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Forum: Offtopic Umstellung auf 240V/60Hz


Autor: ... (Gast)
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http://users.telenet.be/worldstandards/electricity.htm

Beim Lesen dieses Artikels dachte ich mir grad, eigentlich sollten wir 
in Europa auf 60Hz umstellen, wenn wir dadurch 30% kleinere Trafos, 10% 
weniger Übertragungsverluste und einen 20% höheren Wirkungsgrad im 
Generator haben. Welche Probleme würde das eigentlich bei Geräten geben? 
Alle Geräte mit Weitbereichsschaltnetzteilen sollten doch ohne Probleme 
funktionieren. Und der Rest?

Autor: Rumpel (Gast)
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Probleme sehe ich beispielsweise bei:

- Alle Maschinen, Lüfter, Antriebe usw. mit Synchron/Asynchronmaschinen 
die direkt am Netz betrieben werden
- billigen Uhrenradios deren Zeitbasis die Netzfrequenz ist


Ansonsten müssen die Kraftwerksgeneratoren 20% schneller drehen. Weiss 
nicht ob die das auf Dauer abkönnen.

Autor: I_ H. (i_h)
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Beim Anfassen wird's noch unangenehmer. Praktisch alle Länder mit 60Hz 
Stromnetzen haben nur ~110V.
Der Skineffekt in Überlandleitungen tritt dann übrigens auch stärker zu 
tage, also da geht dann mehr Energie in Wärme auf.

Autor: Markus F. (5volt) Benutzerseite
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Das lässt sich doch in absehbarer Zeit kaum durchsetzen: Sämtliche 
Synchron-und Asynchronmotoren müssen ausgetaucht werden (sonst laufen 
sie 20% schneller...). Das kostet doch einen Haufen Geld, auch durch 
hohe Stillstandszeiten in der Industrie.

Autor: Johnny (Gast)
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Ja das ist derzeit nicht durchsetzbar und unrealistisch.
Erst nach einem Krieg in der Wiederaufbauphase kann sowas geändert 
werden.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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... wrote:
> http://users.telenet.be/worldstandards/electricity.htm
> auf 60Hz umstellen, wenn wir dadurch 30% kleinere Trafos, 10%
> weniger Übertragungsverluste und einen 20% höheren Wirkungsgrad im
> Generator haben.

Diese Werte halte ich für ziemlich falsch!

Der Trafo ist bei 60Hz tatsächlich etwas kleiner, aber nicht 30%. Die 
meisten Netzteile sind inzwischen sowieso Schaltnetzteile. Weiterhin hat 
ein Trafo bei 50Hz weniger Ummagnetisierungsverluste, ein Motor genauso.

Das ein Generator mit 60Hz einen höheren Wirkungsgrad hat, halte ich 
schlicht und einfach für falsch.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Keiner weiß, welche Geräte alles auf 50Hz optimiert sind. Allein wenn 
ich an die heftige Diskussion zurück denke, als die nominale Spannung 
von 220V auf 230V angehoben wurde, halte ich so weitgehende Änderungen 
für ausgeschlossen. (Und warum dann eigentlich nicht gleich 100Hz?)

Ich hätte viel lieber zusätzliche Wandsteckdosen mit 12V DC. Ich habe 
jede Menge Kleinverbraucher, die jeder ihr eignes, schweres und 
ineffizientes (Stecker)-Netzteil mitbringen. Die könnte man alle 
einsparen.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Detlev T. wrote:
> Keiner weiß, welche Geräte alles auf 50Hz optimiert sind.

Eben. Sowas umzustellen verursacht sicher Kosten in Billiardenhöhe

> Ich hätte viel lieber zusätzliche Wandsteckdosen mit 12V DC. Ich habe
> jede Menge Kleinverbraucher, die jeder ihr eignes, schweres und
> ineffizientes (Stecker)-Netzteil mitbringen.

Ob das effizienter ist?
immerhin sind die Verluste im Kabel dann dann 20x so hoch.
230V / 12V = 20fach höherer Strom bei gleicher Leistung

Autor: I_ H. (i_h)
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Und für den Staubsauger darfst du dann 1cm^2 Leitungen verlegen ;). Der 
Skineffekt in Überlandleitungen setzt der Frequenz, wie schon gesagt, 
eine wirtschaftliche Obergrenze.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Alexander Schmidt wrote:
> Ob das effizienter ist?
> immerhin sind die Verluste im Kabel dann dann 20x so hoch.
> 230V / 12V = 20fach höherer Strom bei gleicher Leistung

Die Verlustleistung geht quadratisch mit dem Strom, also wäre die 
Verlustleistung im Kabel fast 400 mal so hoch. Aber ich meine natürlich 
nicht eine 12V-Leitung vom Kraftwerk zu mir nach Hause, sondern ein 
hocheffizientes Schaltungsnetzteil für das ganze Haus im Keller.

Dein Denkfehler: Die Verluste treten ja nicht im Kabel, sondern in den 
Netzteilen (den typischen "Wandwarzen") auf. Die haben nominell (bei 
Maximalstrom) einen Wirkungsgrad 30-50% , real wohl eher 10-20%. (Und 
schön sehen sie auch nicht aus.)

Kleine Rechnung: Nehmen wir zehn Kleinverbraucher: DSL-Modem, Router, 
DECT-Telefon, Anrufbeantworter, Radiowecker, Ladestation 
Elektrorasierer, DVB-T-Receiver, CD-Player(standby), 
DVD-Player(standby), Handy-Ladegerät. Die brauchen zusammen vielleicht 
1-2A bei 12V, verbraten mit ihren einfachen Netzteilen aber, sagen wir 
einmal, 40-60W. So hoch können die Leitungsverluste doch gar nicht sein, 
um da gleich zu ziehen.

Nachtrag: Nehmen wir an, das Kabel hätte bis in den Keller einen 
Widerstand von 1Ohm. Die Leitungsverluste wären dann 1-4W vs. 20-50W in 
den Netzteilen.

Autor: Matthias (Gast)
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Skineffekt bei 50-60 Hz ?

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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> Aber ich meine natürlich nicht eine 12V-Leitung vom Kraftwerk
> zu mir nach Hause, sondern ein hocheffizientes Schaltungsnetzteil
> für das ganze Haus im Keller.

Das dürfte auch allgemein so verstanden worden sein.

> Dein Denkfehler: Die Verluste treten ja nicht im Kabel, sondern
> in den Netzteilen (den typischen "Wandwarzen") auf.

O doch, natürlich treten auch Verluste im Kabel auf. Und die sind 
proportional zum fließenden Strom. Und deshalb sollte man 
Hochstromanwendungen mit möglichst kurzen Kabeln betreiben.
Und die Verluste treten natürlich auch bei jedem Übergangswiderstand an 
Steckverbindungen auf.

> Die haben nominell (bei Maximalstrom) einen Wirkungsgrad
> 30-50% , real wohl eher 10-20%.

Naja, das sind die wirklich üblen Mistteile mit Billigsttrafo. Moderner 
Schaltnetzteile, die es mittlerweile auch in Steckernetzteilbauform 
gibt, sind da um Klassen besser.

> (Und schön sehen sie auch nicht aus.)

Autor: *.* (Gast)
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Er hat ja nicht gesagt 230V durch 12V zu ersetzen sondern 12V zusätzlich 
für solche Verbraucher. Der Staubsauger bleibt bei 230V.

Autor: Markus F. (5volt) Benutzerseite
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Ich schätze, es geht eher um kapazitive Verluste (die 
Hochspannungsleitung bildet mit der Erde eine Kapazität). Und der 
Wechselstromwiderstand eines Kondensators sinkt ja bekanntlich mit 
steigender Frequenz => mehr Verlustleistung. Außerdem werden die im 
Trafokern entstehenden Wirbelströme größer. Das sorgt auch für eine 
Zunahme der Verlustleistung.
Ein guter Ringkerntrafo hat sowieso schon >97% mehr Wirkungsgrad. Wenn 
der dann tatsächlich noch 20% besser wird wären das >97,6%. Dieser 
kleine Unterschied rechtfertigt meiner Meinung nach so eine Umstellung 
nicht.
Die Riesen-Trafos in Kraftwerken haben sogar bereits bis zu 99,5% 
Wirkungsgrad. Mit 20% verbesserung wären es dann 99,6%. Lohnt sich wohl 
kaum dafür den ganzen Trafo zu tauschen.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Matthias wrote:
> Skineffekt bei 50-60 Hz ?
Ja. Führt in Verbindung mit ähnlich gelagerten anderen Effekten 
(Stromverdrängungseffekt, Proximity-Effekt) dazu, dass man 
Hochspannungs-Freileitungen mit einer Stahlseele (ca. 10 % des 
Leiterquerschnittes) zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit ausstatten 
kann, ohne dass dadurch die elektrischen Eigenschaften der Leitung 
nennenswert negativ beeinflusst werden (Eisen hat einen knapp fünfmal 
höheren spezifischen Widerstand als Aluminium, würde also im Normalfall 
eine nicht unerhebliche Verlustleistung verursachen). Der Strom fließt 
praktisch nur im Außenbereich des Leiters (also im Aluminium).

Früher(TM) (also in der Anfangszeit der elektrischen Energieübertragung, 
20er-30er Jahre des vergangenen Jahrhunderts) hat man Freileitungen als 
Kupfer-Hohlleiter ausgeführt (Alu war damals noch teurer als alles 
Andere), da man damals diese Effekte schon beobachtet hat. Hat 
allerdings auch etwas mit der Tatsache zu tun, dass man die Feldstärke 
an der Oberfläche gering halten muss (Reduzierung von Koronaverlusten) 
und dadurch sowieso einen relativ großen Gesamtquerschnitt des Leiters 
vorgegeben hat (bei gegebener Betriebsspannung und Geometrie). 
Heutzutage realisiert man die Reduzierung der Randfeldstärke bei hohen 
Spannungen durch Einsatz von Bündelleitern. Wenn man die Leiter massiv 
ausgeführt hätte, dann wären massive mechanische Probleme aufgetreten 
(Masse der Leitung). Es war aber damals schon bekannt, dass der 
(Wechsel-) Strom bei gewissen Bedingungen sowieso nur in den äußeren 
Bereichen fließt, so dass man da zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen 
konnte.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Markus F. wrote:
> Ich schätze, es geht eher um kapazitive Verluste (die
> Hochspannungsleitung bildet mit der Erde eine Kapazität).
Die sind in der Praxis bei Freileitungen aber gegenüber anderen 
Verlusten vernachlässigbar, da der Abstand zwischen Leitung und Erde 
vergleichsweise groß und die effektive Elektrodenoberfläche 
(Leiteroberfläche) relativ klein ist.

Bei Kabeln sieht das anders aus (was auch der Grund dafür ist, dass man 
bei Energieübertragung über längere Kabelstrecken, also da, wo man keine 
Freileitungen bauen kann, Gleichspannung benutzt, Stichwort "kapazitive 
Ladeleistung").

Autor: Schläfer (Gast)
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Auf wieviel Uhr müsste ich bei einer Umstellung meinen 50Hz-Wecker 
stellen, damit ich morgens um 10:00 Uhr pünktlich zur Arbeit komme?

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Schläfer wrote:
> Auf wieviel Uhr müsste ich bei einer Umstellung meinen 50Hz-Wecker
> stellen, damit ich morgens um 10:00 Uhr pünktlich zur Arbeit komme?
Kommt drauf an, wann Du den Wecker stellst...;-)

Autor: Spötter (Gast)
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"Ich schätze, es geht eher um kapazitive Verluste (die
> Hochspannungsleitung bildet mit der Erde eine Kapazität)."

Kapazitive "Verluste" gibt's nicht, höchstend kapazitive 
"Blindleistung".
Die sind aber beim üblichen Betrieb von Hochspannungsfreileitungen eher 
günstig.
Diese Leitungen werden oft mit grösseren Leistungen als der sog. 
"natürlichen Leistung" ( bestimmt durch Spannung und Wellenwiderstand ) 
betrieben, sodass die Freileitung, vom EVU aus betrachtet, meist wie 
eine zusätzliche Reiheninduktivität wirkt ( cos Phi - induktiv ).

Diese "Reiheninduktivität" verschlechtert den insgesamt wirksamen 
induktiven Leistungsfaktor aller angeschlossenen Verbraucher noch 
weiter.

Grosser Kapazitätsbelag einer Freileitung schadet also nicht, sondern 
kompensiert sogar.

( Nur bei Hochspannungskabeln mit niedrigem Wellenwiderstand kann es 
andersherum sein, d.h. dass sie insgesamt "kapazitiv" wirken, cos Phi - 
kapazitiv. )

Gruss

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Skineffekt bei 50-60 Hz ?

Ja. sobald das I-Punkt größer Null ist.

Eindringtiefe ist da ca 10mm. ALso eine Ader mit einem Durchmesser 
größer 2cm macht keinen Sinn...

Autor: Spötter (Gast)
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"Skineffekt bei 50-60 Hz":

Lösung: "HF-Litze" nehmen ...

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Johannes M. wrote:

> Ja. Führt in Verbindung mit ähnlich gelagerten anderen Effekten
> (Stromverdrängungseffekt, Proximity-Effekt) dazu, dass man
> Hochspannungs-Freileitungen mit einer Stahlseele (ca. 10 % des
> Leiterquerschnittes) zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit ausstatten
> kann, ohne dass dadurch die elektrischen Eigenschaften der Leitung
> nennenswert negativ beeinflusst werden (Eisen hat einen knapp fünfmal
> höheren spezifischen Widerstand als Aluminium, würde also im Normalfall
> eine nicht unerhebliche Verlustleistung verursachen).


Das ist Quatsch mit Soße, es gilt einfach nur das ohmsche Gesetz:

Wenn Du einen 1 Ohm Kupferwiderstand mit einem 5 Ohm Eisenwiderstand 
parallel schaltest, dann fließt durch den Eisenwiderstand nur 1/5 des 
Stromes durch Kupfer.
Die Verluste im Eisen sind also geringer, egal ob 50Hz oder Gleichstrom.


Peter

Autor: I_ H. (i_h)
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Durch den Skineffekt sind sie aber noch deutlich niedriger als nur durch 
den ohmschen Widerstand.

Autor: Spötter (Gast)
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Stahlseelen in Freileitungsseilen sind nicht völlig unzweckmässig, vor 
allem auch aus mechanischen Gründen ...

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Peter Dannegger wrote:
> Das ist Quatsch mit Soße, es gilt einfach nur das ohmsche Gesetz:
>
> Wenn Du einen 1 Ohm Kupferwiderstand mit einem 5 Ohm Eisenwiderstand
> parallel schaltest, dann fließt durch den Eisenwiderstand nur 1/5 des
> Stromes durch Kupfer.
> Die Verluste im Eisen sind also geringer, egal ob 50Hz oder Gleichstrom.
Sie sind aber höher, wenn ein Strom durch's Eisen fließt als wenn der 
Strom komplett durch's Aluminium fließt. Und die besagten Effekte führen 
eben dazu, dass durch das Eisen gar kein nennenswerter Strom fließt, der 
Verluste verursachen könnte. Man könnte ja auch auf die Idee kommen, 
Stahldrähte über den gesamten Leiterquerschnitt verteilt einzuflechten 
oder gar außen herum einen Stahl-"Mantel" zu legen. Speziell bei der 
letzten Variante wären die Verluste ungleich höher als bei einer 
innenliegenden Stahlseele. Das ohmsche Gesetz gilt natürlich auch hier, 
nur ist der "effektive" Widerstand ein anderer, da eben die 
Stromverteilung im Leiter nicht gleichförmig ist. I_ H. hat es ja 
bereits korrekterweise erwähnt.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Spötter wrote:
> "Ich schätze, es geht eher um kapazitive Verluste (die
>> Hochspannungsleitung bildet mit der Erde eine Kapazität)."
>
> Kapazitive "Verluste" gibt's nicht, höchstend kapazitive
> "Blindleistung".
Der Begriff "kapazitive Verluste" ist zwar vielleicht ein wenig 
unglücklich gewählt, aber jeder Blindstrom erzeugt tatsächlich ohmsche 
Verluste auf der Leitung und muss deshalb für die Verlustbilanz 
berücksichtigt werden.

> Die sind aber beim üblichen Betrieb von Hochspannungsfreileitungen eher
> günstig.
> Diese Leitungen werden oft mit grösseren Leistungen als der sog.
> "natürlichen Leistung" ( bestimmt durch Spannung und Wellenwiderstand )
> betrieben, sodass die Freileitung, vom EVU aus betrachtet, meist wie
> eine zusätzliche Reiheninduktivität wirkt ( cos Phi - induktiv ).
Solange kapazitive und induktive Blindströme sich weitgehend 
kompensieren, ist das auch kein großes Problem (zumal wie bereits 
erwähnt die kapazitiven Anteile bei Freileitungen eher vergleichsweise 
klein ausfallen).

> Grosser Kapazitätsbelag einer Freileitung schadet also. nicht, sondern
> kompensiert sogar.
Siehe oben...

> ( Nur bei Hochspannungskabeln mit niedrigem Wellenwiderstand kann es
> andersherum sein, d.h. dass sie insgesamt "kapazitiv" wirken, cos Phi -
> kapazitiv. )
Genau.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Detlev T. wrote:
> Die Verlustleistung geht quadratisch mit dem Strom,
Stimmt allerdings, war wohl etwas zu schnell geschrieben.

> Dein Denkfehler: Die Verluste treten ja nicht im Kabel, sondern in den
> Netzteilen (den typischen "Wandwarzen") auf. Die haben nominell (bei
> Maximalstrom) einen Wirkungsgrad 30-50% , real wohl eher 10-20%. (Und
> schön sehen sie auch nicht aus.)

So schlecht dürfen die auch nicht mehr sein. Ist von der EU 
vorgeschrieben.
Leerlauf: max 0,3W
Wirkungsgrad bei 1W: 50%
Wirkungsgrad bei 4W: 60%

Da gibts von Friwo ein schönes Diagramm, wo alle Werte verzeichnet sind.

> Kleine Rechnung: Nehmen wir zehn Kleinverbraucher:
> Die brauchen zusammen vielleicht 1-2A bei 12V

Das wären nach obigen Daten etwa 45W Eingangsleistung.

> Nachtrag: Nehmen wir an, das Kabel hätte bis in den Keller einen
> Widerstand von 1Ohm.

Plus den Wirkungsgrad vom Kellernetzteil:
(1R * 2A² + 24W) / 80% = 28W / 0,80 = 35W


m.M. zu umständlich und lässt sich außerdem schwer einführen.
Pluspunkt wäre die einfache Realisierung einer Unterbrechungsfreien 
Stromversorgung.

Grüße,
   Alexander

Autor: I_ H. (i_h)
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Zum Thema Leerlauf: Hatte eine Ikea Schreibtischlampe, Halogen, 12V. 
Dazu war ein einfacher Trafo. An dem hab ich mir fast die Finger 
verbrannt, obwohl die Lampe garnet eingeschaltet war.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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schön doof, dass die den "netz"schalter scheinbar sekundärseitig 
anbringen. aber achte auch drauf, dass der trafo nicht von einer anderen 
lampe bestrahlt wird, ich habe mich schon mehrfach über heiße bauteile 
gewundert, naja, überm basteltisch ist ne 60w reflektorlampe in einer 
ikea schreibtischleuchte, diese silberne, die einfach DER 
preis/leistungssieger ist

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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@I.H: Ist auch erst seit Januar 2007 so:
http://www.binkert-medien.ch/polyscope/artikel/ind...
@Kevin: Das liegt daran, dass ein 12V Schalter einige Cent billiger ist 
als ein 230V Schalter.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Alexander Schmidt wrote:
 > So schlecht dürfen die auch nicht mehr sein. Ist von der EU
> vorgeschrieben.

LOL. Na, wenn die EU das vorschreibt, werden sich schon alle dran halten 
:)

Weißt du, wo man diese EU-Norm findet? Ich war mit meiner Suche 
erfolglos.  Was ich gefunden habe: Conrad preist seine Schaltnetzteile 
als "jetzt schon konform zur EU-Energiesparnorm ECOC" an. Die wäre 
demnach also noch gar nicht in Kraft.

> Da gibts von Friwo ein schönes Diagramm, wo alle Werte verzeichnet sind.

Auch das finde ich nicht.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Alexander Schmidt wrote:

> @Kevin: Das liegt daran, dass ein 12V Schalter einige Cent billiger ist
> als ein 230V Schalter.

Und daran, dass der Schalter auf diese Weise direkt neben der Leuchte
sitzt.  Das ist für die Bedienung recht sinnvoll.  Scheibenkleister
ist nur, dass der Trafo so hohe Leerlaufverluste hat.

Vielleicht ist ja die neue Regelung auch der Grund, warum Ikea diese
Leuchten aus dem Programm genommen hat?  Schade auch, die Leuchten
selbst fand ich recht praktisch.

Dein LCD-Bildschirm hat auch nur einen sekundärseitigen Schalter,
aber (hoffentlich) ein deutlich besseres Schaltnetzteil, das auch
bei ausgeschaltetem Bildschirm nicht warm wird.

Autor: Spötter (Gast)
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"Der Begriff "kapazitive Verluste" ist zwar vielleicht ein wenig
unglücklich gewählt, aber jeder Blindstrom erzeugt tatsächlich ohmsche
Verluste auf der Leitung und muss deshalb für die Verlustbilanz
berücksichtigt werden."

Nochmal, meist ist der vom "EVU aus gesehene" gesamte Leistungsfaktor 
kleiner 1 induktiv.

Jedweder Kapazitätsbelag auf Freileitungen sollte insgesamt daher eher 
günstig sein, und wie gesagt, oft werden Freileitungen OBERHALB ihrer 
natürlichen Leistung betrieben, wirken insgesamt dann induktiv.

Falls nicht, wirken sie im Netz eben als ( verlustbehaftete ) 
Kompensations-Kondensatoren.

MfG.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Autor: Detlev T. (detlevt)
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@Alexander Schmidt:
Danke für den Link. Dort habe ich gefunden:

"In Europa wurde durch die Europäische Gemeinschaft mit dem
CoC (Code of Conduct) eine freiwillige Selbstverpflichtung der
Hersteller auf die Begrenzung der Geräteverlustleistung einge-
führt; Netzgeräte mit einer Ausgangsleistung von bis zu 50 W
dürfen ab dem 01.01.2007 eine Verlustleistung ohne Last von
0,5 W nicht überschreiten."

Die Begrenzung der Verlustleistung ist demnach freiwillig und betrifft 
ohnehin nur Hersteller in der EU. Also keine wirkliche Verbesserung in 
Sicht. Bei kleinen Leistungen bis 10W werden Trafos immer noch die 
billigere Variante sein. Und ob ich möchte, dass die Billig-Hersteller 
jetzt Schaltnetzteile bauen, habe ich noch nicht entschieden. Ich sehe 
da Probleme mit Entstörung und Lebensdauer.

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