\tan \varphi ={\frac {I_{k}\sin \varphi _{k}+I_{C}}{I_{k}\cos \varphi _{k}}}=\tan \varphi _{k}+{\frac {UI_{C}}{P}}$ $\quad \quad \quad (*)$

Einsetzen von $I_{C}=\omega CU$ in $(*)$ und Auflösen nach der Kapazität liefert

$C={\frac {P|\tan \varphi -\tan \varphi _{k}|}{\omega U^{2}}}$ $\quad \quad \quad (2)$

Mit dieser Formel kann man die Kapazität so wählen, dass der gewünschte Leistungsfaktor, der in diesem Fall gleich $\cos \varphi _{k}$ ist, erreicht wird. In der Regel wählt man den Leistungsfakor in einer Spanne nahe dem Wert 1,00, aber nie identisch 1,00:

${\mbox{Spanne für gewünschten Leistungsfaktor }}\cos \varphi _{k}=0{,}85\;{\mbox{bis}}\;0{,}95$ (induktiv)

Spezialfall Vollkompensation: Vollkompensation tritt ein mit gewünschten Leistungsfaktor $\cos \varphi _{k}=1$, d.h. $\varphi _{k}=0$ und damit auch $\tan \varphi _{k}=0$. Gemäß $(1)$ liefert der Versorger dann nur noch den Wirkstrom $I_{k}=I\cos \varphi$. Gemäß $(2)$ lautet der dafür notwendige Kapazitätswert $C={\frac {Q}{\omega U^{2}}}$, wobei die Blindleistung gegeben ist durch $Q=UI\sin \varphi$.

Vollkompensation ist i. d. R. zu vermeiden, da bei Motorenanlagen mit Asynchronmaschinen ansonsten die Gefahr der Selbsterregung besteht. Bei Selbsterregung wird der Motor mit dem Abklemmen der Stromversorgung zum Generator, und es können gefährliche Überspannungen entstehen. Dieser Fall wird auch als Resonanzfall bezeichnet.

Kompensation durch Spule bei ohmsch-kapazitiver Last: Das zugehörige Zeigerdiagramm erhält man aus Nebenstehendem durch Spiegelung am Spannungszeiger und Ersetzen von ${\underline {I}}_{C}$ durch ${\underline {I}}_{L}$. Dabei bleiben alle trigonometrischen Relationen gleich. Ersetzt man daher in $(*)$ den Kompensationsstrom $I_{C}$ durch $I_{L}=U/\omega L$ und löst nach der Induktivität $L$ auf, so erhält man eine Formel für ohmsch-kapazitive Lasten mit Kompensation durch eine Spule:

$L={\frac {U^{2}}{\omega P|\tan \varphi -\tan \varphi _{k}|}}$ $\quad \quad \quad (2')$

Dieser Fall kommt in der Praxis eher selten vor.

--Jackwelsh007 (Diskussion) 18:01, 17. Nov. 2024 (CET)

Diskussion des Neuvorschlags

Leitidee des Neuvorschlags: In voriger Herleitung wurde das Zeigerdiagramm (das Ströme und Spannung verwendet) nicht genutzt. Es wurde die Blindleistung als Ausgangspunkt genommen, da wäre ein Leistungsdreieck passender (wie in der Disk oben gezeichnet). Auch behandelt die jetztige Herleitung nur die Vollkompensation. Die Information, die im Artikel verwendeten Zeigerdiagramm steckt, wird nicht ausgenutzt.

Im Neuvorschlag wird das Zeigerdiagramm konsequent ausgenutzt: Die Beziehungen für den Strom und den Kapazitätswert werden für den allg. Fall der Teilkompensation geometrisch hergeleitet. Es werden teils für die Herleitung unnötige Begriffe eliminiert (Scheinleistung benötigt man hier gar nicht, es gibt auch kein Leistungsdreieck, in welchem etwaige Beziehungen dafür abgelesen werden könnten). Wo nötig, wird mit einem Link referenziert. Auch der Leistungsfaktor und die Formel $\lambda =|P|/S$ muss hier nicht allgemeingültig angegeben werden - ein Link genügt, und die Tatsache, dass hier der rein harmonische Fall betrachtet wird, reicht aus, um die richtige Aussage zu treffen, dass der Leistungsfaktor durch $\cos \varphi$ gegeben ist. Alles Unnötige lenkt nur ab.

Ferner: Änderung der Einleitung. Da die Versorgungsleitung zusätzlich mit Blindstrom belastet wird, geschieht die Entlastung darüber, dass die Kompensationsanlage den notwendigen Blindstrom (teilweise) liefert. Das passt zum Zeigerdiagramm und zur vorgeschlagenen Herleitung.

Außerdem Korrektur der Notation: Der Index $k$ fehlte am Ende im Abschnitt, wo die gewünschte Spanne für den Leistungsfaktor $\cos \varphi _{k}$ angegeben wird.

Mein Vorschlag zum weiteren Vorgehen: Wir können gern in den Vorschlag oben hinein editieren (Änderungen idealerweise farbig z.B. rot markieren). Die Diskussion der Änderungen können wir vorher idealerweise in dem Abschnitt hier abhalten.

@Benutzer:Modalanalytiker @Benutzer:Saure @wdwd Ich lade herzlich zur Diskussion ein, m.E. verbessert die vorgeschlagene Herleitung die Nachvollziehbarkeit, da sie einen direkten Zusammenhang zum Zeigerdiagramm herstellt. --Jackwelsh007 (Diskussion) 18:30, 17. Nov. 2024 (CET)