Kondensatorbank richtig dimensionieren: µF & kVAR für Leistungsfaktorkorrektur berechnen
Richtige Kondensatorbank-Größe in kVAR und µF für PFC bestimmen – 3 Methoden
Viele Anfragen erreichten uns mit der Bitte um eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Berechnung der passenden Kondensatorbank in kVAR und Mikrofarad für Leistungsfaktorkorrektur (PFC) in Ein- und Drehstromnetzen. Hier zeigen wir drei Methoden mit Rechenbeispielen.
Kondensatorwert in kVAR berechnen
Beispiel 1: 3-phasiger 5 kW Asynchronmotor, cos φ = 0,75 → 0,90
Lösung 1: Tabellenmethode (Multiplikator)
- Motorleistung P = 5 kW
- Tabellen-Multiplikator (0,75 → 0,90) = 0,398
- QC = 5 kW × 0,398 = 1,99 kVAR
- Pro Phase (Stern): 1,99 / 3 = 0,663 kVAR
Lösung 2: Klassische Berechnung (tan φ)
- P = 5 kW
- cos φ₁ = 0,75 → φ₁ = 41,41° → tan φ₁ = 0,8819
- cos φ₂ = 0,90 → φ₂ = 25,84° → tan φ₂ = 0,4843
- QC = P × (tan φ₁ – tan φ₂) = 5 × (0,8819 – 0,4843) = 1,99 kVAR
- Pro Phase: 0,663 kVAR
Hinweis: Am Ende des Artikels finden Sie Tabellen für kVAR- und µF-Dimensionierung.
Beispiel 2: Generator liefert 650 kW bei cos φ = 0,65 → auf 1,0 heben
Lösung 1: Tabellenmethode
- P = 650 kW
- Multiplikator (0,65 → 1,0) = 1,169
- QC = 650 × 1,169 = 759,85 kVAR
Scheinleistung S = P / cos φ = 650 / 0,65 = 1000 kVA.
Bei cos φ = 1,0: Pmax = 1000 × 1 = 1000 kW.
Zusätzliche Wirkleistung: 350 kW bei gleicher Scheinleistung!
Lösung 2: Klassische Berechnung
- φ₁ = 49,45° → tan φ₁ = 1,169
- φ₂ = 0° → tan φ₂ = 0
- QC = 650 × (1,169 – 0) = 759,85 kVAR
Kondensatorwert in µF & kVAR berechnen
Beispiel 3: 1-phasiger Motor 500 V, 50 A, cos φ = 0,86 → 0,94
(1) Erforderliche kVAR
P = U × I × cos φ = 500 × 50 × 0,86 = 21,5 kW
Tabellenmethode: Multiplikator (0,86 → 0,94) = 0,230 → QC = 21,5 × 0,230 = 4,95 kVAR
Berechnung: φ₁=30,68° (tan=0,593), φ₂=19,94° (tan=0,363) → QC = 21,5 × (0,593–0,363) = 4,95 kVAR
(2) Erforderliche Kapazität in µF
Formel: C [µF] = QC [kVAR] × 10⁹ / (2π × f × U²)
C = 4,95 × 10⁹ / (2π × 50 × 500²) = 52,6 µF (Tabellenmethode)
Alternative Herleitung über Strom:
IC = U × 2πfC → kVAR = (U × IC)/1000 → C = 78,2 µF (leichte Abweichung durch Rundung)
Beispiel 4: 1 kW Last, cos φ = 0,71 → 0,97 an 208 V / 60 Hz
Multiplikator (0,71 → 0,97) = 0,741 → QC = 1 × 0,741 = 0,741 kVAR = 741 VAR
IC = QC/U = 741/208 = 3,56 A
XC = U/IC = 208/3,56 = 58,4 Ω
C = 1/(2πfXC) = 1/(2π×60×58,4) = 45,4 µF
Umrechnungsformeln: kVAR ↔ µF
kVAR → µF (Kapazität berechnen)
- C [F] = QC [kVAR] × 10³ / (2π f U²)
- C [µF] = QC [kVAR] × 10⁹ / (2π f U²)
- C [µF] = 159,155 × 10⁶ × QC [kVAR] / (f U²)
µF → kVAR (Blindleistung berechnen)
- Q [VAR] = C [µF] × 2π f U² × 10⁻⁶
- Q [kVAR] = C [µF] × 2π f U² × 10⁻⁹
- Q [kVAR] = C [µF] × f U² / (159,155 × 10⁶)
- Q [MVAR] = C [µF] × 2π f U² × 10⁻¹²
Legende: C = Kapazität (µF), Q = Blindleistung (VAR/kVAR), f = Frequenz (Hz), U = Spannung (V)
Wichtige Grundformeln der PFC
Wirkleistung P (kW)
- P = S × cos φ
- P = PS × 0,746 / η (PS = Motorleistung in PS)
- P = √(S² – Q²)
- 1-phasig: P = U × I × cos φ
- 3-phasig (Leiter-Leiter): P = √3 × U × I × cos φ
- 3-phasig (Leiter-Null): P = 3 × U × I × cos φ
Scheinleistung S (kVA)
- S = √(P² + Q²)
- S = P / cos φ
Blindleistung Q (kVAR)
- Q = √(S² – P²)
- Q = C × 2π f U²
Leistungsfaktor cos φ (0,1 – 1,0)
- 1-phasig: cos φ = P / (U I)
- 3-phasig L-L: cos φ = P / (√3 U I)
- 3-phasig L-N: cos φ = P / (3 U I)
- Allgemein: cos φ = P / S = kW / kVA = R / Z
- XC = 1 / (2π f C)
- IC = U / XC
Online-Rechner für PFC & Kondensatorbank
- µF → kVAR Rechner
- kVAR → Farad Rechner
- Kondensatorbank kVAR & µF Rechner
- Leistungsfaktorkorrektur Rechner (µF & kVAR)
- µF ↔ kVAR Umrechner für PFC
Kondensator-Dimensionierungstabellen für PFC
Mit der Korrekturtabelle lässt sich der Multiplikator für gewünschte cos φ-Verbesserung direkt ablesen. Beispiel: cos φ 0,6 → 0,98 → Multiplikator 1,030. Mit P (kW) multiplizieren → benötigte kVAR.
P (W) = U (V) × I (A) × cos φ₁
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