Hameg HM8115-2 Manual page 14

Crestfaktor überschritten sind die ermittelten
Messwerte ungenau, da das Messgerät übersteu-
ert wird.
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n
Die Genauigkeit des berechneten Effektivwertes ist abhängig
vom Crestfaktor und verschlechtert sich mit höherem Crest-
FUNCTION
10
faktor des Messsignals. Die Angabe des maximal zulässigen
Drucktasten und Anzeige
Crestfaktors (techn. Daten) bezieht sich auf das Messbereich-
LED für die Auswahl der
ende. Wird nur ein Teil des Messbereiches genutzt (z.B. 230 V
Messfunktion.
im 500 V-Bereich), darf der Crestfaktor größer sein.
Wählbar sind:
Wirkleistung in Watt
Formfaktoren
Blindleistung in V
ar
Scheinleistung in VA
Leistungsfaktor PF
(power factor)
WATT (Wirkleistung)
Nach dem Einschalten
des HM8115-2 befindet
sich das Gerät immer im
Modus Wirkleistungs-
messung. Die WATT-LED leuchtet und das FUNCTION Dis-
play zeigt die Wirkleistung an. Mit Betätigen der FUNCTION-
4
Tasten werden die anderen Messfunktionen ausgewählt.
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Var (Blindleistung)
Mit dieser Messfunktion wird die Blindleistung gemessen. Es
leuchtet die Var-LED und das FUNCTION Display
Blindleistung an. Die Blindleistung wird sowohl bei kapazitiven
Lasten und als bei induktiven Lasten als positiver Wert (ohne
Vorzeichen) angezeigt.
Die Blindleistungsanzeige zeigt auch dann korrekte
Werte an, wenn Strom und Spannung nicht sinusförmig
sind. Da die Scheinleistung (U
Leistung
(arithmetischer Mittelwert von u
der Kurvenform sind, kann die Blindleistung aus diesen
Die Leistung von Gleichgrößen (Gleichstrom, Gleichspannung)
Messwerten errechnet werden.
ist das Produkt von Strom und Spannung.
PF (Leistungsfaktor)
Bei der Wechselstromleistung muss zusätzlich zu Strom und
Mit dieser Messfunktion wird der Leistungsfaktor PF (power
Spannung auch die Kurvenform und die Phasenlage berück-
factor) gemessen. Mit dem Aufruf dieser Funktion leuchtet
sichtigt werden. Bei sinusförmigen Wechselgrößen (Strom,
die zugeordnete LED und die FUNCTION-Anzeige
Spannung) und bekannter Phasenverschiebung, lässt sich die
Verhältnis von Wirkleistung / Scheinleistung an. Mit dem Power
Leistung leicht berechnen. Schwieriger wird es, wenn es sich
Meter läßt sich der Mittelwert der augenblicklichen Leistung
um nichtsinusförmige Wechselgrößen handelt.
unabhängig von der Kurvenform messen. Voraussetzung hierfür
ist, dass die bezüglich Crestfaktor und Frequenz spezifizierten
Mit dem Power Meter lässt sich der Mittelwert der augen-
Grenzen nicht überschritten werden. Der Leistungsfaktor PF
blicklichen Leistung unabhängig von der Kurvenform messen.
ist unabhängig von der Kurvenform der gemessenen Größen,
Voraussetzung hierfür ist, dass die bezüglich Crestfaktor
solange der Crestfaktor und die Frequenz die spezifizierten
und Frequenz spezifi zierten Grenzen nicht überschritten
Grenzen des Power Meter nicht überschreiten.
werden.
P
PF = ——
S
Wirkleistung (Einheit Watt, Kurzzeichen P)
Induktivitäten oder Kapazitäten der Quelle führen zu Phasen-
Die FUNCTION-Anzeige
verschiebungen zwischen Strom und Spannung; das gilt auch
einen Wert für PF an. Beide Wechselgrößen (Strom und
für Lasten mit induktiven bzw. kapazitiven Anteilen. Betrifft
Spannung) müssen in ausreichender Höhe vorliegen
es die Quelle und die Last, erfolgt eine gegenseitige Beein-
(s. technische Daten). Bei nicht ausreichender Höhe und
fl ussung. Die Wirkleistung errechnet sich aus der effektiven
bei Gleichgrößen (Gleichstrom, Gleichspannung) werden
Spannung und dem Wirkstrom. Im Zeigerdiagramm ist der
4 waagrechte Striche angezeigt.
Wirkstrom die Stromkomponente mit der selben Richtung wie
die Spannung.
Würde statt dem Leistungsfaktor PF die Phasenver-
schiebung ϕ von Strom und Spannung gemessen, lässt
sich daraus auch der Leistungsfaktor cosϕ bestimmen.
Wenn: P = Wirkleistung
Dieser ist aber nur für echte sinusförmige Verläufe der
U Messgrößen direkt anwendbar. Sind die Spannung und/ = Spannung Effektivwert
eff
I oder Strom im Versorgungsnetz verzerrt entspricht die = Strom Effektivwert
eff
Größe cosϕ nicht dem „wirklichen" Leistungsfaktor. Bei = Phasenverschiebung zwischen U und I
ϕ
verzerrten Messgrößen ist die Verzerrungsblindleistung
zu berücksichtigen. Strom und die Spannung haben sinus-
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förmigen Verlauf. Nur dann entspricht der Leistungsfak-
Änderungen vorbehalten
tor PF dem cos ϕ des Winkels der Phasenverschiebung
zwischen der Spannung an der Last und dem, durch die
Last fließenden, Strom.
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Änderungen vorbehalten
Crest- Form-
faktor faktor
C F
π
2 = 1,11
2
2
π
2 = 1,11
2
2
π
2 = 1,57
2
zeigt die
4
2
3 = 1,15
3
· I ) und die Wirkleistung
eff eff
· i ) unabhängig von
(t) (t)
zeigt das
4
zeigt nur bei Wechselgrößen
4
i
û
î
ϕ
Geräteanschlüsse
MONITOR (BNC-Buchse)
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Der Monitorausgang ermöglicht
die Anzeige der Augenblickswerte
ergibt sich für die Wirkleistung
der Leistung (Momentanleistung)
mit einem Oszilloskop.
P = U · I · cosϕ
eff eff
Die Momentanleistung ist
Der Ausdruck cosϕ wird als Leistungsfaktor bezeichnet.
die Leistung zum Zeit-
punkt (t) und errechnet
sich aus dem Produkt des
Die Momentanleistung ist die Leistung zum Zeit-
Stromes und der Span-
punkt (t) und errechnet sich aus dem Produkt des
nung zum Zeitpunkt (t).
Stromes und der Spannung zum Zeitpunkt (t).
TiPP
p = i · u
p (t) = i (t) · u (t)
(t) (t) (t)
bei Sinus gilt:
bei Sinus gilt:
p = û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt
(t)
p = û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt
(t)
Die effektive Leistung, die sogenannte Wirkleistung, ist der
Die effektive Leistung, die sogenannte Wirkleistung, ist der
zeitliche arithmetische Mittelwert der Momentanleistung. Wird
zeitliche arithmetische Mittelwert der Momentanleistung. Wird
über eine Periodendauer integriert und durch die Periodendau-
über eine Periodendauer integriert und durch die Periodendau-
er dividiert ergibt sich die Formel für die Wirkleistung.
er dividiert ergibt sich die Formel für die Wirkleistung.
T
1
∫
P = î sin ωt
—
T
0
î · û · cosϕ
= ———————
2
= U · I · cos ϕ
eff eff
Positive Leistung wird als positives Strom-Spannungs-Produkt
Das Maximum des Leistungsfaktors cos
auf dem Oszilloskop angezeigt, negative Leistung als negatives
sich bei einer Phasenverschiebung von
Strom-Spannungs-Produkt. Unabhängig davon ob die Funktion
wird nur in einem Wechselstromkreis ohne Blindwi-
WATT, Var, VA oder PF am Gerät ausgewählt wurde zeigt der
derstand erreicht.
Monitorausgang die Momentanleistung an. Werden Gleichspan-
nung und Gleichstrom gemessen zeigt der Monitorausgang ein
In einem Wechselstromkreis mit einem idealen
Gleichspannungssignal.
Blindwiderstand beträgt die Phasenverschiebung
= 90°. Der Leistungsfaktor cos
ϕ
Der Schirmanschluss der BNC-Buchse ist galvanisch mit dem
strom bewirkt dann keine Wirkleistung.
TiPP
Chassis verbunden. Das Ausgangssignal an der Buchse ist
durch einen Transformator galvanisch vom Messkreis und der
RS-232 Schnittstelle getrennt.
Blindleistung (Einheit var, Kurzzeichen Q)
Die Blindleistung errechnet sich aus der effektiven Spannung
Es erfolgt eine automatische Korrektur der temperaturabhän-
und dem Blindstrom. Im Zeigerdiagramm ist der Blindstrom
gigen Drift. Die Häufigkeit der Korrektur hängt von der Tempe-
die Stromkomponente senkrecht zur Spannung. (var = Volt
ratur ab. Während der Korrektur (ca. 100 ms) liegt kein Signal
Ampere réactif)
am Monitorausgang an und die Ausgangsspannung beträgt
0 Volt. Die automatische Korrektur erfolgt zu Beginn ca. alle
3 Sekunden innerhalb der ersten Minute. Danach erfolgt die
Wenn: Q = Blindleistung
Korrektur in einem Abstand von etwa 2 Minuten.
U = Spannung Effektivwert
eff
I = Strom Effektivwert
Die Ausgangsspannung an der MONITOR-Buchse be-
eff
= Phasenverschiebung
ϕ trägt im arithmetischen Mittel 1 V
zwischen U und I
der WATT- Anzeige. Der Bereich der Leistungsanzeige
wird nicht angezeigt, kann aber leicht errechnet wer-
ergibt sich für die Blindleistung
den. Er ist das Produkt des Spannungs-(VOLT) und des
Strom- (AMPERE) Bereiches.
Q = U · I · sinϕ
eff eff
Leistungsbereich berechnen:
50 V x 0,16 A = 2408 W
150 V x 16,0 A = 2400 W
500 V x 1,6 A = 800 W
Bei maximal sinusförmiger Spannung und Strom im
Messbereich zeigt der Monitorausgang ein sinusför-
miges Signal mit 2 V
Nulllinie bei 0 V und das Monitorsignal schwingt zwi-
ω
ϕ
Icos ϕ
ωt
I
û sin ( ωt + ϕ) dt
·
= 1 ergibt
ϕ
= 0°. Die
ϕ
= 0. Der Wechsel-
ϕ
am Bereichsende
av
1 V (Mittelwert)
➔
1 V (Mittelwert)
➔
1 V (Mittelwert)
➔
. Bei reinem Wirkanteil ist die
pp
U