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Als '''Verlustleistung''' bezeichnet man die [[Subtraktion|Differenz]] zwischen aufgenommener [[Leistung (Physik) |Leistung]] ([[Wirkungsgrad|Leistungsaufnahme]]) und in der gewünschten Form abgegebener Leistung (Leistungsabgabe) eines [[Gerät]]es oder Prozesses. Verlustleistung wird überwiegend als [[Wärmestrom]] freigegeben.

Wichtig ist die Verlustleistung besonders bei [[Energieübertragung]] und [[Energiewandlung]], wie in Getrieben (mechanische [[Energie]]), [[Transformator]]en (elektrische Energie), Lampen (Wandlung von elektrischer in Lichtenergie), Motoren (Wandlung von chemischer oder elektrischer Energie in mechanische Energie); sie soll möglichst klein gehalten werden. Ein Teil der Verlustleistung eines Motors ist die [[Schleppleistung]]. Das Abführen der entstehenden [[Verlustwärme]] erfolgt direkt, durch [[Strahlung]] oder [[Wärmeübertragung]] ([[Wärmeleitung]] und [[Konvektion]]), teilweise mit Hilfe eines [[Kühler]]s.

==Elektrotechnik==
[[Datei:Leitungsverluste.svg|thumb|Erklärung zum Verlust auf Leitungen]]
In der Elektrotechnik bezeichnet man jenen Teil der [[Wirkleistung]] als Verlustleistung <math>P_\text{Verlust}</math>, der unerwünscht in einem Gerät oder Bauelement in Wärmestrom umgesetzt wird.
:<math>P_\text{Wirk} = P_\text{Verlust} + P_\text{Nutz}\,</math> .

[[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensatoren]] und [[Spule (Elektrotechnik)|Spulen]] beziehen bei [[Wechselspannung]] zusätzlich [[Blindleistung]], die jedoch wieder an den Generator zurückgeliefert wird. Sie kann durch [[Blindleistungskompensation]] reduziert werden. An solchen [[Blindwiderstand|Blindwiderständen]] geht im Idealfall keine Leistung in Form eines Wärmestromes verloren, ihre Übertragung erzeugt aber Verluste im [[Stromnetz]].

Da elektrische Bauelemente wie Kabel oder auch mikroelektronische Schaltkreise nur bis zu einer maximal erlaubten Arbeitstemperatur betrieben werden dürfen (andernfalls droht oft die Zerstörung des Bauelements), ist die maximale Verlustleistung <math>P_\text{tot}</math> von den Kühlbedingungen, d. h. der Wärmeabfuhr, abhängig. Diese wird in der Regel vom Hersteller angegeben. Die Verlustleistung spielt daher bei der Halbleiterdimensionierung eine wichtige Rolle, da in den relativ kleinen Bauelementen häufig hohe Energiemengen in Verlustwärme umgewandelt werden. Zu deren Abfuhr an die Luft werden u. a. Kühlkörper eingesetzt. Je größer die Oberfläche gemacht wird, desto geringer steigt die Temperatur an, bei der die Wärmeenergie abgegeben wird. Da bei [[Integrierter Schaltkreis|integrierten Schaltkreisen]] die Abgabe von Leistung meist nicht zu deren Aufgaben zählt und sie daher keine erwünschte Wirkleistung haben, entspricht die Verlustleistung in dem Fall der gesamten aufgenommenen Leistung.

Der Leitungsverlust bei der Übertragung elektrischer Energie hängt direkt vom Leitungswiderstand <math>R</math>, somit von der Leitungsdicke und dem verwendeten Material, sowie vom fließenden elektrischen Strom <math>I</math> ab. Er kann mit <math>P = R \cdot I^2</math> oder <math>\ P = U^2/R</math> berechnet werden, wobei <math>U</math> den [[Spannungsabfall]] über dem Leitungswiderstand <math>R</math> bezeichnet.

==Verlustleistung bei elektronischen Schaltern==
{{Hauptartikel|Schaltverluste}}

In [[Schaltnetzteil]]en verwendet man elektronische Schalter ([[Bipolartransistor]]en oder [[MOSFET]]s), um Strom mit einer [[Frequenz]] im Kilohertz-Bereich zu schalten. Dabei ist es wichtig, Zwischenzustände zu vermeiden, in denen sowohl die Spannung am Transistor (bei Bipolartransistoren zwischen Kollektor und Emitter, bei MOSFETs zwischen Drain und Source) als auch der fließende Strom ''gleichzeitig'' groß sind, weil dann das Produkt <math>P = U \cdot I</math> sehr groß ist, so dass die [[p-n-Übergang|Sperrschicht]] im Transistor schneller überhitzt und zerstört wird, als die Wärme abgeführt werden kann.

*Wenn der Transistor sperrt, sind der Strom, und damit auch die Leistung annähernd 0, auch wenn die Spannung am Transistor 300 V beträgt.
*Wenn der Transistor voll durchschaltet, sinkt bei Bipolartransistoren <math>U_\text{CE}</math> auf eine [[Sättigung (Elektronik)|Sättigungsspannung]] von etwa 0,5 V, bei MOSFETs sinkt <math>U_\text{DS}</math> noch tiefer. Bei einem Kollektorstrom von 30 A beträgt die Verlustleistung am Transistor nur 15 W, obwohl eine Last von 9000 W geschaltet wird.
*Während des Umschaltens ändern sich die Größen nicht schlagartig, und es kann vorkommen, dass der Strom zum Beispiel schon auf 10 A gestiegen und die Spannung am Transistor erst auf 40 V abgesunken ist. Die Verlustleistung steigt damit kurzzeitig auf 400 W auf kleinstem Raum. Die ''mittleren'' Schaltverluste sind proportional zur Schaltfrequenz.

== Literatur ==
* Wolfgang Nerreter: ''Grundlagen der Elektrotechnik''. Hanser, München 2011, ISBN 3-446-40414-7.

== Weblinks ==
* [https://www.weltderphysik.de/gebiet/technik/energie/strom/hochspannung/ www.weltderphysik.de: Warum erfolgt Stromübertragung bei hohen Spannungen?]

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[[Kategorie:Elektrische Leistung]]

Verlustleistung - Versionsgeschichte

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