Diskussion:Blindleistungskompensation

Diese Diskussionsseite dient dazu, Verbesserungen am Artikel „Blindleistungskompensation“ zu besprechen. Persönliche Betrachtungen zum Thema gehören nicht hierher. Für allgemeine Wissensfragen gibt es die Auskunft.

Füge neue Diskussionsthemen unten an:

Klicke auf Abschnitt hinzufügen, um ein neues Diskussionsthema zu beginnen.

• Diskussionsregeln
• Hilfe zu Diskussionsseiten
• Sei sachlich und freundlich!
• Greife niemanden persönlich an!
• Geh von guten Absichten aus.

Zum Archiv

Automatische Archivierung

Auf dieser Seite werden Abschnitte monatlich automatisch archiviert, deren jüngster Beitrag mehr als 300 Tage zurückliegt und die mindestens 2 signierte Beiträge enthalten. Um die Diskussionsseite nicht komplett zu leeren, verbleiben mindestens 3 Abschnitte.

Automatische Archivierung

Auf dieser Seite werden Abschnitte automatisch archiviert, wenn sie mit {{Erledigt|1=--~~~~}} markiert sind und ihr jüngster signierter Beitrag mehr als 7 Tage zurückliegt. Um die Diskussionsseite nicht komplett zu leeren, verbleiben mindestens 3 Abschnitte.

Theoretische Betrachtung

Die Stromverläufe sind hier falsch dargestellt. Durch den Einsatz des Kondensators verändert man den Strom Richtung Quelle und nicht den Laststrom. Auch ist der links neben dem Kondensator fließende Strom kein reiner Wirkstrom, solange nicht komplett kompensiert wurde. Hier sollte man das Diagramm mal komplett ersetzen. BenAhrdt83 (Diskussion) 16:41, 13. Dez. 2020 (CET)

Blindleistungskompensation; Zeigerdarstellung in der gaußschen Ebene

Hallo Benutzer:Saure, vielleicht kannst du etwas zu dem Zeigerdiagramm sagen?

Es geht um das Diagramm rechts von Benutzer:SidE2k, importiert von Benutzer:Wdwd.

--Alex42 (Diskussion) 12:23, 12. Mai 2021 (CEST)

Das sieht mir auch falsch aus. Die Intention ist wohl folgende: Ohne den Kondensator fließt ${\underline {I}}_{R}$ + ${\underline {I}}_{L}$. Dann liegt ${\underline {I}}$ vielleicht um 40° nach rechts fallend. Dieser Strom fließt da, wo im Schaltplan ${\underline {I}}$ dransteht.

Mit ${\underline {I}}_{C}$ wird die Lage von ${\underline {I}}$ flacher wie im Zeigerdiagramm. Das wäre im Sinne der Kompensation. Dieser Strom ${\underline {I}}$ fließt da, wo im Schaltplan ${\underline {I}}_{R}$ dransteht.

Wenn der Zeichner nicht mehr zu fragen ist, dann muss wohl gelöscht werden. Aber ehe du mich fragst: Ich bin gegenwärtig zu sehr eingespannt, als dass ich einen Ersatz liefern könnte. --der Saure 15:47, 12. Mai 2021 (CEST)

Korrekt, stimme Euch zu. Der Transfer nach commons erfolgte ohne inhaltliche Prüfung. Die Datei muss nun auch nicht gelöscht werden, es kann einfach eine korrigierte Version darüber geladen werden, was jeder kann der Zeit und Muse dazu hat. Ich habe die Zeichnung als erste Massnahme mit {{Disputed diagram}} markiert.--wdwd (Diskussion) 10:22, 13. Mai 2021 (CEST)

Ich habe im Fundus eine Darstellung gefunden, die dasselbe Problem behandelt, aber nach bisherigem Eindruck korrekt. Was haltet ihr davon, den Artikel mit diesem Bild zu ändern?

Beim Vergleich der Bilder ist mir oben noch eine Merkwürdigkeit aufgefallen: Die Ströme $I_{R}$ und $I_{L}$ gelten nur, wenn $R$ und $L$ innnerhalb der ohmisch-induktiven Last parallelgeschaltet sind, was mir als Ersatzschaltbild für diese Art Last ungewöhnlich erscheint. --der Saure 18:39, 13. Mai 2021 (CEST)

Das untere Zeigerbild passt zum Schaltbild mit dem grauen Kasten, wenn man die Zeiger ${\underline {U}}_{W}$ und ${\underline {U}}_{L}$ entfernt und die Bezeichnung ${\underline {I}}_{RL}$ durch ${\underline {I}}$ und die Bezeichnung ${\underline {I}}$ durch ${\underline {I}}_{R}$ ersetzt. Das gilt dann für jedes zweipolige passive Netzwerk im Kasten.${\displaystyle }$--Modalanalytiker (Diskussion) 12:25, 14. Mai 2021 (CEST)

Wenn man irgendwo ${\underline {I}}_{R}$ anschreibt, dann wird die Sache ziemlich unbestimmt, da in keinem Schaltbild ${\underline {I}}_{R}$ definiert wird.

Ferner ist ${\underline {U}}_{R}$ undefiniert; in der oberen Zeichnung wird dann aber φ gegen ${\underline {U}}_{R}$ eingetragen, obwohl der Winkel gegen ${\underline {U}}$ zu zeichnen wäre. Damit retten die weiteren Änderungsvorschläge mit den ${\underline {I}}$-Umbenennungen für das Schaltbild mit dem grauen Kasten auch nichts.

Meine oben gestellte Frage ist, ob die untere Zeichnung ohne jede Änderung die Blindstrom-Kompensation richtig darstellt. Dann können wir alle Änderungsvorschläge übergehen. --der Saure 14:35, 14. Mai 2021 (CEST)

Zweifellos kann man die Zeiger ${\underline {U}}_{W}$ und ${\underline {U}}_{L}$ weglassen. Statt der Willkür des Zeichners in deren Längen tritt dann seine Willkür im Winkel $\varphi _{1}$. Der Rest der Zeichnung gilt für jedes zweipolige passive Netzwerk im Kasten. Falls es zu einer Neuzeichnung kommt, sollte man diesen Vorteil beachten. --der Saure 16:38, 14. Mai 2021 (CEST)

Zitat von Saure: "Meine oben gestellte Frage ist, ob die untere Zeichnung ohne jede Änderung die Blindstrom-Kompensation richtig darstellt." Nein, schon deshalb nicht, weil sie Größen enthält, die das Teilild mit dem grauen Kasten nicht enthält. Vom grauen Kasten ist nur bekannt, dass er induktiv wirkt, nicht wie das innen geschieht. Das Zeigerbild sollte also auch nicht spezieller sein. Im Übrigen nochmal: Wenn du im unteren Teilbild des unteren Bildes änderst, was ich vorher geschrieben habe, passt es zum Teilbild mit dem grauen Kasten. Die dortigen Bezeichnung respektiere ich, was nicht heißt, dass sie alle glücklich gewählt sind. Die beiden Phasenverschiebungswinkel (zur Erinnerung: Spannung gegen Stromstärke) sind sinnvoll. Außerdem verlangt mein Text nicht, "irgendwo ${\underline {I}}_{R}$" anzuschreiben, sondern ${\underline {I}}$ damit zu ersetzen. Lies bitte genauer, und zitiere richtig!--Modalanalytiker (Diskussion) 18:36, 14. Mai 2021 (CEST)

Entscheidend ist, dass Modalanalytiker die Bezeichnung ${\underline {I}}$ durch ${\underline {I}}_{R}$ ersetzen soll. Und das darf nirgendwo geschehen, denn ${\underline {I}}_{R}$ ist eine undefinierte Größe.

Außerdem geht es nicht um die absonderliche Idee einer Mischung (einschl. Änderung) der Teilbilder aus dem jeweiligen Gesamtbildern, sondern um eine kompletten Austausch der Dateien. Dann ist erst einmal der graue Kasten außen vor. Dann wäre die Unstimmigkeit innerhalb der 3 Bildteile der oberen Datei beseitigt. Meine oben gestellte Frage ist, ob die untere Datei ohne jede Änderung die Blindstrom-Kompensation richtig darstellt. Dann würde ich die Dateien austauschen. „Das Zeigerbild sollte also auch nicht spezieller sein.“ Richtig, aber vordringlich geht es um eine Fehlerbeseitigung; neue Zeichnungen dauern länger. --der Saure 20:08, 14. Mai 2021 (CEST)

Zitat von Benutzer:Saure "... ${\underline {I}}_{R}$ ist eine undefinierte Größe." ${\underline {I}}_{R}$ ist im Graukastenbild definiert. Bitte auch das linke Viertel des Bildes anschauen! Bei mir ist ${\underline {I}}_{R}$ dort gut zu erkennen. Ich würde natürlich nie auf die Idee kommen, diese Bezeichnung in einem neuen Bild zu verwenden. Wir unterhalten uns über das vorhandene.--Modalanalytiker (Diskussion) 00:29, 15. Mai 2021 (CEST)

Richtig! Punkt für dich. Ich habe das ${\underline {I}}_{R}$ im Zeigerdiadramm gemeint. Da es aber mit dem ${\underline {I}}_{R}$ im Schaltplan niemals übereinstimmen kann, bleibt es letzlich undefiniert.

Auf die Frage Richtigkeit des zweiten Bildes (Schaltplan mit Zeigerdiagramm) gehst du weiter nicht ein. Da du darauf nur so weit eingegangen bist, dass du die Zeiger ${\underline {U}}_{W}$ und ${\underline {U}}_{L}$ entfernen würdest, schließe ich, dass es nach deiner Einsicht zumindest nicht falsch ist. Dann können wir die Diskussion abschließen. --der Saure 11:26, 15. Mai 2021 (CEST)

Vorschlag einer Ergänzung

Ich schlage vor, in den Abschnitt Blindleistung bei Strom ohne Oberschwingungen nach dem Satz Durch im Vorzeichen richtige Addition ist die Gesamtblindleistung stets geringer als jeder der Beträge der einzelnen Blindleistungen. Folgendes einzufügen.

Zur vollständigen Kompensation des abgebildeten Netzwerks muss der Kondensator die Blindleistung für das induktive Netzwerk liefern. Die Kompensationsbedingung dafür ist $Q_{L}+Q_{C}=0$. Mit der für jeden passiven linearen Zweipol gültigen Blindleistungsformel $Q={\frac {U^{2}}{Z}}\sin \varphi$ lautet die Bedingung ${\frac {U^{2}}{Z}}\sin \varphi +U^{2}\omega C\sin(-\pi /2)=0$. Darin bezeichnen $Z$ und $\varphi$ den (positiven) Scheinwiderstand und den Phasenverschiebungwinkel des unkompensierten Zweipols. Die passende Kapazität erhält man durch Auflösen der Gleichung zu

$C={\frac {\sin \varphi }{\omega Z}}$.

Mit diesem Kapazitätswert wirkt das Netzwerk rein ohmsch mit dem Eingangswiderstand ${\frac {Z}{\cos \varphi }}$.

Modalanalytiker (Diskussion) 19:44, 27. Mai 2021 (CEST)--Modalanalytiker (Diskussion) 22:15, 28. Mai 2021 (CEST)

Bilder: Kompensationsanlagen in einem Umspannwerk

Die sind mMn widersprüchlich beschriftet. Als Bildunterschrift steht einmal "Drosselspule" und einmal "Kondensator", in der Bildbeschreibung steht dann aber jeweils "Drosselspule". (nicht signierter Beitrag von TP80 (Diskussion | Beiträge) 21:29, 30. Aug. 2021 (CEST))

Rückgängigmachung

Habe die umfangreichen Überarbeitung ([1] ) rückgängi gemacht, da mir bei der Sichtung folgender (wesentlicher) Fehler auffiel: Gleichsetzung von Leistungsfaktor λ mit der Phasenverschiebung (Winkel) cos(φ). Diese Gleichsetzung gilt NUR bei rein sinusförmigen (="harmonischen") Verlauf, andersfalls ist die Gleichsetzung des Betrags der Wirkleistung zur Scheinleistung nicht gleich dem Phasenwinkel cos(φ) (da auch gar kein solcher Winkel im nicht-harmonischen Fall gegeben ist). Da diese wesentlicher Punkt an zig Stellen bei der Überarbeitung vorkommt, und das Aufzudröseln zu viel für kurze Korrektur ist, habe ich mir erlaubt das ganze zurücksetzen. Bitte nicht falsch verstehen: es mögen Passagen daraus auch gute Verbesserungen sein. Nur das muss Punkt für Punkt eingearbeitet werden. Generell kann es sinnvoll sein, vor umfangreichen Überarbeitungen diese auch auf der Disk-Seite anzusprechen und grob zu umschreiben.--wdwd (Diskussion) 12:49, 15. Nov. 2024 (CET)

Der Abschnitt "Blindleistungskompensation bei Strom ohne Oberschwingungen " bezieht sich ausschließlich auf Größen ohne Oberschwingungen (=rein sinusförmig), daher fallen die Begriffe Leistungsfaktor $\lambda$ und $\cos \varphi$ zusammen, daher kann man hier nicht von einem Fehler sprechen. Die Begründung für die Löschung ist daher nicht stichhaltig. Die Bitte, umfangreiche Änderungen vorher auf der Disk-Seite anzusprechen, ist allerdings vollkommen valide und das tue ich im Folgenden gern. Mir ist ohnehin ein kürzerer Verbesserungsvorschlag eingefallen, der die Zeigergrafik direkt nutzt und die Kapaztitätsformel über den Speziallfall der Vollkompensation verallgemeinert (in der Praxis ist dieser ohnehin wegen Resonanz zu vermeiden). Den Vorschlag stelle ich im folgenden Abschnitt vor. --Jackwelsh007 (Diskussion) 16:09, 17. Nov. 2024 (CET)

Vorschlag einer Abänderung des Abschnitts "Blindleistung bei Strom ohne Oberschwingungen"

Blindleistung bei Strom ohne Oberschwingungen

Blindleistungskompensation eines ohmsch-induktiven Verbraucher­netzwerks von $\cos \varphi =0{,}8$ auf $\cos \varphi _{\mathrm {k} }=0{,}95$. Der eingefügte Kondensator liefert die vom Ver­brau­cher aufgenommene Blindleistung; Zeigerdarstellung in der gaußschen Ebene

Die folgende Betrachtung bezieht sich auf rein sinusförmige Signale.

Die Kompensationsanlage (hier: Kondensator) liefert einen Blindstrom, welcher den vom Versorger mitgelieferten Blindstrom teils oder gänzlich ersetzt (Teil- bzw. Vollkompensation), wodurch die Versorgungsleitung entlastet wird. Der kompensatorische Blindstromanteil pendelt zwischen Kompensationsanlage und Verbraucher hin- und her. Der allgemeine Fall der Teilkompensation ist in nebenstehendem Diagramm dargestellt: Der Zeiger für $I_{\mathrm {k} }$ ist zwar kürzer als für $I$, aber er liegt nicht parallel zur Versorgerspannung (Vollkompensation).

Zunächst entnimmt man dem Zeigerdigramm $I_{k}\cos \varphi _{k}=I\cos \varphi$. Umstellen nach $I_{k}$ liefert:

$I_{k}=I{\frac {\cos \varphi }{\cos \varphi _{k}}}$ $\quad \quad \quad (1)$

Bei gleicher Wirkleistung $P=UI\cos \varphi$ belastet ein Verbraucher die Versorgungsleitung also mit einer im Verhältnis $\cos \varphi /\cos \varphi _{k}$ verringerten Stromstärke. Die Jouleschen Leitungsverluste gehen mit dem Quadrat dieses Verhältnisses zurück. Beispiel: Bei Erhöhung des Leistungsfaktors von $\cos \varphi =0{,}7$ auf $\cos \varphi _{k}=0{,}9$ nehmen die genannten Verluste um 40 % ab.

Ferner liest man unter Verwendung von $I_{C}=\omega CU$ aus dem Zeigerdigramm ab:

$\tan \varphi ={\frac {I_{k}\sin \varphi _{k}+I_{C}}{I_{k}\cos \varphi _{k}}}=\tan \varphi _{k}+{\frac {\omega CU^{2}}{UI_{k}\cos \varphi _{k}}}$.

Mit Wirkleistung $P=UI_{k}\cos \varphi _{k}$ folgt durch Auflösen nach der Kapazität

$C={\frac {P(\tan \varphi -\tan \varphi _{k})}{\omega U^{2}}}$ $\quad \quad \quad (2)$

Mit dieser Formel kann man die Kapazität so wählen, dass der gewünschte Leistungsfaktor, der in diesem Fall gleich $\cos \varphi _{k}$ ist, erreicht wird. In der Regel wählt man den Leistungsfakor in einer Spanne nahe dem Wert 1,00, aber nie identisch 1,00:

${\mbox{Spanne für gewünschten Leistungsfaktor }}\cos \varphi _{k}=0{,}85\;{\mbox{bis}}\;0{,}95$ (induktiv)

Spezialfall Vollkompensation: Vollkompensation tritt ein mit gewünschten Leistungsfaktor $\cos \varphi _{k}=1$, d.h. $\varphi _{k}=0$ und damit auch $\tan \varphi _{k}=0$. Gemäß $(1)$ liefert der Versorger dann nur noch den Wirkstrom $I_{k}=I\cos \varphi$. Gemäß $(2)$ lautet der dafür notwendige Kapazitätswert $C={\frac {Q}{\omega U^{2}}}$, wobei die Blindleistung gegeben ist durch $Q=UI\sin \varphi$.

Vollkompensation ist i. d. R. zu vermeiden, da bei Motorenanlagen mit Asynchronmaschinen ansonsten die Gefahr der Selbsterregung besteht. Bei Selbsterregung wird der Motor mit dem Abklemmen der Stromversorgung zum Generator, und es können gefährliche Überspannungen entstehen. Dieser Fall wird auch als Resonanzfall bezeichnet. --Jackwelsh007 (Diskussion) 18:01, 17. Nov. 2024 (CET)

Diskussion des Neuvorschlags

Leitidee des Neuvorschlags: In voriger Herleitung wurde das Zeigerdiagramm (das Ströme und Spannung verwendet) nicht genutzt. Es wurde die Blindleistung als Ausgangspunkt genommen, da wäre ein Leistungsdreieck passender (wie in der Disk oben gezeichnet). Auch behandelt die jetztige Herleitung nur die Vollkompensation. Die Information, die im Artikel verwendeten Zeigerdiagramm steckt, wird nicht ausgenutzt.

Im Neuvorschlag wird das Zeigerdiagramm konsequent ausgenutzt: Die Beziehungen für den Strom und den Kapazitätswert werden für den allg. Fall der Teilkompensation geometrisch hergeleitet. Es werden teils für die Herleitung unnötige Begriffe eliminiert (Scheinleistung benötigt man hier gar nicht, es gibt auch kein Leistungsdreieck, in welchem etwaige Beziehungen dafür abgelesen werden könnten). Wo nötig, wird mit einem Link referenziert. Auch der Leistungsfaktor und die Formel $\lambda =|P|/S$ muss hier nicht allgemeingültig angegeben werden - ein Link genügt, und die Tatsache, dass hier der rein harmonische Fall betrachtet wird, reicht aus, um die richtige Aussage zu treffen, dass der Leistungsfaktor durch $\cos \varphi$ gegeben ist. Alles Unnötige lenkt nur ab.

Ferner: Änderung der Einleitung. Da die Versorgungsleitung zusätzlich mit Blindstrom belastet wird, geschieht die Entlastung darüber, dass die Kompensationsanlage den notwendigen Blindstrom (teilweise) liefert. Das passt zum Zeigerdiagramm und zur vorgeschlagenen Herleitung.

Außerdem Korrektur der Notation: Der Index $k$ fehlte am Ende im Abschnitt, wo die gewünschte Spanne für den Leistungsfaktor $\cos \varphi _{k}$ angegeben wird.

Mein Vorschlag zum weiteren Vorgehen: Wir können gern in den Vorschlag oben hinein editieren (Änderungen idealerweise farbig z.B. rot markieren). Die Diskussion der Änderungen können wir vorher idealerweise in dem Abschnitt hier abhalten.

@Benutzer:Modalanalytiker @Benutzer:Saure @wdwd Ich lade herzlich zur Diskussion ein, m.E. verbessert die vorgeschlagene Herleitung die Nachvollziehbarkeit, da sie einen direkten Zusammenhang zum Zeigerdiagramm herstellt. --Jackwelsh007 (Diskussion) 18:30, 17. Nov. 2024 (CET)