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Elektrische Leistung Die physikalische Größe Leistung Formelzeichen P displaystyle P von englisch power Einheit Watt Ein

Elektrische Leistung

Die physikalische Größe Leistung (Formelzeichen von englisch power, Einheit Watt, Einheitenzeichen W) ist die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie bezogen auf diese Zeitspanne. Sie wird dann als elektrische Leistung bezeichnet, wenn die bezogene oder gelieferte Energie eine elektrische Energie ist.

Zusammenhang mit anderen Größen

ist die tatsächliche elektrische Leistung das Produkt der elektrischen Spannung  und der elektrischen Stromstärke 

Verhält sich der Verbraucher als ohmscher Widerstand , lässt sich die Leistung durch Anwendung des ohmschen Gesetzes ausdrücken durch

sind die Größen Spannung und Stromstärke von der Zeit abhängige Größen und . Hier sind mehrere Leistungsbegriffe zu unterscheiden:

  • Wirkleistung , die tatsächlich umgesetzte Energie pro Zeitspanne. Sie wird in Watt (Einheitenzeichen W) angegeben.
  • Scheinleistung , auch als Anschlusswert oder Anschlussleistung bezeichnet. Sie wird in Voltampere (Einheitenzeichen VA) angegeben.
  • Blindleistung , eine im Regelfall unerwünschte und nicht nutzbare Energie pro Zeit. Sie wird in Var (Einheitenzeichen var) angegeben.

Wenn und sinusförmige Wechselgrößen sind und von gleicher Frequenz, dann ist auch sinusförmig, allerdings mit doppelter Frequenz und einem Gleichanteil. Die Größen werden über Mittelwertbildung definiert; für sie gibt es keine Augenblickswerte.

Die Wirkleistung ist das arithmetische Mittel (bei kontinuierlich vorhandener Größe der Gleichwert) der Momentanleistung:

Augenblickswerte der Leistung bei sinusförmigem Verlauf
Die tatsächlich bezogene Leistung (Kurve 1) kann als Überlagerung angesehen werden aus einem zur Wirkleistung beitragenden Anteil (Kurve 3) und einem zur Blindleistung beitragenden Anteil (Kurve 2)

Dabei ist bei periodischen Vorgängen die Periodendauer oder bei statistischen Vorgängen eine hinreichend lange Zeit (mathematisch streng:   ).

Die Scheinleistung wird aus den Effektivwerten und gebildet, diese sind die quadratischen Mittelwerte von Spannung und Stromstärke,

Die Scheinleistung ist größer als die Wirkleistung bei solchen Verbrauchern, die bei eingeprägter Spannung im Strom

hervorrufen. Der Unterschied wird durch die Gesamt-Blindleistung

angegeben.

Messschaltungen und die zugehörigen Leistungsmesser werden in Wirkleistung und Blindleistung erläutert. Messgeräte für Scheinleistung sind nicht üblich. Allerdings gibt es multifunktionale Messumformer, die auch dafür ausgelegt sind.

Einen Effektivwert der Leistung gibt es gemäß der Definition oben nicht. Die „RMS-Leistung“ ist eine formale Größe in der Audiotechnik, hat jedoch mit der physikalischen Größe "Leistung" nichts zu tun.

Maximale Leistungsabgabe

Die maximale Leistung, die eine elektrische Energiequelle an einen Verbraucher übertragen kann, wird bei Leistungsanpassung erzielt. Hierbei geht aber 50 % der Leistung in der Quelle verloren. Stromversorgungsgeräte und Generatoren arbeiten daher im Regelfall nicht mit Leistungsanpassung, sondern mit Spannungsanpassung. Leistungsanpassung wird mitunter bei der Übermittlung von Informationen eingesetzt, da einer Signalquelle oft nur eine geringe elektrische Leistung zur Verfügung steht.

Leistung als Gerätekennzeichen

Zur Kennzeichnung der Leistung eines Gerätes (elektrischer Verbraucher, Energiewandler) wird die Nennleistung verwendet, die sich von der tatsächlich umgesetzten Leistung erheblich unterscheiden kann. Sie wird wie eine Wirkleistung angegeben.

Dabei ist wesentlich, welche Art von Leistung auf dem Typenschild angegeben ist. So wird bei Motoren die lieferbare mechanische Leistung angegeben, bei Lampen, Staubsaugern oder Lautsprechern dagegen die aufgenommene elektrische Leistung. Bei Generatoren, wie auch Fahrraddynamos oder Lichtmaschinen, wird die abgegebene elektrische Leistung angegeben.

Schwer interpretierbar sind die Leistungsangaben von Audioverstärkern oder Lautsprechern. Bei Audioverstärkern wird oft die Sinusleistung, Musikleistung, RMS-Leistung oder die Spitzenleistung (PMPO) angegeben. Die Werte unterscheiden sich erheblich, haben oft wenig praktische Relevanz und verhindern in der Regel die Vergleichbarkeit.

Bei Hochton- oder Tiefton-Lautsprechern bezieht sich die Leistungsangabe oft auf die Musikleistung des gesamten Frequenzbereiches – sie ertragen diese elektrische Leistung nie im Dauerbetrieb.

Nettoleistung

Bei technischen Anlagen zur Stromerzeugung werden auch die Begriffe Bruttoleistung und Nettoleistung verwendet. Die Bruttoleistung ist die Gesamt-Nennleistung der Generatoren; die Nettoleistung ist die Bruttoleistung vermindert um die Summe der von den Hilfsaggregaten verbrauchten Leistungen (Eigenbedarf) und der Leistungsverluste durch Transformation beim Einspeisen ins Netz. Die Nettoleistung gibt also die dem Stromnetz zur Verfügung gestellte elektrische Leistung des Kraftwerks an.

Siehe auch

Literatur

  • Klaus Tkotz: Fachkunde Elektrotechnik. 25. Auflage, Verlag - Europa - Lehrmittel, 2006, ISBN 978-3808531594.
  • Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1 Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 1998, ISBN 3-14-221730-4.
  • Wolfgang Bieneck: Elektro T Grundlagen der Elektrotechnik. 5. Auflage, Holland+Josenhans Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-7782-4900-2.
  • Vance Dickason: Lautsprecherbau. 4. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen 2007, ISBN 978-3-89576-116-4.
  • Berndt Stark: Lautsprecher Handbuch. 7. Auflage, Richard Pflaum Verlag GmbH & Co.KG, München 1999, ISBN 3-7905-0807-1.

Einzelnachweise

  1. DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik: Nettoleistung (eines Kraftwerks). In: E-Energy Glossar. 7. August 2011, abgerufen am 2. Januar 2018.
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Die physikalische Grosse Leistung Formelzeichen P displaystyle P von englisch power Einheit Watt Einheitenzeichen W ist die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie bezogen auf diese Zeitspanne Sie wird dann als elektrische Leistung bezeichnet wenn die bezogene oder gelieferte Energie eine elektrische Energie ist Inhaltsverzeichnis 1 Zusammenhang mit anderen Grossen 2 Maximale Leistungsabgabe 3 Leistung als Geratekennzeichen 4 Nettoleistung 5 Siehe auch 6 Literatur 7 EinzelnachweiseZusammenhang mit anderen GrossenBei Gleichstromist die tatsachliche elektrische Leistung P displaystyle P nbsp das Produkt der elektrischen Spannung U displaystyle U nbsp und der elektrischen Stromstarke I displaystyle I nbsp P U I displaystyle P U cdot I nbsp Verhalt sich der Verbraucher als ohmscher Widerstand R displaystyle R nbsp lasst sich die Leistung durch Anwendung des ohmschen Gesetzes U R I displaystyle U R cdot I nbsp ausdrucken durch P I 2 R bzw P U 2 R displaystyle P I 2 cdot R quad text bzw quad P frac U 2 R nbsp Bei Wechselstromsind die Grossen Spannung und Stromstarke von der Zeit t displaystyle t nbsp abhangige Grossen u displaystyle u nbsp und i displaystyle i nbsp Hier sind mehrere Leistungsbegriffe zu unterscheiden Augenblickswert p displaystyle p nbsp der Leistung oder auch Momentanleistungp u i displaystyle p u cdot i nbsp dd Wirkleistung P displaystyle P nbsp die tatsachlich umgesetzte Energie pro Zeitspanne Sie wird in Watt Einheitenzeichen W angegeben Scheinleistung S displaystyle S nbsp auch als Anschlusswert oder Anschlussleistung bezeichnet Sie wird in Voltampere Einheitenzeichen VA angegeben Blindleistung Q displaystyle Q nbsp eine im Regelfall unerwunschte und nicht nutzbare Energie pro Zeit Sie wird in Var Einheitenzeichen var angegeben Wenn u displaystyle u nbsp und i displaystyle i nbsp sinusformige Wechselgrossen sind und von gleicher Frequenz dann ist auch p displaystyle p nbsp sinusformig allerdings mit doppelter Frequenz und einem Gleichanteil Die Grossen S P und Q displaystyle S P text und Q nbsp werden uber Mittelwertbildung definiert fur sie gibt es keine Augenblickswerte Die Wirkleistung ist das arithmetische Mittel bei kontinuierlich vorhandener Grosse der Gleichwert der Momentanleistung nbsp Augenblickswerte p t displaystyle p t nbsp der Leistung bei sinusformigem VerlaufDie tatsachlich bezogene Leistung Kurve 1 kann als Uberlagerung angesehen werden aus einem zur Wirkleistung beitragenden Anteil Kurve 3 und einem zur Blindleistung beitragenden Anteil Kurve 2 P p 1 T t 0 t 0 T u i d t displaystyle P overline p frac 1 T int limits t 0 t 0 T u cdot i mathrm d t nbsp Dabei ist T displaystyle T nbsp bei periodischen Vorgangen die Periodendauer oder bei statistischen Vorgangen eine hinreichend lange Zeit mathematisch streng lim T displaystyle lim T to infty nbsp Die Scheinleistung wird aus den Effektivwerten U displaystyle U nbsp und I displaystyle I nbsp gebildet diese sind die quadratischen Mittelwerte von Spannung und Stromstarke S U I u 2 i 2 displaystyle S U cdot I sqrt overline u 2 cdot sqrt overline i 2 nbsp Die Scheinleistung ist grosser als die Wirkleistung bei solchen Verbrauchern die bei eingepragter Spannung im Strom eine Phasenverschiebung oder eine Verzerrung zusatzliche Oberschwingungen hervorrufen Der Unterschied wird durch die Gesamt Blindleistung Q t o t S 2 P 2 displaystyle Q mathrm tot sqrt S 2 P 2 nbsp angegeben Messschaltungen und die zugehorigen Leistungsmesser werden in Wirkleistung und Blindleistung erlautert Messgerate fur Scheinleistung sind nicht ublich Allerdings gibt es multifunktionale Messumformer die auch dafur ausgelegt sind Einen Effektivwert der Leistung gibt es gemass der Definition oben nicht Die RMS Leistung p 2 displaystyle sqrt overline p 2 nbsp ist eine formale Grosse in der Audiotechnik hat jedoch mit der physikalischen Grosse Leistung nichts zu tun Maximale LeistungsabgabeDie maximale Leistung die eine elektrische Energiequelle an einen Verbraucher ubertragen kann wird bei Leistungsanpassung erzielt Hierbei geht aber 50 der Leistung in der Quelle verloren Stromversorgungsgerate und Generatoren arbeiten daher im Regelfall nicht mit Leistungsanpassung sondern mit Spannungsanpassung Leistungsanpassung wird mitunter bei der Ubermittlung von Informationen eingesetzt da einer Signalquelle oft nur eine geringe elektrische Leistung zur Verfugung steht Leistung als GeratekennzeichenZur Kennzeichnung der Leistung eines Gerates elektrischer Verbraucher Energiewandler wird die Nennleistung verwendet die sich von der tatsachlich umgesetzten Leistung erheblich unterscheiden kann Sie wird wie eine Wirkleistung angegeben Dabei ist wesentlich welche Art von Leistung auf dem Typenschild angegeben ist So wird bei Motoren die lieferbare mechanische Leistung angegeben bei Lampen Staubsaugern oder Lautsprechern dagegen die aufgenommene elektrische Leistung Bei Generatoren wie auch Fahrraddynamos oder Lichtmaschinen wird die abgegebene elektrische Leistung angegeben Schwer interpretierbar sind die Leistungsangaben von Audioverstarkern oder Lautsprechern Bei Audioverstarkern wird oft die Sinusleistung Musikleistung RMS Leistung oder die Spitzenleistung PMPO angegeben Die Werte unterscheiden sich erheblich haben oft wenig praktische Relevanz und verhindern in der Regel die Vergleichbarkeit Bei Hochton oder Tiefton Lautsprechern bezieht sich die Leistungsangabe oft auf die Musikleistung des gesamten Frequenzbereiches sie ertragen diese elektrische Leistung nie im Dauerbetrieb NettoleistungBei technischen Anlagen zur Stromerzeugung werden auch die Begriffe Bruttoleistung P brutto displaystyle P text brutto nbsp und Nettoleistung P netto displaystyle P text netto nbsp verwendet Die Bruttoleistung ist die Gesamt Nennleistung der Generatoren die Nettoleistung ist die Bruttoleistung vermindert um die Summe der von den Hilfsaggregaten verbrauchten Leistungen Eigenbedarf und der Leistungsverluste durch Transformation beim Einspeisen ins Netz 1 Die Nettoleistung gibt also die dem Stromnetz zur Verfugung gestellte elektrische Leistung des Kraftwerks an Siehe auchListe von Grossenordnungen der Leistung Dauerleistung Installierte Leistung Verlustleistung Elektrische Leistung eines Solarmoduls Komplexe LeistungLiteraturKlaus Tkotz Fachkunde Elektrotechnik 25 Auflage Verlag Europa Lehrmittel 2006 ISBN 978 3808531594 Ernst Hornemann Heinrich Hubscher Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik 1 Auflage Westermann Schulbuchverlag GmbH Braunschweig 1998 ISBN 3 14 221730 4 Wolfgang Bieneck Elektro T Grundlagen der Elektrotechnik 5 Auflage Holland Josenhans Verlag Stuttgart 2005 ISBN 3 7782 4900 2 Vance Dickason Lautsprecherbau 4 Auflage Elektor Verlag Aachen 2007 ISBN 978 3 89576 116 4 Berndt Stark Lautsprecher Handbuch 7 Auflage Richard Pflaum Verlag GmbH amp Co KG Munchen 1999 ISBN 3 7905 0807 1 Einzelnachweise DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik Nettoleistung eines Kraftwerks In E Energy Glossar 7 August 2011 abgerufen am 2 Januar 2018 Normdaten Sachbegriff GND 4151723 4 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Elektrische Leistung amp oldid 204872896