Blindleistungskompensation

Induktive Verbraucher (z. B. Asynchronmotoren) erzeugen induktive Blindleistung. Die Energieversorgungsunternehmen (EVU) stellen Abnehmern, die aus dem Drehstrom-Mittelspannungsnetz (10 ... 30 kV) versorgt werden, nicht nur die Energiekosten (Wirkleistungsaufnahme), sondern auch die Kosten für die bereitgestellte Scheinleistung (S=U⋅I) in Rechnung. Die Blindleistung Q wird in Rechnung gestellt, wenn sie 50 % der Wirkarbeit übersteigt.

Schaltungen mit und ohne Blindleistungskompensation


Die induktive Blindleistung wird durch Parallelschalten eines Kondensators mit einem Leistungsfaktor von cos φ2 = 0,9 kompensiert.

Liniendiagramme der Ströme


Dimensionierung des Kompensationskondensators C

C = P⋅(tan φ1 - tan φ2)/(2π⋅f⋅U2)
Ohne Kompensationskondensator fließt ein Gesamtstrom von 22,6 A.
Mit Kompensationskondensator fließt ein Strom von 5 A.

Berechnung des Kompensationskondensators

Wirkleistung in Watt
Leistungsfaktor ohne Kompensation
Leistungsfaktor mit Kompensation
Kapazität des Kompensationskondensators in µF
Stromstärke ohne Kompensation
Stromstärke mit Kompensation

Aufgaben

  1. Zeichnen Sie die Schaltung eines induktiven Verbrauchers mit der Beschaltung für die Blindleistungskompensation.
  2. Zeichnen Sie das Zeigerdiagramm der Leistungen für die Blindleistungskompensation.
  3. Beschreiben Sie die Wirkungsweise der Blindleistungskompensation.
  4. Leiten Sie die Formeln für die Dimensionierung der Kompensationskapazität C her.
  5. Beweisen Sie durch Rechnung, dass das Simulationsergebnis richtig ist.
  6. Welche Auswirkung hat die Kompensation auf die Stromstärke und den Leiterquerschnitt?
  7. Begründen Sie, warum nicht mit cosφ2 = 1 kompensiert wird.
  8. Die induktive Blindleistung eines Wechselstrommotors soll für cos φ2 = 0,95 kompensiert werden. Der Motor nimmt bei einem Leistungsfaktor von 0,785 eine Wirkleistung von 500 W auf. Berechnen Sie die Kapazität des Kompensationskondensators.

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