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VoltBase Grundlagen Blindleistung
Thema 15 Grundlagen

Blindleistung

Leistung, die pendelt, aber keine Arbeit verrichtet: Woher Blindleistung kommt, warum sie Leitungen belastet und wie man sie kompensiert.

ca. 7 Minuten Fortgeschritten Quiz mit 10 Fragen
01

Worum geht es?

Motoren und Transformatoren brauchen ein Magnetfeld, damit sie arbeiten. Dieses Feld wird ständig aufgebaut und wieder abgebaut. Die Energie dafür holt sich das Gerät aus dem Netz und gibt sie kurz danach wieder zurück. Diese hin und her pendelnde Leistung heißt Blindleistung.

Wie Wasser, das in einem Schlauch nur vor und zurück schwappt: Es fließt, kommt aber nie vorne an. Blindleistung leistet keine Arbeit. Ihr Strom fließt aber trotzdem durch alle Leitungen und macht sie warm. Ihr Zeichen ist Q, die Einheit var (Volt-Ampere reaktiv).

Leistung an einer idealen Spule Spannung und Strom sind um 90 Grad verschoben. Ihr Produkt, die Augenblicksleistung, ist abwechselnd gleich groß positiv und negativ. Im Mittel ist sie null: Die Energie pendelt nur hin und her. uip = u · i + Energie ins Magnetfeld, − Energie zurück ins Netz
Energie, die nur pendelt: An einer idealen Spule ist die Leistung p = u · i (schwarz) abwechselnd positiv und negativ. In der einen Viertelperiode wird Energie ins Magnetfeld geladen, in der nächsten kommt sie zurück. Im Mittel bleibt nichts übrig. Trotzdem fließt die ganze Zeit Strom.
02

Die Formel

Blindleistung entsteht nur, wenn Strom und Spannung gegeneinander phasenverschoben sind. Bei Einphasen-Wechselstrom gilt:

Blindleistung
Q=U · I · sin φ
Q in var · U in V · I in A
Aus Schein- und Wirkleistung
Q=√(S² − P²)
Satz des Pythagoras im Leistungsdreieck
Leistungsdreieck Rechtwinkliges Dreieck: waagerecht die Wirkleistung P mit 920 Watt, senkrecht die Blindleistung Q mit 690 var, schräg die Scheinleistung S mit 1.150 VA. Der Winkel zwischen P und S ist phi, etwa 37 Grad. Wirkleistung P = 920 W Q = 690 var Scheinleistung S = 1.150 VA φ ≈ 37°
Das Leistungsdreieck (maßstäblich, Werte aus Rechenbeispiel 1): Wirkleistung und Blindleistung stehen senkrecht zueinander. Zusammen ergeben sie die Scheinleistung, die das Netz tatsächlich liefern muss. Je größer der Winkel φ, desto größer der Anteil der Blindleistung.

Man unterscheidet induktive Blindleistung (Spulen, Motoren, Strom eilt nach) und kapazitive Blindleistung (Kondensatoren, Strom eilt vor). Beide wirken genau entgegengesetzt: Während die Spule Energie in ihr Magnetfeld lädt, gibt der Kondensator Energie aus seinem elektrischen Feld ab, und umgekehrt. Darauf beruht die Kompensation.

03

Warum Blindleistung stört

  • Mehr Strom: Für dieselbe Wirkleistung fließt ein größerer Strom. Leitungen, Sicherungen und Transformatoren müssen größer ausgelegt werden.
  • Mehr Verluste: Der zusätzliche Strom verursacht Wärme in den Leitungen (PV = I² · R) und einen größeren Spannungsfall.
  • Kosten: Bei größeren Gewerbe- und Industriekunden misst der Netzbetreiber auch die Blindarbeit in kvarh. Wird ein vereinbarter Leistungsfaktor unterschritten, kann sie in Rechnung gestellt werden.

Im Haushalt spielt das kaum eine Rolle: Dort wird nur die Wirkarbeit abgerechnet, und die meisten Geräte haben eine eingebaute Leistungsfaktorkorrektur oder sind ohmsche Verbraucher.

04

Blindleistung kompensieren

Schaltet man Kondensatoren parallel zu induktiven Verbrauchern, liefern diese die Blindleistung für das Magnetfeld direkt vor Ort. Sie pendelt dann nur noch zwischen Kondensator und Motor, und die Zuleitung wird entlastet.

  • Einzelkompensation: ein Kondensator direkt am Verbraucher, etwa am großen Motor oder früher in jeder Leuchtstofflampe.
  • Gruppenkompensation: ein Kondensator für mehrere Verbraucher, die gemeinsam geschaltet werden.
  • Zentralkompensation: eine geregelte Anlage an der Hauptverteilung. Ein Regler misst den Leistungsfaktor und schaltet Kondensatorstufen nach Bedarf zu.
Geöffneter Schaltschrank einer Blindleistungskompensationsanlage mit nummerierten Bauteilen und einer Reihe zylindrischer Kondensatoren im unteren Fach
Automatische Kompensationsanlage: (1) Blindleistungsregler in der Tür, (2) Netzanschluss am Hauptschalter, (3) Sicherungen, (4) drei Kondensatorschütze, mit denen der Regler Stufen zu- und abschaltet, (5) Kondensatoren in Dreieckschaltung, (6) Steuertransformator 400/230 V.

Foto: Beuhri (niederländische Wikipedia), „Condensatorenbatterij“, Lizenz: gemeinfrei (Public Domain), Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.

Kondensatoren können nach dem Abschalten noch gefährlich hohe Spannung speichern. Kompensationsanlagen haben deshalb Entladewiderstände. Vor Arbeiten die Entladezeit abwarten und die Spannungsfreiheit an den Kondensatoren selbst feststellen.

05

Rechenbeispiele

01 Blindleistung eines Motors

Ein Einphasenmotor nimmt an 230 V einen Strom von 5 A auf, cos φ = 0,8. Wie groß sind Schein-, Wirk- und Blindleistung?

U = 230 VI = 5 Acos φ = 0,8 → sin φ = 0,6
  1. Scheinleistung: S = U · I = 230 V · 5 A = 1.150 VA
  2. Wirkleistung: P = S · cos φ = 1.150 VA · 0,8 = 920 W
  3. Q = S · sin φ = 1.150 VA · 0,6 = 690 var
  4. Probe: √(920² + 690²) = 1.150 stimmt

Tipp: cos φ = 0,8 und sin φ = 0,6 ist das bekannte 3-4-5-Dreieck. Das macht Kopfrechnen leicht.

02 Kondensator zur Kompensation

Der Motor aus Beispiel 1 soll vollständig kompensiert werden (cos φ = 1). Welche Kapazität braucht der Kondensator bei 230 V und 50 Hz?

QC = 690 varU = 230 Vω = 2 · π · 50 Hz ≈ 314 1/s
  1. Blindleistung eines Kondensators: QC = U² · ω · C
  2. C = QCU² · ω = 690 var(230 V)² · 314 1/s ≈ 41,5 µF
  3. Ergebnis: C ≈ 41,5 µF

Praxis: Man kompensiert meist nicht ganz auf 1, sondern auf etwa 0,95. So vermeidet man eine Überkompensation, wenn der Motor im Leerlauf weniger Blindleistung braucht.

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Typische Fehler

  • Blindleistung in Watt angegeben: Die richtige Einheit ist var. Watt gehört zur Wirkleistung, VA zur Scheinleistung.
  • Blindleistung als Verlust bezeichnet: Sie wird nicht verbraucht, sondern pendelt. Verluste entstehen erst durch den zusätzlichen Strom in den Leitungen.
  • Leistungen einfach addiert: P und Q stehen senkrecht zueinander. Die Scheinleistung ist √(P² + Q²), nicht P + Q.
  • Kondensator in Reihe geschaltet: Kompensationskondensatoren werden parallel zum Verbraucher angeschlossen.
Merke

Blindleistung Q pendelt zwischen Netz und den Feldern von Spulen und Kondensatoren. Sie verrichtet keine Arbeit, belastet aber die Leitungen. Q = U · I · sin φ, Einheit var. Kondensatoren parallel zu induktiven Verbrauchern kompensieren sie.

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Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema Blindleistung. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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