'werkelijk vermogen' vs. 'schijnbaar vermogen'

Zoals ik uit je gegevens opmaak is de powerfactor gewoon de verhouding Werkelijk/Schijnbaar vermogen. Wat schijnbaar en werkelijk vermogen in deze context precies betekenen weet ik verder ook niet!

Even kort in jip-en-janneketaal:

In een wasmachine zitten motoren, de spoelen in die motoren zorgen ervoor dat stroom en spanning ongelijk aan elkaar worden, uit fase lopen. De spanning loopt voor op de stroom. dat zorgt ervoor dat het toestel wel vermogen opneemt, maar dat dit vermogen moeilijk te meten is door de elektriciteitsmeter die in de meterkast hangt.

Dit verschijnsel komt voor bij alle apparaten die spoelen bevatten.
Voorbeelden zijn transformatoren, tl-verlichting, stofzuiger.

Apparaten die een zuivere ohmse belasting hebben (kachel, gloeilamp) zijn in fase, daarbij komt het werkelijke vemogen dicht in de buurt van het schijnbare vermogen.

Ook condensatoren hebben hetzelfde verschijnsel, maar dan loopt de stroom voor op de spanning. Andersom in vergelijking met spoelen. Beide componenten in hetzelfde toestel kunnen elkaars werking opheffen, en dat gebeurt vaak in de industrie. Een simpel voorbeeld: tl-verlichting in een fabriekshal hebben meestal naast een spoel ook een condensator, puur om het blindvermogen (het verschil tussen schijnbaar en werkelijk vermogen) zo laag mogelijk te houden. Dat moet ook van het elektriciteitsbedrijf, om te voorkomen dat een bedrijf minder betaald dan dat het verbruikt.

Ah, vermogen, heel kort door de bocht; stroom, wisselstroom, is een sinusgolf. Apparaten die op stroom werken (vooral motoren*) geven een fase verschuiving en dat noem je de arbeidsfactor (cosinus phi). Hoe hoger cos Phi is hoe beter; hoe kleiner die verschuiving.

Watt = Volt x Ampère x cos φ

Je stroom thuis is één fase (nou ja, een kookplaat kan twee fasen zijn), 230 Volt. Het lichtnet is drie fasen ( P = U x I x √3 x cos φ ---- die √3 is vanwege de drie fasen).

* feitelijk treedt dat al op bij een opgerolde kabel trouwens, maar dit terzijde

In onderstaand vectordiagram zie je de verschillende vermogens:



je ziet de hoek phi, dat is de faseverschuiving tussen stroom- en spanningsinus. Zolang er geen faseverschuiving is, is die hoek phi = 0 en is Ps = Pw. Het blindvermogen Pb = 0.

Bij faseverschuiving tussen stroom en spanning (inderdaad bij spoelen, motoren en condensatoren), is phi > 0 en wordt Pw < Ps en Pb >0. Hoe groter de faseverschuiving, des te groter het verschil tussen Pw en Ps: Pw = Ps * cos (phi)

Je kan het ook beredeneren door de formule P = U*I: Zolang de tekens van U en I beide gelijk zijn (beide + of -) hetgeen bij phi = 0 het geval is, is het produkt P altijd een positief getal. Bij faseverschuiving, zijn er momenten dat U = + en I = - en is het produkt P = - (negatief!!). Dat betekent dat er vermogen terug het net wordt ingeslingerd (het blind vermogen Pb).

Wat je op jouw meter afleest is de power factor = cos (phi). Dus zoals hierboven uitgelegd: de verhouding tussen Pw en Ps: Pw/Ps bepaald door de spoelen in je wasmachinemotor.

Nou is het vermogen van de motor een stuk lager dan het vermogen van het verwarmingselement; zodra je wasmachine gaat verwarmen, daalt de faseverschuiving een flink stuk. Dat zie jij aan die factor cos(phi), die stijgt van 0,2 tot 0,99

Nog iets interessants (wat ik niet begrijp):
de eenheid van
Ps = VA
Pw = W(att)
Pv = VAR.

Waarom die drie verschillende eenheden hebben terwijl het gewoon vermogens (J/s) zijn, is mij niet duidelijk.

[ Bericht 4% gewijzigd door blomke op 14-03-2012 12:48:35 ]

Beste Blomke,

het is soms zinnig om een (schijnbaar) andere eenheid te kiezen om het verschil tussen gegevens te benadrukken. Dat valt meer op dan zo'n klein lettertje.

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 10:38 schreef Beardy het volgende:
Ah, vermogen, heel kort door de bocht; stroom, wisselstroom, is een sinusgolf. Apparaten die op stroom werken (vooral motoren*) geven een fase verschuiving en dat noem je de arbeidsfactor (cosinus phi). Hoe hoger cos Phi is hoe beter; hoe kleiner die verschuiving.

Watt = Volt x Ampère x cos φ

Je stroom thuis is één fase (nou ja, een kookplaat kan twee fasen zijn), 230 Volt. Het lichtnet is drie fasen ( P = U x I x √3 x cos φ ---- die √3 is vanwege de drie fasen).

* feitelijk treedt dat al op bij een opgerolde kabel trouwens, maar dit terzijde

Even een opmerking over stroom in huis
Er zijn maar twee soorten huisaansluitingen, een 1 fase aansluiting of een 3 fase aansluiting
Een kookplaat word aangesloten op 2 x 230V = 1 fase = nul of op 3 x 230V = 3 fase + nul

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 15:04 schreef exlurker het volgende:

[..]

Even een opmerking over stroom in huis
Er zijn maar twee soorten huisaansluitingen, een 1 fase aansluiting of een 3 fase aansluiting
Een kookplaat word aangesloten op 2 x 230V = 1 fase = nul of op 3 x 230V = 3 fase + nul

Mwoah ExLurker,

de nul moet je inderdaad in zekere zin ook als fase beschouwen. Maar het puntje is dat je aan één fase hangt thuis

Met meer fasen kan je op verschillende manieren werken (ster/driehoek schakeling enzovoorts) maar dat werkt verwarrend, dus is het puur naar één fase kijken logischer. Ik was het alleen aan mezelf verplicht om de formule te geven om de stroomsterkte te berekenen waar die √3 in zit.

Elektriciteit is en blijft een verwarrend en raar iets (de plus en min zijn zó verwarrend, welbeschouwd; de stroom [van elektronen] is precies het tegenovergestelde van wat je zou verwachten, nietwaar?).



Dit plaatje toont cos Phi beter, althans, het is duidelijker wat het inhoudt.

Bedankt voor je heldere plaatje, je ziet hier inderdaad dat er een "negatief" vermogen bestaat, daar waar de stroom negatief is en de spanning positief.

Maar deze twee punten zijn echt onzin:

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 15:22 schreef Beardy het volgende:

1. de nul moet je inderdaad in zekere zin ook als fase beschouwen.

2. Maar het puntje is dat je aan één fase hangt thuis

Nul is gewoon nul en géén fase.
Zat huizen met 3 fasen

Verder is elektrisch niet verwarrend; maar gewoon een mooie fysischee toepassing die met wiskunde beschreven en berekend kan worden.

Nogmaals dank voor je schema!

Tja Blomke, verschil van mening met je, maar da's juist lekker (toch?). Als je naar een elektromotor schakeling kijkt (ster - driehoek) dan begrijp je dat je de nul wel degelijk als een fase kunt / moet beschouwen.



Het gaat er om waar de 'gebruiker' zit; tussen 'een fase en de nul' of 'tussen twee fasen'. Dat in sterschakeling de nul niet echt fysiek bestaat (als aansluiting) is waar maar niet heel relevant (vindt ik).

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 16:05 schreef Beardy het volgende:
Dat in sterschakeling de nul niet echt fysiek bestaat (als aansluiting) is waar maar niet heel relevant (vindt ik).

In sterschakeling heb je juist wel een nul. Dat kan je op de nul van het net aansluiten óf niet. Waarschijnlijk ben je in de war met driehoekschakeling.

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 15:04 schreef exlurker het volgende:

[..]

Even een opmerking over stroom in huis
Er zijn maar twee soorten huisaansluitingen, een 1 fase aansluiting of een 3 fase aansluiting
Een kookplaat word aangesloten op 2 x 230V = 1 fase = nul of op 3 x 230V = 3 fase + nul

Niet helemaal eens... een kookplaat van 2x230 kan ook op 2 verschillende fasen worden aangesloten, dan zou je dus kunnen spreken van 2-fasen. Op deze manier heb ik mijn kookplaat aangesloten waarmee je zorgt voor een goede verdeling over de fasen.

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 21:01 schreef Appeltje2010 het volgende:

[..]

Niet helemaal eens... een kookplaat van 2x230 kan ook op 2 verschillende fasen worden aangesloten, dan zou je dus kunnen spreken van 2-fasen. Op deze manier heb ik mijn kookplaat aangesloten waarmee je zorgt voor een goede verdeling over de fasen.

Nee, dat kan niet. 2 fasen is samen 400 volt.
Bij een 2 x 230V kookplaat zit je nog altijd op 1 fase.
Aansluiten doe je doormiddel van een kookgroep, welke beide 230 V groepen tegelijk afschakelt.
Elke andere wijze van aansluiten ( 2 losse installatieautomaten ) is foutief.

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 21:01 schreef Appeltje2010 het volgende:

[..]

Niet helemaal eens... een kookplaat van 2x230 kan ook op 2 verschillende fasen worden aangesloten, dan zou je dus kunnen spreken van 2-fasen. Op deze manier heb ik mijn kookplaat aangesloten waarmee je zorgt voor een goede verdeling over de fasen.

Je hebt dan waarschijnlijk een normale 2x230V kookgroep gebruikt; waarop je apart twee fasen en twee nullen hebt aangesloten. Dat kan gewoon omdat het twee losse automaten die samen een kookgroep vormen met ieder hun eigen nul en fase.

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 21:41 schreef Vonkenboer het volgende:
Je hebt dan waarschijnlijk een normale 2x230V kookgroep gebruikt; waarop je apart twee fasen en twee nullen hebt aangesloten. Dat kan gewoon omdat het twee losse automaten die samen een kookgroep vormen met ieder hun eigen nul en fase.

Nee, ik heb ook mijn kookplaat op 2 fasen zitten. (De perilex heeft dus 1 nul en L1, L2 en L3, + de aarde uiteraard)
Op 1 fase kan bij mij niet aangezien elke fase met 25A is afgezekerd.

Dan nog heb je een gewone kookgroep genomen, een kookgroep 2 x 230 V 16A B-karakteristiek.

Zo'n soort automaat.

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 21:52 schreef Vonkenboer het volgende:
Dan nog heb je een gewone kookgroep genomen, een kookgroep 2 x 230 V 16A B-karakteristiek.

Zo'n soort automaat.

[ afbeelding ]

Nee, zoiets:

Ah, dan heb je gewoon een 3 fase groep genomen waarvan je maar twee fase en de nul aan de afgaande kant gebruikt.

Maar dan heb je toch wel drie fase huisaansluiting ?

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 22:01 schreef Vonkenboer het volgende:
Ah, dan heb je gewoon een 3 fase groep genomen waarvan je maar twee fase en de nul aan de afgaande kant gebruikt.

Maar dan heb je toch wel drie fase huisaansluiting ?

Gelukkig wel ja. Anders kon ik tijdens het koken niet zo gek veel anders meer.

De perilex WCD is overigens wel 3 fase bedraad, je weet maar nooit wat de toekomst aan kookplaat brengt.

@TS, begrijp je het hele verhaal nu een beetje, of moet ik nog een poging wagen het in Jip en Janneke taal uit te leggen?

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 22:14 schreef Beelzebufo het volgende:
Laat ik even kort samenvatten wat ik tot nu toe gemeend heb te begrijpen, wellicht dat je daar op kan inspelen?

Bij een verwarmingselement lopen de spanning en de stroom gelijk aan elkaar, en bij een electromotor (met spoelen er in, een inductieve) loopt de spanning op voordat de stroom oploopt. Het product van de stroom en de (net?) spanning is het 'schijnbaar vermogen' dat zich uitdrukt in VA (voltampere).

Correct. Bij een verwarmingselement (een 'Ohmse' belasting zeg maar) is de 'powerfactor' (Cosinus Phi) 1 en dus is het vermogen in W gelijk aan wat de meter in VA aangeeft. _{Jouw meter geeft mogelijk voor een Cosinus Phi van 0,5 een powerfactor van 50(%) aan.}

quote:

Omdat electrameters alleen de 'gelijklopende' spanning en stroom meten (werkelijk vermogen) is de lage 'powerfactor' (de verschuiving tussen de spanning en de stroom) onwenselijk (vanuit het oogpunt van de leverancier) omdat er meer stroom wordt afgenomen dan geregistreerd.

Bijna goed.

Je kWh meter in de meterkast meet het werkelijk vermogen in W(att). Dat is ook overigens ook het echte vermogen wat je verbruikt.

Stel nu dat je een apparaat aansluit van 2300W met een Cosinus van 0,5, dan is het schijnbare vermogen 4600VA. (Hij verbruikt echter in werkelijkheid gewoon 2300W)

Probleem is dan dat (omdat de spanning en stroom niet in fase lopen) je niet meer kunt spreken van 10A bij 230V, omdat op het moment dat de stroom 10A zou zijn de spanning alweer lager is dan die 230V. Er moet dus een grotere stroom gaan lopen om aan die 2300W te komen. Om precies te zijn 20A.

En daar wringt de schoen. Een hogere stroom door een kabel dan noodzakelijk levert transportverlies op (de kabel heeft een bepaalde weerstand) en daar wordt een energiemaatschappij niet vrolijk van. _{(Overigens grijpt dan op den duur uiteraard ook je 16A zekering in)}

Je neemt dus niet meer vermogen af dan er geregistreerd wordt, je neemt immers 2300W af, en die betaal je ook. De transportverliezen lopen wel op, en als iedereen van dat soort apparaten zou aansluiten moeten ze wellicht zelfs dikkere kabels ingraven.

Daar wou ik aan toevoegen dat je eigenlijk drie verschillende soorten elektrische belastingen hebt.


- Lineaire (of zuiver ohmse) belasting

Bijvoorbeeld een verwarmingselement en de gloeilamp, hier is de de spanning en de stroom in fase d.w.z. synchroon aan elkaar


- Inductieve belastingen
Bijvoorbeeld een spoel in een transformator, gasontladingsarmaturen (tl), elektromotoren en magneetschakelaars (relais). Hier ijlt de stroom na op de spanning eerst bouwt zich spanning op over de component, pas daarna zal de stroom vloeien.


- Capacitieve belasting

Bijvoorbeeld een condensator, in grotere industriële installaties worden ze toegepast in de vorm van condensatorbatterijen om inductieve belastingen (veroorzaakt door elektromotoren en transformatoren) door middel van capacitieve belasting te compenseren.

Condensatoren zie je ook veel in tl-armaturen in voornamelijk de wat grotere verlichtingsinstallaties om daar de inductieve belasting te compenseren in de richting van een meer lineaire belasting.

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 21:01 schreef Appeltje2010 het volgende:

[..]

Niet helemaal eens... een kookplaat van 2x230 kan ook op 2 verschillende fasen worden aangesloten, dan zou je dus kunnen spreken van 2-fasen. Op deze manier heb ik mijn kookplaat aangesloten waarmee je zorgt voor een goede verdeling over de fasen.

Maar dan heb je wel een 3 fase huisaansluiting

Werkelijke vermogen bereken je door Pw = Ul . Il cos φ √3 en drukt men uit in de eenheid watt (W)
Schijnbaar vermogen bereken je door Ps = Ul . Il √3 en drukt men uit in de eenheid voltampère (VA)
Blind- of reactief vermogen bereken je door Pb = Ul . Il sin φ √3 en drukt met uit in de eenheid (var)

Ul = lijnspanning 230 of 400 volt
Il = lijnstroom in Ampere's

quote:

Op woensdag 14 maart 2012 22:41 schreef Beelzebufo het volgende:
Het schijnbare vermogen is dan de stroom van 1A geprojecteerd op de netspanning van 230V (dus 230 VA), terwijl het werkelijke vermogen 1A * 115V = 115 watt is? Begrijp ik het zo goed?

Yep.