Ich habe mir im Zuge des Lernens über den Modbus einen Stromzähler Eastron SDM120 gekauft. Bei geringer Stromentnahme aus dem Netz (ich betreibe den Stromzähler am untersten Limit der Meßskala) fällt auf, daß mein Raumventilator bei 40W einen cos phi von 0,99 erzeugt, der Laptop dagegen bei 20W einen von 0,66(!). Ich habe schon von solchen Begriffen wie "unlinearer Verbrauer" und "Nullleiter-Überlastung" gehört, bin aber bis jetzt noch nie mit den Ursachen so nahe in Berührung gekommen. Ist das mit den 0,66 realistisch?
cos-ta cordalis schrieb: > Ist das mit den 0,66 realistisch? Bei geringer Last durchaus. cos-ta cordalis schrieb: > "Nullleiter-Überlastung" 20 Watt sollten den nicht überlasten. Bei dickeren Schaltnetzteilen ist (indirekt) eine PFC vorgeschrieben.
cos-ta cordalis schrieb: > Ist das mit den 0,66 realistisch? Das Problem ist das das Netzteil kein Sinusförmigen Strom aufnimmt. Damit gibt es im Grunde keine Cos phi. Der wert ergibt sich nur aus der Verhältnis von Scheinleistung zur Wirkleistung.
cos-ta cordalis schrieb: > Ist das mit den 0,66 realistisch? Na klar. Brückengleichrichter - Ladekondensator.
der schreckliche Sven schrieb: > Na klar. Brückengleichrichter - Ladekondensator. nein, dann wenn der Kondensator voll ist, gibt es keine Strom mehr der fließt. Ein Kondensator wirkt nur Kapazitiv wenn er ohne Dioden betrieben wird.
Peter II schrieb: > nein, dann wenn der Kondensator voll ist, gibt es keine Strom mehr der > fließt. > > Ein Kondensator wirkt nur Kapazitiv wenn er ohne Dioden betrieben wird. Was soll der Quatsch? Die Rede ist vom Schaltnetzteil, das das Laptop versorgt. Am Eingang desselben befinden sich Gleichrichter und Ladekondensator. Das ergibt bei 20 Watt einen cos phi von ziemlich genau 0,66!
der schreckliche Sven schrieb: > Was soll der Quatsch? > Die Rede ist vom Schaltnetzteil, das das Laptop versorgt. > Am Eingang desselben befinden sich Gleichrichter und Ladekondensator. > Das ergibt bei 20 Watt einen cos phi von ziemlich genau 0,66! nein macht es nicht. Schau dir doch mal die Stromaufnahme von so einen Netzteil an. Da ist kein Sinusförmiger Strom der Phasenversetzt ist. Der Strom wird nur in der Spitze von Sinus gezogen (wegen dem Kondensator). Das ganze ist irgendwas verzerrtes aber keine Phasenverschiebung. Aus dem Grund nennt man es auch Wirkleistungsfaktor.
> Schau dir doch mal die Stromaufnahme von so einen > Netzteil an. Da ist kein Sinusförmiger Strom der Phasenversetzt ist. Der Grundschwingungsstrom eilt der Spannung sehr wohl etwas vor, d.h. man erhält kapazitives Verhalten: https://www.kupferinstitut.de/fileadmin/user_upload/kupferinstitut.de/de/Images/Werkstoffe/Anwendung/EMV/Oberschwingungen/OSW-Bild05.png
Mach eine Fourierzerlegung des Stromes und siehe dir die Grundschwingungskomponente an: Du wirst sehen, dass diese gegen die Spannung verschoben ist.
Elektrofan schrieb: > Der Grundschwingungsstrom eilt der Spannung sehr wohl etwas vor, d.h. > man erhält kapazitives Verhalten: > https://www.kupferinstitut.de/fileadmin/user_upload/kupferinstitut.de/de/Images/Werkstoffe/Anwendung/EMV/Oberschwingungen/OSW-Bild05.png es fehlt nur der Blindstrom. Zu keinen Zeitpunkt ist die Momentanleistung negativ.
joergk schrieb: > Mach eine Fourierzerlegung des Stromes und siehe dir die > Grundschwingungskomponente an: Du wirst sehen, dass diese gegen die > Spannung verschoben ist. Was logisch ist, denn i eilt vor im Kondensator. Inwiefern da noch Oberschwingungen sind ist erstmal egal.
Peter II schrieb: > es fehlt ... der Blindstrom. Zu keinen Zeitpunkt ist die > Momentanleistung negativ. Genau so ist es. Deswegen ist es auch unsinnig, von kapazitiver oder induktiver Blindleistung oder überhaupt cos(phi) zu reden. Denn für eine Phasenverschiebung phi müßte der Strom sinusförmig sein, was er aber nur für eine lineare Last ist. Bei nichtlinearen Lasten wie einem Schaltnetzteil sollte man korrekterweise vom (Wirk)leistungsfaktor sprechen. Aber wahrscheinlich wird sich dieses bescheuerte "cos(phi)" so lange halten wie "Zollstock", obwohl auf letzterem schon seit etlichen Dekaden keine Zollmarkierungen mehr zu finden sind ...
Trotzdem liefert das Netz an das Schaltnetzteil kapazitive "Blind"leistung (betrifft die Grundschwingung). Und natürlich auch die Oberschwingungsströme, die unabhängig von der Phasenlage niemals Wirkleistung übertragen (solange die Spannung rein sinusförmig ist!).
Der Leistungfakor gibt an wieviel Wirkleistung von der Scheinleistung abgneommen wird. Oder aber auch wieviel Scheinleistung bei entsprechnd abgeriffener Wirkleistung enststeht. BSP Kondensator Xc (Xl macht den "Vorwiderstand") und LED If=20mA/2,8V in Reihe. Die abgegebene Lichtleistung setzt sich ja auch aus der Spannung an der LED und dem hindurchflißenden Strom zusammen. xl der notwendig ist Xl = (230V-2,8V)/20mA = *11,36 kOhm* c = 1/(2Pi*f*Xl) = 1/(2Pi*50Hz*11360ohm) = 280nF Notwendig Pled = U*I = 2,8V * 0,02A = *0,056W* Qc = (230V-2,8V) * 0,02A = *4,544VAR* S = Wurzel(0,056W² + 4,544VAR²) = *4,54434...VA Scheinleistung* *cos phi = P/S = 0,056W / 4,54434VA = 0,012 Einheitenlos jetzt COS ^-1 * 0,012 = 89,31° die der Strom vorauseilt..* Das gleiche mache ich mal jetzt mit 20 Dioden in Reihe bei gleichen Daten der *LED 2,8V / 20mA* Uleds = 20*2,8V = 56V Xl = (230V - 56V) / 20mA = 8700 Ohm C = 1/(2Pi*f*Xl) = 1/(2Pi*50*8700Ohm) = 366nF Notwendig Pleds = Uleds * I = 56V * 20mA = *1,12W* Qc = (230V-56V) * 0,02A = *3,48VAR* S = Wurzel(Qc²+P²) = Wurzel(3,48VAR² + 1,12W²) = *3,655...VA* *cos PHI = P/S = 1,12W / 3,48VAR = 0,32 Einheitenlos cos neu = Cos^-1 + 0,32 = 71,33° die der Strom nur noch nacheilt* Der Versuch gegen 0° zukommen funktioniert nur wenn man die Dioden zu fast 100% und mit nur sehr kleinen Vorwiderstand an die 230V anlegen würde... ULED's = 82St * 2,8V = *229,6V* Xl = (230-229,6V) / 0,02A = 20 Ohm C = 1/(2Pi*f*Xl) = 1/(2Pi 50Hz 20ohm) = 159µF Pleds = Uleds * I = 229,6V * 0,02A = *4,592W* Qc = (230V-229,6V) * 0,02A = *0,008VAR* S = Wurzel(Qc² + P²) = Wurzel(0,008VAR² + 4,592W²) = *4,592006969VA* *cos PHI = P/S = 4,592 / 4,592006969VA = 0,999998482 Einheitenlos cos neu = Cos^-1 + 0,999998482 = 0,09983° die der Strom nur noch nacheilt* Hoffe das die Rechnung es verständlicher macht. Für die ganz Genauen es sind ein bzw mehrer Zusatzdioden antiparalell geschaltet.
@Autor: ??? 0.o (Gast): Genauer könnte man so rechnen (Beispiel; Brückengleichrichtung angenommen): Der Reihenkondensator wird jeweils auf den Spitzenwert der Netzspannung abzüglich den Durchlassspannungen von Gleichrichter und LED's aufgeladen, z.B. auf 315V. Zur Berücksichtigung für den Reihenwiderstand zur Einschaltstrombegrenzung zieht man dann nochmals ein Volt ab => also hat man 314V. Der Faktor 314V/325V geht in die Berechnung ein, am Kondensator sind also näherungsweise "effektiv" U=230V*314V/325V=222V wirksam. Trotzdem kann man so tun, als ob der Strom genau sinusförmig wäre (dass das nicht exakt der Fall ist, ändert übrigens nichts am Ergebnis). Noch genauer bekommt man's, wenn der gewünschte (arithmetische) Strom durch die LED noch mit dem Formfaktor (für sinus!) von π/√(8)≈1,11 multipliziert wird. Mit diesem, dem "richtigen", Strom und den U=222V von oben kann man den Kondensator ausrechnen.
Der vorletzte (und damit der letzte) Beitrag beziehen sich auf ein Leuchtdiodennetzteil mit Kondensator; das ist natürlich nicht dasselbe wie ein Netzteil aus Gleichrichterbrücke mit nachfolgendem Ladekondensator. Ersteres erzeugt (viel) schwächere Oberschwingungsströme; beide verhalten sich kapazitiv zum Netz.
Elektrofan schrieb: > @Autor: ??? 0.o (Gast): > > Genauer könnte man so rechnen (Beispiel; Brückengleichrichtung > angenommen): Es ging nicht um genauer sondern um das Verhalten wie die einzelnen Werte zueinander stehen. Siehe Xl zu R in der ersten Aufgabe und in der letzten... Problem ist man kann es per Definition super erklären, sind aber nur 50% für das Verständniss. Die anderen 50% sind es eben mal mit der Mathetik durchzurechnen.
> Es ging nicht um genauer sondern um das Verhalten wie die einzelnen > Werte zueinander stehen. Insofern hat die Durchlassspannung der Leuchtdioden mit der effektiven Netzspannung nur sehr indirekt zu tun.
Elektrofan schrieb: > Insofern hat die Durchlassspannung der Leuchtdioden mit der effektiven > Netzspannung nur sehr indirekt zu tun. Nö Warum ? Eine Spule(Motor) liegt auch direkt an 230V/400V und beinhaltet den ind/kap. Anteil wie auch den ohmschen Anteil. Die Frage ist wie weit man das System fürs Verständnis aufdrösselt um klar zu machen, was worauf anteilig als S/Q/P entfällt.
Die Durchlassspnnung der Diode(n) von der (Effektiv-)Netzspannung abzuziehen, hilft hier keinesfalls weiter.
Elektrofan schrieb: > Die Durchlassspnnung der Diode(n) von der (Effektiv-)Netzspannung > abzuziehen, > hilft hier keinesfalls weiter. nicht wie setzt sich dann Pwirk zusammen ?
Pwirk hängt von dem arithmetischen Strom ab, der war Ausgangspunkt zur Bestimmung des Reihenkondensators, s.u.: Beitrag "Re: cos phi eines Laptop-Netzteils" Pwirk ist näherungsweise dieser arithmetische Strom multipliziert mit der Summe der Durchlasssspnnungen von Gleichrichter und LED + dieser arithmetische Strom * 1,11 multipliziert mit dem Strombegrenzungswiderstand. Die Scheinleistung ist natürlich viel grösser und besteht bei wenigen LED in Reihe fast nur aus "Blind"leistung.
Die "Durchlasssspnnungen" sind mir durchgeflutscht, die Tastatur prellt manchmal...
Angehängte Dateien:
-
Unbenannt.png
5,5 KB
Elektrofan schrieb: > dieser arithmetische Strom multipliziert mit der Summe der > Durchlasssspnnungen von Gleichrichter und LED in meinem Beispiel hatte ich aber kein Gleichrichter... sondern die LED's werden direkt an 230V mit nur einem C in Reihe als quasi Vorwiderstand genutzt denn an einem rein ohmiischen WIderstand tritt kein COS PHI auf. Davon ab das die Schaltung nur zum Verständnis dient! > Die Scheinleistung ist natürlich viel grösser und besteht bei wenigen Da kommt 1. der gute alte Pythagoras zum tragen. Weil man eben vom EFFEKTIVWERT ausgeht. Wie ist denn S wenn cos = 1 ist ? > LED in Reihe fast nur aus "Blind"leistung. zweitens wenn man sich die Ergebnisse anschaut, von meiner obigen Rechnung, untersteichst du es ja gerade. > Die Durchlassspnnung der Diode(n) von der (Effektiv-)Netzspannung > abzuziehen, > hilft hier keinesfalls weiter. Warum soll das nicht weiter helfen ?? Denn dürfte man ja grundsätzlich nicht von Ueff ausgehen. Oder waorauf möchtest du hinaus ? Wenn du das auf deine Brücke beziehst hast du am Ausgang der Gleichrichtung eine pulsierende Gleichspannung / Gleichspannung und da gibt es kein cos phi! Der entsteht nur wenn du kap/ind. Bauteile an Wechselspannungen betreibst!
Die Schaltung https://www.mikrocontroller.net/attachment/338071/Unbenannt.png wird nicht besonders gut funktionieren. > Weil man eben vom EFFEKTIVWERT ausgeht. Kann man, muss man aber nicht. Wenn man das alles elektrisch genau durchrechnen will, wird es ziemlich umständlich. Dann muss man integrieren ... Bei 82 LED sieht die Sache natürlich auch ganz anders aus, als bei z.B. 5 Stück.
Elektrofan schrieb: > Die Schaltung > https://www.mikrocontroller.net/attachment/338071/Unbenannt.png > wird nicht besonders gut funktionieren. Na rate mal was man bei Einpahsenmotoren oder der Reihen/Parallelkompensation macht. Da nimmt der/die C/'s die gesamte Blindleistung auf und gibt sie zur entsprechender Zeit wieder ab so das man >0,95 cos Phi hat und damit P annährend S wird > Bei 82 LED sieht die Sache natürlich auch ganz anders aus, als bei z.B. > 5 Stück. Hä wenn man verstanden hat dann ist es kein Problem siehe oben die Rechnung. Les dir bitte noch mal mein Post durch bin auch in dem Beispiel von nichts anderen ausgegangen ??? 0.o (Gast) Datum: 08.08.2017 17:14 Da hab ichs auch nochmal dierekt angegeben bei wieviel LED's (1/20/82 Led's) sich die S/Q/P entsprechend aufteilt.
??? 0.o schrieb: > in meinem Beispiel hatte ich aber kein Gleichrichter... Das heißt keinen Gleichrichter! Das Dokument im Anhang erklärt diverse Grundlagen der LED-Versorgung.
Der PF ist die Differenz zwischen der Spannung und der Leistungsaufnahme in einem bestimmten Delta t.
??? 0.o (Gast) schrieb: > Na rate mal was man bei Einpahsenmotoren oder der > Reihen/Parallelkompensation macht. Da nimmt der/die C/'s die gesamte > Blindleistung auf und gibt sie zur entsprechender Zeit wieder ab so das > man >0,95 cos Phi hat und damit P annährend S wird Rate ich gerne. Leider komme ich mit dem Rateergebnis nicht viel weiter ...
Manfred schrieb: > ??? 0.o schrieb: >> in meinem Beispiel hatte ich aber kein Gleichrichter... > Das heißt keinen Gleichrichter! von mir aus > Das Dokument im Anhang erklärt diverse Grundlagen der LED-Versorgung. Darum gehts hier gerade nicht! COS PHI von Wechslestromgeräten/Verbrauchern das was anderes als solch poplige LED-Schaltung zu berechnen in nem Gleichspannungsnetz... Delta schrieb: > Der PF ist die Differenz zwischen der Spannung und der Leistungsaufnahme > in einem bestimmten Delta t. joar oder auch zwischen Strom und Spannung oder Strom und Leistung. Fakt ist, ist Wirkleistung geringer als die Blindleistung wird Cos Phi schlecht.
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