Blindleistung

Einführung

Zunächst möchte ich mit der einfachen Erklärung beginnen und dann immer mehr ins Detail gehen.
Die Wirkleistung haben wir uns bereits ausführlich angeschaut. Es handelt sich dabei um die nutzbare Leistung. Also mit ihr kann man beispielsweise Maschinen antreiben, Lampen leuchten lassen oder Heizstrahler betreiben.
Bei der sogenannten Blindleistung sieht das allerdings anders aus.
Die Blindleistung wird nicht verbraucht, sie leistet auch keine Arbeit. Vereinfach kann man sagen: Sie wird im Stromnetz lediglich in und her geschoben.
Blindströme treten nur bei Wechselstrom und Drehstrom auf, nicht bei Gleichstrom.

Verständnis: Biermodell

Oft findet folgendes Schaubild Einsatz bei Erklärungen. Das Biermodell.

Hierbei bildet das eigentliche Bier die Wirkleistung, der Schaum die Blindleistung und Bier sowie Schaum, also beides zusammen, ist die Scheinleistung.
Wirkleistung der „wirkende Stoff“ , die Blindleistung der Schaum ist zwangsweise auch dabei und Scheinleistung beides zusammen.
Was hierbei allerdings etwas tükisch ist, ist die falsche Aussage das Blindleistung addiert mit Wirkleistung die Scheinleistung ergibt, dem ist allerdings nicht so.

Der Zusammenhang zwischen den verschiedenen Leistungen wird im hier gezeigten Bild klar.

Allgemeine Infos

Formelzeichen: Q
Einheit: (nicht Watt sondern) var.

Formel: Q = U ⋅ I ⋅ sin(phi)
U: Spannung
I: Strom
Phi: Phasenverschiebungswinkel (unten näher erklärt)

Formel: Q = Wurzel(P^2 + S^2)
P: Wirkleistung
S: Scheinleistung

Verständnis

Um sich das ganze Thema der Blindleistung, noch besser vorstellen zu können, muss man sich fragen wie diese Blindleistungen entstehen.

In der Praxis tritt eine rein ohmsche Last nur selten auf. Zusätzliche kommen induktive und kapazitive Eigenschaften dazu. Beispielsweise enthalten Motoren und Transformatoren Spulen, bei einem Stromkabel welches mehrere Adern besitzt treten kapazitive Eigenschaften auf oder Hochspannungsfreileitungen kann man als langgezogene Spulen betrachten. D.h. so gut wie alle Verbraucher weisen induktive und kapazitive Verhalten auf.
Wie wir wissen muss bei einer Induktivität erst mal ein Magnetfeld aufgebaut und später abgebaut werden. Bei Kapazitäten gilt selbiges mit dem elektrischen Feld (nochmal nachschauen).
Da wir hier nun Wechselstrom benutzten wird der Strom ständig umgepolt.
D.h. wie Felder müssen ständig aufgebaut und wieder abgebaut werden.
Somit wird der dafür verwendete Strom nicht verbraucht sonder pendelt wie gesagt vereinfacht ausgedrückt, ständig nur hin und her.

I/U Kennlinie & Phasenverschiebungswinkel
Dieser Feld Auf- und Abbau benötigt natürlich Zeit.
und daher kommt es zu einer zeitlichen Verschiebung.
Hier gezeigt die Spannung und Strom Kennlinie.

Und hier sieht man auch die zeitliche Verschiebung. Bei einem induktiven Anteil verspätet sich der Strom. Hier der Phasenverschiebungswinkel.
Wer sich bereits mit Induktivitäten oder Kapazitäten auseinander gesetzt hat, kennt diesen Effekt.

Uns interessiert aber nun im speziellen was es mit der Blindleistung auf sich hat.

 
Ohmschen Verbrauchen
Haben wir einen rein ohmschen Verbraucher, haben wir auch kein Feld Auf- und Abbau und somit auch keine zeitliche Verschiebung.
Die Kennlinien sieht wie hier gezeigt aus.

Die Leistung ergibt sich aus dem Produkt von Spannung und Strom.
Dadurch befindet sich unsere Leistung immer im positiven Bereich.
Wir haben reine Wirkleistung.

 
In der Praxis
Im Praktischen Einsatz kommt das so gut wie nie vor, hier kann man auch beispielsweise induktive Anteile haben,
was, wie bereits ausführlich erklärt, zu einer zeitlichen Verschiebung führt.

Hier ergibt sich dann auch die Leistung aus dem Produkt von Strom und Spannung.
Wir sehen, die Leistung geht auch ins negative.
Insgesamt handelt es sich hier um die Scheinleistung.
Der positive Anteil ist die Wirkleistung und der negative Anteil ist die Blindleistung.

Zusammenfassung

Fassen wir nochmal zusammen:
Um die Wirkleistung zu übertragen wird normalerweise zwangsweise Blindleistung benötigt.
Beim Verbraucher oder beim Transport dorthin treten gewollt oder ungewollt induktive und kapazitive Komponenten auf.
Auf Grund des Wechselstroms wir dabei ständig Leistung zum Aufbau der Felder genutzt und zeitversetzt Leistung zurück gegeben beim Abbau der Felder.
Die dafür benutzte Leistung wir Blindleistung genannt.
Vergleichbar ist die Blindleistung mit der Verlustleistung durch Wärme. Es wird auch das Netz zusätzlich belastet. Der Unterschied ist nur das die Blindleistung nicht verbraucht wird sonder quasi vereinfacht gesagt hin und her geschoben wird.

Verbraucher

Was bedeutet das für die Verbraucher und was für die Energieerzeuger?
Die Verbraucher müssen die Blindleistung, diese nicht nutzbare Energie, nicht bezahlen. Die Energieerzeuger müssen die kosten dafür übernehmen.
Große Firmen welche viel Strom abnehmen, müssen allerdings oft Blindleistungskompensations-Anlagen dazuschalten.

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