Powerfactor, harmonischen, vermogen

Even over harmonischen...

Ik heb hier een spanning getekend die duidelijk harmonischen bevat.

Maar de stroom heeft precies dezelfde harmonischen: Een ohmse belasting!

Volgens mij heeft dit ook nog precies een powerfactor van 1.0.

Pas als de stroom en spanning niet meer in de pas lopen krijg je een lagere powerfactor (ofwel met verschuivingen, of compleet andere opbouw van de harmonischen andere coeeficienten in tt = t*50/2*pi; sin(tt) + a2 * sin(2*tt) + b2 * cos(2*tt) + a3*sin(3*tt) + b3* cos(3*tt) ... ).

Powerfactor moet je gewoon zien als: Hoe erg de verliezen in de leidingen zijn (van de elektriciteitsmaatschappij) t.o.v. de energie die je afrekent.

Neem jij 100kWh af met een powerfactor van 1.0 dan zal de elektriciteitsmaatschappij iets van 110kWh het net op moeten duwen om 100kWh bij jou voordeur te krijgen.

Doe je die 100kWh met een powerfactor van 0.8, dan zijn er verliezen alsof er 100/0.8 = 125kWh geleverd was. Als er nog steeds een 10% extra geleverd moet worden, dan moet er nu dus verliezen alsof er 125kWh geleverd moet worden: 12.5kWh verliezen dus moet er nu dus 112.5 kWh het net op geduwd worden.

Waar ze eerst 100kWh konden verkopen voor iedere 110kWh die geproduceerd werd, kan nu nog maar 100kWh verkocht worden voor 112.5kWh die geproduceerd moet worden!

Voor "huishoudens" loont het niet de moeite om hier moeilijk over te doen. Voor industriele afnemers wel. Dan wordt er gewoon een minimale power factor afgesproken of een betaal-clausule voor lagere powerfactoren....

Op zondag 24 november 2024 15:00:09 schreef rew:
Even over harmonischen...
[bijlage]
Doe je die 100kWh met een powerfactor van 0.8, dan zijn er verliezen alsof er 100/0.8 = 125kWh geleverd was. Als er nog steeds een 10% extra geleverd moet worden, dan moet er nu dus verliezen alsof er 125kWh geleverd moet worden: 12.5kWh verliezen dus moet er nu dus 112.5 kWh het net op geduwd worden.

Dat is dus niet waar. 100kWh leveren met een arbeidsfactor van 0,8 is hetzelfde als 100kWh leveren bij een arbeidsfactor van 1 op een klein beetje hogere verliezen in de leidingen na. Hoeveel dat extra is hangt af van de “dikte” van de infrastructuur, is iig niet zo simpel te bepalen als 100/08 = 125

Op zondag 24 november 2024 15:00:09 schreef rew:
Even over harmonischen...
[bijlage]
Ik heb hier een spanning getekend die duidelijk harmonischen bevat.

Maar de stroom heeft precies dezelfde harmonischen: Een ohmse belasting!

Volgens mij heeft dit ook nog precies een powerfactor van 1.0.

de cosphi is alvast één.
Voor de rest trek je met dit voorbeeld het topic buiten de originele vraag, aangezien je bij de Cosphi en powerfactor in de context waar hier bedoeld is je er vanuit gaat dat de aangeboden spanning een sinus is. TS zijn hoofd gaat nog ontploffen

TS zijn hoofd gaat nog ontploffen

Nogal. Want dit is wat ik op wikipedia lees:

De arbeidsfactor of vermogensfactor is de verhouding tussen het werkelijke vermogen en het schijnbare vermogen in een wisselspanningsinstallatie.

En dan lees ik hier:

schijnbaar vermogen etc heeft enkel te maken met de cosphi.

Nee, want dat is rendement. Arbeidsfactor is geen rendement. Die energie vloeit gewoon heen en weer door de bedrading en is niet verloren op de verlezen door de ohmse weerstand van de stroom na.

Dus het is NIET zo dat als een verbruiker een powerfactor van 0,8 heeft dat hij bijvoorveeld 800W verbruikt en 1000VA?

Op zondag 24 november 2024 19:12:22 schreef InHogereSferen:
Dus het is NIET zo dat als een verbruiker een powerfactor van 0,8 heeft dat hij bijvoorveeld 800W verbruikt en 1000VA?

Dan moet:
- De energieproducent 800W leveren
- Nog wat extra leveren voor de verliezen in het net (geen 200W!!!!)
- De netbeheerder een installatie bouwen die voor 1000W geschikt is ook al levert die maar 800W

Dat laatste moet om die extra stroom voor dat heen en weer transporteren van dat reactief vermogen of die extra harmonische stroomcomponenten toe te laten, ook al hoeft de leverancier die niet op te wekken en kost dat ook geen extra kolen, gas of uranium.

[Bericht gewijzigd door New Beetle op zondag 24 november 2024 19:34:12 (22%)

Wat bedoel je hier precies mee?
Is het antwoord nu ja of nee?

Stel ik heb een aggregaat welke 1000VA kan leveren. De verbruiker die ik wil aansluiten heeft een powerfactor van 0,8. Hij verbruikt 800W. Dan is dit toch 1000VA?
Dan kan hij in theorie precies op de aggregaat toch?

Nee, want dat is rendement. Arbeidsfactor is geen rendement. Die energie vloeit gewoon heen en weer door de bedrading en is niet verloren op de verlezen door de ohmse weerstand van de stroom na.

Ik zei ook niet dat 20% van de energie verloren ging, maar niet als nuttig gebruikt wordt.
Hoe moet ik het anders zien als een apparaat 800W verbruikt en 1000VA? Dan wordt toch 20% van dit vermogen niet verbruikt door het apparaat zelf?

Volgens mij klopt het wat je zegt. De situatie is dus dat je 800W gebruikt en 800W op moet wekken, maar dat je je investering in een aggregaat en kabels die is voor 1000W, waarvan je er 200 op deze manier niet kan gebruiken. Voor een enkele gebruiker is dat niet zo een ding, maar als je je net met 20% moet overdimensioneren wordt het snel duur natuurlijk.

Als je netspanning 100V is en je meet 10A stroom dan kun je denken dat je 1000W vermogen opneemt (P = V * A). Dit heet schijnbaar vermogen en wordt uitgedrukt in VA.

Het werkelijke vermogen is vaak kleiner dan het schijnbaar vermogen. Dus als het schijnbaar vermogen 1000W bedraagt, en de afnemer verbruikt 800W, dan moet de generator 800W leveren (plus koperverliezen), en dan moet de generator ook met 800W mechanische energie worden aangedreven (plus verliezen).

De 'ontbrekende' 200W is geen energie, hoeft niet opgewekt te worden en kan ook niet verloren gaan. Die 200W is niet meer dan de rekenfout die je krijgt doordat de formule (P = V * A) niet altijd klopt.

Ja klopt, begreep je verkeerd.

Op zondag 24 november 2024 19:38:14 schreef InHogereSferen:
Dan wordt toch 20% van dit vermogen niet verbruikt door het apparaat zelf?

Dat is net wat ik probeer uit te leggen. Die 20% waar je het steeds over hebt wordt nergens opgewekt of verbruikt. Ik doe echt wel mijn best om dat uit te leggen.

Maar je aggregaat, kabels en transformatoren moeten wel de hogere stroom kunnen leveren, dat is hier imho de crux.

Op zondag 24 november 2024 20:01:44 schreef Kruimel:
Maar je aggregaat, kabels en transformatoren moeten wel de hogere stroom kunnen leveren, dat is hier imho de crux.

Ja, maar de openingspost ging over het begrijpen van reactief vermogen.

Het werkelijke vermogen is vaak kleiner dan het schijnbaar vermogen. Dus als het schijnbaar vermogen 1000W bedraagt, en de afnemer verbruikt 800W, dan moet de generator 800W leveren

Maar hij moet toch 1000VA leveren?

Laat ik het anders vragen.
Zelfde verbruiker.
Ik heb een hypothetische thermische zekering welke er bij precies 3,5A uit knalt.
Kan ik deze verbruiker verbruiker van 800W/1000VA nu achter deze zelering plaatsen of niet?

Dat is net wat ik probeer uit te leggen. Die 20% waar je het steeds over hebt wordt nergens opgewekt of verbruikt. Ik doe echt wel mijn best om dat uit te leggen.

En ik doe mijn best om het te begrijpen.
Die 20% wordt niet verbruikt, maar toch wel opgewekt?
Dat is toch juist het hele issue dat netbeheerders liever een gunstige powerfactor zien?

Op zondag 24 november 2024 20:20:54 schreef InHogereSferen:
En ik doe mijn best om het te begrijpen.
Die 20% wordt niet verbruikt, maar toch wel opgewekt?

Nee, die wordt nergens opgewekt, dat is de essentie om arbeidsfactor te begrijpen.

Je kan immers geen energie opwekken en niet verbruiken, dat is fysisch onmogelijk. Daarom heet dat ook schijnbaar.

De generator genereert een klein beetje energie over "een kwart" van die 50Hz periode om die reactieve belasting op te laden. Dan, later in de periode stuurt die reactieve belasting dat allemaal weer terug.

Waar wordt hier energie opgewekt en benzine verbruikt als die belasting dat toch terugstuurt?

Zucht.

Spanning is 230V, je meet 4.35A. Die 3.5A zekering schakelt dus uit.
Dus P = V * A = 1000VA

Maar de generator levert 800W. VA kun je niet leveren want dat is een rekenfout.

Zowel de stroom als de spanning veranderen continu. Spanning is soms 0, soms 220V, soms 320V en vaak ook negatief. Daar kun je dan een rekentruc op loslaten en de effectieve waarde berekenen zodat je op 230V uitkomt.

En zo ook voor de stroom, hier 4.35A.

Maar de formule P = V * A werkt niet op die kunstmatige getallen want die houdt geen rekening met fase verschillen en andere effecten. En als je die getallen toch gebruikt krijg je een fout resultaat. Dat noemen we 'schijnbaar vermogen', maar is feitelijk gewoon fout.

Zucht

Als je er moe van wordt hoef je niet per se te reageren hoor?

Dan, later in de periode stuurt die reactieve belasting dat allemaal weer terug.

Waar wordt hier energie opgewekt en benzine verbruikt als die belasting dat toch terugstuurt?

Oke, dat klinkt logisch.
Dus hypothetisch gezien: Ik heb een aggregaat welke een rendement heeft van 100%. Er zijn geen koperverliezen. Niks wordt omgezet in warmte.
Ik sluit een verbruiker aan van 800W met een powerfactor van 0,8.
Stel uit 100ml brandstof kan 800Wh aan energie gehaald worden. Dan is er na een uur dus maar 100ml verbruikt? En geen: 100ml ÷ 0,8 = 125ml?

Wauw. Altijd verkeerd gedacht.

Je hebt het beet!!

Dus schijnbaar vermogen is eigenlijk helemaal geen vermogen. (En vandaar ook "schijnbaar" duh).
Maar de stroom die er loopt bij schijnbaar vermogen, die loopt er dus wel degelijk als ik uit jullie berichten begrijp.
Dus bij het apparaat van 800W/1000VA moet de bedrading wel dik genoeg zijn voor 1000VA ÷ 230V = 4,35A.
En dit geldt dan voor zowel faseverschuiving, als bij harmonische?

Op zondag 24 november 2024 21:03:05 schreef InHogereSferen:
Dus schijnbaar vermogen is eigenlijk helemaal geen vermogen. (En vandaar ook "schijnbaar" duh).
Maar de stroom die er loopt bij schijnbaar vermogen, die loopt er dus wel degelijk als ik uit jullie berichten begrijp.
Dus bij het apparaat van 800W/1000VA moet de bedrading wel dik genoeg zijn voor 1000VA ÷ 230V = 4,35A.
En dit geldt dan voor zowel faseverschuiving, als bij harmonische?

Yep. Nu zijn we helemaal op de goede weg

Ik heb een hypothetische thermische zekering welke er bij precies 3,5A uit knalt.
Kan ik deze verbruiker verbruiker van 800W/1000VA nu achter deze zelering plaatsen of niet?

Nee.
Hoewel er maar 800W nuttig word gebruikt loopt er toch een stroom van 1000VA / 230V = 4.35A door de draden.

Ik sluit een verbruiker aan van 800W met een powerfactor van 0,8.

Die slechte powerfactor van 0,8 is dan of met een spoel of met een condensator te compenseren naar 1.

Het is niet voor niets dat grote bedrijven moeten compenseren als de arbeidsfactor te slecht is. Dit compenseren kan dan door een condensator gebeuren.

Met heel veel TL lampen, PC's en geschakelde voedingen krijg je een capacitieve belasting. Met heel veel motoren heb je een inductie belasting. Heb je van beide ongeveer evenveel in gebruik dan kan je powerfactor van het totaal toch dicht tegen de 1 zitten en dan hoef je als bedrijf niets extra te betalen en soms zijn de vermogens zo groot dat je zelf moet gaan compenseren

[Bericht gewijzigd door benleentje op zondag 24 november 2024 21:17:31 (23%)

En waarom wordt het vermogen van aggregaten, omvormers, trnasformatoren vaak (altijd?) uitgedrukt in VA?
Is dit omdat de ontwerpers weten dat hun product een x spanning levert en een y stroom kan leveren? En als ze het in watt uitdrukken dan kan de verbruiker met een slechte powerfactor dus wel eens te veel stroom vragen?

Ja, maar ook omdat veel apparaten ook in VA's worden opgeven en dan rekent het makkelijk.

Nee.
Hoewel er maar 800W nuttig word gebruikt loopt er toch een stroom van 1000VA / 230V = 4.35A door de draden.

Ja het is me ondertussen duidelijk geworden.
Ik dacht alijd dat de verbruikte energie per tijdseenheid juist in VA was. Want er wordt een x spanning geleverd en een y stroom.
Maar nu is mij duidelijk dat deze spanning en stroom inderdaad wel geleverd worden, maar niet op hetzelfde moment, waardoor het vermogen dus niet simpelweg een product is van de spanning en stroom.
Hoe de stroom en spanning niet op hetzelfde moment kan lopen gaat nog steeds een beetje boven mijn pet maar ik ben al blij dat dit nu helder is.
Bedankt daarvoor.

Op zondag 24 november 2024 21:14:47 schreef InHogereSferen:
En waarom wordt het vermogen van aggregaten, omvormers, trnasformatoren vaak (altijd?) uitgedrukt in VA?
Is dit omdat de ontwerpers weten dat hun product een x spanning levert en een y stroom kan leveren? En als ze het in watt uitdrukken dan kan de verbruiker met een slechte powerfactor dus wel eens te veel stroom vragen?

precies een fabrikant kan niet weten wat jij gaat aansluiten, daarom VA en geen W

Omdat de stroom bepalend is. Die zorgt voor opwarming van de interne bedrading en bij teveel stroom verbrandt de zaak, ook bij een powerfactor van 0.

Maar een echte datasheet stopt niet bij alleen VA. Je hebt wel meer gegevens nodig om te weten of je het juiste apparaat hebt.

Ik heb hier bv een voeding
Vero Mono PK120
24V DC 5A
230Vac en 1,1A

24 x 5 = 120W
230 x 1.1 = 253VA
rendement 50%?

Voor de aansluitwaarde achter een generator maar ook voor het bepalen van zekering is dan het vermogen in VA nodig. Maar of die stroom van 1,1A nu bereikt word als de voeding in stand-by staat, bij 50% belasting of 100% belasting dat weet ik niet. En als ik 120W zou gebruik zo dat maar een stroom zijn van 0.5A. Maar ik weet wel dat in het meest ongunstige geval de stroom 1.1A kan worden. En dat mijn zekering minimaal 2A moet zijn maar waarschijnlijk nog iets hoger ivm inrusch bij het inschakelen.