Induktiver Blindwiderstand
Geht man von einer idealen Spule aus, also mit einem Drahtwiderstand von 0 Ω, dann spricht man von einem induktiven Blindwiderstand.
Wie von Spulen bekannt, entwickeln sie eine Induktionsspannung, wenn sich die angelegte Spannung, z. B. bei einer Wechselspannung, ändert. Der induktive Blindwiderstand entsteht durch die Selbstinduktion der Spule.
Der Wechselstrom baut in der Spule ein magnetisches Feld auf und ab. Dabei nimmt die Spule Energie auf, speichert sie im Magnetfeld und gibt sie wieder ab. Die Energie wird ohne Wirkung hin und her geschoben. Deshalb wird sie auch Blindenergie genannt und der Widerstand Blindwiderstand. In diesem Fall handelt es sich um einen induktiven Blindwiderstand.
Spule an Wechselspannung
Strom und Spannung sind zueinander phasenverschoben. Der Strom eilt der Spannung um 90° nach. Man spricht auch davon, dass die Spannung dem Strom um 90° vorauseilt. Die Kurvenform wird durch die Spule nicht verändert. Der Grund für die Phasenverschiebung ist die Selbstinduktion der Spule. Der Grund ist, dass die Selbstinduktionsspannung der angelegten Spannung entgegenwirkt und der Stromfluss verzögert wird.
Der induktive Blindwiderstand lässt sich mit Hilfe des ohmschen Gesetz und den Effektivwerten aus Spannung und Strom berechnen.
Frequenzabhängigkeit
Der induktive Blindwiderstand wird von der Frequenz der Wechselspannung und seiner Induktivität beeinflusst. Der induktive Blindwiderstand ist umso größer, je größer die Induktivität der Spule und je höher die Frequenz der anliegenden Wechselspannung ist.
Durch eine größere Induktivität wird eine größere Selbstinduktionsspannung induziert. Sie wirkt der anliegenden Spannung entgegen und verringert den Strom und damit den Widerstand. Eine höhere Frequenz bedeutet eine schnellere Änderung der Spannung bzw. des Stroms und führt wiederum zu einer größeren Selbstinduktionsspannung. Das kleine j ist der Imaginäranteil.
Das Diagramm zeigt den Verlauf des induktiven Blindwiderstands XL in Abhängigkeit der Frequenz. Mit steigender Frequenz steigt auch der Widerstandswert.
Die Spule hat einen kleinen Gleichstromwiderstand und einen frequenzabhängigen Wechselstromwiderstand. Die Messwerte in der folgenden Tabelle spiegeln das wieder.
| Stromart | Frequenz f | Spannung U | Strom I | induk. Blindwiderstand XL (berechnet) |
|---|---|---|---|---|
| Gleichstrom / DC | 0 Hz | 0,1 V | 8 mA | R = 12,5 Ohm |
| Wechselstrom / AC | 50 Hz | 6,2 V | 8 mA | 775 Ohm |
| Wechselstrom / AC | 500 Hz | 51,8 V | 8 mA | 6,4 kOhm |
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