Installierte Leistung (kW)

Die installierte Leistung ist die Summe der Bemessungsleistungen aller Verbraucher der Anlage. In der Praxis entspricht dies aber nicht der bereitzustellenden Leistung.

Installierte Leistung (kW)

Bei den meisten Elektrogeräten und elektrischen Betriebsmitteln ist die Bemessungsleistung P_r angegeben. Die installierte Leistung ist die Summe der Bemessungsleistungen aller Verbraucher der Anlage. In der Praxis ist dies aber nicht die bereitzustellende Leistung. Bei Elektromotoren bezieht sich die Leistungsangabe auf die an der Welle zur Verfügung gestellte Leistung. Es ist offensichtlich, dass mehr zugeführte Energie benötigt wird.

Mit Vorschaltgeräten kombinierte Leuchtstoff- und Entladungslampen sind weitere Fallbeispiele, in denen die auf dem Betriebsmittel angegebene Bemessungsleistung niedriger ist, als die tatsächlich von Lampe inkl. Vorschaltgerät benötigte Energie.

Methodische Ansätze zur Ermittlung der tatsächlichen Leistungsaufnahme von Motoren und Leuchtmitteln finden Sie in Abschnitt 3 dieses Kapitels.

Den Leistungsbedarf in kW benötigen Sie zur korrekten Auswahl der Bemessungsleistung von Generatorsätzen oder Batterien sowie für Anwendungsfälle, in denen die spezifischen Anforderungen von Antriebsmaschinen zu berücksichtigen sind. Signifikante Größe bei der Energieversorgung über ein öffentliches NS-Netz oder über Verteiltransformatoren ist die Scheinleistung in kVA.

Installierte Scheinleistung (kVA)

Als installierte Scheinleistung gilt üblicherweise die rechnerische Summe aller einzelnen Scheinleistungen in kVA. Die bereitzustellende maximale Bemessungsscheinleistung ist allerdings nicht gleich der installierten Gesamtscheinleistung.

Als installierte Scheinleistung gilt üblicherweise die rechnerische Summe aller einzelnen Scheinleistungen in kVA. Die bereitzustellende maximale Bemessungsscheinleistung ist allerdings nicht gleich der installierten Gesamtscheinleistung.

Der Scheinleistungsbedarf eines Verbrauchers (auch eines einfachen Haushaltsgerätes) ergibt sich aus seiner Bemessungsleistung (mit den eingangs erwähnten Korrekturfaktoren für Motoren usw.) in Kombination mit den folgenden Koeffizienten:

η = dem Wirkungsgrad = Ausgangsleistung in kW / Eingangsleistung in kW

cos φ = dem Leistungsfaktor = Wirkleistung in kW / Scheinleistung in kVA

Der Scheinleistungsbedarf in kVA des Verbrauchers:

bei dreiphasiger symmetrischer Last, wobei U_r die Bemessungsspannung an den Klemmen der jeweiligen Betriebsmittel ist.

Sie werden evtl. feststellen, dass die Gesamtscheinleistung strenggenommen nicht der Summe der berechneten Scheinleistungen der einzelnen Verbraucher entspricht (es sei denn, alle Verbraucher hätten denselben Leistungsfaktor). Dieser methodische Ansatz ist allerdings üblich und führt zu einem Scheinleistungswert, der den authentischen Wert um eine akzeptable „Planungsmarge“ überschreitet.

Wenn einige oder alle Verbraucherkenndaten nicht bekannt sind, lässt sich mit Hilfe der in Abb. A9 (s. nächste Seite) aufgeführten Werte eine sehr genaue Näherung an den VA-Bedarf realisieren (Einzellasten sind in der Regel zu klein, als dass hierfür eine Angabe in kVA oder kW erfolgen könnte). Die Überschlagsberechnungen für Beleuchtungsanlagen basieren beispielsweise auf Grundflächen von 500 m².

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Leuchtstofflampen (korrigiert aufφ = 0,86)
Anwendungsart	Voraussichtl. (VA/m2) Leuchtstoffröhre mit Industrie-Reflektor(1)(1)	Durchschnittliche Lichtleistung;(lux =lm/m2)
Kreis- und Bundesstraßen, Lagerbereiche, Tagesbaustellen	7	150
Schwerindustrie: Herstellung und Montage sehr großer Arbeitsteile	14	300
Täglicher Betrieb: Büroarbeit	24	500
Feinarbeit: Zeichenbüros, Fein- montagebetriebe	41	800
Leistungskreise
Anwendungsart	Voraussichtl.(VA/m2)
Pumpstation, Druckluft	3 to 6
Lüftungsanlagen	23
Elektrische Konvektionsheizgeräte: Privat genutzte Wohnräume	115 to 146 90
Büros	25
Versandabteilung	50
Montageabteilung	70
Maschinenhalle	300
Lackiererei	350
Wärmebehandlungsbetrieb	700

(1) Beispiel: Röhre mit 65 W (Vorschaltgerät nicht enthalten), Lichtfluss 5100 Lumen (Im), Lichtleistung der Röhre = 78,5 Im/W.

Abb. A9: Voraussichtliche Scheinleistung

Voraussichtlicher max. Scheinleistungsbedarf

Erfahrungsgemäß zeigt sich, dass die einzelnen Verbraucher nicht ständig mit ihrer Bemessungsleistung betrieben werden und sich auch sicherlich nicht immer alle zum gleichen Zeitpunkt in Betrieb befinden. Mit Hilfe der Faktoren ku und ks lässt sich der tatsächliche maximale Wirk- und Scheinleistungsbedarf zur Dimensionierung der Anlage bestimmen.

Maximaler Verwendungsfaktor (ku)

Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Leistungsaufnahme eines Verbrauchers mitunter niedriger, als aufgrund seiner Bemessungsleistung zu erwarten wäre. Hierbei handelt es sich um ein durchaus bekanntes Phänomen, das zur Veranschlagung realistischer Werte in Form des Verwendungsfaktors (ku) berücksichtigt wird.

Dieser Faktor ist bei jedem einzelnen Verbraucher anzusetzen und zwar insbesondere bei Elektromotoren, die nur äußerst selten bei Volllast betrieben werden.

In Industrieanlagen kann für Motoren ein Pauschalwert von 0,75 angesetzt werden. Für Leuchtstofflampen gilt grundsätzlich der Faktor 1.

Bei Steckdosenverteilungen hängen die anzusetzenden Faktoren ausschließlich von den jeweils versorgten Geräten ab.

Gleichzeitigkeitsfaktor (ks)

Erfahrungsgemäß sind die Verbraucher einer Anlage nie alle gleichzeitig in Betrieb, d.h. es ist immer eine gewisse Individualität gegeben, der bei der Beurteilung in Form des Gleichzeitigkeitsfaktors (ks) Rechnung getragen wird.

Der Faktor ks wird auf jede Gruppe von Verbrauchern angewendet (z.B. Verbraucher, die über eine Haupt- oder Unterverteilung bzw. einen Schienenverteiler versorgt werden). Die Festlegung dieser Faktoren obliegt der Zuständigkeit des Anlagenplaners, da hierfür detaillierte Kenntnis der Anlage sowie der Bedingungen erforderlich ist, unter denen die einzelnen Stromkreise genutzt werden. Aus diesem Grund ist die Angabe exakter Werte für allgemeine Anwendungen nicht möglich.

Gleichzeitigkeitsfaktor (ks) für ein Appartementhaus

Einige der für diese Gebäudeart typischen Werte finden Sie in Abbildung A10 (auf der nächsten Seite) für Privatkunden beschrieben, die mit 230/400 V (3-phasig, 4-Leiter/5-Leiter) versorgt werden. Für Kunden mit Wärmespeicher-Raumheizung wird unabhängig von der Anzahl an Verbrauchern ein Faktor von 0,8 empfohlen.

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Anzahl abgangsseitiger Verbraucher	Gleichzeitigkeits-faktor (ks)
2 to 4	1
5 to 9	0,78
10 to 14	0,63
15 to 19	0,53
20 to 24	0,49
25 to 29	0,46
30 to 34	0,44
35 to 39	0,42
40 to 49	0,41
50 and more	0,40

Abb. A10: Gleichzeitigkeitsfaktoren in einem Appartementhaus

Beispiel (siehe Abb. A11): Fünfgeschossiges Appartementhaus mit 25 Verbrauchern und einer installierten Last von je 6 kVA.

Die Gesamtlast des Gebäudekomplexes ist: 36 + 24 + 30 + 36 + 24 = 150 kVA

Daraus ergibt sich ein Scheinleistungsbedarf von: 150 x 0,46 = 69 kVA

Aus Abbildung A10 sind die Ströme in verschiedenen Bereichen der Hauptspeise-leitung für alle Geschosse ersichtlich. Bei Steigleitungen, die vom Erdgeschoss bis zu den oberen Stockwerken durchgeführt werden, kann bei richtiger Wahl und Dimensionierung der Schutzeinrichtung der Leiterquerschnitt sukzessiv reduziert werden. Üblicherweise wird der Leiterquerschnitt alle drei Stockwerke geändert.

In diesem Beispiel beträgt der Strom auf der Steigleitung auf Erdgeschossebene:

[math]\displaystyle{ \frac{150\times0,46\times10^3}{400\sqrt3}=100A }[/math]

und der Strom im dritten Stock:

[math]\displaystyle{ \frac{\left(36+24\right)\times0,63\times10^3}{400\sqrt3}=55A }[/math]

Gleichzeitigkeitsfaktor entsprechend der Stromkreisfunktion

Abbildung A12zeigt ks-Faktoren, die für Stromkreise mit üblichen Verbrauchern angesetzt werden können.

Stromkreisfunktion		Gleichzeitigkeitsfaktor (ks);(ks)
Beleuchtung		1
Heizung, Klimanlage		1
Wandsteckdosen		0,1 to 0,2 (2)
10 und mehr		0,6
Lifts, Warenaufzüge (3)	Für den Motor mit der größten Leistung Für den Motor mit der zweitgrößten Leistung Für alle Motoren	1 0,75 0,60

(1) In Einzelfällen – besonders bei Industrieanlagen – kann der Faktor höher sein. (2) Der zu berücksichtigende Strom entspricht dem Motorbemessungsstrom plus einem Drittel des Anlaufstromes.

Abb. A12: Gleichzeitigkeitsfaktoren entsprechend der Stromkreisfunktion

Bemessungsbelastungsfaktor

Der in den IEC-Normen definierte Begriff „Bemessungsbelastungsfaktor“ entspricht dem in diesem Planungskompendium verwendeten Begriff „Gleichzeitigkeitsfaktor“ (ks), gemäß der Beschreibung in Abschnitt 4.3. In einigen englischsprachigen Ländern ist der Bemessungsbelastungsfaktor (zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Planungskompendiums) der Kehrwert von ks, d.h. stets u 1.

Bemessungsbelastungsfaktor für Niederspannungsverteilungen

Abbildung A13 zeigt theoretische ks-Werte für einen Installationsverteiler zur Versorgung diverser Stromkreise, bei denen nicht ersichtlich ist, wie sich die Gesamtlast im Einzelnen verteilt.

Wenn die Stromkreise in erster Linie für Leuchtmittel vorgesehen sind, wären ks-Werte von etwa 1,0 anzuraten.

Anzahl Stromkreise	Angenommener Belastungsfaktor (ks)
2 and 3	0,8
4 and 5	0,7
6 to 9	0,6
10 and more	0,5

Abb. A13: Angenommerner Belastungsfaktor von Installationsverteilern (IEC 61439-3 VDE 0660-603))

Anwendungsbeispiel für die Faktoren ku und ks

Abb. A14 (auf der nächsten Seite) zeigt ein praktisches Beispiel für die Veranschlagung des tatsächlichen maximalen Scheinleistungsbedarfs auf allen Ebenen einer Anlage, von jedem Lastpunkt zum Versorgungspunkt.

In diesem Beispiel beläuft sich die installierte Scheinleistung auf 126,6 kVA, was einem tatsächlichen (veranschlagten) Maximalwert von lediglich 65 kVA an den NS-Klemmen des Verteiltransformators entspricht.

Hinweis: Der zur Festlegung der Kabelgrößen für die Verteilerkreise einer Anlage zu bestimmende Strom I (in Ampère) wird folgendermaßen berechnet:

[math]\displaystyle{ \mbox{I}=\frac{\mbox{kVA}\times10^3}{\mbox{U}\sqrt3} }[/math]

wobei kVA die max. dreiphasige Scheinleistung ist, die im Diagramm für den jeweiligen Stromkreis angegeben ist und U die Spannung zwischen den Phasen (in Volt).