Der Stromflusswinkel ist ein Begriff aus der Elektrotechnik und bezeichnet besonders bei Netzspannungs-Verbrauchern das Verhältnis der Zeit, während der periodisch ein Strom fließt, zur gesamten Periodendauer der Wechselspannung.
Der Stromflusswinkel wird entweder als Zahl zwischen Null und Eins, in Prozent oder eben als Winkel (0 bis 360°) angegeben.
Genaugenommen müsste man noch die Schwelle (Stromstärke) angeben, ab der man „Strom fließt“ definiert. Üblicherweise ist das 50% des Maximalstromes, kann aber auch 10%, 1/3, 2/3 oder der arithmetische oder der effektive Mittelwert des Stromes sein.
Stromflusswinkel kleiner 360° treten bei nichtlinearen Verbrauchern auf. Dazu gehören Gleichrichter, Dimmer, Thyristorsteller oder Gasentladungslampen.
Geringe Stromflusswinkel belasten bei gleichem Mittelwert die Leitungen oder auch Transformatoren sehr viel stärker als ein sinusförmiger Stromverlauf, weshalb man einen möglichst großen Stromflusswinkel anstrebt.
- Beispiele
- Gleichrichter mit angeschlossenem Glättungskondensator:
Da der Kondensator nur nachgeladen werden kann, wenn die Augenblickspannung der sinusförmigen Netzspannung größer ist als die Kondensatorspannung, muss in dieser kurzen Zeit die gesamte Leistung aus dem Netz gezogen werden. Der Strom ist also für kurze Zeit sehr hoch und für den Rest der Zeit Null. Dadurch entstehen auf der Netzseite größere Verluste, da der Effektivwert des Stromes dann höher als dessen Mittelwert ist; bei gegebener Netzimpedanz steigt die Verlustleistung mit dem Quadrat des Effektivstromes an. Es entstehen Verzerrungsblindleistung und Oberwellen.
Abhilfe schafft eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) oder im einfachsten Fall eine Drossel / Spule / Induktivität vor oder nach dem Gleichrichter.
- Thyristorsteller bzw. Triacsteller oder Dimmer (Phasenanschnittsteuerung): Die Verstellung des Stromflusswinkels dient hier der Leistungssteuerung. Allzu große Spitzenströme werden mit Drosseln vermieden.
- Siehe auch