Blindleistung
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Als Blindleistung wird der Leistungsanteil eines Wechselstromkreises bezeichnet, der keine nutzbare Arbeit verrichten kann. Sie dient zur Erzeugung elektrischer Ladungen und elektromagnetischer Felder, und kann in elektrischen Verbrauchern nicht in andere Formen der Leistung umgewandelt werden. Daher gelangt die Energie unverbraucht zum Erzeuger zurück. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch (Wechselstrom). Blindleistung ist ein Gleichgewicht zwischen den kapazitiven und induktiven Netzanteilen. Sie wird daher manchmal auch als Pendelleistung beschrieben.
- Das Formelzeichen ist: Q
- Die Einheit: [var]
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Bauelemente
Ein Stromkreis enthält im Prinzip immer die drei Grundbauelemente der Elektrotechnik. Kondesator Spule Widerstand
Für das Auftreten von Blindleistung ist Wechselstrom notwendig. Kondensator (elektrisches Feld) und Spule (magnetisches Feld) zeigen hier das notwendige Verhalten. Sie verursachen eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. Durch diesen Versatz entsteht Blindleistung.
Herleitung
Werden Strom und Spannung als Wechselgrößen miteinander multipliziert erhält man die mit doppelter Frequenz pulsierende Scheinleistung (schwarz). Diese enthält offensichtlich einen Anteil, der kurzzeitig eine Umkehr der Energieflussrichtung verursacht. Mit Nutzung der trigonometrischen Funktionen kann die Scheinleistung in zwei Bestandteile zerlegt werden.
framed|left
Die Wirkleistung (grün) kann also Arbeit verrichten, weil ihr Mittelwert von Null verschieden ist.
Die Blindleistung hingegen schwankt periodisch um den Nullwert. Sie kann daher keine Arbeit verrichten.
Zeigerbild
In der komplexen Zeigerdarstellung ist die Blindleistung durch die imaginären Anteile an der Leistung beschrieben. Der Winkel zwischen den Zeigern von Wirk- und Blindleistung entspricht der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.
[[Bild:Blindleistung-Zeigerdiagramm.png|framed|left|Leistungszeigerdiagramm]]
Die Scheinleistung S ist die geometrische Summe aus Wirkleistung P und Blindleistung Q.
Kompensation
Die Energieversorger müssen im Netz die Blindleistung zur Verfügung stellen. Da auch die Blindleistung einen Stromfluß verursacht, sinkt bei steigendem Blindleistungsbedarf im Netz die Kapazität für Wirkleistung. Durch geeignete Maßnahmen versuchen daher die Energieerzeuger den Blindleistungsbedarf möglichst gering zu halten. Elektrische Großverbraucher in der Industrie müssen (im Gegensatz zum Privatverbraucher) neben der bezogenen Wirkleistung auch für ihren "Blindleistungsverbrauch" bezahlen.
Der induktive Blindleistungsbedarf einer Asynchronmaschine kann z.B. durch eine Kondensatorbatterie kompensiert werden. Die für die Erzeugung des magnetischen Luftspaltfeldes erforderliche Energie "pendelt" dann nicht mehr in das versorgende Netz und im extremsten Fall bis zum Generator im Kraftwerk, sondern nur zwischen Maschine und Kondensator. Damit sinken der resultierende Strom, den der Antrieb aus dem Netz entnimmt (es handelt sich hier ja nur mehr um Wirkleistung, die Blindleistung wird kompensiert).
Bei Antrieben mit Asynchromaschinen ist der Blindleistungsbedarf durch den Motor definiert, und weitgehend unabhängig von der mechanischen Antriebsleistung. Die Kompensation mit Hilfe eines Kondensators ist möglich. Bei Systemen mit veränderlichem Blindleistungsbedarf ist es erforderlich, daß anstelle einer Kompensationseinrichtung mit konstanter Blindleistung (Kondensator) ein geregelter Kompensator eingesetzt wird.
Sonderfälle
Gleichstromkreis
In einem Gleichstromkreis verhält sich die Spule wie ein normaler Leiter, und der Kondensator unterbricht den Stromkreis. Im ersteren Fall ist es also ein rein ohmscher Stromkreis, oder es ist kein Stromfluss möglich.
Schwingkreis
In einem Schwingkreis besteht ein Gleichgewicht zwischen den induktiven und kapazitiven Anteilen des Stromkreises. Vernachlässigt man den ohmschen Anteil, dann braucht der Schwingkreis nur angeregt werden. Zwischen Kapazität und Induktivität pendelt eine Leistung, die, da sie keine Arbeit verrichtet, die Blindleistung ist.
nichtsinusförmige Ströme
Auch im Falle von nichtsinusförmigen Strömen lässt sich die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung ermitteln. Die Berechnung dürfte einige Schwierigkeiten bereiten, weil Strom und Spannung mit Hilfe der Fouriertransformation in die Anteile der Winkelfunktionen (Fourier-Reihe) zerlegt werden müssten.
siehe auch: Scheinleistung, Wirkleistung, Blindwiderstand, Blindleistungskompensation, Phasenverschiebung, komplexe Wechselstromrechnung, Zeigerdiagramm, Wikipedia:Liste elektrotechnischer Themen
Kategorie:Elektrotechnik