Leistungsanalysator für nachhaltige Energien und die Elektromobilität

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YOKOGAWA Deutschland GmbH Niederlassung Herrsching Test- und Messtechnik

Messen der mechanischen Leistung

Unabdingbar für die Antriebstechnik ist die Messung der mechanischen Leistung, beispielsweise der abgegebenen Wellenleistung bei einem E-Motor. Dafür ist das Messgerät mit verschiedenen optionalen Eingängen für Drehzahl- und Drehmomentsensoren ausgestattet. Beide Eingänge sind für analoge oder pulsförmige Signale geeignet.

Zur Drehrichtungserkennung sind für pulsförmige Drehzahlsignale zweiphasige Eingänge (A/B) vorhanden. Ein zusätzlicher Z-Eingang für einen Synchronisationsimpuls erlaubt die Bestimmung der Rotorposition und damit die Messung des elektrischen Phasenwinkels am Motor. Elektrische und mechanische Leistungsmessung verlaufen absolut synchron, so dass Wirkungsgrade auch bei hochdynamischen Vorgängen mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ermittelt werden können.

Entsprechend den komplexen Signalen wird eine flexible Filterung immer wichtiger. Eine Neuigkeit stellen die feingerasterten, digitalen Filter dar, die unerwünschte Harmonische oder überlagerte, hochfrequente Störsignale unterdrücken. Dank seiner Abtastrate sind die digitalen Tiefpassfilter von 100 Hz bis 100 kHz für jedes Leistungsmodul unabhängig in 100 Hz Schritten einstellbar. Weitere Analogfilter wirken wahlweise bei 300 kHz und 1 MHz.

Oberschwingungsanalyse des Leistungsanalysators

Die Oberschwingungsanalyse wurde zu hohen Frequenzen hin spürbar erweitert. Bei maximal 600 Hz Grundschwingungsfrequenz ist eine Analyse bis zur 500. Harmonischen, bei 1200 Hz bis zur 255. Harmonischen möglich. Dies ist insbesondere für eine IEC konforme Netzeinspeisung bei Wechselrichtern bei 50 Hz Grundschwingung bis zu 9 kHz und in der Avionik mit Messungen bei 380 bis 800 Hz Grundschwingung bis zu 150 kHz lt. ABD0100 von Bedeutung.

Ebenfalls verbessert wurde der niederfrequente Bereich: Hier sind Analysen ab 0,5 Hz möglich. Ein Alleinstellungsmerkmal ist die simultane Obersschwingungsanalyse mit der normalen Breitbandmessung. Die lästige und zeitraubende Umschaltung der Betriebsmodi entfällt dadurch. Wichtig für die Antriebstechnik ist hier die gleichzeitige Bestimmung der breitbandigen Parameter mit den Grundschwingungswerten. Erstmalig bei einem Leistungsmesser lässt sich die duale Oberschwingungsanalyse an zwei Phasensystemen mit unterschiedlichen Grundschwingungsfrequenzen ermitteln. Dieser Fall tritt beispielsweise an Ein- und Ausgängen von Umrichtern, Vorschaltgeräten und Notstromversorgungen auf.

Funktion ermittelt die Gesamtenergiebilanz einer Photovoltaikanlage

Interessant für die Photovoltaik mit Wechselrichtern ist die Funktion „Maximum Peak Power“, mit der eine optimale Leistungsausbeute von MPPT Systemen in Echtzeit verfolgt werden kann. Passend zu diesem Applikationsbereich ist eine Energiemessfunktion vorhanden, die vorzeichenabhängig die Leistung oder den DC-Strom integriert, die zwischen eingespeister und entnommener Energie unterscheidet und damit eine Gesamtenergiebilanz des Solarsystems erstellen kann. Ähnliches gilt für akkubetriebene oder hybride Antriebssysteme, um die Effizienz der Rekuperation zu messen.

Bis zu acht ereignisabhängige Trigger überwachen das Versorgungsnetz mit Über-/Unterspannung, Frequenzabweichung oder den Ausfalln von Verbrauchern, wie Leistungsaufnahme oder Leistungsfaktor. Unter- oder überschreitet ein Parameter bestimmte Grenzwerte, so können vordefinierte Aktionen ausgelöst werden, wie die Datenspeicherung auf ein USB Speichergerät oder die Ausgabe eines Alarmsignales. Die Messparameter, auch Oberschwingungswerte, und Ereignisse sind untereinander logisch verknüpfbar.

Das WT1800 ist standardmäßig mit den Schnittstellen Ethernet, USB und IEEE-488 ausgerüstet. Die beiden frontseitigen USB Ports unterstützen USB Speichermedien, wie beispielsweise Stick oder Festplatte, Tastatur und komplette Mausbedienung. Die Messdaten können im Loggerbetrieb direkt im ASCII-Format auf das USB-Speichermedium geschrieben werden und sind daher sofort in einem Tabellenkalkulationsprogramm verwendbar.

* * Walter Huber ist Technischer Leiter Produktsupport der Power Meter bei Yokogawa in Herrsching.

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