Hey Leute, bei mir in der Firma arbeiten wir mit Umrichtern für die Induktionsanwendung. Nun hör ich immer mal den Ausdruck cos phi. Einer meinte, das ist der Wirkungsgrad...aber Wirkungsgrad ist doch Ausgangs- durch Eingangsleistung oder nicht und cos phi ist doch die Phasenverschiebung. Ich hab im Inet recherchiert und wenn ich es richtig verstehe, ist cos phi etwas anderes nämlich wirkleistung/scheinleistung. aber was genau sagt denn nun so ein cos phi aus? ob der nun 0,9 oder 1 ist? ich bin keine ingenieurin, aber ich hab mich mit dem thema umrichter schon viel befasst. lg sarah
Hallo Sarah, du hast Recht: gemeint ist damit nicht der Wirkungsgrad sondern der Leistungsfaktor. Je geringer der Leistungsfaktor ist, desto geringer ist auch der Anteil der zugeführten Energie die vom Verbraucher wirklich genutzt wird (Wirkleistung). Die nicht genutzte Energie ist Blindarbeit und in der Regel (immer?) ungewünscht. Insbesondere in Energieversorgungsnetzen belastet die Blindleistung die Leitungen. Genaueres können dir hier bestimmt die Experten sagen.. ;-) Gruß Dennis
Sarah E. schrieb: > Nun hör ich immer mal den Ausdruck cos phi. Einer meinte, das ist der > Wirkungsgrad...aber Wirkungsgrad ist doch Ausgangs- durch > Eingangsleistung oder nicht Doch > und cos phi ist doch die Phasenverschiebung. Nein. Phi ist der Phasenverschiebungswinkel > Ich hab im Inet recherchiert und wenn ich es richtig verstehe, ist cos > phi etwas anderes nämlich wirkleistung/scheinleistung. Richtig. Ist auch als Leistungsfaktor deklariert. > aber was genau sagt denn nun so ein cos phi aus? ob der nun 0,9 oder 1 > ist? Das sagt aus, wie viel von der gesamten Leistung Wirkleistung bzw. Blindleistung(Scheinleistung) ist. Bei einem cos phi von 1 hast du einen reinen ohmschen Verbraucher, also keine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. Als Literaturempfehlung: Gerd Hagmann - Grundlagen der Elektrotechnik. Kostet knapp 20€ und erklärt die Sachen auf ziemlich einfachen Niveau. > ich bin keine ingenieurin, aber ich hab mich mit dem thema umrichter > schon viel befasst. Mir scheint, als du dich mit Aufgaben von Ingenieuren rumquälen musst - bestätigt durch deine vielen anderen technischen Fragen hier im Forum. Haben die dort keine Ingenieure?
Sarah E. schrieb: > Nun hör ich immer mal den Ausdruck cos phi. Einer meinte, das ist der > Wirkungsgrad. falsch Sarah E. schrieb: > aber Wirkungsgrad ist doch Ausgangs- durch > Eingangsleistung richtig Sarah E. schrieb: > Ich hab im Inet recherchiert und wenn ich es richtig verstehe, ist cos > phi etwas anderes nämlich wirkleistung/scheinleistung. richtig. Wenn man sich das für Wechselstrom statt Drehstrom in einem Zeigerdiagramm anschaut ist es einfacher. cos Phi ist einfach der Anteil von Strom oder Spannung, der nicht phasenverschoben ist zu der entsprechenden Spannung bzw Strom. Und nur das geht in die eigentliche Wirkleistung ein. Siehe vieleicht nochmal hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Wirkleistung http://www.elektrotechnik-fachwissen.de/wechselstrom/leistung-wechselstrom.php
Hallo Sarah, schau dir mal diese Folien an, die zeigen das eigentlich recht übersichtlich. http://k795.ims-firmen.de/agi-online.de/upload/05%20vortr%203%20%20AGI%20Symposium%20Kriegler%20Handout.pdf Das reicht für die meisten erstmal aus, den Rest können die Experten machen. Das ist ein Beispiel aus der Praxis... Grüße aus Berlin
Bei einen reinen ohmschen Verbraucher ist Strom und Spannung immer in Phase. Bei einen reinen induktiven oder kapazitiven Verbraucher ist Strom und Spannung um 90° zueinander verschoben.Sobald ein Widerstand ins Spiel kommt wird die Phasnverschiebung zwischen Strom nd Spannung kleiner. Und zwar um so kleiner je mehr der Widerstand dominiert. Wenn man jetzt Strom und Spannung miteinander multipliziert sollte die Leistung herauskommen. Bei einer rein kapazitiven oder induktiven Last ist das Produkt zwischen Strom und Spannung immer Null. Also ist die Wirkleistung Null. Der Generator muss innerhalb einer Periode mal Strom liefern und mal Strom verbrauchen (Eben der Blindstrom),der Verbraucher ebenfalls .Das ist dann die Blindleistung. Bei rein kapazitiver oder induktiver Last ist das Verhältnis genau 50% Es wird fließt also genausoviel Leistung zum Vebrbraucher , als vom Verbraucher zum Generator. Je kleiner der Phasenverschiebungswinkel wird, desto größer wird über eine Periode gesehen der Zeitanteil , wo der Generator als Generator arbeitet und der Verbraucher als Verbraucher arbeitet. Dieser Leistungsfaktor drückt letztendlich nur aus wieviel Prozent einer Periode der Generator tatsächlich als Generator arbeitet. Das mag jetzt streng wissenschaftlich vielleicht etwas holprig ( und vielleicht auch nicht ganz korrekt ) sein , aber ich hoffe, das das ein wenig zum Verständnis beitragen konnte. Ralph Berres
Sarah E. schrieb: > ich bin keine ingenieurin, Nun, als Ingenieurin würde man das Thema wohl über imaginäre Zahlen behandeln. Als Elektro-Azubi behandelt man es über Dreiecksberech- nungen, was wesentlich einfacher ist. Völlig ohne Mathematik würde man sagen, das Blindleistung zwar in den Verbraucher rein fliesst, wenige Millisekunden später aber wieder rausfliesst, sodas die Blindleistung im Mittel gleich Null ist. Man sollte es sich aber gar nicht erst angewöhnen, von Blindstrom zu sprechen, weil es den nämlich nicht gibt. Die Begriffe Schein-, Wirk- und Blind- machen nur in Form von Leistungen Sinn. Gruss Harald
Wir haben schon Ingenieure bei uns, aber die sitzen ganz woanders, sind meistens beschäftigt und wenn die mir was erklären hab ichs meist nicht verstanden^^ Also ich denke ich habs jetzt verstanden....Wenn ich jetzt sagen wir mal 20% Blindleistung beziehe und 80% Wirk, dann pendelt quasi die 20% theoretisch zwischen erzeuger und verbraucher hind und her aber sie geht nicht verloren, man kann sie nicht nutzen aber es führt nicht zu einer wirkungsgradveränderung. D.h. wenn ich 100 W aus dem Netzt ziehe bei 20% Blind und nem Wirkungsgrad von 90 %, dann kann ich 72 W nutzen, kann man das so sagen? Warum baut man dann viele umrichter mit nem cos Phi ungleich 1? Lg Sarah
Auch http://de.wikipedia.org/wiki/Verzerrungsblindleistung beachten, und die weiterführenden Links. Ein Umrichter liefert nie eine harmonisch reine Spannung bzw Strom.
Sarah E. schrieb: > D.h. wenn ich 100 W aus dem Netzt ziehe bei 20% Blind und nem > Wirkungsgrad von 90 %, dann kann ich 72 W nutzen, kann man das so sagen? Nein nicht ganz Scheinleistung ist eine geometrische ermittelte Größe Scheinleistung² = Wirk² + Blind² S² = P² + Q² Deswegen gibt man das auch nicht als Prozent an. Um bei deinen 100VA Scheinleistung zu bleiben und deiner 80% Wirk und 20% Blindleistung Aufteilung Wirkleistung: 97,01W Blindleistung: 24,25var Scheinleistung: 100var Phi = 14,03° cos phi = 0,9701 Mit einem Wirkungsgrad von 90% kommst du dann auf 87,31W "an der Welle" > Warum baut man dann viele umrichter mit nem cos Phi ungleich 1? Weil es einfacher und billiger ist. Blindleistung entsteht immer dann wenn der Strom nicht in Phase mit der Spannung ist. Wenn der Umrichter nun Strom mit 100Hz erzeugen soll, das Netz aber 50Hz hat, hat der Strom zwangsläufig eine andere Form. Das kann man auch noch Tricksen indem man http://de.wikipedia.org/wiki/Power_Factor_Correction einbaut, was natürlich auch wieder Geld kostet. Außerdem muss man sich mal die Übertragungswege anschauen. Lange Leitungen wirken wie ein Kondensator und verschieben den Strom in die andere Richtung, aber auch die Erzeuger selbst phasenverschoben Strom erzeugen. Mit Blindleistung kann man bei der Energieversorgung auch noch Spannung regeln, Kurzschlüsse machen und und und... Das ist aber deutlich zu abgehoben für so eine Frage hier.
cosinus phi, das ist doch der Vater von Ionchen http://www.big-foot.de/wirbelstrom.htm Ionchens Vater, Cosinus Phi, bekannter Industriemagnet und Leistungsfaktor
Sarah E. schrieb: > aber was genau sagt denn nun so ein cos phi aus? ob der nun 0,9 oder 1 > ist? Die Betrachtung mit cos phi ist nur für klassische Geräte und Motore anwendbar, Grundbedingung ist eine! Frequenz mit (hier .de) 50Hz. Mit Umrichtern, (Schalt)Netzteilen, EVGs und nichtlinearen Komponenten wird der Definitionsbereich verlassen, da diese Oberwellen des Stromes erzeugen. Damit ist die cos phi Angabe nur eingeschränkt sinnvoll. Anzustreben ist die "1" d.H. es wird nur Wirkleistung transportiert, bei != 1 pendelt ein Teil der Energie zwischen Generator und Verbraucher. Leider führt auch die pendelnde Blindenergie auf den Leitungen zwischen Generator und Verbraucher zu Verlusten in den Leitungswiderständen. Butzo
Den Schaum im rechten Winkel wegklappen, dann passts. Und einfach mal Auch http://de.wikipedia.org/wiki/Verzerrungsblindleistung durchlesen.
Wenn ich´eine rechteckförmige Umrichter-Ausgangsspannung und einen sinusförmigen Ausgangsstrom betrachte, dann umhüllt das Rechtecksignal ja sozusagen das Sinus-Signal. Wenn beide Signale nun Phasenverschoben sind, ist das der Winkel Phi? Warum macht man so eine Phasenverschiebung? Einer von der Firma hier hat mir gesagt, damit es nicht passieren kann, das Kurzschlussströme fließen zwischen den Halbleiterbauelementen (ich betrachte einen einphasigen Wechselrichter). Weiß jemand wie das gemeint ist? Lg Sarah
Der Vergleich mit dem Bierglas, der ständig in diesem Zusammenhang genannt wird, ist der größte Blödsinn weil da die Phasenverschiebung auf die es ankommt eben nicht erklärt wird.
Sarah E. schrieb: > ich bin keine ingenieurin, aber ich hab mich mit dem thema umrichter > > schon viel befasst. Ohne jetzt herablassend wirken zu wollen, darf man fragen welchen Ausbildungsstand , Wissensstand du hast? Hattest du in der Ausbildung auch Wechselstromlehre gehabt? Deinen Wissensstand zu kennen, wäre hilfreich, wenn man dir die Phasenverschiebung erklären soll, damit man weis wo man ansetzen kann. Ralph Berres
Richi schrieb: > Der Vergleich mit dem Bierglas, der ständig in diesem Zusammenhang > genannt wird, ist der größte Blödsinn weil da die Phasenverschiebung auf > die es ankommt eben nicht erklärt wird. So ungefähr seit Erfindung der Gleichrichterdiode hat sich das mit der Phasenverschiebung erledigt. Der Leistungsfaktor hat nur dann den Wert cos(\phi) wenn sowohl Strom als auch Spannung Sinusgrößen sind (was wiederum eine lineare Last erfordert). Für andere Strom- bzw. Spannungsverläufe bzw. allgemein für nichtlineare Lasten gibt es zwar immer noch Schein-, Blind- und Wirkleistungen. Und demgemäß auch immer noch einen Leistungsfaktor. Aber es gibt eben nicht mehr nur eine Phasenverschiebung \phi und die Gleichsetzung Leistungsfaktor = cos(\phi) ist schlicht falsch IMHO sollte man diesen Zusammenhang komplett aus allen Lehrbüchern streichen oder bestenfalls als historische Randnotiz belassen. Lineare Netzwerke hat man heute wenn überhaupt, dann nur noch in der Signalverarbeitung. Da braucht man keinen Leistungsfaktor. XL
Sarah E. schrieb: > Wenn ich´eine rechteckförmige Umrichter-Ausgangsspannung und einen > sinusförmigen Ausgangsstrom betrachte, dann umhüllt das Rechtecksignal > ja sozusagen das Sinus-Signal. > > Wenn beide Signale nun Phasenverschoben sind, ist das der Winkel Phi? Nein. Nach Herrn Fourier kann man ein Rechtecksignal als Überlagerung von Sinussignalen ansehen. Eine rechteckförmige Ausgangsspannung wird nun aber sicher keinen rein sinusförmigen Strom zur Folge haben. Auch der Strom muß also wieder als Überlagerung mehrerer Sinussignale verstanden verden. Das das Ursprungssignal periodisch ist, gibt es Spektralanteile nur bei diskreten Frequenzen. Für eine Frequenz f_k hat man nun einen Anteil an der Spannung und einen Anteil am Strom. Wenn man die Amplituden multipliziert, dann bekommt man die Scheinleistung bei dieser Frequenz. Praktisch wird es aber auch eine Phasenverschiebung \phi_k zwischen Strom und Spannung geben (immer noch: bei dieser einen Frequenz). Und wenn \phi_k != 0 ist, dann ist die Wirkleistung geringer als die Scheinleistung. Und zwar genau um den Faktor cos \phi_k. Dummerweise wird \phi_k für jedes k einen anderen Wert annehmen, schon für so etwas einfaches wie eine RL-Schaltung (Last mit induktivem Anteil, z.B. ein Motor). Um den Gesamtleistungsfaktor zu bekommen, müßte man nun für jede Frequenz aus dem Spannungs- bzw. Stromspektrum die jeweilige Schein- und Wirkleistung bestimmen und alles aufsummieren. Dann kan man zum Schluß den Leistungsfaktor aus Wirkleistung/Scheinleistung berechnen. Man bekommt so zwar einen Leistungsfaktor, aber eben nicht eine Phasenverschiebung. So einfach ist das nur, wenn Strom und Spannung jeweils reine Sinusgrößen sind. > Warum macht man so eine Phasenverschiebung? Die "macht" man nicht. Die handelt man sich notgedrungen ein, sobald die Last etwas anderes als ein ohmscher Widerstand ist. HTH, XL
Griaß di, bei Gleichspannung hast du einen reinen ohmschen Verbraucher. z.B Es liegen 24V an einem Widerstand von 24Ohm an, dann fließt ein Strom von 1A. Reine Theorie, weil der Widerstand vom Stromdurchflossen Leiter kommt auch noch dazu. (Abhängig von der Leitfähigkeit, Querschnitt und Länge) Bei Wechselspannung ist das etwas konplizierter. Durch die gleichmäßige Umpolung der Spannung wird z.B bei Spulen induktivität ausgelöst. (Beim Motor z.B, oder bei einer Herdplatte. Wegen deren Wicklungen und des Magnetfeldes das entsteht) Es entsteht Blindleistung die wir nicht nutzen können, . Sie erhöht den Stromverbrauch und belastet unsere Leitung. Somit ist auf der Leitung weniger platz für andere Verbraucher. Dieser induktiver Blindwert wirkt sich auf unsere Sinusform aus und bringt sie aus dem Ruder. Theoretisch hätte man bei einem cos phi von 1 keinerlei Blindleistung auf der Leitung. Haben wir eine induktive Belastung so verschiebt sich die Sinusspannung, unser cos Phi wird kleiner. P= √3 (wegen Drehstrom im Dreieck) U x I x Cos Phi Induktive Belastung auf der Leitung bewirkt das gegenteil, cos Phi wird größer. (Beide Optionen verursachen höhere Belastung des Netzes) Deshalb kann man Induktive oder Kapazitive Belastungen gegeneinander aufheben. Das nennt man Kompensieren In der Praxis gibt es keinen cos phi von 1, man kompensiert das Netz auf nen Faktor von 0,9, weil die Gefahr besteht überzukompensieren. Kapazitive Last wollen wir aufgarkeinen Fall im Netz haben, weil diese Signale stören kann und somit IT Netze stört. Das kann auch bei parallelkompensation passieren. Btw. Ein Cos Phi von 0,9 (RAD) wären 25,8° (GRAD) Proportional mit dem Pytagoras auszurechnen. Anhand der Werte, höher der Spannung und der Frequenz kann man eine Sinusspannung konstruieren/zeichnen. Sehr spannend ! :'D (Bitte korrigiert mich falls etwas nicht stimmt ;)) vg :)
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