Leistungsfaktor Rechner
Gib Wirk- und Scheinleistung eines Wechselstromkreises ein und lies Leistungsfaktor, Phasenwinkel und Blindleistung ab — die drei Zahlen, die zeigen, wie effizient er Strom zieht.
Zwei Eingaben, drei Antworten
Gib dem Rechner die Wirkleistung (W) und die Scheinleistung (VA) und er liefert auf einmal den Leistungsfaktor, den Phasenwinkel und die Blindleistung.
Scheinleistung ist nie kleiner
Die Scheinleistung S muss mindestens so groß wie die Wirkleistung P sein — sie enthält diese. Gibst du S kleiner als P ein, hat die Rechnung keine physikalische Lösung.
Was ist ein Leistungsfaktor-Rechner?
Wirk- und Scheinleistung rein, das Leistungsdreieck raus
In einem Wechselstromkreis leistet nicht die gesamte gelieferte Leistung nutzbare Arbeit. Der Leistungsfaktor-Rechner macht aus zwei Größen — der Wirkleistung (die Watt, die Arbeit leisten) und der Scheinleistung (die tatsächlich gelieferten Voltampere) — die Zahlen, die diese Lücke beschreiben: den Leistungsfaktor selbst, den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung und die Blindleistung, die hin- und herfließt, ohne etwas zu bewirken. Ein Leistungsfaktor von 1 bedeutet, dass jedes gelieferte Voltampere Arbeit leistet; ein kleinerer Wert bedeutet, dass Strom gezogen wird, den die Last nie in nutzbare Leistung umsetzt. Versorger achten darauf, weil ein schlechter Leistungsfaktor mehr Strom für dieselbe nutzbare Leistung bedeutet — daher ist dieses Werkzeug der alltägliche Ausgangspunkt für Motoren, Transformatoren und Blindleistungskompensation.
Gib die Wirkleistung in Watt und die Scheinleistung in Voltampere ein, um Leistungsfaktor, Phasenwinkel und Blindleistung sofort zu erhalten.
Die drei Größen bilden ein rechtwinkliges Dreieck — das „Leistungsdreieck“ — mit der Scheinleistung als Hypotenuse, der Wirkleistung entlang der Basis und der Blindleistung als senkrechter Seite.
PF = P ÷ SDer Phasenwinkel ist der Winkel dieses Dreiecks, φ = arccos(P / S), und die Blindleistung ist die dritte Seite, Q = √(S² − P²), nach dem Satz des Pythagoras. Ein Leistungsfaktor von 0,8 entspricht einem Phasenwinkel von etwa 36,87° und, bei einer Last von 800 W / 1000 VA, einer Blindleistung von 600 VAR.
Angenommen, ein Motor zieht 1000 VA Scheinleistung, aber nur 800 W Wirkleistung.
Leistungsfaktor
PF = 800 ÷ 1000 = 0,8 — 80 % der gelieferten Leistung leisten nutzbare Arbeit.
Phasenwinkel
φ = arccos(0,8) ≈ 36,8699° — wie weit der Strom der Spannung nacheilt.
Blindleistung
Q = √(1000² − 800²) = √360.000 = 600 VAR — die Leistung, die hin- und herpendelt.
Der Leistungsfaktor ist die zentrale Zahl, und am einfachsten liest du ihn als Effizienz in Prozent: 0,8 bedeutet, dass 80 % jedes gelieferten Voltampere zu nutzbaren Watt werden, während die restlichen 20 % damit gebunden sind, Energie in die magnetischen oder kapazitiven Felder der Last hinein- und wieder herauszupendeln. Ein Wert nahe 1,0 ist ideal — rein ohmsche Lasten wie Heizungen liegen dort — und Werte, die gegen 0 driften, deuten auf eine stark induktive Last wie einen schwach belasteten Motor hin. Der Phasenwinkel (etwa 36,87° bei PF = 0,8) ist dieselbe Information in Winkelform: Er ist die Verschiebung zwischen Strom- und Spannungsverlauf und steigt auf 90°, wenn der Leistungsfaktor auf null fällt. Die Blindleistung Q (hier 600 VAR) ist die Seite des Dreiecks, die keine Arbeit leistet, aber dennoch Leitungen und Transformator belastet — deshalb ist ein niedriger Leistungsfaktor in der Praxis wichtig: Dieselben 800 W nutzbarer Leistung zwingen 1000 VA Strom durch das System, was Verluste erhöht und größere Leiter verlangt. Die Korrektur des Leistungsfaktors — meist durch Kondensatoren, die induktive Blindleistung ausgleichen — verkleinert Q, zieht den Phasenwinkel gegen null und bringt die Scheinleistung wieder zur Wirkleistung herab.
Das Leistungsdreieck ist exakt für stationären sinusförmigen Wechselstrom, doch reale Schaltungen bringen Tücken mit.
Nur sinusförmige Einfrequenz-Schaltungen
PF = P / S und Q = √(S² − P²) beschreiben den Verschiebungsleistungsfaktor einer sauberen, einfrequenten sinusförmigen Schaltung. Bei nichtlinearen Lasten — Schaltnetzteilen, LED-Treibern, Frequenzumrichtern — fügen Stromoberschwingungen einen Verzerrungsanteil hinzu, und der wahre Leistungsfaktor ist niedriger, als dieser geometrische Wert allein vermuten lässt. Das Ergebnis liefert außerdem nur den Betrag des Winkels, nicht, ob die Last induktiv (nacheilend) oder kapazitiv (voreilend) ist; dafür musst du den Lasttyp kennen. Gib die Scheinleistung stets in VA und die Wirkleistung in W ein und halte S ≥ P — eine Scheinleistung unter der Wirkleistung ist physikalisch unmöglich.