Leistung & Blindleistungskompensation

Das Leistungsdreieck aus P, Q und S — und die Kondensatorleistung Qc, die nötig ist, um den Leistungsfaktor auf den Zielwert anzuheben. Mit Kapazität in µF, Stromreduktion und Einsparung an Leitungsverlusten.

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1 Netz

Drehstrom 3~ Wechselstrom 1~

Spannung U V Frequenz f Hz

2 Last · Ist-Zustand

Wirkleistung P Strom I messen

Wirkleistung P kW Ist-Leistungsfaktor cos φ₁ –

cos φ₁ vom Typenschild, aus der Netzanalyse oder der Stromrechnung (Blindarbeit).

3 Ziel & Kondensator

Ziel-Leistungsfaktor cos φ₂

0,95

Netzbetreiber verlangen meist mind. 0,90 induktiv; 0,95 ist ein gängiger Zielwert. 1,00 (Vollkompensation) wird in der Praxis vermieden.

Dreieck ▽ Stern ⅄

Dreieckschaltung: kleinere Kapazität je Kondensator, in der Praxis der Regelfall.

Σ Leistungsdreieck & Kompensation

P Wirkleistung vorher (S₁, Q₁) nachher (S₂) Qc Kondensator

Kondensatorleistung Qc –kvar

Kapazität je Strang –µF

vorher

nachher

cos φ

–

Scheinleistung S

–

Blindleistung Q

–

Strom I

–

Wirkleistung P

–

Stromreduktion

–

Verluste sinken um

–

Kondensatorstrom

–

φ₁ · φ₂

–

Entlastung S

–

Formeln & Praxishinweise

Leistungsdreieck: S² = P² + Q² · P = S·cosφ · Q = S·sinφ · Q = P·tanφ

Strom: 3~ I = S/(√3·U) · 1~ I = S/U

Kompensation: Qc = P · (tanφ₁ − tanφ₂)

Kapazität bei Drehstrom: Dreieck C = Qc / (3 · 2πf · U²) je Kondensator · Stern C = Qc / (2πf · U²) je Strang · Wechselstrom C = Qc / (2πf · U²). Die Dreieckschaltung braucht nur ein Drittel der Kapazität — deshalb ist sie der Regelfall.

Nutzen: Der Strom sinkt im Verhältnis cosφ₁/cosφ₂, die Leitungsverluste (∝ I²) im Quadrat davon: Ersparnis = 1 − (cosφ₁/cosφ₂)². Freigewordene Scheinleistung steht für zusätzliche Verbraucher zur Verfügung — Trafo und Zuleitung werden entlastet.

Praxis: Nicht auf cos φ = 1 kompensieren — bei Lastwechsel droht Überkompensation (kapazitives Netz, Spannungsanhebung). Üblich sind 0,92 … 0,95. Bei nennenswerten Oberschwingungen (Frequenzumrichter, LED, Netzteile) verdrosselte Anlagen einsetzen (Verdrosselungsgrad 7 % oder 14 %), sonst drohen Resonanzen und Kondensatorausfall. Einzelkompensation direkt am Motor, Gruppen- oder zentrale Regelanlage je nach Gleichzeitigkeit.

Rechnung für sinusförmige Größen (Grundschwingung), ohne Oberschwingungsanteil. Richtwerte für die Vorplanung; Auslegung der Anlage nach Netzanalyse. Keine Gewähr.