Formelsammlung für den Kälteanlagenbauer - Andreas … Kaelte_Klima... · Formelsammlung für den Kälteanlagenbauer Seite 1 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

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  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 0 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Kltetechnik

    Elektrotechnik

    h

    log p

    3

    1

    2

    4

    4

    1 2

    L1

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 1 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Umrechnung von C auf K erfolgt ohne Kommastelle, also: T = + 273

    A. Kltetechnik

    Wirkt auf eine Masse m eine Beschleunigung a, so entsteht eine Kraft F, deren Gre durch folgende Formel beschrieben wird:

    amF = in 2s

    mkg , Newton N

    Speziell gilt fr die Erdbeschleunigung mit der Gre

    81,9s

    mg =

    gmFg =

    Wirkt eine Kraft F auf eine Flche A so erzeugt sie einen Druck p:

    A

    Fp = Pa

    m

    N =

    (Pascal)

    Druckverlust am E-Ventil

    E Ventil c o hydrop p p p = E Ventil c o hydrop p p p = + Fr die Kraftbersetzung gilt:

    1221

    2

    2

    1

    1 AFAFoderA

    F

    A

    F ==

    hp g h= = (rho) ist die Dichte der Flssigkeit in 3m

    kg

    g ist die Erdbeschleunigung in s

    m

    h ist die Hhe der Flssigkeitssule Fr Wasser gilt: 10m Wassersule entsprechen dem Druck von 1 bar.

    Fr Wasser erhlt man 33

    10001m

    kgoder

    dm

    kg=

    Arbeit und Leistung

    sFW = F ist die Kraft in Newton N, s ist der Weg in Meter m

    t

    WP = P fr die Leistung, t fr die Zeit in Sekunden, W fr die Arbeit in Joule

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 2 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Masse, Volumen

    = Vm Einheit 3m

    kgoder Einheit

    3dm

    kg

    Bei Gasen spielt auch der Kehrwert der Dichte eine Rolle. Diese Gre heit das spezifische Volumen v.

    1=v in

    kg

    dmoder

    kg

    m 33

    Berechnet man die Masse eines Gases mit Hilfe des spezifischen Volumens v gilt:

    v

    Vm = oder durch Umstellen nach V: vmV =

    Als Massenstrom m& gilt die pro Zeit bewegte Masse m, also s

    kg

    t

    mm in=&

    Gleiches gilt fr den Volumenstrom V& , also h

    moder

    s

    min

    t

    VV

    33

    =&

    AtmungQ % m c T m c= + m fr die Masse in kg, c in Kkg

    kJ

    und T in K.

    t

    QQ =& oder auch TcmQ = && Als Einheit entsteht die Gre

    s

    kJ wobei gilt 1

    s

    kJ = 1 kW

    Wrmemenge zur Abkhlung des Khlgutes Q m c T= m ist die Masse des Khlgutes, ca ist ihre spez. Wrmekapazitt vor

    dem Erstarren, T ist die Temperaturdifferenz zwischen Beschickungstemperatur und der Erstarrungstemperatur in K

    Tc

    Qm c

    =

    &

    & in h

    kg c spez. Wrmekapazitt von Wasser = 4,19

    Kkg

    kJ

    Q m s= s ist die spezifische Schmelzwrme in kg

    kJ

    w wQ m c T= cw ist die spez. Wrmekapazitt nach dem Erstarren, T ist die

    Temperaturdifferenz zwischen Erstarrungstemperatur und der Endtemperatur des Khlgutes

    Q m r= r ist die spez. Verdampfungswrme in kg

    kJ

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 3 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    TkAQ =& A ist die Flche in m, k der Wrmedurchgangskoeffizient

    in Km

    W

    und T die Temperaturdifferenz zwischen den Wandseiten in K.

    Gasgesetze

    allgem. Gasgesetz 2

    22

    1

    11

    T

    Vp

    T

    Vp =

    = konstant

    Als Zustandsgren fr Gase bezeichnet man: Die Temperatur T Den Druck p Das Volumen V Das Produkt dieser 3 Gren ist konstant. Lt man jeweils eine dieser Gren fest, dann ndern sich die verbleibenden Gren nach folgenden Gesetzmigkeiten: a. isobare Zustandsnderungen (Druck p bleibt konstant)

    2

    2

    1

    1

    T

    V

    T

    V= Der Index 1 bezieht sich auf die Werte im Zustand 1,

    entsprechend der Index 2 auf den Zustand 2 b. isotherme Zustandsnderungen (Temperatur bleibt konstant)

    2211 VpVp = c. isochore Zustandsnderungen (Volumen bleibt konstant)

    2

    2

    1

    1

    T

    p

    T

    p=

    Zustandsnderungen, bei denen keine Wrmezufuhr oder Abgabe erfolgt, heien isentrope Zustandsnderungen. Bei solchen nderungen bleibt die Entropie s konstant.

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 4 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    3. h, log p Diagramm

    h

    Log p

    3

    1

    2

    4

    Klteleistung:

    0410 )( qmhhmQ == &&& m& ist der Massenstrom des Kltemittels in s

    kg

    h1 h4 ist die Enthalpiedifferenz vom Eintritt des

    410 hhq = volumetrische Klteleistung q0vol

    1

    41

    1

    00 v

    hh

    v

    qq vol

    == v1 ist dabei das spezifische Volumen des Saugdampfes

    im Zustand 1 am Verdichtereingang

    Die Einheit von q0vol ist m

    kJ

    == volgeovol qVqVQ 000 &&& V& ist der Volumenstrom, der vom Verdichter

    q0vol in m

    kJ

    geoV

    V&

    &

    = = (Lambda)

    604

    2

    = nsdzVgeo

    & in h

    m

    4 1: Im Verdampfer; wobei 1 bereits Verdichtereingang ist 1 2: Im Verdichter 2 3: Im Verflssiger 3 4: Im E-Ventil Alle auenliegende Punkte werden ohne Striche benannt.

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 5 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    z Zylinderzahl d Zylinderdurchmesser in m s Hublnge in m n Drehzahl in min-1 60 Anpassungsfaktor in min/h

    Verdichterleistung P )( 12 hhmP = & in kW

    Verluste wegen i

    Pab Pzu

    el m i

    Motor- verluste

    Verdichter- verluste

    )( 32 hhmQc = && in kW = (eta)

    Zweistufige Verdichtung

    z

    cz

    p

    p

    p

    p =0

    p0 Verdampfungsdruck, pc Verflssigungsdruck, pz Zwischendruck

    aufgelst nach pz erhlt man cz ppp = 0

    Beleuchtungswrme

    1000

    3600= tPQLampe& P in W und t in h/d gibt mit dem Faktor 3,6 :d

    kJ

    Personenwrme

    tqnQPersonen =& n: Anzahl der Personen, t durchschnittliche tgliche

    Aufenthaltszeit in d

    h und q Wrmemenge pro Person in

    h

    kJ

    Als Erfahrungswerte fr q in h

    kJ gelten:

    Ruhend, sitzend 420 Leichte Arbeit 500 Werkarbeit 840 Schwere Arbeit 1600

    Pis Die aus dem h, log p Diagramm ermittelte Leistung Pi kann durch Division mit den einzelnen Wirkungsgraden zur Ermittlung der Anschlussleistung benutzt werden:

    elmi

    iszu

    PP

    =

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    Seite 6 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    6,3= tPQVentilator& P Ventilatorleistung in W, t die Einschaltzeit in d

    h

    Lufterneuerungswrme

    nVhmQLuft == && m& ist der Massenstrom der Luft, h die Enthalpie-

    differenz zwischen Lufteintrittszustand und Endzustand.

    100021 xxqmQEis

    = && m& ist der Massenstrom der Luft in d

    kg

    q ist die Schmelzwrme des Eises mit 335kg

    kJ

    x1, x2 sind die Wassergehalte der Luft in kg

    g

    )273(1000 0

    212 TKc

    xxmQ EisEis

    = && Eisc ist die spez. Wrmekapazitt des

    Eises = 2,1 Kkg

    kJ

    , x1, x2 in

    kg

    g

    Und T0 die Verdampfertemperatur in K

    Abtauwrme

    6,3= tPQHeiz& P fr Heizleistung in W, t fr Abtauzeit in h/d

    36000 =

    lauf

    ges

    t

    QQ

    && gesQ& in d

    kJ und die Laufzeit lauft in d

    h liefert die Einheit kW

    5. Verdampferberechnung

    mTkAQ =0& A Verdampferoberflche in m

    k Wrmedurchgangskoeffizient in Km

    W

    mT Temp.differenz zwischen Lufteintritts- und Austrittstemperatur am Verdampfer

    0410 )( qmhhmQ == &&& m& ist der Massenstrom des Kltemittels in s

    kg

    h1 h4 ist die Enthalpiedifferenz vom Eintritt des

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 7 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    2

    1

    21

    lnT

    TTT

    Tm

    = in K mT ist eigentlich die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz:

    1T : Temp.-Differenz zwischen Verdampfereintrittstemperatur und Verdampfungstemperatur 2T : Temp.-Differenz zwischen Verdampferaustrittstemperatur und Verdampfungstemperatur

    6. Verflssigerberechnung

    Weitgehend gelten die Formeln, die schon in der Verdampferberechnung stehen:

    mc TkAQ =& A Verflssigeroberflche in m

    k Wrmedurchgangskoeffizient in Km

    W

    mT Temp.differenz zwischen Lufteintritts- und Austrittstemperatur am Verflssiger

    ic PQhhmQ +== 032 )( &&& m& ist der Massenstrom des Kltemittels in s

    kg

    h1 h4 ist die Enthalpiedifferenz vom Eintritt des

    Kltemittels bis zum Ausgang des Verflssigers in kg

    kJ

    ldd

    nbanA +

    = 2

    21

    n1 Anzahl der Lamellen a Lamellenlnge in m b Lamellenbreite in m n2 Anzahl der Lamellenbohrungen d Durchmesser der Bohrungen in m l Gesamtrohrlnge in m Bestimmen der Gesamtrohrlnge

    =

    d

    Al l Rohrlnge in m

    A Verflssigeroberflche in m d Rohrdurchmesser in m

    Bestimmen des Luftvolumenstromes:

    Tc

    QV cL

    =&

    & in h

    moder

    h

    QV cL

    =&

    & in h

    m

    h Enthalpiedifferenz zwischen Lufteintritt und Austritt in kg

    kJ

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 8 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    T Temperaturdifferenz zwischen Lufteintritt und Austritt in K

    Dichte der Luft in m

    kg

    c spezifische Wrmekapazitt der Luft = Kkg

    kJ

    1

    Ventilatorleistung:

    pVP LVent

    =&

    . in W LV& in s

    m p Druckdifferenz in Pa

    Gesamtwirkungsgrad etwa 0,5 bis 0,8

    7. Berechnen des E-Ventils

    Oft werden die Druckverluste auch in Temperaturdifferenzen umgewandelt und direkt in K angegeben. Druckabfall in geraden Leitungen:

    (1) 2

    w

    d

    lp = in Pa Rohrreibungskoeffizient (Cu = 0,03, Stahl = 0,04)

    l Rohrlnge in m d Rohrdurchmesser in m Dichte des Mediums in kg/m w Strmungsgeschwindigkeit in m/s Bei steigenden Flssigkeitsleitungen ist zustzlich der hydrostatische Druckverlust zu addieren.

    hgph = ist die Dichte der Flssigkeit in 3mkg

    g ist die Erdbeschleunigung in s

    m

    h ist die Hhe der Flssigkeitssule Bei fallenden Druckleitungen ist dieser Wert vom Druckverlust abzuziehen. Rohrleitungsdurchmesser

    km

    im v 4

    dw

    =

    &

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    Seite 9 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Geschwindigkeit in Leitungen

    km

    i

    m v 4w

    d

    =

    &

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    Seite 10 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    8.2. Auswahl nach Strmungsgeschwindigkeiten

    Mittlere Werte aus diesen Bereichen benutzt man, um die Rohrdurchmesser zu bestimmen. Berechnen des Kltemittelvolumenstromes

    36000

    0 =q

    Qm

    &

    & in h

    kg und 0Q& in kW 0q in kg

    kJ

    Saugleitung

    11

    vmm

    VSaug == &&

    &

    in

    h

    m und m& in

    h

    kg 1 Dichte am Saugstutzen

    in m

    kg oder 1v das spez. Volumen in kg

    m

    Druckleitung

    22

    vmm

    VDruck == &&

    &

    in

    h

    m und m& in

    h

    kg 2 Dichte am Druckstutzen

    in m

    kg oder 2v das spez. Volumen in kg

    m

    Flssigkeitsleitung

    33

    vmm

    VFlssig == &&

    &

    in

    h

    m und m& in

    h

    kg 3 Dichte am

    Ausgang des Verflssigers in m

    kg oder 3v das spez.

    Volumen in kg

    m

    Achtung: Die Dichte des flssigen Kltemittels ist vielfach in dm

    kg angegeben. Dann muss

    dieser Zahlenwert mit dem Faktor 1000 multipliziert werden.

    Also:

    1000

    1m

    kg

    dm

    kg =

    Saugleitung: 4 12 m/s Druckleitung: 8 15 m/s Flssigkeitsleitung: 0,5 1 m/s

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    Seite 11 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Bestimmen des Rohrquerschnittes

    3600=

    w

    VA

    &

    in m V& in h

    m und die Fliegeschwindigkeit w in

    s

    m

    fr w ist jeweils ein Mittelwert einzusetzen

    3600

    44

    ==

    w

    VAd

    &

    in m V& in h

    m und die Fliegeschwindigkeit

    w in s

    m

    3600

    4

    3600 =

    =

    d

    V

    A

    Vw

    &&

    in s

    m A in m V& in

    h

    m, d in m

    2

    w

    d

    lp = in Pa Rohrreibungskoeffizient (Cu = 0,03, Stahl = 0,04)

    l Rohrlnge in m d Rohrdurchmesser in m Dichte des Mediums in kg/m w Strmungsgeschwindigkeit in m/s

    9. Kltezahlen

    Kltezahl nach Carnot:

    (1) 0TT

    T

    c

    cc

    = cT : Verflssigungstemperatur in K = (epsilon)

    0T : Verdampfungstemperatur in K Die Carnotsche Kltezahl kann in einer realen Anlage nie erreicht werden.

    (2) 1'2

    41

    hh

    hhis

    = isentrope oder ideale Kltezahl

    Die h-Werte sind die Enthalpien der zugehrigen Punkte im h, log p - Diagramm

    (3) 12

    41

    hh

    hhi

    = praktische oder indizierte Kltezahl

    Die so ermittelten Zahlen haben keine Einheit. Sie geben an, welche Klteleistung pro kW eingesetzter Antriebsleistung mglich ist.

    (4) c

    iG

    = G heit der Gtegrad und beurteilt den tatschlichen

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 12 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    10. Flchen und Krperberechnungen

    Rechtecke: baA = a, b Seitenlngen

    Dreiecke: hg

    A =2

    g: Grundseite, h Hhe auf g

    Trapez: hba

    A +=2

    a, b: die parallelen Seiten, h Abstand von

    a bis b

    Kreis: 4

    = dA d: Durchmesser des Kreises

    = dU

    Kreisring: 4

    )( = dDA D: uerer Durchmesser, d innerer

    Durchmesser Wrfel: aV = a: Kantenlnge 6 aO = Quader: hbaV = a,b: Seitenlngen der Grundflche, h: Hhe des Quaders )(2 hbhabaO ++=

    Zylinder: hd

    V =4

    d: Durchmesser des Zylinders

    h: Hhe des Zylinders

    hdd

    O += 2

    O ist die Oberflche des Zylinders mit Boden und Deckel

    Rohr: lsd

    V a =4

    )2( ad Auendurchmesser,

    s Wandstrke V Innenvolumen des Rohres sldV acu = cuV Volumen des Kupfers l ist die Lnge des Rohres

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 13 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    B. Elektrotechnik

    1. Gleichstrom

    Grundlagen

    Stromdichte: A

    IJ = in

    mm

    A I Stromstrke in A

    A Querschnitt in mm Elektrische Ladung: tIQ = in As I Stromstrke in A t Zeit in s Ohmsches Gesetz: IRU = U Spannung in V I Stromstrke in A R Widerstand in

    R

    UI =

    I

    UR =

    Leiterwider- A

    lR

    = in spez. Widerstand in m

    mm

    stand l Leiterlnge in m A Leiterquerschnitt in mm

    A

    lR

    =

    in spez. Leitfhigkeit in

    mm

    m

    1= Cu = 56 mmm

    = (kappa)

    Widerstand und Temperatur = kaltRR in R Widerstandsnderung in kaltwarm RRR = in Temperaturnderung in K

    = (teta)

    += kaltkaltwarm RRR in Temperaturbeiwert in 1/K Der Temperaturbeiwert eines Werkstoffes gibt an, um welchen Wert sich der Widerstand des Werkstoffes sich je Ohm erhht, wenn die Temperatur um 1K steigt.

    Fr Kupfer gilt KCu1

    0039,0= = (alpha)

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 14 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Elektr. Leistung IUP = in W U Spannung am Widerstand in V

    I Stromstrke durch den Widerstand in A

    R

    UP

    = in W R Widerst

    Elektr. Arbeit tPW = in Ws P Leistung in W RIP = in W t Zeit in s Bei greren Leistungen wird die Leistung in kW und die Zeit in Stunden h angegeben. Die Einheit der Arbeit wird dann Kilowattstunden kWh. JJouleWs 111 == WskWh 00060031 = Verlustleistung

    A

    lRl

    =2

    in Verluste auf der Leitung entstehen bei Hin- und

    Rckleitung. Deshalb muss die Leitungslnge doppelt genommen werden.

    lRR

    UI

    += I ist der Strom, der sich einstellt, wenn zu dem

    Verbraucherwiderstand R der Leitungswiderstand aus Hin- und Rckleitung addiert wird

    A

    lIPv

    =2

    in W 2 l In cos

    qUv

    = 3 l In cosqUv

    = = (phi)

    Gertewiderstand berechnen:

    P

    UR

    = R Gertewiderstand, P Nennleistung, U Nennspannung

    Leitungswiderstand und Strom berechnen:

    A

    lRl

    =2

    und lRR

    UI

    +=

    Gerteleistung berechnen:

    RIPGert =

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    Seite 15 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Reihen- und Parallelschaltungen von Widerstnden

    Reihenschaltung:

    I

    U3 U2 U1

    R1 R2 R3

    U

    Am grten Einzelwiderstand liegt die hchste Teilspannung. Durch alle Widerstnde einer Reihenschaltung fliet derselbe Strom I. Parallelschaltung:

    I3 R3

    I2 R2

    I1 R1 U

    Die Spannung an jedem Teilwiderstand ist gleich gro. Durch den kleinsten Widerstand fliet der grte Strom.

    Speziell fr 2 Widerstnde gilt: 21

    21

    RR

    RRRg +

    =

    Der Kondensator

    U

    Qc = in F Farad c Kapazitt des Kondensators

    Q Ladungsmenge in As U Spannung am Kondensator in V

    d

    Ac r = 0 0 elektrische Feldkonstante

    Vm

    As120 1085,8

    =

    A Plattenflche in m d Plattenabstand (Isolierstoffdicke) in m r Dielektrizittszahl

    321 UUUU ++=

    321 RRRRg ++=

    321 IIII ++=

    321

    1111

    RRRRg++=

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    Seite 16 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Schaltungen mit Kondensatoren Die Spannung am Kondensator steigt beim Laden des Kondensators von Null auf den Wert U der Eingangs- spannung. Der Ladestrom ist beim Einschalten nur durch den Widerstand begrenzt, dann sinkt er gegen Null. Bei parallelgeschalteten Kondensatoren addieren sich ihre Kapazitten. ...321 +++= ccccges Speziell fr 2 Kondensatoren gilt:

    ...1111

    321

    +++=ccccges

    21

    21

    cc

    cccges +

    =

    Die Spule

    Einheit von L [ ] HA

    sVL == H: Henri

    t

    ILU ind

    =t

    I

    ist die nderung der Stromstrke in einem Zeitraum

    tNU ind

    = N Windungszahl der Spule magnetischer Fluss in Vs = (Phi)

    zvlBU ind = B magnetische Flussdichte in m

    Vs

    l Lnge der Leiterschleife in m

    v Geschwindigkeit der Leiterbewegung in s

    m

    z Anzahl der Windungen

    2. Wechselstrom

    Der Wechselstrom entsteht durch Induktion in einer Leiterschleife, die in einer Drehbewegung durch ein Magnetfeld bewegt wird. Kenngren:

    f= 2 Kreisfrequenz in 1/s = (omega) f Frequenz in 1/s oder Hz

    R C

    U

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 17 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Tf

    1= T Periodendauer in s

    )sin()( tUtu = )(tu Momentanwert der Spannung fr eine Zeit t U Scheitelwert der sinusfrmigen Spannung Kreisfrequenz in 1/s

    2

    UU eff = effU heit Effektivwert der Wechselspannung

    Transformatorgesetze:

    Die Spannungen am Kondensator verhalten sich umgekehrt wie ihre Strme. bersetzungsverhltnis

    I

    I

    U

    U==

    1

    2

    2

    1

    N1 Windungszahl der Primrseite

    2

    1

    2

    1

    N

    N

    U

    U=

    1

    2

    2

    1

    N

    N

    I

    I= N2 Windungszahl der Sekundrseite

    Wechselstromwiderstnde

    IRU = IUP = Zwischen Strom und Spannung gibt es keine Phasenverschiebung. Kondensatoren:

    cX c

    =

    1 Xc Blindwiderstand des Kondensators (kapazitiver Blindwiderstand) in

    Kreisfrequenz in 1/s c Kapazitt des Kondensators in F (Farad)

    Am Kondensator eilt der Strom um 90 der Spannung voraus. Die am Kondensator entstehende Leistung heit kapazitive Blindleistung Qc.

    ccc

    c

    c

    cc XIX

    U

    I

    UQ === 2

    2

    in var (volt-ampere-reaktiv) oder auch in Watt W

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 18 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Spulen:

    LX L = XL Blindwiderstand derSpule (indukttiver Blindwiderstand) in Kreisfrequenz in 1/s L Induktivitt der Spule in H (Henri)

    An Spulen eilt die Spannung um 90 dem Strom voraus. Die an der Spule entstehende Leistung heit induktive Blindleistung QL

    (11) LLL

    L

    L

    LL XIX

    U

    I

    UQ === 2

    2

    in var (volt-ampere-reaktiv) oder auch in Watt W

    Reihenschaltung von Widerstand und Kondensator

    Scheinwiderstand Z: I

    UZ = in

    Zeigerdiagramm der Spannungen

    22 cR UUU += 2 cR UUU =

    U

    U R=cos cos= UU R

    Zeigerdiagramm der Widerstnde

    2 cXRZ += 2 cXRZ +=

    C

    X c =

    1

    Z

    R=cos

    Zeigerdiagramm der Leistungen

    2 cQPS += IU

    S = in VA Voltampere

    S

    P=cos cos= SP

    cos heit auch Leistungsfaktor.

    U

    UR UC

    U

    Uc

    UR

    Z

    Xc

    R

    S

    Qc

    P

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 19 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Im Zeigerdiagramm subtrahiert sich die kapazitive Blindleistung von der induktiven Blindleistung.

    ( )neualtc PQ tantan = Qc : Die zur Kompensation bentigte kap. Blindleistung P : Die Wirkleistung des Motors in W alt: Phasenverschiebung ohne Kondensator neu: Phasenverschiebung mit Kondensator

    Nach dem Festlegen der bentigten Blindleistung berechnet sich die Kapazitt des Kondensators:

    3. Drehstrom

    32,1

    ,1LL

    NL

    UU = ,d.h. die Spannungen im normalen Stromnetz sind damit 400V und

    VV

    2303

    400

    Die Sternschaltung Y

    IStr

    alt

    neu

    UStr

    QL

    Qc

    Q=QL-Qc

    P

    S

    L1 L2 L3 N

    I R

    UAu

    Faradfr Fin 22 fU

    QC c

    =

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 20 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Bei der Sternschaltung gilt:

    II Str = und 3

    UU Str = Auenleitergren immer ohne Index

    Str

    Str

    I

    UR =

    Fr die Wirkleistung der gesamten Schaltung gilt: 33 == IUPoderIUP StrStr Befinden sich an Stelle der Wirkwiderstnde Scheinwiderstnde, wie z.B. die Wicklungstrnge bei Motoren, dann muss die Phasenverschiebung zustzlich bercksichtigt werden.

    2223cos3 QPSundIUSoderIUP +=== Der N-Leiter wird bei symetrischer Belastung nicht gebraucht. Der Summenstrom im Sternpunkt wird Null. Bei Strungen wie Ausfall eines Auenleiters oder Ausfall eines Widerstandes ergeben sich allerdings unterschiedliche Restleistungen.

    Strungen ohne N-Leiter bei Y-Schaltung a. Ausfall eines Auenleiters L3

    Ersatzschaltung:

    R

    UI

    R

    UP

    22

    2

    ==

    Die Leistung geht auf dieHlfte zurck. Bei Ausfall eines weiteren Auenleiters ist keine Leistung mehr vorhanden. b. Ausfall eines Widerstandes Es ergibt sich die gleiche Schaltung wie in a. und damit auch die gleichen Formeln.

    Strungen mit N-Leiter bei Y-Schaltung a. Ausfall eines Auenleiters L3

    Ersatzschaltung: L1 L2

    N

    R R

    Die Spannung und der Strom in den restlichen Widerstnden ndert sich nicht.

    vorherPP = 32

    Die Leistung geht nur um ein Drittel zurck. Bei Ausfall von 2 Auenleitern

    vorherPP = 31

    b. Ausfall von Widerstnden Es ergibt sich die gleiche Schaltung wie in a. und damit auch die gleichen Formeln.

    L1 L2

    Rges =2 R

    U=400V

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 21 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Die - Schaltung

    UU Str = StrI

    UR =

    3

    IIStr =

    Fr die Wirkleistung der gesamten Schaltung gilt:

    33 == IUPoderIUP StrStr

    Befinden sich an Stelle der Wirkwiderstnde Scheinwiderstnde, wie z.B. die Wicklungsstrnge bei Motoren, dann muss die Phasenverschiebung zustzlich bercksichtigt werden.

    2223cos3 QPSundIUSoderIUP +===

    L1 L2 L3

    I

    IStr UStr

    U U

  • Formelsammlung fr den Klteanlagenbauer

    Seite 22 von 23 Ausgedruckt am: 28.01.2012

    Der N-Leiter wird bei der - Schaltung nicht gebraucht

    vorherStrung PP = 32

    Die Strombelastung in den Auenleitern ndert sich:

    Vorher war die Stromstrke: 3=R

    UI

    Nachher in L1 und L2 :R

    UI Strung =

    In L3 ergibt sich nicht die Summe der beiden Strme, sondern wegen der Phasenverschiebung wird auch dieser Strom so gro wie in L1 und L2

    L1 L2 L3

    a. Strungen bei Ausfall eines Auenleiters L3 Es ergibt sich folgende Ersatzschaltung L 1 L 2 U = 4 00 V

    RRR

    RRR g es 3

    2

    2

    2 =+=

    b. Strung durch Ausflle von Widerstnden Wenn 1 Widerstand ausfllt, ndert sich fr die beiden anderen Widerstnde nichts.

    Bei Ausfall eines weiteren Widerstandes sinkt die Leistung um ein weiteres Drittel

    auf vorherPP = 31

    RRR

    RRRges 3

    2

    2

    2 =+=

    R

    U

    R

    UPStrung

    22

    2

    3

    3

    2==

    vorherStrung PP = 21

    vorherStrung PP = 32

    Die Strombelastung in den Auenleitern ndert sich:

    Vorher war die Stromstrke: 3=R

    UI

    Nachher in L1 und L2 :R

    UI Strung =

    In L3 ergibt sich nicht die Summe der beiden Strme, sondern wegen der Phasenverschiebung wird auch dieser Strom so gro wie in L1 und L2

    L1 L2 L3