Übung ET2-06.02 – Typenschildanalyse und Blindleistung im eigenen Betrieb

Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2026-03-02)

Bezug zu ET2-06 Leistung im Wechselstromkreis

Aufgabe

In der Praxisaufgabe zu ET1 haben Sie die drei größten Verbraucher Ihres Ausbildungsbetriebs identifiziert und deren Typenschilder dokumentiert. Damals haben Sie den Jahresenergieverbrauch aus der Nennleistung und den geschätzten Betriebsstunden abgeschätzt – aber was bedeuten die Angaben auf dem Typenschild wirklich? In dieser Übung analysieren wir das Typenschild Ihres größten Verbrauchers mit den Werkzeugen aus ET2-06 und prüfen, ob eine Blindleistungskompensation wirtschaftlich sinnvoll wäre.

Hinweis zu den Werten

Verwenden Sie für diese Übung die Daten aus Ihrer eigenen Praxisaufgabe. Falls auf dem Typenschild kein Leistungsfaktor $\cos \phi$ angegeben ist, schätzen Sie ihn mithilfe der Tabelle typischer Leistungsfaktoren aus Abschnitt 6.2 der Lektion. Die Musterlösung rechnet beispielhaft mit einem Werkstatt-Kompressor.

a) Lesen Sie vom Typenschild Ihres größten Verbrauchers die Nennspannung $U$ und die Nennstromstärke $I$ ab. Berechnen Sie die Scheinleistung $S$.

b) Ermitteln Sie den Leistungsfaktor $\cos \phi$ (vom Typenschild oder geschätzt). Berechnen Sie die Wirkleistung $P$, die Blindleistung $Q$ und den Phasenwinkel $\phi$.

c) Berechnen Sie mithilfe der Betriebsstunden aus Ihrer Praxisaufgabe, welche jährliche Blindenergie (in $\mathrm{kvarh}$) Ihr Verbraucher aus dem Netz zieht.

d) Dimensionieren Sie einen Kompensationskondensator, der den Leistungsfaktor auf $\cos {\phi }_2=0,95$ verbessert. Berechnen Sie die erforderliche Kompensationsblindleistung $Q_C$ und die Kapazität $C$ (bei $f=50\mathrm{Hz}$).

e) Berechnen Sie den Netzstrom nach der Kompensation. Um wie viel Prozent sinkt der Strom?

f) Schätzen Sie die jährliche Einsparung an Leitungsverlusten ab. Nehmen Sie einen Leitungswiderstand von $R_L=0,1\Omega$ für die Zuleitung an. Wie viel Euro spart die Kompensation pro Jahr ein? (Strompreis: $0,20EUR/kWh$)

Lösung

Musterlösung am Beispiel eines Kompressors ($U=230\mathrm{V}$, $I=18,5\mathrm{A}$, $\cos \phi =0,72$, $t=2000h/a$):
a) $S=4,26\mathrm{kVA}$
b) $P=3,06\mathrm{kW}$, $Q=2,95\mathrm{kvar}$, $\phi =43,9°$
c) $W_Q=5900kvarh/a$
d) $Q_C=1,95\mathrm{kvar}$, $C\approx 117\mu \mathrm{F}$
e) $I_2=14,0\mathrm{A}$ (Reduktion um $24\%$)
f) $\Delta P_V=14,6\mathrm{W}$, Einsparung $\approx 5,84EUR/a$

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