Wechselstrom und Leistung

Fast alle Kälte- und Klimageräte bis etwa 3 kW hängen am Einphasenwechselstromnetz mit 230 V und 50 Hz. Die Spannung ändert ihre Richtung hundertmal in der Sekunde; eine volle Schwingung dauert 20 ms. Die Angabe 230 V ist der Effektivwert. Er erzeugt in einem Heizwiderstand dieselbe Wärme wie eine Gleichspannung von 230 V. Der Scheitelwert liegt mit rund 325 V deutlich höher und ist für Isolierungen und Kondensatoren wichtig.

An einem ohmschen Verbraucher wie der Abtauheizung verlaufen Strom und Spannung gleichzeitig. Motoren von Verdichtern und Lüftern sowie die Spulen von Magnetventilen brauchen dagegen ein Magnetfeld. Der Strom eilt der Spannung nach, und ein Teil der Leistung pendelt als Blindleistung zwischen Netz und Gerät. Man unterscheidet deshalb drei Leistungen: die Wirkleistung $P$ in Watt wird tatsächlich in Kälte, Wärme oder Bewegung umgesetzt, die Blindleistung $Q$ in var baut das Magnetfeld auf, und die Scheinleistung $S$ in VA ist das Produkt aus Spannung und Strom. Das Verhältnis $P/S$ heißt Leistungsfaktor $\cos \phi$.

Für die Praxis heißt das: Der Strom, den Leitung und Schutzorgan tragen müssen, hängt von der Scheinleistung ab. Bei gleicher Wirkleistung fließt bei schlechtem Leistungsfaktor mehr Strom. Die Energiekosten hängen dagegen nur von der Wirkleistung und der Laufzeit ab. Weil Verdichter takten, rechnet man mit der tatsächlichen Laufzeit und nicht mit 24 Stunden am Tag.