Glossar

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Ampere

Das Ampere mit Einheitenzeichen A, nach André Marie Ampère benannt, ist die SI-Basiseinheit der elektrischen Stromstärke mit Formelzeichen I. Seit 1948 wird das Ampere wie folgt definiert: Ein zwei im Vakuum parallel im Abstand 1 Meter voneinander angeordneten, geradlinigen, unendlich langen Leitern von vernachlässigbar kleinem, kreisförmigen Querschnitt fließend, zwischen diesen Leitern pro Meter Leiterlänge die Kraft 2×10−7 Newton hervorrufen würde. Ein Ampere entspricht einem Fluss von 1 Coulomb pro Sekunde durch den Leiterquerschnitt:
1 Ampere = 1 Coulomb / Sekunde
1 A = 1 C / s = 1 C • s-1
Dies bedeutet – nach dem von CODATA 2006 allgemein empfohlenen Wert – einen Durchsatz von, 241 509 65 (16) × 1018 Elektronen pro Sekunde.
1 Ampere = 1 Watt / Volt
1 A = 1 W / V = 1 W • V-1


Blindleistung

Blindleistung ist ein Begriff der Elektrotechnik. Im elektrischen Energieversorgungsnetz soll Energie vom Erzeuger zum Verbraucher übertragen werden. In mit Wechsel- bzw. Drehstrom betriebenen Netzen fließt zusätzlich Energie, die zwischen Erzeuger, wie einem Kraftwerk, und bestimmten elektrischen Verbrauchern, wie beispielsweise elektrischen Maschinen, pendelt. Dieser zusätzliche Energiefluss trägt nichts zur Wirkleistung („tatsächlichen Leistung“) bei und ist daher im Allgemeinen unerwünscht. Die pendelnde Energie pro Zeit wird als Blindleistung bezeichnet. Bei ohmscher Belastung haben Spannung und Strom einen phasengleichen Verlauf, der Phasenverschiebungswinkel ist φ = 0. Die gesamte vom Erzeuger gelieferte Energie wird beim Verbraucher umgesetzt (z. B. als thermische oder chemische Energie).

Bei einem induktiven Verbraucher (z. B. Drosselspule, Transformator, Asynchronmotor) wird vom Erzeuger gelieferte Energie verwendet, um das magnetische Feld aufzubauen. Die Energie wird zunächst im Magnetfeld gespeichert, jedoch mit dem periodischen Wechsel im Vorzeichen der Spannung wird das Feld wieder abgebaut und die Energie ins Netz zurückgespeist. Bei rein induktiver Belastung läuft der Strom der Spannung um eine Viertelperiode nach, der Phasenverschiebungswinkel beträgt 90°. Das Produkt aus u und i befindet sich abwechselnd im positiven und negativen Bereich, wobei die Frequenz der Leistung die doppelte der Grundfrequenz ist. Wenn sich die Leistung p im negativen Bereich befindet, bedeutet das, dass Energie in das Netz zurückgeliefert wird. Im Mittelwert summiert sich diese Leistung zu null; sie erzeugt aber „blinden“ Stromfluss, der im versorgenden Netz nur hin- und herpendelt. Für diesen Fall ergibt sich



Entsprechendes gilt auch für kapazitive Verbraucher (z. B. Kondensatormotoren, Erdkabel), die jedoch statt des magnetischen ein elektrisches Feld erzeugen, das die Phase zwar in die andere Richtung verschiebt, aber sonst dasselbe liefert: Die zum Auf- und Abbau des Feldes pro Periode transportierte Energie stellt Blindleistung dar. Die Blindleistung tritt in der Regel bei allen am Netz angekoppelten Komponenten und auch beim Leitungsnetz in einem Stromkreis im Prinzip immer die drei passiven linearen Eigenschaften Kapazität, Induktivität und ohmscher Widerstand entweder in diskreten Bauelementen oder als „Leitungsbelag“ vorhanden sind, liegt in einem Wechselstrom-Versorgungsnetz praktisch immer eine Blindleistungsbelastung vor.

Die Leistung p wird über das Versorgungsnetz bezogen, wenn Spannung und Strom dasselbe Vorzeichen haben und wieder zurückgespeist, wenn die Vorzeichen gegensätzlich sind. Die Rückspeisung bewirkt Blindleistung und einen Blindstrom, der bei steigendem Blindleistungsbedarf der Verbraucher ansteigt. Um der Erwärmung der Leitung entgegenzuwirken, werden größere Leiterquerschnitte in den Versorgungsleitungen sowie größere Generatoren und Transformatoren nötig. Elektrische Großverbraucher in der Industrie müssen neben der bezogenen Wirkenergie auch für ihren Blindenergiebezug bezahlen. Privat- und Kleinverbraucher, die im Gegensatz zur Industrie überwiegend Strom für Wärmegeräte (Herd, Leuchtmittel, Heizgeräte) verbrauchen, verursachen geringe Blindleistungsbelastung und werden deswegen und wegen des hohen Aufwandes für deren Erfassung von den Kosten freigestellt, bzw. finden sich letztere im Preis der Wirkarbeit (angegeben in kWh) wieder. Außerdem bewirken Blindlaständerungen wesentlich größere Spannungsänderungen im Netz, da der Innenwiderstand von Generatoren und Transformatoren überwiegend induktiv ist.