Leistungsfaktor
Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung in einem Wechselstromkreis, zwischen 0 und 1; zeigt, wie viel des Stroms tatsächlich nutzbare Arbeit verrichtet.
Der Leistungsfaktor (PF) beschreibt, welcher Teil des Stroms in einem Wechselstromkreis zur Wirkleistung beiträgt. Bei PF = 1 sind Spannung und Strom exakt in Phase; kleinere Werte bedeuten, dass zusätzlicher Strom Blindleistung oder Oberschwingungen transportiert.
Induktive Lasten wie Asynchronmotoren, Transformatoren und magnetische Vorschaltgeräte erzeugen einen nacheilenden Leistungsfaktor, bei schwach belasteten Motoren oft 0,7 bis 0,85. Kapazitive Lasten führen zu einem voreilenden Leistungsfaktor. Nichtlineare Lasten (Gleichrichter, billige LED-Treiber, Frequenzumrichter) verzerren den Strom und drücken den tatsächlichen Leistungsfaktor auch dann, wenn der Phasenwinkel klein ist.
Ein niedriger Leistungsfaktor heißt: mehr Strom für dieselbe Nutzleistung. Leitungen, Transformatoren und Generatoren müssen größer ausgelegt werden, und die ohmschen Verluste steigen. Bei PF 0,8 fließen 25 % mehr Strom als bei PF 1, die I²R-Verluste liegen rund 56 % höher.
Versorger berechnen Gewerbe- und Industriekunden deshalb einen schlechten Leistungsfaktor, meist unterhalb von 0,90 bis 0,95, oder stellen Blindarbeit in kvarh in Rechnung. Zur Kompensation dienen Kondensatorbänke, aktive Leistungsfaktorkorrektur in Netzteilen (vorgeschrieben durch die Oberschwingungsgrenzen der IEC 61000-3-2), Synchronmotoren und Wechselrichter, die Blindleistung einspeisen. Solarwechselrichter lassen sich nach Normen wie IEEE 1547-2018 und EN 50549 auf einen festen Leistungsfaktor oder eine Q(U)-Kennlinie einstellen.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Blindleistung
Der Teil der Wechselstromleistung, der zwischen Quelle und Last hin- und herpendelt, ohne netto Arbeit zu verrichten; nötig für magnetische und elektrische Felder und zur Spannungshaltung.
- Netzverluste (Übertragung und Verteilung)
Strom, der zwischen Kraftwerk und Verbraucher als Wärme oder aus nichttechnischen Gründen verloren geht, meist angegeben als Anteil der eingespeisten Energie.
- Systemdienstleistungen
Leistungen über die reine Energielieferung hinaus, die Netzbetreiber einkaufen, um das Netz stabil und sicher zu halten, etwa Regelreserve, Spannungshaltung und Schwarzstart.
- Smart Meter (intelligenter Stromzähler)
Elektronischer Zähler, der den Verbrauch in kurzen Intervallen erfasst und die Daten aus der Ferne an Versorger und Netzbetreiber übermittelt.
- Stringwechselrichter
Wechselrichter, der den Gleichstrom eines oder mehrerer PV-Strings in netzsynchronen Wechselstrom umwandelt, meist mit mehreren unabhängigen MPPT-Eingängen.
- Watt (W)
SI-Einheit der Leistung, gleich einem Joule pro Sekunde; sie misst, wie schnell Energie erzeugt, übertragen oder verbraucht wird.