1. Was ist Elektrizität? - bei Caleidoscope

Beispiel 9.1:
Eine Wechselspannung U (0 Ueff) von 230 V (230 V~) hat eiene Scheitelwert û von:
Û = U * √2 = 230 V * 1.41 = 325 V
Einen Widerstand, in dem der Wechselstrom die gleiche Wirkung wie ein Gleichstrom zeigt, nennt
man Wirkwiderstand.
Wirkwiderstände sind z.B. Leitungswiderstände, Glühlampen, Heizwiderstände in
Elektrowärmegeräten, in ihnen entsteht Stromwärme.
In einem Wechselstromkreis mit diesen Wirkwiderständen ist das Ohmsche Gesetz anwendbar und
auch die Berechnung der Leistung, hier Wirkleistung P = U * I möglich
In einem Wechselstromkreis mit einem Wirkwiderstand, z.B. einem Heizgerät, erreichen Strom und
Spannung gleichzeitig die Scheitelwerte und Nullpunkte. Spannung und Strom sind phasengleich.
Das Schaubild zeigt die Phasengleichheit der Spannungsund
Stromkurve und die daraus resultierende
Wirkleistungskurve. Die Wirkleistung ist das Produkt aus
Spannung und Strom. Deshalb ist auch bei negativen
Spannungs- und Stromwerten die Leistung positiv. Die von
der Leistungskurve umfaßte Fläche ist die Wirkarbeit, die in
Stromwärme umgewandelt wird. Die Flächen der
Leistungsspitzen kann man sich zum „Ausfüllen“ der
Leistungstäler vorstellen und erhält eine Wirkleistung P, die
der Gleichstromleistung gleich ist.
Liegt eine Spule, z.B. die Wicklungen eines Motors, im
Wechselstromkreis, so tritt eine Phasenverschiebung ein. Die Spannung muß zunächst eine von ihr
in der Spule induzierte Gegenspannung überwinden, ehe der Strom fließen kann. Der Strom eilt der
Spannung um einen Phasenverschiebungswinkel ϕ (griech.: phi) nach.
Das Schaubild zeigt eine Phasenverschiebung, bei
der der Strom der Spannung um ϕ = 60° nacheilt.
Infolge der zeitlichen Verschiebung stellt das Produkt
aus Spannung und Strom nur eine scheinbare
Leistung, eine Scheinleistung dar.
Die Scheinleistung setzt sich zusammen aus der
Wirkleistung und einer Blindleistung. Die
Blindleistung wird zum Aufbau des Magnetfeldes der
Spule benötigt und beim Abbau des Magnetfeldes
ins Netz zurückgegeben (negative Leistung). Diese
Energie pendelt ständig zwischen Erzeuger und
Verbraucher hin und her, ohne Wirkarbeit zu
verrichten.
Im Wechselstromkreis, in dem aufgrund einer
Phasenverschiebung die Spannungs- und
Stromwerte zeitlich nicht zusammenfallen, kann ihr Produkt nicht die wirkliche Leistung sein. Das
Produkt muß mit dem Leistungsfaktor multipliziert werden. Der Leistungsfaktor cosϕ. (cosinus phi)
gibt an, wieviel von der Scheinleistung in Wirkleistung umgesetzt wird.
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