Rechner für die Anlagen-Elektrotechnik
Ein- und Dreiphasenleistung, Motoren, Leistungsfaktor, Spannungsfall, Transformatoren und Batterien: 14 Berechnungen für die Anlage.
Grundlagen und Energie
Ohmsches Gesetz und Gleichstromleistung
Gilt auch bei Wechselstrom für eine rein ohmsche Last. Ein Widerstand, der mehr als seine Nennleistung umsetzt, überhitzt und brennt durch. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Widerstände in Reihe und parallel
Parallel ist der Ersatzwiderstand immer kleiner als der kleinste Einzelwiderstand. Widerstände nur spannungsfrei und vom Kreis getrennt messen. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Heizelement: Widerstand und Strom
Je Element, Widerstand als konstant angenommen (ändert sich etwas mit der Temperatur). Ein 240-V-Element an 208 V verliert etwa 25 % Leistung. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Energieverbrauch (kWh)
Auslastung = tatsächlich aufgenommene mittlere Leistung ÷ Anschlussleistung. Beim Motor die Leistungsaufnahme messen, statt dem Typenschild zu vertrauen.
Überbrückungszeit Batterie / USV
Schätzung: Die reale Kapazität sinkt bei hohem Entladestrom (Peukert-Effekt), bei Kälte und mit dem Alter. 20 bis 25 % Reserve einplanen und einen Entladetest machen. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Wechselstromleistung und Verteilung
Einphasige Leistung
Den Leistungsfaktor mit einem Netzanalysator messen; sonst den Typenschildwert nehmen (gilt nur bei Volllast). Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Dreiphasige Leistung
U = Leiterspannung, I = Leiterstrom (Mittelwert der drei Phasen). Symmetrische Last angenommen; weichen die Ströme um mehr als 10 % ab, Ursache suchen. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Blindleistungskompensation (Kondensatoren)
Nicht über 0,95 bis 0,98 kompensieren: Überkompensation bei Schwachlast und Resonanzgefahr mit Oberschwingungen von Umrichtern. Kondensatoren bleiben nach dem Abschalten geladen: Entladung abwarten und Spannungsfreiheit feststellen. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Transformator: Nennstrom und Kurzschlussstrom
Kurzschluss an den Sekundärklemmen bei unendlich starkem Vornetz: konservativer Wert zur Prüfung des Schaltvermögens. Störlichtbogen- und Selektivitätsstudien erfordern eine vollständige Berechnung. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Spannungsfall in einer Leitung
Verfahren nach IEC 60364-5-52, Anhang G: ρ im Betrieb 0,0225 (Kupfer) oder 0,036 (Aluminium) Ω·mm²/m, λ = 0,08 mΩ/m. Üblicher Richtwert: 3 bis 5 % insgesamt; maßgebend sind die örtlichen Vorschriften. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Motoren und Frequenzumrichter
Nennstrom eines Motors
P = mechanische Wellenleistung (Typenschild). Schätzung: Überlastschutz nach dem Typenschildstrom einstellen, Leiter nach den Normtabellen bemessen. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Synchrondrehzahl und Schlupf
p = Polzahl (2 × Polpaarzahl). Typischer Volllastschlupf eines Asynchronmotors: 1 bis 5 %; er steigt mit der Last, die Drehzahl verrät also die Belastung.
Anlaufstrom eines Motors
k steht auf dem Typenschild oder im Datenblatt (oft 5 bis 8). Bei Stern-Dreieck sinkt auch das Anlaufmoment auf ein Drittel. Der Anlaufstrom dauert einige Sekunden. Arbeiten an elektrischen Anlagen: nur Elektrofachkraft, freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Frequenzumrichter: reduzierte Leistung (Affinitätsgesetze)
Ideales Kubikgesetz: Kreiselpumpe oder Ventilator ohne statische Förderhöhe. Mit statischer Förderhöhe sowie Umrichter- (2 bis 4 %) und Motorverlusten ist die reale Einsparung kleiner: messen.
Lern- und Prüfwerkzeuge. Die angegebenen Bereiche sind allgemeine Richtwerte: Halten Sie sich immer an die Verfahren, Genehmigungen und Sollwerte Ihrer Anlage. Es wird nichts übertragen: Die Berechnung läuft in Ihrem Browser.