Diskussion:Leistungsfaktor

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Anregung

"Bei nichtsinusförmigen Größen (z.B. bei einem Schaltnetzteil mit herkömmlichem Brückengleichrichter am Eingang) entstehen Oberschwingungen, bei denen sich kein einheitlicher Phasenwinkel angeben lässt" Dass dabei etwas entstehen soll - objektiv entstehen soll -, gefällt mir nicht; ich bevorzuge folgende Betrachtungsweise - und formuliere es hier etwas übertrieben, um zu verdeutlichen: Wer auf nichtsinusförmige Größen unbedingt die ihm vertrauten Methoden anwenden möchte, die leider nur für sinusförmige gelten, wendet die Fourier-Zerlegung an und lässt dann die lieb gewordenen Methoden auf die sinusförmigen Komponenten los. I. A. hat dabei jede Komponente ihren eigenen Phasenwinkel, aber die Summe hat keinen. --888344

Es hat zwar jede Fourier-Komponente einen Phasenwinkel, aber der spielt keine Rolle. Wenn die Spannung sinusförmig ist (was üblicherweise der Fall ist), so ist das Integral über der Momentanleistung über eine Spannungsperiode für alle Vielfachen der Spannungsfrequenz außer 1 gleich Null. Es wird also durch die Oberschwingungen keine Wirkleistung verrichtet. Es gilt also

$\int _{0}^{2\pi }{\hat {U}}\sin(\omega t)\cdot {\hat {I}}\sin(n\omega t+\varphi )\;d\omega t=0\qquad {\textrm {mit}}\quad n\in \mathbb {N} ,n>1,\varphi \in \mathbb {R}$

129.13.72.197 17:05, 8. Jul. 2010 (CEST)

Der Beitrag oben von 888344 stammt vom 19. April 2006. Die Antwort von 129.13.72.197 kommt etwas spät. Der Text des Artikels ist längs verändert worden. Dass bei sinusförmiger Spannung Oberschwingungen des Stromes nichts zur Wirkleistung beitragen, ist im zugehörigen Artikel angegeben. Aber wenn man den Text oben sorgfältig liest, erkennt man, dass es vor über 4 Jahren darum gar nicht ging, sondern darum, ob sich bei Oberschwingungen ein Phasenverschiebungswinkel φ überhaupt angeben lässt (für eine Zuordnung des Leistungsfaktors zu cos φ). --Saure 21:04, 8. Jul. 2010 (CEST)

zur Bedeutung

Der cos(φ) wird auch deshalb nahe 1 induktiv gehalten, weil sonst die Gefahr besteht, dass der cos(φ) in den kapazitiven Bereich abrutscht. Das würde zu Überspannungen führen. Richtig? Wenn keine was dagegen hat, füge ich das bei Bedeutung ein. --Scientia potentia est 16:11, 26. Jun. 2010 (CEST)

Das, was du einfügen willst, steht bereits im Artikel drin ("Gefahr der Selbsterregung"). Richtig? --Saure 17:56, 26. Jun. 2010 (CEST)

Ich spreche von einer Spannungsüberhöhung an Leitungen und Kabeln und von mir aus auch an Isolationen von Asynchronmaschinen. Ist aber ein anderer Sachverhalt, als die Selbsterregung von Asynchronmaschinen. Deswegen möchte ich es hinzufügen und nicht ersetzen. --Scientia potentia est 09:15, 27. Jun. 2010 (CEST)

Von mir kommt kein Widerspruch; warten wir andere Meinungen ab.--Saure 16:57, 27. Jun. 2010 (CEST)

richtig.--wdwd 17:45, 27. Jun. 2010 (CEST)

Für mich ist das jetzt ausreichend diskutiert. ;-) --Scientia potentia est 22:05, 28. Jun. 2010 (CEST)

Aufregung!

Der Leistungsfaktor war bisher eigentlich immer der cos Phy, wieso hier eine Neudefinition (Neusprech) stattfindet bleibt mir verborgen! Wer möchte sich hier ein Denkmal setzen? Oder was gibt es für andere Gründe? -- Watz 10:54, 17. Okt. 2011 (CEST)

Kein Denkmal, siehe die im Artikel angegebene Referenz/Norm. Es ist, betreffend harmonischer Größen, der Leistungsfaktor ident dem cos(phi), da ändert sich nichts.

Wenn es nichtlinear wird und Verzerrungsblindleistungen auftreten, ist es mit dem (einem) cos(phi) bzw. der komplexen Wechselstromrechnung vorbei. Daher die allgemeinere Festlegung mit P/S die auch bei nichtlinearen Lasten anwendbar ist. Hintergrund sind typische nichtlineare Lasten wie z.b. die Schaltnetzteile (Brückengleichrichter mit Glättungskondensator auf DC-Seite) die in den letzten Jahrzehten weite Verbreitung in allerlei Elektronikgeräten oder Energiesparlampen fanden, aber vor 20..30 Jahren eher "Sonderfall" waren.--wdwd 20:29, 17. Okt. 2011 (CEST)

Allerdings definiert die DIN EN 60051-1 in Tabelle III-1 im Widerspruch zur DIN 40110-1 den cos(phi) als "Leistungsfaktor". Was gilt denn nun? 139.174.156.136 15:46, 8. Aug. 2013 (CEST)

Belegbaustein

Mir ist aufgefallen das ser Artikel keinerlei Belege/Einzelnachweise hat. Bitte noch einfügen. --MittlererWeg (Diskussion) 16:49, 28. Mär. 2013 (CET)

Dann beachte doch bitte, dass bereits in der ersten Zeile steht „gemäß DIN 40110-1“. --der Saure 09:41, 17. Apr. 2013 (CEST)

DIN 40110-1:1994 als Beleg

Ich bezweifle, dass die DIN 40110-1:1994-03 als Beleg (obgleich inhaltlich weitgehend richtig) hier geeignet ist. Der volle Wortlaut des Normentitels lautet " Wechselstromgrößen; Zweileiter-Stromkreise", bezieht sich also ausschließlich auf Zweileiter-Stromkreise Eine exakte allgemeinverbindliche Definition ist dem IEV-Wörterbuch unter 131-11-46 zu entnehmen.

Demnach ist es: "bei periodischen Bedingungen das Verhältnis des Betrages der Wirkleistung P zur Scheinleistung S

Anmerkung: Bei Sinusvorgängen entspricht der Leistungsfaktor dem Betrag der Wirkleistung des Wirkfaktors."

-- Sorbas 48 (Diskussion) 10:58, 11. Mär. 2014 (CET)

Hallo Sorbas 48, da ist dir im letzten Satz ein kapitaler Fehler durchgegangen; aber das macht nichts, da der Satz nicht weiter verwendet wird. Den Hinweis auf das IEV-Woerterbuch habe ich im Artikel eingefügt. Es grüßt der Saure 16:59, 11. Mär. 2014 (CET).

Wechselstromgrößen

Der Leistungsfaktor <lamda> definiert die kapazitiv oder induktiv überwiegende Größe im rein sinus-förmigen Wechselstrom bei ohmscher, induktiver oder kapazitiver Quelle/Senke, dabei verschiebt sich der Nulldurchgang von Spannung zu Strom. Heben sich Kapazitäten und Induktivitäten vollständig auf (<lambda> = 1), erhält man ein schwingfähiges System, daher ist man bestrebt, <lambda> nur gegen 1 aber niemals gleich 1 werden zu lassen.

Verzerrungen der sinus-förmigen Periode oder andere Signal-Formen relativ zur gleichgerichteten und geglätteten Spannungsquelle mit rein ohmscher Belastung werden durch aktive und reaktive Bauelemente verursacht (Dioden, Transistoren, Varistoren, etc.); dieses ist als Klirren und als Formfaktor F (engl.: k) definiert.

Da am AC-Netz heutzutage auch DC-Bauelemente regeln und schalten, lässt sich die Phasenverschiebung Strom-Spannung (ursprünglicher Leistungsfaktor <lambda>) zur Verzerrung der Sinus-Form (beispielsweise mittels Diode und Kondensator, um eine DC-Stromversorgung zu erhalten) nicht mehr differenzieren. Typisches Beispiel: der „veraltete“ Dimmer für Glühlampen schaltet mit einem Transistor (Thyristor, TRIAC) die Phasen der Wechselstromgröße per Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt, was zur Verzerrung der Sinus-Form führt, jedoch keine Blindleistung generiert, da der Transistor entweder ein- oder ausgeschaltet ist, dabei wird nur ein Teil der Periode von der AC-Quelle zur Senke (Last) durchgelassen, die Glühlampe gilt als rein ohmsche Last, eine Phasenverschiebung Strom zu Spannung geschieht hierbei nicht. Eine zusätzliche Belastung des Netzes wie bei der Blindleistung geschieht bei der Verzerrung der Phasenanschnitt- und Phasenabschnittsteuerung nicht. Anders sieht es jedoch mit der Netzbelastung durch ein Netzteil aus, das aus AC geglätteten DC generiert.

Wir finden, dass mit der moderneren Bezeichnung „Formfaktor F“ (resp. „k“) die heutigen Netzverzerrungen allgemein bewertet werden, die Bezeichnung „Leistungsfaktor <lambda> nur für die idealisierte Beziehung Wechselstrom-Quelle zu Wechselstrom-Last weiterhin gilt, die real in keinem Netz mehr zu finden ist. Auch der typische „Dimmer“ mit TRIAC ist ja veraltet, er musste durch die Phasenverschiebung, die ein Halogenlampen-Trafo generierte, ja auch mehrfach getriggert werden und funktioniert nicht mehr bei elektronisch geschalteten LED-Treibern. KTElektronik Bad Pyrmont

4. JAN. 2015 (nicht signierter Beitrag von 46.114.28.62 (Diskussion) 11:05, 4. Jan. 2015 (CET))

Hier wird doch eine ganze Menge von Unklarheiten deutlich. Der Formfaktor ist etwas so sehr anderes als der Leistungsfaktor, dass diese Größen nicht vergleichbar sind.

Zum Teilsatz „lässt sich die Phasenverschiebung Strom-Spannung … zur Verzerrung der Sinus-Form … nicht mehr differenzieren“: Die Erscheinungen Phasenverschiebung und Verzerrung sind voneinander unabhängige Ergebnisse eines Eingriffs. Damit ist unklar, wie man sie differenzieren können sollte.

Das Stichwort Blindleistung ist sorgfältiger anzuwenden, da es sowohl Verschiebungsblindleistung als auch Verzerrungsblindleistung gibt. Das Thema Dimmer ist wesentlich vielschichtiger als hier dargestellt wird, denn ein Dimmer sorgt sowohl für eine Verschiebung der Grundschwingung des Stromes zur Netzspannung als auch für dessen Verzerrung, siehe hier.

Wenn hier jemand findet, dass „die Bezeichnung „Leistungsfaktor <lambda> nur für die idealisierte Beziehung Wechselstrom-Quelle zu Wechselstrom-Last weiterhin gilt, die real in keinem Netz mehr zu finden ist“, dann vermute ich einen recht eingeschränkten Blickwinkel, der z. B. Elektromotoren nicht erfasst. --der Saure 13:36, 4. Jan. 2015 (CET)

Leistungsfaktor Formel

Gehört nicht P/|S|? S ist doch eine komplexe Zahl, ich verstehe das |P|/S nicht.

MfG Reconerboy (Diskussion) 01:16, 20. Mär. 2021 (CET)

1) Schön, dass du nachfragst, aber den Beleg in IEC 60050 könntest du online selber einsehen.

2) Du solltest bitte unterscheiden zwischen der reellen „Scheinleistung“ $S=U\,I$ und der „komplexen Scheinleistung“ ${\underline {S}}={\underline {U}}\;{\underline {I}}^{*}$. Für sinusförmige Größen gilt $|{\underline {S}}|=S$.

Da $U\geq 0$ und $I\geq 0$ (beides Effektivwerte), ist $S\geq 0$; $P$ kann negativ sein.

3) So nebenbei: S ist keine (komplexe) „Zahl“, sondern eine Größe. Es grüßt dich der Saure 09:23, 20. Mär. 2021 (CET)

Korrekte Bezeichnung der Blindleistungs-Flussrichtung

Artikelzitat: "Um die Charakteristik der Last darzustellen, ist auf korrekte Bezeichnung der Blindleistungs-Flussrichtung zu achten (eindeutige Bezeichnungen sind „übererregt“ und „untererregt“, dagegen ist die alleinige Bezeichnung „induktiv“ oder „kapazitiv“ mehrdeutig)."

Im Satz sollten die Rollen getauscht werden. Nur die Bezeichnungen “induktiv” oder “kapazitiv” sind zur Beschreibung der Blindleistungs-Flussrichtung eindeutig: Die Flussrichtung der Blindleistung ist durch ihr Vorzeichen eindeutig bestimmt. Wenn z. B. ein (im Verbrauchersystem beschriebener) Zweipol Blindleistung abgibt, ist ihr Wert negativ. Der Zweipol wirkt dann in jedem Fall kapazitiv. Wenn der Zweipol z. B. ein Generator ist, der zur Stromversorgung in einem Netz beiträgt, kann der Generator im eingangs dargestellten Betriebsfall über- oder untererregt sein. Davon kann man sich durch ein Zeigerbild für zwei Spannungsquellen überzeugen, die über eine Reaktanz miteinander verbunden sind. --Modalanalytiker (Diskussion) 22:38, 8. Apr. 2021 (CEST)

Ich beabsichtige, den oben zitierten Satz durch folgenden Text zu ersetzen:

Um die Charakteristik der Last darzustellen, ist auf korrekte Bezeichnung der Blindleistungs-Flussrichtung zu achten. Eindeutige Bezeichnungen sind „kapazitiv wirkend“ und „induktiv wirkend“. Die Bezeichnungen „übererregt“ und „untererregt“ sind nur im Zusammenspiel zweier Quellen bedeutsam (z. Beisp. beim Anschluss eines Stromerzeugers an ein Netz), und der Übergang zwischen den beiden Erregungszuständen fällt nicht mit einem Vorzeichenwechsel der Blindleistung zusammen.--Modalanalytiker (Diskussion) 18:43, 11. Apr. 2021 (CEST)

Kannst du nicht, wenn es hier doch um den "Leistungsfaktor" geht, auf „übererregt“ und „untererregt“ ganz verzichten? --der Saure 09:28, 12. Apr. 2021 (CEST)

Das ist das Beste, was man mit diesen Begriffen, die m. Wiss. ungenormt sind, machen kann.

Neuer Text: Um die Charakteristik der Last zu benennen, ist auf korrekte Bezeichnung der Blindleistungs-Flussrichtung zu achten. Eindeutige Bezeichnungen sind „induktiv wirkend“ und „kapazitiv wirkend“. Im Verbraucherzählpfeilsystem entspricht dem bei passiven und aktiven Zweipolen $Q>0$ bzw $Q<0$.--Modalanalytiker (Diskussion) 10:21, 12. Apr. 2021 (CEST)

Den letzten Satz empfinde ich als unverständliches Wischiwaschi (zu kompakt?). Aber wenn du unbedingt die aktiven Zweipole dabeihaben willst, … . Schaffst du es vielleicht, die Fälle etwas klarer auseinander zu nehmen, ohne dass daraus ein eigenes Kapitel entsteht? --der Saure 16:02, 12. Apr. 2021 (CEST)

Siehe Artikel!--Modalanalytiker (Diskussion) 16:36, 12. Apr. 2021 (CEST)

zuviel Fachsprache.

Leute, Leute: Erinnert euch! Wikipedia war gedacht als Erklärung nützlich für Laien. Der Text hier ist wieder ein Klassiker. Fachleute erklären -wahrscheinlich hochpräzise und in allen Details korrekt- sich gegenseitig die Details aus ihrer Elektroniker-Ausbildung und dem E-Technik Studium. Ich leugne nicht, dass das für die Vorbereitung auf eine Facharbeit sinnvoll sein kann. Aber die Fachleute dürften eine Minderheit derer sein, die auf diese Seite kommen. Die Mehrheit sind wohl eher Laien. Laien kommen in diese Seite mit der naiven Idee, sie könnten erfahre n, was der Powerfaktor bzw der Leisungsfaktor auf dem Stromverbrauchs-Messgerät bedeutet. Oder mit einer ähnlich simplen aus ihrer Praxis kommenden Frage. Und sie verlassen diese Seite wieder, ohne eine Antwort auf eine solche Frage. Entweder nachdem sie versucht haben, die Auszüge aus den Fachlehrbüchern zu lesen. Oder nachdem sie den Versuch auf halber Strecke aufgegeben haben. Den Autoren zolle ich Respekt für die zum Teil mathematische, zum Teil elektrotechnische Feinarbeit. Aber beim Aufsatz in der Schule stünde drunter: Thema verfehlt. Ein elektrotechnischer Laie hat von dieser Wikipedia-Seite überhaupt gar nichts. Denn der Text ist Fachchinesisch. (nicht signierter Beitrag von 2A02:3030:406:7C0C:D0F5:9F81:87D1:B075 (Diskussion) 20:38, 5. Jan. 2022 (CET))

Naja, ist auch eine Meinung. Der Leistungsfaktor ist ein Thema, das weder in der Lehre, noch im Studium in der ersten Stunde vermittelt wird. Ein Laie wird nicht vermeiden können, sich zunächst mit Wirk- und Scheinleistung zu beschäftigen (ist in der Einleitung verlinkt), bevor er sich dem Leidtungsfaktor widmen kann. Die kompletten Grundlagen in einem Fachartikel zu behandeln, wurde schon x mal diskutiert und i.d.R. für unzweckmäßig befunden. Was hast du dir denn vorgestellt? Du hast es unterlassen, konstruktive Hinweise zu geben, wie du dir das vorstellst. Kannst du damit dienen oder wars das schon?--Scientia potentia est [Dermartinrockt] (Diskussion) 21:39, 5. Jan. 2022 (CET)

Beispiele aus der Praxis wären zB hilfreich. Ich bin ja nur hier gelandet, weil mein Stomverbrauchsmesser bei LED-Lampen völlig versagt. Und was hier steht, hilft dann auch nicht weiter. --2003:6:2388:A229:E1AC:F3A:D067:C795 11:37, 15. Jan. 2022 (CET)

Vielleicht hast du die falsche Erwartungshaltung, was Wikipedia angeht. Lies doch mal WP:NICHT, Punkt 9.--Scientia potentia est [Dermartinrockt] (Diskussion) 19:41, 15. Jan. 2022 (CET)

Der Verdacht, dass der Strommesser versagt, orientiert sich sicher an einer Vergleichsinformation, die den Verdacht aufkommen lässt. Möglicherweise liegt das Problem in einer gewissen Erwartungshaltung, was der Strommesser anzeigen müsste. Wird da vielleicht aus der Strommessung auf eine Leistungsangabe umgerechnet,– nicht einfach irgendeine Leistung, sondern genau auf eine Wirkleistung? Denn was zu Hause über den Stromzähler Geld kostet, das ist ausschließlich der Bezug von Wirkenergie (vereinfacht gesagt: Wirkleistung mal Zeit).

Allein schon die Strommessung ist ein Problem, nach welchem Prinzip das Gerät arbeitet. Bei Halbleitern (LED-Lampen) ist der Strom höchstwahrscheinlich nicht sinusförmig, während eine gewisse Elementarerwartung bei Wechselstrom auf Sinusförmigkeit aufbaut. Ohne eine profunde Grundlagenkenntnis, die auch die Kenntnis des Unterschieds zwischen Wirk- und Scheinleistung einschließt, wirst du nicht weiterkommen. Wenn alles so einfach wäre, brauchten wir keine Hochschulen und keinen zur Verständigung unvermeidbaren Fachbegriff.

Zu deinem speziellen Einzelfall kann WP nichts beitragen. Dazu gibt es zu viele Einzelfälle. Es grüßt dich der Saure 11:52, 16. Jan. 2022 (CET)

Wie wäre es, pragmatisch zu bleiben? Nicht jeder WP Sucher nach dem Leistungsfaktor wird eine mathematische Abhandlung finden wollen. Ich stimme zu, dass komplexe Sachverhalte zu vereinfachen immer die Gefahr in sich birgt, falsch verstanden zu werden. Es hilft dem Verständnis aber kaum weiter, mit der geballten Ladung Mathematik auf den Leser zu einzudreschen.

Ich habe leider auch immer wieder dieses Problem - Laien zu erläutern, warum VA nicht gleich Watt ist und lande schnell in den Untiefen der Elektronik. Sobald ich mit Phasenverschiebungen ankomme, schalten die meisten Zuhörer gedanklich auf Durchzug. Es sind Laien die sich WP anschauen. Viele können mit komplexen Zahlen nicht umgehen und wissen nichts vom Halbleiterverhalten im Wechselstromkreis. Das ist einfach zu kompliziert. Für viele Menschen ist das Verstehen einer Ohmsche Last bereits eine Herausforderung.

Ich würde versuchen den Leistungsfaktor mit einfachen Worten zu umschreiben. Es geht nur um Grundverständnis und nicht um eine wissenschaftlich exakte Beschreibung.

Die Eingangs angeführte Nummer mit dem FFT und dem Integral fand ich schon recht überzogen. Wer geht so weit in die Analyse um den Leistungsfaktor zu beschreiben? --87.191.27.102 10:59, 9. Apr. 2024 (CEST)

Ich weiß nicht, welche "mathematische Abhandlung" du findest. Oder ist bei dir ein Bruch bereits eine "mathematische Abhandlung"? Zumindest bin ich nicht in der Lage, im Artikel ein Integral zu finden.

Freilich: Wirkleistung und Scheinleistung muss man kennen, wenn wissen will, was mit dem Leistungsfaktor ausgesagt werden soll. --der Saure 11:28, 9. Apr. 2024 (CEST)