Geräteleistung-Rechner
Berechnen Sie Wirkleistung (kW), Scheinleistung (kVA) und Blindleistung (kvar) für elektrische Geräte. Mit Leistungsfaktor cos φ und IE-Wirkungsgraden.
Leistungsberechnung elektrischer Geräte
Die elektrische Leistung setzt sich aus drei Komponenten zusammen, die im Leistungsdreieck verbunden sind.
Das Leistungsdreieck
S (Scheinleistung, kVA)
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/ | Q (Blindleistung, kvar)
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P (Wirkleistung, kW)
Formeln:
S = √(P² + Q²)
cos φ = P / S
Q = P × tan φ
Leistungsarten
| Art | Symbol | Einheit | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| Wirkleistung | P | kW | Nutzbare Leistung, verrichtet Arbeit |
| Blindleistung | Q | kvar | Pendelt zwischen Netz und Verbraucher |
| Scheinleistung | S | kVA | Vom Netz gelieferte Gesamtleistung |
Leistungsfaktor cos φ nach Verbrauchertyp
| Gerätetyp | cos φ typisch | Bemerkung |
|---|---|---|
| Glühlampe, Heizung | 1,0 | Rein ohmsch |
| LED-Leuchten | 0,9 – 0,95 | Mit PFC |
| Elektromotor | 0,7 – 0,85 | Induktiv |
| Frequenzumrichter | 0,95 – 0,98 | Korrigiert |
| Schweißgerät | 0,5 – 0,7 | Ohne Kompensation |
| Computer, Server | 0,95 – 0,99 | Mit PFC |
| Leuchtstofflampe (KVG) | 0,5 – 0,6 | Unkompensiert |
Wirkungsgrad-Klassen für Motoren
| Klasse | Bezeichnung | η bei 7,5 kW | EU-Mindestanforderung |
|---|---|---|---|
| IE1 | Standard | ~82% | Nicht mehr zulässig |
| IE2 | Hoch | ~85% | FU-Betrieb ab 0,75 kW |
| IE3 | Premium | ~89% | Direktanlauf ab 0,75 kW |
| IE4 | Super Premium | ~92% | Ab 2023 für >75 kW |
Anwendungsbereiche
- Motorauslegung und Dimensionierung der Zuleitung
- Berechnung der Stromaufnahme aus Leistungsdaten
- Blindleistungskompensation planen (Kondensatorbatterien)
- Scheinleistung für Trafodimensionierung ermitteln
- Energieeffizienz-Analyse beim Ersatz alter Motoren
- Umrechnung zwischen kW und kVA
Häufig gestellte Fragen
kW (Kilowatt) ist die Wirkleistung – die Leistung, die tatsächlich Arbeit verrichtet (Motor dreht, Heizung erwärmt). kVA (Kilovoltampere) ist die Scheinleistung – die Leistung, die das Netz bereitstellen muss. Bei rein ohmschen Verbrauchern (Heizung) sind beide gleich. Bei induktiven Verbrauchern (Motoren) ist kVA > kW wegen der Blindleistung. Beispiel: Motor mit 10 kW und cos φ = 0,8 benötigt 12,5 kVA vom Netz.
Ein niedriger Leistungsfaktor bedeutet höhere Ströme für die gleiche Nutzleistung. Konsequenzen: (1) Höhere Verluste in Kabeln (I²R), (2) größere Kabel- und Sicherungsquerschnitte nötig, (3) bei Gewerbe/Industrie Strafgebühren vom EVU bei cos φ < 0,9. Blindleistungskompensation mit Kondensatoren kann den Leistungsfaktor verbessern. Moderne Netzteile haben oft Power Factor Correction (PFC).
IE3 (Premium) ist eine Wirkungsgrad-Effizienzklasse nach IEC 60034-30. Ein IE3-Motor mit 7,5 kW hat etwa 89% Wirkungsgrad, d.h. von 8,4 kW elektrischer Leistung werden 7,5 kW als mechanische Wellenleistung abgegeben, 0,9 kW sind Verluste. Seit 2017 sind IE3-Motoren für die meisten Anwendungen in der EU Pflicht. Höhere Klassen (IE4, IE5) erreichen noch bessere Wirkungsgrade.
Für Drehstrom: I = P / (√3 × U × cos φ × η). Beispiel: 7,5 kW Motor, 400 V, cos φ = 0,85, η = 0,89 → I = 7500 / (1,732 × 400 × 0,85 × 0,89) = 14,3 A. Für Einphasenstrom: I = P / (U × cos φ × η). Merke: Die Scheinleistung S = U × I (einphasig) oder S = √3 × U × I (dreiphasig).
Kompensation ist wirtschaftlich sinnvoll, wenn: (1) Der Gesamtleistungsfaktor unter 0,9 liegt und (2) der Netzbetreiber Blindleistungsgebühren erhebt. In der Industrie amortisieren sich Kompensationsanlagen oft in 1-3 Jahren. Die Kompensation kann zentral (am Trafo), gruppiert (je Verteiler) oder dezentral (am Motor) erfolgen. Zu hohe Kompensation (cos φ > 1) kann bei bestimmten Netzkonstellationen problematisch sein.