Was ist Blindleistung und wie wird sie erzeugt und woher kommt sie?

Eine Wechselspannungsquelle versorgt einen Widerstand mit Wirkleistung; Die Spannung ist in Phase mit dem Strom und das bedeutet, dass der Widerstand "echte Watt" erzeugt und Ihnen der Energieverbrauch in Rechnung gestellt wird.

Betrachten Sie einen Kondensator (oder Induktor) in geeigneter Größe, der auch denselben Strom aus derselben Wechselspannungsquelle zieht. Jetzt ist die durchschnittliche Stromaufnahme Null und Sie werden nicht vom Energieversorger in Rechnung gestellt.

Wenn Sie die Effektivwerte von Spannung und Strom multiplizieren, erhalten Sie die sogenannte "Scheinleistung", und für einen Widerstand ist dies auch die "Wirkleistung", ABER für einen Kondensator oder eine Induktivität ist dies alles Blindleistung. Sie haben also drei Begriffe, die mathematisch miteinander verbunden sind: -

Aber warum wird Blindleistung nicht abgerechnet, dh was ist das Besondere am Strom, der in einem Kondensator oder einer Induktivität fließt, im Vergleich zu einem Widerstand?

Antwort - Am Beispiel des Kondensators ist Q = CV, dh gespeicherte Ladung = Kapazität x Spannung. Wenn Sie beide Seiten mathematisch differenzieren, erhalten Sie: -

$\dfrac{dQ}{dt} = C\dfrac{dV}{dt}$und die Ladungsänderungsrate gleich dem Strom ist

Die Wellenform des Stroms in einem Kondensator "folgt" also der Differenz der Versorgungsspannung. Wenn die Versorgungsspannung eine Sinuswelle ist, dann ist der Strom eine Cosinuswelle, dh (und hier ist das wichtige Bit), er ist um 90 Grad nach vorne verschoben, und wenn Sie die tatsächliche Leistung berechnen würden, würden Sie irgendwo in der Algebra einen multiplizierten cos (wt) finden durch ein sin(wt) und es kann nicht umgangen werden, dass dies eine Wellenform erzeugt, die einen Durchschnittswert von Null hat (go do trig!): -

Ihnen wird die durchschnittliche Leistung in Rechnung gestellt, nicht die Spitzenleistung oder (Gott bewahre) RMS-Leistung oder sogar Blindleistung.

Hübsche Grafik von hier gestohlen . Beachten Sie, dass die Leistungswellenform die doppelte Frequenz der Spannung oder des Stroms ist. Bei einer ohmschen Last wären V und I in Phase und die Leistungswellenform wäre vollständig positiv, dh die blaue Wellenform bewegt sich nach oben, wenn Rot und Grün in Phase werden.

Nachfolgend finden Sie mehrere Szenarien der Stromphasenverschiebung relativ zur Spannung und was dies für die Position der Leistungswellenform bedeutet: -

Blindleistung ist Energie, die zwischen der Quelle und der Last hin und her zirkuliert. Normalerweise ist die Last ein Induktionsmotor. Die im Magnetfeld des Motors gespeicherte Energie wird jedes Mal zur und von der Quelle übertragen, wenn sich die Polarität des Magnetfelds umkehrt. Alternativ kann die Energie zu und von Leistungsfaktorkompensationskondensatoren übertragen werden. Diese Energieübertragung ist Blindleistung.

Wirkleistung ist Energie, die von der Last verbraucht wurde. Es wurde in eine andere Energieform umgewandelt und kommt nicht zurück. Blindleistung ist einfach Energie, die in der Last von darin enthaltenen Kondensatoren oder Induktivitäten gespeichert wird. Es kann zur Quelle zurückgeführt werden und tut dies Zyklus für Zyklus in linearen AC-Systemen.

Die Begriffe dienen lediglich dazu, die Analyse von Wechselstromsystemen zu vereinfachen. Sie sind nützlich, denn wenn wir über einen Motor, eine Heizung oder ein Licht sprechen, möchten wir wirklich wissen, wie viel Leistung das Gerät tatsächlich umwandelt, aber wenn Sie nur die Klemmenspannungen und -ströme messen würden, würden Sie die falsche Antwort erhalten wegen Blindleistung.

Eine andere Möglichkeit, die Blindleistung zu verstehen, besteht darin, sich ein ungedämpftes Masse-Feder-System vorzustellen.

Machen wir eine Analogie: Power = force . velocityÄquivalent zuPower = voltage . current

Wenn Sie also ein ungedämpftes Masse-Feder-System mit einer anfänglichen Erregung haben, schwingt die Masse ewig mit den velocitynacheilenden force90º Grad. Energie wird von der Masse (kinetisch) zur Feder (elastisch) und umgekehrt ausgetauscht, aber im Durchschnitt wird keine wirkliche Arbeit geleistet (Sie haben positive und negative Halbkreise der Kraft).

Das ist die mechanische Analogie für ein reines Blindleistungssystem - in diesem Fall eine LC-Schaltung, bei der Energie zwischen einer Induktivität und einem Kondensator ausgetauscht wird.

In einem einphasigen Stromsystem entsteht Blindleistung aus der Wechselwirkung von Generatorwicklungen und induktiven Lasten im System, und das ist schlecht, weil dann dieser Energieaustausch zwischen Last und Quelle durch das gesamte Übertragungssystem geht und Leitungen überlastet und was zu Verlusten führt.

Wenn Sie beispielsweise einen Kondensator zur Korrektur des Leistungsfaktors der Last verwenden, nehmen Sie tatsächlich das Energie-Pingpong von systemweit zu lokal, näher an der Last, sodass Ihre Verluste sinken.

Bei symmetrischen Drehstromsystemen ist jedoch zu beachten, dass die Blindleistung nicht zwischen Quelle und Last ausgetauscht wird , sondern zwischen den Netzphasen (ja, von einem Draht zu den anderen beiden).

Das ist also meine Ansicht und mein Verständnis des Kraftflusses:

Stellen Sie sich einfach eine Erzeugungsanlage vor, die Strom als Haupt-„Wassertank“ liefert, der die Gemeinde mit Wasser versorgt. Dieser Wassertank hat zwei Hähne.

Der erste Wasserhahn wird nur von Menschen (dh Widerständen) für den direkten Gebrauch von Wasser wie Trinken, Kochen usw. verwendet. Nachdem diese Menschen Wasser vom ersten Wasserhahn verwendet haben, ist es weg (in eine andere Form umgewandelt, aber es ist kein Wasser mehr)!

Das Wasser aus dem zweiten Wasserhahn wird verwendet, um kleine Eimer als Reserve zu füllen, dh um „große Luftblasen oder vorübergehende Ausfälle“ im ersten Wasserhahn auszugleichen, um sicherzustellen, dass Menschen wie (Widerstände) immer Wasser bekommen! Leute wie Kondensatoren und Induktivitäten (Motoren) verwenden diesen zweiten Abgriff. Dieses Wasser kann bei Bedarf von Menschen wie Widerstand wiederverwendet werden. Noch wichtiger ist, dass BEIDE Hähne das eigentliche Wasser aus dem Haupttank saugen!! Beantworten Sie also die Frage, wie Blindleistung erzeugt wird? Nun, in der Tat ist es dasselbe, wie echte Energie erzeugt wird! Sie sind beide Wassermengen, sonst nichts!

Wasser, das aus dem zweiten Wasserhahn kommt, kann als reaktives Wasser bezeichnet werden (wir symbolisieren es mit der imaginären Zahl j), und der erste Wasserhahn ist echtes Wasser. Glücklicherweise interagieren Personen, die das erste Tippen verwenden, mit Personen, die das zweite Tippen verwenden. Die Interaktion zwischen Menschen, die vom ersten Wasserhahn und vom zweiten Wasserhahn verbrauchen, wird durch eine mathematische Formel (a+jb) modelliert, damit wir erkennen können, was in der Gemeinde mit der Wasserversorgung passiert!! Das „j“ wird nur verwendet, um jedem Tap eine eigene Identität/Kennzeichnung zu geben. Sie können tatsächlich „j“ vor die reale Größe setzen und „j“ nicht vor die reaktive Größe setzen und trotzdem richtige Antworten erhalten! Es ist nur das Austauschen von Etiketten auf Wasserhähnen. Das ist der springende Punkt bei der Verwendung imaginärer Zahlen in Technik/Mathematik! Die Menge, die mit der imaginären Zahl verbunden ist, hat eine physische Verwirklichung in der Welt.