Blindleistung und cos φ-Kompensation

Q: Warum ist ein niedriger Leistungsfaktor (cos φ) für eine Anlage ungünstig?

Ein niedriger Leistungsfaktor (cos φ) sorgt für eine höhere Strombelastung von Kabeln und Transformatoren. Dies kann bei gewerblichen Anschlüssen zu zusätzlichen Kosten führen, da Netzbetreiber oft Zuschläge für Blindverbrauch berechnen, sobald cos φ unter 0,85 bis 0,9 sinkt.

Q: Was sind die Vorteile der cos φ-Kompensation mit einer Kondensatorbank?

Eine Kondensatorbank kann sich bei schweren induktiven Lasten (Motoren) oft innerhalb von 1 bis 2 Jahren durch niedrigere Energierechnungen und geringere Wärmeverluste amortisieren. Eine Verbesserung von cos φ von 0,7 auf 0,95 senkt die Stromstärke um etwa 26 %.

Q: Worauf sollte ich bei der Auswahl und beim Einsatz von Kondensatoren zur cos φ-Kompensation achten?

Wählen Sie Kondensatoren mit einer Betriebsspannung höher als die Netzspannung (z. B. 440 V für ein 400-V-Netz), um harmonische Verunreinigungen aufzufangen. Bei wechselnden Lasten ist eine automatische Kondensatorbank mit Stufenregelung der Standard, um Überkompensation zu vermeiden.

EINGABEN

Wirkleistung (P)

Die Leistung, die die Anlage tatsächlich nutzt, vom Zähler oder von den Typenschildern. Zum Beispiel 10 kW.

Aktueller Leistungsfaktor (cos φ)

Mit einem Leistungsmesser gemessen oder vom Typenschild; zwischen 0 und 1. Zum Beispiel 0,7.

Gewünschter Leistungsfaktor (cos φ)

Meist 0,95. Kompensieren Sie nicht bis 1, sonst schießen Sie bei wechselnder Last über. Zum Beispiel 0,95.

Anschluss der Kondensatoren

Netzfrequenz

ERGEBNIS

Aktuelle Scheinleistung (S): – kVA; S = P / cos φ.
Aktuelle Blindleistung (Q): – kVAr; Q = P · tan φ.
Erforderliche Kompensation (Qc): – kVAr; Qc = P · (tan φ1 − tan φ2). Dies ist die Leistung der Kondensatorbank.
Kapazität pro Kondensator: – µF; Einphasig und Stern: C = Qc / (ω · U²). Dreieck: C = Qc / (3 · ω · U²) pro Kondensator, mit U = 400 V zwischen den Phasen.
Strom jetzt: – A; Pro Phase.
Strom nach Kompensation: – A
Weniger Strom: – %; Der Strom sinkt um 1 − cos φ1 / cos φ2. Das entlastet Kabel, die Hauptsicherung und den Transformator.
Empfehlung: –

Alle Angaben ohne Gewähr. Richtwerte ersetzen keine Fachplanung.

So rechnet der Blindleistung und cos φ-Kompensation

Motoren, Transformatoren und alte Beleuchtung ziehen neben der Wirkleistung auch Blindleistung. Diese belastet Kabel und den Anschluss, verrichtet aber keine nutzbare Arbeit. Der Leistungsfaktor cos φ gibt an, wie groß dieser Anteil ist: je näher an 1, desto besser.

Mit Kondensatoren kompensiert man die Blindleistung: Qc = P · (tan φ1 − tan φ2). Von cos φ 0,7 auf 0,95 sinkt der Strom um gut ein Viertel. Unter 0,85 kann Ihr Energieversorger Blindstrom berechnen.

Berechnen Sie auch den Motorstrom und den Kabelquerschnitt.

Formeln

tan1 h_t1 = if(cos_phi_huidig > 0 && cos_phi_huidig < 1, sqrt(1 - cos_phi_huidig * cos_phi_huidig) / cos_phi_huidig, 0)
tan2 h_t2 = if(cos_phi_doel > 0 && cos_phi_doel < 1, sqrt(1 - cos_phi_doel * cos_phi_doel) / cos_phi_doel, 0)
omega h_w = 2 * 3.14159265 * if(frequentie == 'f60', 60, 50)
U h_u = if(aansluiting == 'enkel', 230, 400)
Aktuelle Scheinleistung (S) schijnbaar_vermogen = if(cos_phi_huidig > 0, round(werkzaam_vermogen / cos_phi_huidig, 2), 0) S = P / cos φ.
Aktuelle Blindleistung (Q) blindvermogen_huidig = round(werkzaam_vermogen * h_t1, 2) Q = P · tan φ.
Qc h_qc = if(h_t1 > h_t2, werkzaam_vermogen * (h_t1 - h_t2), 0)
Erforderliche Kompensation (Qc) compensatievermogen = round(h_qc, 2) Qc = P · (tan φ1 − tan φ2). Dies ist die Leistung der Kondensatorbank.
Kapazität pro Kondensator condensator_capaciteit = round(h_qc * 1000 / (if(aansluiting == 'driehoek', 3, 1) * h_w * h_u * h_u) * 1000000, 1) Einphasig und Stern: C = Qc / (ω · U²). Dreieck: C = Qc / (3 · ω · U²) pro Kondensator, mit U = 400 V zwischen den Phasen.
Strom jetzt stroom_nu = if(cos_phi_huidig > 0, round(werkzaam_vermogen * 1000 / (h_u * cos_phi_huidig * if(aansluiting == 'enkel', 1, 1.7320508)), 1), 0) Pro Phase.
Strom nach Kompensation stroom_na = if(cos_phi_doel > 0 && h_qc > 0, round(werkzaam_vermogen * 1000 / (h_u * cos_phi_doel * if(aansluiting == 'enkel', 1, 1.7320508)), 1), stroom_nu)
Weniger Strom stroom_reductie = if(stroom_nu > 0, round((1 - stroom_na / stroom_nu) * 100, 1), 0) Der Strom sinkt um 1 − cos φ1 / cos φ2. Das entlastet Kabel, die Hauptsicherung und den Transformator.
Empfehlung advies = if(cos_phi_huidig <= 0 || cos_phi_huidig > 1 || cos_phi_doel > 1, 'Geben Sie einen cos φ zwischen 0 und 1 ein.', if(h_qc <= 0, 'Der Leistungsfaktor ist bereits gleich oder besser als Ihr Ziel: Eine Kompensation ist nicht erforderlich.', if(cos_phi_huidig < 0.85, 'Unter 0,85 kann Ihr Energieversorger Blindstrom in Rechnung stellen. Kompensieren Sie mit einer automatischen Kondensatorbatterie, die in Stufen schaltet, und wählen Sie Kondensatoren mit höherer Spannung (zum Beispiel 440 V), wenn viele elektronische Geräte am Netz hängen.', 'Eine Kompensation reduziert vor allem den Strom, wodurch Ihr Anschluss mehr Reserve bietet. Ob Sie Kosten sparen, entnehmen Sie Ihrer Stromrechnung: Prüfen Sie dort, ob Blindstrom berechnet wird.')))

Häufige Fragen

Warum ist ein niedriger Leistungsfaktor (cos φ) für eine Anlage ungünstig?

Ein niedriger Leistungsfaktor (cos φ) sorgt für eine höhere Strombelastung von Kabeln und Transformatoren. Dies kann bei gewerblichen Anschlüssen zu zusätzlichen Kosten führen, da Netzbetreiber oft Zuschläge für Blindverbrauch berechnen, sobald cos φ unter 0,85 bis 0,9 sinkt.

Was sind die Vorteile der cos φ-Kompensation mit einer Kondensatorbank?

Eine Kondensatorbank kann sich bei schweren induktiven Lasten (Motoren) oft innerhalb von 1 bis 2 Jahren durch niedrigere Energierechnungen und geringere Wärmeverluste amortisieren. Eine Verbesserung von cos φ von 0,7 auf 0,95 senkt die Stromstärke um etwa 26 %.

Worauf sollte ich bei der Auswahl und beim Einsatz von Kondensatoren zur cos φ-Kompensation achten?

Wählen Sie Kondensatoren mit einer Betriebsspannung höher als die Netzspannung (z. B. 440 V für ein 400-V-Netz), um harmonische Verunreinigungen aufzufangen. Bei wechselnden Lasten ist eine automatische Kondensatorbank mit Stufenregelung der Standard, um Überkompensation zu vermeiden.