Elektrische Verluste und Wirkungsgrade präzise messen

Anbieter zum Thema

Schulz-Electronic GmbH

Bicker Elektronik GmbH

Keysight Technologies Deutschland GmbH

YOKOGAWA Deutschland GmbH Niederlassung Herrsching Test- und Messtechnik

MW bedeutet hier Messwert oder Sollgröße und MB-Messbereich eine geräteabhängige Einstellung. Dazu ein Beispiel:

• Hersteller Y gibt seinen Fehler mit ± (0,1% MW + 0,1% MB), 23 ±5 °C an.
• Hersteller Z gibt seinen Fehler mit ± (0,05% MW + 0,05% MB), 23 ±0 °C an.

Auf den ersten Blick scheint das Gerät von Hersteller Z doppelt so genau zu sein. Aber Vorsicht: Hersteller Z gibt seinen Messbereich MB als Spitzenwert an, Hersteller Y dagegen als Effektivwert.

Soll beispielsweise 100 Veff gemessen werden, trifft für Y der Wert MB = 100 V zu, für Z dagegen MB = 300 V, weil der nächste geeignete Spitzenwert-Bereich gewählt werden muss. Für einen vergleichbaren und durchaus realistischen Temperaturbereich von 23 ±5 °C muss bei Z noch der Zusatzfehler 0,02%/°C vom MW berücksichtigt werden, also bei einer 10 °C Spanne ±0,2% vom MW.

Das erstaunliche Ergebnis lautet also, dass das Gerät von Y einen Gesamtfehler von ± (0,1% + 0,1%) = ± 0,2%, das Gerät von Z dagegen einen Gesamtfehler von ± (0,05% + 0,2% + 3 · 0,05%) = ±0,4% produziert. Die anfänglichen Verhältnisse haben sich also genau umgekehrt.

Phasenwinkelfehler des Leistungsmessgerätes

Nicht zu vernachlässigen bei der Toleranz der Wirkleistung P ist der so genannte Phasenwinkelfehler des Leistungsmessgerätes oder Wandlers. Seriöse Spezifikationen geben diesen frequenzabhängigen Fehler direkt in Grad oder Winkelminuten bzw. als prozentualen Wert der Scheinleistung S an. Dieser etwas unhandliche Fehlerbeitrag hängt von der Phasenlage der angelegten Spannungs- und Stromverläufe ab.

Aus der Fehlerfortpflanzungsrechnung für die Wirkleistung folgt: ΔP/P = ΔU/U + ΔI/I + ε · tan(φ). Die ersten beiden Terme geben den Amplitudenfehler für Spannungs- und Strom-Messung an, der dritte Term den Einfluss des Phasenwinkelfehlers ε bei der Phasenlage φ zwischen Spannung und Strom. Sind Spannung und Strom in Phase φ = 0°, cos(φ) = 1, so verschwindet dieser Beitrag. Bei φ = 60°, cos(φ) = 0,5 kommt der Wert 1,73 · ε dazu. Bei hochwertigen Leistungsmessern liegt der Wert für ε bei < 0,01% von S.

In der Praxis spielen diese Betrachtungen immer dann eine Rolle, wenn der Leistungsfaktor sehr klein wird (<0,1), wie es bei Transformatoren oder Motoren im Leerlauf (induktiv) oder der kapazitiven Stromaufnahme durch EMV-Filter bei Standby-Messungen der Fall ist.

(ID:340585)