Crest-Faktor

Der Scheitelfaktor (auch Crest-Faktor genannt) beschreibt das Verhältnis zwischen Spitzenwert (Scheitelwert) und Effektivwert einer elektrischen Wechselgröße (Wechselspannung und Wechselstrom, insbesondere bei Netzspannung).

So hat beispielsweise eine sinusförmige Wechselspannung mit einem Effektivwert von 230 V einen Spitzenwert von ca. 325 V, der Scheitelfaktor ist hier 1,414… $(\sqrt{2})$.

$C=\frac{X_{\mathrm{max}}}{X_{\mathrm{eff}}}$

Bedeutung hat der Scheitelfaktor in der elektrischen Messtechnik: Wenn z. B. ein Messgerät 20 A Wechselstrom misst, dann beträgt bei sinusförmigem Stromverlauf der Spitzenwert rund 28 A. Das Messgerät muss also weit höhere Spitzenströme verarbeiten können als den Effektivwert.

Elektronische Energiemessgeräte zeigen bei hohen Scheitelfaktoren häufig verfälschte Werte an. Netztransformatoren werden durch angeschlossene Gleichrichter und Siebkondensatoren weit höher belastet, als bei einer ohmschen Last, da der Strom zum Nachladen des Kondensators nur während des Stromflusswinkels fließt.

Viele Netzteile, Thyristorsteller und Dimmer haben insbesondere bei Teillastbetrieb eine stark verzerrte, impulsförmige Stromaufnahme. Der von ihnen aufgenommene Strom hat teilweise einen sehr hohen Scheitelfaktor von bis über 10.
Betroffen sind nicht nur Netzteile mit Netztransformator und nachgeschaltetem Gleichrichter, sondern insbesondere Schaltnetzteile, Stromrichter und Frequenzumrichter ohne Leistungsfaktorkorrektur (PFC).

Hohe Scheitelfaktoren verursachen Verzerrungs-Blindleistung sowie Oberschwingungen im Stromnetz und sind daher unerwünscht.

Zu berücksichtigen ist der Scheitelfaktor u.a. auch bei unterbrechungsfreien Spannungsversorgungen (USV) für PCs. Wenn ein Computernetzteil ohne PFC einen Scheitelfaktor von ungefähr 3 hat, dann muss eine USV kurzzeitige Ströme vom 3-fachen des Effektivstroms liefern können.

Folgende Tabelle zeigt die Scheitelfaktoren für verschiedene, einfache Signalformen.

Eigenschaften von unterschiedlichen Schwingungsformen

Schwingungsart	Schwingungsform	Gleichrichtwert = Mittelwert nach Gleichrichtung	Formfaktor	Effektivwert	Scheitelfaktor
Sinusschwingung		${2 \over \pi} \approx 0{,}637$	${\pi \over 2 \sqrt{2}} \approx 1{,}11$	${1 \over \sqrt{2}} \approx 0{,}707$	$\sqrt{2} \approx 1{,}414$
Volle Schwingung gleichgerichteter Sinus		${2 \over \pi} \approx 0{,}637$	${\pi \over 2 \sqrt{2}} \approx 1{,}11$	${1 \over \sqrt{2}} \approx 0{,}707$	$\sqrt{2} \approx 1{,}414$
Halbschwingung gleichgerichteter Sinus		${1 \over \pi} \approx 0{,}318$	${\pi \over 2} \approx 1{,}571$	${1 \over 2} = 0{,}5$	$2 \,$
Dreiecksschwingung		${1 \over 2} = 0{,}5$	${2 \over \sqrt{3}} \approx 1{,}155$	${1 \over \sqrt{3}} \approx 0{,}577$	$\sqrt{3} \approx 1{,}732$
Rechteckschwingung		$1 \,$	$1 \,$	$1 \,$	$1 \,$
PWM-Signal		$\frac{t_1}{T}$	$\sqrt{ \frac{T}{t_1} }$	$\sqrt{ \frac{t_1}{T} }$	$\sqrt{ \frac{T}{t_1} }$

Siehe auch

Formfaktor (Elektrotechnik), Leistungsfaktorkorrektur, Leistungselektronik