Worin liegt der Unterschied zwischen VA und Watt?
Ist dieses das Selbe?
6 Antworten
Nein es ist nicht das selbe. Watt steht für die Wirkleistung. Hier wird elektrische Arbeit verrichtet und elektrische Energie in andere Energieformen wie Licht, Wärme usw umgewandelt.
Bei der Einheit VA handelt es sich um die Scheinleistung Volt*Ampere. Diese Scheinleistung erhältst du bei Komplexen widerständen, wenn du die angelegte Spannung mit dem Strom Multiplizierst. Auch hier handelt es sich um eine Leistung allerdings ist es eine Scheinleistung. Das ist ein kleiner aber feiner unterschied. Die Scheinleistung hat die Eigenschaft, dass ein Teil der elektrischen Energie zwar da ist sie wird allerdings nicht in andere Energieformen umgewandelt sondern pendelt lediglich nur zwischen Erzeuger und Verbraucher hin und her.
Gerade wenn man mit dem Thema noch nicht viel zutun hatte ist das etwas schwierig zu verstehen. Es scheint so als währe diese Leistung da, tatsächlich aber ist nur ein Teil dieser Leistung Wirkleistung und der Rest ist die sogenannte "Blindleistung" Wirk und Blindleistung zusammen ergeben die Scheinleistung.
Wie entsteht Scheinleistung?
Scheinleistung entsteht immer dann, wenn komplexe Widerstände als Last dazu kommen. Komplexe Widerstände sind Kapazitäten und Induktivitäten. Also z.b. eine Spule und ein Kondensator. Das sind zwei Komplexe Widerstände XC=Kapazitiver Blindwiderstand XL=Induktiver Blindwiderstand.
XL und XC sind Frequenz abhängig und entstehen daher logischerweise bei Wechselspannungen ansonsten ist der Widerstand XC unendlich groß und der Widerstand XL unendlich klein.
XL=2*Pi*f*L
XC=1/2*Pi*f*C
Beispiel: Wir haben eine Spule mit der Induktivität L=56mH an einer Wechselspannung 230V 50Hz. Wie groß ist der Widerstand XL der Induktivität?
Antwort: XL=2*Pi*f*L=2*Pi*50Hz*56mH=17,59Ohm.
Das selbe für eine Kapazität von 200μF:
XC=1/2*Pi*f*C=1/2*Pi*50Hz*200μF=15,91Ohm.
Diese Blindwiderstände ergeben unseren Blindanteil und wirken mit einen Winkel von 90° im Netz. Wirk und Blindanteil zusammen ergeben den Phasenverschiebungswinkel.
Was passiert da nun also? Durch die komplexen Widerstände entsteht nun eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom im Netz um den Winkel Phi:
Strom und Spannung sind nicht mehr in Phase sind also nicht mehr Zeitgleich. in dem Fall ist der Strom später da als die Spannung was auf einen Induktiven Blindwiderstand hindeutet.
Wie genau passiert das also? Nun. Sobald eine Spannung an einer Spule angelegt wird und ein Strom beginnt zu fließen haben wir eine Magnetfeldänderung. Vorher hatten wir kein Magnetfeld jetzt haben wir eins, weil ein Strom fließt. Das hat zur folge, dass eine Spannung induziert wird nach den Induktionsgesetz: Uind=-N*dPhi/dt
Das Minus im Vorzeichen zeigt, dass die induzierte Spannung der außen angelegten Spannung entgegen wirkt. Mit anderen Worten: Die Spule verhindert eine Änderung im Magnetfeld in dem die Spannung der außen angelegten entgegenwirkt.
Das macht die Spule nicht lange mit, da es keine Magnetfeld Änderung gibt und es beginnt wieder ein Strom zu fließen und das Spiel geht von forne los. Die Folge: Ein langsames ansteigen der Spannung (Hinweis: Bei angelegter Gleichspannung)
wir sehen der Strom steigt langsam an, während die Spannung die an der Spule abfällt langsam sinkt. Klar. Wenn die Spule entgegenwirkt ist der Widerstand unendlich groß also fällt auch die gesamte Spannung ab aber mit der Zeit sinkt der Widerstand weil die Spule nicht mehr gegen induzieren kann also sinkt die Spannung und der Strom steigt. Irgendwann ist der Strom nur noch vom Wirkwiderstand der Spule abhängig also dem ohmschen Anteil des Drahtes welcher vom Material des elektrischen Leiters, dem Querschnitt und der Länge abhängt.
Bei der Wechselspannung passier das selbe aber nur bis 90°, denn ab 90° hat die Sinuskurve seinen Maximalwert erreicht und die Spannung sinkt ab. Die Spule kann also maximal bis 90° gegen induzieren und das macht sie bei jeder Halbwelle.
Biem Kondensator ist es komplett umgekehrt der Fall:
Wir sehen es kommt erst der Strom und dann die Spannung. Der Strom ist bei der Kapazität also um 90° voreilend während er bei der Induktivität nacheilend ist. Induktivitäten und Kapazitäten sind also natürliche Gegenspieler in der Elektrotechnik.
Wirk anteil und Blind anteil dürfen auch nicht einfach addiert werden. Sie müssen geometrisch addiert werden.
Leistungsdreieck:
Spannungsdreieck: Gilt bei einer Reihenschaltung von Wirk und komplexen Widerstand.
Stromdreieck: Gilt bei einer Parallelschaltung von Wirk und komplexen Widerstand.
haben wir Induktiven Blindwiderstand und Kapazitiven Blindwiderstand in Reiehe bzw parallel, zeigen sich die Blindanteile von XL und XC entgegen und haben daher ein umgekehrtes Vorzeichen. Ic und IL zeigen sich somit entgegen und wirken gegeneinander genauso wie UL und UC.
Das ist für die Kompensation von Blindleistung wichtig, denn im Netz belasten Blindwiderstände das Netz zusätzlich. Die Leistung ist da, macht nichts und nimmt nur Platz weg bzw belastet unnötig das Netz. Für alle beteiligten ist es also besser den Blindanteil im Netz so klein wie möglich zu halten.
Aus dem ganzen folgen somit für die Leistungen folgende Gleichungen:
Reihe:
UL=U*sin(φ)
UR bzw Uw=U*cos(φ)
Reihe und Parallel:
Q=S*sin(φ)
P=S*cos(φ)
S=Wurzel (P^2+Q^2) (Satz des Pythagoras)
Parallel:
IL=I*sin(φ)
Iw=I*cos(φ)
Falls du nicht direkt alles verstanden haben solltest und das noch neuland ist, ist es nur verständlich, das Thema ist schon recht komplex. Dieses Video (Elektrotechnik in 5 Minuten) sollte das Thema noch etwas mehr verdeutlichen:
ein voltampere (volt mal ampere) ist wie der name schon sagt, das produkt aus strom und spannung.
beim gleichstrom, bzw. bei sogenannten linearen verbrauchern wie glühlampen oder heizwendeln entsprucht ein VA einem watt.
das ganze hat mit dem blindstrom zu tun, der entsteht, wenn durch induktive lasten wie trafos oder motren bzw. kapazitiven lasten wie leds oder pc netzteile strom und spannung verschoben werden.
das ganze kann man sich grob vorstellen wie bei einem mühlrad am bach, wo ein teil des wassers vorbei strömt, ohne das rad anzutreiben.
Watt geben die tatsächliche Leistung an, während VA die scheinbare Leistung angeben. Das hat was mit den Phasen bei Wechselstrom zu tun, bei Gleichstrom sind die identisch.
Ist nicht das Selbe. Watt ist die Wirkleistung, VA die Scheinleistung
Hier mal eine Erklärung der Scheinleistung (VA) mit Bier ;)