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Als Blindleistung bezeichnet man den Strom, der innerhalb des Stromnetzes nicht in nutzbare Energie umgewandelt werden kann. Er ist „blind“, weil er sich nicht für den Betrieb von Maschinen, Geräten und anderem nutzen lässt. Doch ganz nutzlos ist die Blindleistung nicht. Innert von Transformatoren, Generatoren, Elektromotoren und Vorschaltgeräten lässt er sich dafür verwenden, um Magnetfelder aufzubauen und die Kondensatoren mit Energie zu laden. Diese Magnetfelder wiederum liefern den Strom innert eines Wechselstromnetzes. Und das ist wichtig für die Übertragung von Energie von einem Kraftwerk an den Verbraucher. Je unregelmässiger der Strom ins Netz gelangt, desto höher steigt der Anteil der Blindleistung. Dieser Effekt tritt besonders bei den regenerativen Energiequellen wie Sonne und Wind auf. Um die Spannungen auszugleichen, muss man mehr Blindstrom ins Netz einspeisen. Die Blindleistung gibt man in Voltampere Reaktiv (VAr) an.
Die Wirkleistung ist jene Energie, welche auch direkt beim Verbraucher ankommt, zum Beispiel als mechanische Arbeit beim Motor eines Autos. Die Einheit der Wirkleistung ist Watt (W). Diese Energie der Wirkleistung führt den eigentlichen Zweck der Anlage aus (Licht produzieren, ein Fahrzeug antreiben, Wärme spenden). Sie wirkt tatsächlich und wandelt sich in Wirkarbeit um.
Die Scheinleistung ist die Summe aus der Wirkleistung und der Blindleistung. Ganz so einfach ist es aber nicht, die Berechnung der Scheinleistung ist tatsächlich wesentlich komplizierter. Die Scheinleistung gibt man in Voltampere (VA) an, die Summe ist eine vektorielle Summe. Das heisst, es handelt sich nicht um eine simple arithmetische Rechnung. Stattdessen ergibt sich die Summe aus einer Wurzel aus quadrierten und summierten Werten. Man verwendet auch Voltampere anstelle von Watt, weil man lediglich die Summe aus Spannung und Stromstärke berechnet und dabei den Phasenwinkel auslässt. Voltampere ist die Grundeinheit der Scheinleistung und nicht der Wirkleistung. Die Scheinleistung bestimmt allerdings die Stromstärke in einem Netz und somit die Belastung des Leitungsnetzes.
Blindleistung und Wirkleistung lässt sich nicht einfach addieren. Stattdessen zieht man die Wurzel aus der Summe der Wirkleistung zum Quadrat plus der Blindleistung zum Quadrat. Dazu kommen die Effektivwerte der elektrischen Stromstärke und die elektrische Spannung. Die einzelnen Formelzeichen lassen sich so zuordnen:
Die Formel ist dann
Bei der Scheinleistung gibt es weiterhin eine Phasenverschiebung zwischen dem Strom des Verbrauchers und der Spannung. Diese Phasenverschiebung setzt sich aus dem ohmschen Anteil und dem Widerstand des Wechselstroms zusammen. In ihren Extremen beträgt die Phasenverschiebung null Grad oder 90 Grad. Bei einer Phasenverschiebung von null befindet sich der Strom in Phase mit der Spannung. Damit handelt es sich um einen reinen ohmschen Widerstand. Bei einer Phasenverschiebung von 90 Grad ist sie identisch mit dem Blindwiderstand und damit eine Blindleistung. Alles dazwischen gehört zur Scheinleistung.
Ab einer bestimmten Grenze müssen die Verbraucher die Blindleistung bezahlen, die sich in der Scheinleistung befindet. In der Regel müssen die Stromlieferanten die gesamte Scheinleistung übertragen, damit die Wirkleistung ankommt. Nur bei einem rein ohmschen Widerstand würde keine Blindleistung auftreten. Das ist allerdings bei Stromnetzen, die magnetische Felder benötigen, selten der Fall. Die Scheinleistung ist aber auch für Schalter, zum Beispiel für Dimmer, relevant. Hier kommt ein ohmscher Verbraucher zum Einsatz, um eine Verzerrungsblindleistung zu verhindern. Einweggleichrichter setzen dafür auf eine sinusförmige Wechselspannung und eine Grundschwingung, damit keine Phasenverschiebung eintritt.
Damit ist im Bereich der Elektrotechnik ein elektrischer Verbraucher gemeint. Das kann ein elektrisches Bauelement sein, ein Elektrogerät, eine gesamte Anlage oder eine Fabrik. Sie alle haben gemein, dass sie Strom aufnehmen und ihn in andere Energieformen umwandeln (Wärme, Bewegung, Licht). Es ist ausserdem ein Begriff für den Endkunden des Stromnetzes. Endkunden können Unternehmen und ihre Verfertigungsstätten ebenso sein wie Privathaushalte.
Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen der Wirkleistung zu der Scheinleistung. Eine andere Bezeichnung ist Wirkfaktor. Der Leistungsfaktor kann zwischen null und eins liegen. Stromlieferanten bemühen sich um einen möglichst hohen Leistungsfaktor, zumeist liegt er zwischen 0,9 oder 0,95. Ein niedriger Leistungsfaktor ist ein Kostentreiber für Unternehmen, da dabei viel Blindleistung entsteht, die der Energieversorger dem Unternehmen in Rechnung stellt. Eine Blindleistungskompensation kann die Kosten senken.
Elektrische Leitungen weisen eine unterschiedliche Strombelastbarkeit auf. Für die optimale Stromversorgung gilt es daher, die Stromleitungen perfekt zu dimensionieren. Dabei wählt der Fachmann den Nennquerschnitt eines Leiters exakt so, dass die verfügbare Strombelastung des Kabels grösser ist als der maximale Dauerstrom, der im Normalbetrieb durch die elektrischen Leitungen fliesst. Doch welche Kabelquerschnitte gibt es überhaupt, wie berechnet man die perfekte Dimensionierung – und welche Rolle spielen Umweltbedingungen, wie beispielsweise die vorherrschende Umgebungstemperatur?
Um im und um das eigene Haus herum verschiedene Systeme und Geräte steuern zu können, sind digitale Zeitschaltuhren eine praktische Lösung. Sie gestatten eine Programmierung mit Timer, die dann die Beleuchtung, das Alarmsystem, Heizungen und andere elektrische Vorrichtungen sinnvoll ein- und ausschaltet. Das hilft dir, Strom zu sparen und die Systeme nur dann zu nutzen, wenn sie wirklich benötigt werden.
Elektrosmog ist ein kontroverses Umweltthema. Es geht um die Auswirkungen von elektrischen und magnetischen Wechselfeldern, die im Haushalt häufig sind. Zum Beispiel geben Kühlschrank, Mikrowelle, Fernseher und Laptop teils hochfrequente Strahlung ab, die Auswirkungen auf den Menschen haben kann. Die Effekte von Elektrosmog auf die Gesundheit sind noch unbekannt, aber mithilfe einfacher Messgeräte kannst du die betroffenen Felder bestimmen und dich einfach vor zu hoher Belastung schützen. Hier erfährst du, welche Messtechnik für das Messen von Elektrosmog geeignet ist, wie du am besten vorgehst und welche Massnahmen du treffen kannst, um dich und deine Familie zu schützen.