Blindvermogen

Ik weet jouw kennis niet, dus begin ik maar op basis.

Als je een weerstand aan 230V aansluit krijg je een wisselstroom die precies in fase is met de spanning. Dit betekent dat geen blindvermogen of schijnbaar vermogen is. Alles is echt en wordt echt warmte.

Als je nu een condensator op de 230V aansluit wordt het heel anders. Bij het oplopen van de netspanning vooraan de spannings-sinus loopt er een stroom door de condensator, die laadt op. Zodra de netspanning de top heeft bereikt, zal de condensator niet verder opladen, en zakt de stroom naar 0A. Je ziet dat op het moment van door 0 gaan van de netspanning de stroom door de condensator het grootst was, en dat hij alweer 0 was op het moment dat de netspanning op zijn hoogste waarde was. De stroompiek loopt daarmee 90 graden voor op de netspanningspiek. Het faseverschil tussen spanning en stroom is 90 graden.

Er wordt in de condensator geen warmte gegenereerd. Alleen spanning/stroom (of de component daarvan) die in fase is genereert warmte. Voor de warmtegeneratie gebruiken we deze formule: P = U * I * cos(phi) Met P = vermogen, U = spanning, I = stroom, phi is de hoek tussen de fases. Omdat bij een condensator dit 90 graden is is de cos(phi) = 0, en de P (het echte vermogen) dus ook 0.

MAAR: er loopt wel een stroom door je kabel. En bijvoorbeeld door de zekering in je meterkast. Stel dat je nu een condensator van 220 uF (idioot groot) zou (kunnen) aansluiten, dan is de Xc = 1/(2*pi*f*c) =

14,5 Ohm (capacitief) en de stroom die loopt is 230/14,5 = 16A. Even ervan uitgaand dat bij aansluiten je zekering niet ontploft...KNAL...

Er wordt geen warmte verstookt (uitgaan van ideale componenten) want cos(phi) is nog steeds 0. Maar door je aansluitkabel loopt wel die

16A. Nog een beetje meer en je zekering klapt eruit, terwijl je geen verbruik hebt! Ook de meter in de meterkast geeft niets aan! Dit is overigens waarom de elektriciteitsmaatschappijen niet graag een sterke cosinus phi zien. Het geeft een kabelbelasting.

Je LIJKT veel te verbruiken als je apart de stroom en spanning meet:

230V * 16 A = 3680 Watt. Dit is je blindvermogen. En in dit geval ook schijnbaarvermogen. Maar er wordt dus niets warm.

Nu zetten we een weerstand en condensator in serie. En we kiezen een weerstand met een kleinere weerstandwaarde dan de impedantie van de condensator. Dan gaat de stroom nog maar een beetje voorlopen op de spanning, en we hebben het zo gekozen dat bijvoorbeeld de phi (fasehoek tussen de netspanning en de stroom) 60 graden is. Ik kies dit omdat dan cos(phi) = 0.5, rekent makkelijk. En nu wordt het vermogen dat warmte genereert: P = U * I * cos(phi) = 230 * I * cos(60) = 115 * I. Bij 16A netstroom (je hebt een iets grotere C nodig nu) kun je dan tot 1840 Watt warmte generenen. Dit is nu het WERKELIJKE VERMOGEN. Het werkelijke vermogen is dus u*i*cos(phi) en dat deel dat warmte genereert.

Als je echter met een universeelmeter los de netspanning en stroom meet zie je 230V * 16A = 3680 Watt. Dit is het SCHIJNBAAR VERMOGEN. Dit is dus gewoon U * I. Hier kun je niet echt veel mee.

Ik verlies ergens dur 3680 - 1840 Watt = 1840 Watt. Dit is het BLIND VERMOGEN. Het aandeel dat bij de fasehoek van 90 graden hoort, ofwel het deel dat géén warmte genereert.

De definitie van blind vermogen is dus het vermogen dat bij een weerstandlast, cos(phi) = 1, bij een bepaalde stroom zou horen. Het bestaat dus niet echt, en je hoeft het niet te betalen. Maar: het zorgt wel voor belasting van je aansluitkabels en zekeringen!

Bij spoelen en trafo's geldt precies hetzelfde. Alleen loopt de stroom dan achter op de netspanning.

Je kunt enkele termen hierboven wel gebruiken om wat verder te googelen.

Succes met je school...

P.

Dus als ik het goed begrijp zit het zo:

Doordat de stroom en spanning uit fase lopen (in een hoek tov. elkaar) kunnen ze op een willekeurig moment (t) maar een bepaald gedeelte in Watt (P) omzetten omdat op dat moment niet de volle U en I beschikbaar zijn.

Maar het blindvermogen (VA) moet dan toch wel opgewekt worden (alleen wordt deze stroom niet aan het werk gezet (weerstand))? En je betaald alleen maar voor de Watts, en niet de VA's. Ik krijg nu even Eurotekens in mijn ogen, maar is het dan niet mogelijk om (zeg) een voeding te maken met een powerfactor van 0,2? Of wil dat alleen maar zeggen dat de voeding nog steeds x Watt levert/opneemt en de overige

80% verspilt aan blindvermogen, waardoor deze voeding alleen ontzettend ineffici=EBnt is?

Maar waarom zijn vele apparaten tegenwoordig uitgerust met voedingen die een hele lage powerfactor hebben? Computervoedingen moeten tegenwoorig bijna 90% effici=EBnt zijn, waarom hebben die kleine voedingen dan zoveel sluipverbruik? Is dat wellicht de reden van de EU regelgeving op dit gebied?

Is er een technische reden te noemen waardoor apparaten een slechte powerfactor hebben? Ik dacht dat dit iets recents was (spaarlampen, schakelende voedingen e.d.), maar een oude versterker van me heeft ook een powerfactor van 0,52.

En als ik je verhaal nog eens lees dan oogt blindvermogen/schijnbaar vermogen verlies bijna als kortsluiting. Of is dit ook deels zo (waarbij de impedantie van de condensator de enige rem op de stroom is)?

En wat is nu precies het verschil tussen blindvermogen en schijnbaar vermogen? Ik begrijp dat dit twee zaken zijn die dicht bij elkaar liggen, maar toch niet helemaal hetzelfde zijn.

Groeten,

Rick.

Nee, in de centrale kost het ook niks. Want de generator draait met minder weerstand. Behoud van energie heet dat.

Waarom de elektriciteitsbedrijven er desondanks niet dol op zijn is dat het toch wel enige verliezen geeft, zoals hier door iemand anders al uiteengezet is. Onder meer in de kabels (die gewoon ohmse weerstand hebben) en dat kunnen ze niet in rekening brengen. Daarom tolereren ze het alleen voor kleine apparaten...

Vergeet het maar. De wet van behoud van energie.

Juist. Je wint er niets mee. En ik denk dat er wel iets in je aansluitvoorwaarden staat waardoor je er last mee gaat krijgen.

Ongeveer. Je moet het eigelijk zo zien: spoelen en conensatoren absoberen geen energie, en daardoor krijg je die faseverschuiving. Door de natuurkundige pricipes in die componenten. Het gaat wat ver om hier met veldtheoriën te gaan werken, dat verklaart het wel.

Je verspilt niks. Maar je krijgt ook niks. Want je kunt nijs met blindvermogen omdat het in geite niet bestaat. We gebruiken die term alleen maar om aan te geven hoe het met het rendenement en kabalbelasting zit. Blindvermogen bestaat dus niet. Het is datgene wat je NIET gegenereerd hebt door de faseverschuiving.

Je kunt een voeding met zeer slechte cos(phi) maken. Dan krijg je een flinke stroom door je kabels. Let wel op dat eventuele koperverliezen een weersrtand vormen, dus je genereert warmte in je kabel die je wel betaalt. Je betaalt alle warmte die je maakt.

Die voeding is erg inefficiënt. Je kunt er namelijk niets uithalen, want dat deel moet je wel betalen.

Belasting van de centrales en kabels. En stroom (geen energie) leveren, maar er niet voor betaald krijgen.

De trafo is inductief. De ouderwetse jampotspaarlamp heeft net als je TL een spoel in serie die inductief is.

Schakelende voedingen laden elko's op in de opgaande flank van de sinus, waardoor de stroompiek ook wat naar voren schuift, eigenlijk is het een piekvormige stroom. Alhoewel dat tegenwoordig wel beter gedaan wordt.

Als je veel inductieve lasten op een net hebt, kun je er gewoon een condensator bijzetten om de cos(phi) te verbeteren. Dat kost je geen energie.

Nee, ik weet niet wat je bedoelt. De impedantie van een condensatot moet je zien als een weertand, alleen werkt deze met faseverschuiving.

Schijnbaar is wat je meet als je los de spanning en de stroom meet, dus zonder rekeing te houden met cos(phi).

Blindvermogen is het deel dat hoort bij de component (google maar voor plaatjes) van het 90 graden deel van het schijnbare vermogen. En echte vermogen het deel wat hoort bij het 0 graden deel van het vermogen.

P.

Er is nog een heel andere reden waarom elektriciteitsbedrijven er niet dol op zijn: een te groot blindvermogen kan leiden tot een van het net afvallen van een generator.

Schakel 10 miljoen spaarlampen aan en je hebt in totaal een gigantisch blindvermogen...

-p

Vast wel.. gelukkig is het totale vermogen van alle stroomgebruikers nog steeds een flink veelvoud daarvan. Hoewel... gelukkig? Hier in Duitsland worden zelfs huizen elektrisch verwarmd, ongetwijfeld zuiver ohms, maar ik betwijfel of we die kant op moeten. Aan de andere kant, het opladen van elektrische auto's komt er wellicht ook aan; dat zal waarschijnlijk ook wel ohms zijn. Hoe dan ook, ik denk dat de elektroboeren dat echt wel bewaken, en ze zullen er ongetwijfeld iets op vinden, bij voorkeur ten koste van de klant :-(

In Frankrijk zie dat ook veel, niet zo gek als je bedenkt dat ze daar niet op een aardgasbel zitten en ook niet vies zijn van kernenergie.

Lijkt me sterk dat dat een ohmse belasting zal zijn, al zullen er wel (gezien het enorme vermogen dat nodig is om de accu's binnen een redelijke tijd te kunnen opladen) wel de nodige maatregelen genomen moeten worden om de poer factor een beetje fatsoenlijk te houden.

Gelukkig is 'HPF CFL' al een paar jaar het buzzword binnen het spaarlampenwereldje.

--
Ruben

Harrison's Postulate: For every action, there is an equal and opposite criticism.

Kun je daar wat meer over vertellen? Stel, je hebt een groot bedrijf met honderden werkstations en een 'slechte cos phi.' Je zet daar condensatoren bij. 's Avonds gaan de PC's uit en gaan de afwassers aan in de keuken, met een heel ander soort belasting. Moeten die condensatoren dan afschakelen, ik bedoel, hoe werkt dat?

Bert

Als je bij PC's condensatoren bijzet wordt de powerfactor alleen nog maar beroerder, het energiebedrijf springt een gat in de lucht als de afwassers dan eindelijk aangaan... Hoewel die vooral ohms zullen zijn dus echt goed gaat het dan nog steeds niet.

--
Met vriendelijke groet,

Maarten Bakker.

Buzzwords doen technisch niets.

-p

In een ander deel schreef ik al dat elkos met diodes op de opgaande flank opladen, net als een C dus. Het is een soort impulsvormige condensator voor het net. Dit is niet met een condensator te compenseren.

Wel kun je inductieve lasten ermee compenseren.

Compensati wordt gedaan voor een gemiddelde. Als er een fabriek met erg veel machines is (inductief) kan er wel een C geplaatst worden die vast is. Waardoor er 's nachts wel wat stroom loopt door de kabel, maar dat is dan nog altijd minder dan het verlies overdag.

Vaak zie je compensatie IN een apparaat. Bekend voorbeeld is een TL lamp. Dan schakel je de C gewoon mee.

P.

Correct. Maar m'n spotgoedkope Ikea spaarlampen hebben een cos-? van 0.85, dus het is meer dan een buzzword. Wat wel een beetje voor de hand ligt.

--
Ruben

Harrison's Postulate: For every action, there is an equal and opposite criticism.

Een goede moderne PC-voeding trekt een sinus-vormige stroom uit het lichtnet die redelijk in fase is met de spanning. Ze moeten wel, om maatregelen van overheidszijde te ontlopen.

--
Ruben

Harrison's Postulate: For every action, there is an equal and opposite criticism.

Klopt, die zijn tegenwoordig gecompenseerd. De oudere met een dikke spoel, de nieuwere volelectronisch met een voorregelaar. Waar ik echter op doelde, was dat schakelende voedingen over het algemeen de capacitieve kant op gaan en je dus met een spoel moet compenseren en niet met een condensator.

--
Met vriendelijke groet,

Maarten Bakker.

Dat kan automatisch.

Kijk eens op:

Even een Flipse gemeten die zich "genie" noemt. Volgens opgave 14W, en dat klopt ook. De cosphi is 0,64.

-p