Mechatronik Modul 2 - ADAM - Leonardo da Vinci Projects and ...

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Minos
Elektrische Antriebe und Steuerungen
1.6.1 Induktive und kapazitive Lasten
Grundsätzlich gilt bei der Wechselspannung auch das Ohmsche Gesetz.
Dabei ist jedoch das Verhalten von Spulen und Kondensatoren zu
beachten.
Während bei der Gleichspannung nur ohmsche Widerstände auftreten,
so haben bei einer Wechselspannung Spulen zusätzlich einen induktiven
und Kondensatoren einen kapazitiven Widerstand.
In einer Spule wird durch die Selbstinduktion eine Spannung erzeugt.
Diese wirkt dem Stromfluß entgegen und wird als induktiver Widerstand
bezeichnet. Aus diesem Grund steigt der Strom um den Phasenwinkel ϕ
später an. Bei einer verlustlosen Spule eilt dabei die Spannung dem
Strom um 90° voraus.
Die Induktivität L einer Spule wird in Henry [Vs/A] angegeben.
In einem Kondensator fließt bei einer Gleichspannung nur solange Strom
hinein, bis er geladen ist. Erst dann liegt die volle Spannung an den
Platten des Kondensators an.
Bei einer Wechselspannung wird durch das Umkehren der Spannung
ein Kondensator ständig umgeladen. Es fließt also erst ein Strom, bevor
sich die Spannung ganz aufbaut. In einem verlustlosen Kondensator eilt
dabei der Strom der Spannung um 90° voraus.
Die Kapazität eines Kondensators wird in Farad [F] angegeben.
Die Berechnung von Leistung und Arbeit kann bei einer Wechselspannung
grundsätzlich ebenso erfolgen, wie bei der Berechnung bei Gleichspannung.
Dies gilt jedoch nur, wenn ausschließlich ohmsche Widerstände
vorhanden sind. Für die Berechnung werden in diesem Fall die
Effektivwerte verwendet.
Sobald in einem Stromkreis Spulen, also Motoren oder Elektromagete,
oder auch Kondensatoren vorhanden sind, muß die Berechnung korrigiert
werden. Da sich durch die Induktivitäten und Kapazitäten eine Phasenverschiebung
zwischen der Spannung und dem Strom ergibt, treten
die Spitzen der Spannungs- und der Stromkurve nicht mehr zeitgleich
auf.
Werden in diesem Fall die Effektivwerte von Spannung und Strom multipliziert,
so erhält man die Scheinleistung:
Scheinleistung = Spannung · Strom
S = U · I
Die Scheinleistung wird mit der Einheit [VA] angegeben.