AKL/CSH. Kalibrieru ng von AC-DC- Wandlern und leistungsan alysatoren in der Praxis

Transkript

1 AKL/CSH Kalibrieru ng von AC-DC- Wandlern und leistungsan alysatoren in der Praxis

2 CSH und AKL Informationen Kalibrierung von AC/DC- Wandlern und Leistungsanalysatoren 2

3 Kalibrierung von AC/DC- Wandlern und Leistungsanalysatoren Um was geht es hier? Rückführbare Kalibrierungen von AC/DC- Stromwandlern und Leistungsanalysatoren Messplatz für: f Gleichstromwandlerkalibrierungen und Wechselstromwandlerkalibrierungen Messplatz fürf Leistungskalibrierungen Messunsicherheitsbeiträge Protokollinhalte 3

4 Rückführbare Kalibrierungen von Gleichstrom- und Wechselstromwandlern Die Firma AKL Messtechnik bietet die Kalibrierung von AC/DC- Wandlern an. Es werden jedoch keine Typenprüfungen, sondern nur messtechnisch geforderte Kalibrierungen durchgeführt. D.h.: Amplitudenfehlerbestimmung (AC und DC) und Winkelfehlerbestimmung bei 5/6 Hz. Die Rückführung (Tracebility) ist für alle eingesetzten Normale gegeben 4

5 Rückführbare Kalibrierungen von Leistungsanalysatoren Ein weiterer Schwerpunkt der Firma AKL Messtechnik ist die Kalibrierung von Leistungsanalysatoren. Es werden alle Größen bzw. Messbereiche ausgemessen. Da dies jedoch sehr umfangreich sein kann, werden Standardkalibrierungen und kundenspezifische Kalibrierungen angeboten. Die Rückführung (Tracebility) ist für alle eingesetzten Normale gegeben 5

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7 Gleichstromwandlerkalibrierung Ich bin Willi, wie will was wissen! Fragen: Was ist das? Was braucht man? Wie wird s gemacht 7

8 Messgeräte und Hilfsmittel fürf r die Gleichstromkali- brierung DC- Standard und Kelvin Varley Teiler Bürdenwiderstände Wandlernetzteile 2 Digitalmultimeter Temperaturmessgerät DC Powersupply Und einen Messtisch mit Hochstromshunt 8

9 Kalibrierung von AC/DC- Wandlern Messgeräte und Hilfsmittel fürf r die Gleichstromkalibrierung Wahlweise können das DMM 3458A oder das DMM 3457A eingesetzt werden 9

10 Messgeräte und Hilfsmittel fürf r die Gleichstromkalibrierung Hochstromwiderstand 5 A/ V

11 3 Lüfter zur Zwangskühlng Messgeräte und Hilfsmittel fürf r die Gleichstromkalibrierung 3 PT. Temperaturfühler zur Überwachu ng des Hochstrom widerstandes Hochstromwiderstand 5 A/ V

12 Kalibrierung von AC/DC- Wandlern Messgeräte und Hilfsmittel für die Gleichstromkalibrierung Nullindikator DCNormal 49 KelvinVarley-Teiler 2

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14 Kalibrierung von DC- Wandlern bis A DC- Kalibrierungen werden mit kaskadierbaren Stromquellen (3 x 4 A), Normalwiderständen und zwei DMM 3457A (oder 3458A) durchgeführt. Die Abweichungen der DMM werden korrigiert. Somit hängt die Güte der Messung hauptsächlich von der Qualität der Widerstandskalibrierung ab. Von großer Bedeutung ist ebenfalls die Aufnahme der Messwerte. Die Werte müssen gleichzeitig erfasst werden. Dies erfolgt durch eine externe Triggerung. Ebenso ist darauf zu achten, dass beide DMM die gleichen Einstellungen haben (Ausnahme Messbereich). 4

15 Kalibrierung von DC- Wandlern > A Der Aufbau der Kalibrierschaltung ist identisch mit KS7, nur dass der Wandler geschleift ist. D.h.: es können für Ströme > A nur Durchsteckwandler kalibriert werden. 5

16 DC- Messplatz 6

17 DC- Messplatz 2 A- Wandler A- Wandler 7

18 Protokoll für DC Kalibrierungen 8

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20 Wechselstromwandlerkalibrierung Ich bin Willi, wie will was wissen! Fragen: Was ist das? Was braucht man? Wie wird s gemacht 2

21 Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkali -brierung Übergabeplatte Wandlernetzteile Messbrücke Und einen Messtisch mit Hochstromwandler AC Powersupply 2

22 Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung 22

23 Kalibrierung von AC/DC- Wandlern Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung 23

24 Kalibrierung von AC/DC- Wandlern Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung 24

25 Kalibrierung von AC/DC- Wandlern Normalwandler NCD 2 25

26 Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung Versuchsaufbau mit Hochstromwandler und epro NCD 2 26

27 Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung Aufbau mit Hochstromwandler epro NCD 2 MultikontaktStecker Stromschinen 27

28 Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung 28

29 Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung Chroma 653 Programmierbare AC-Quelle, 5 Hz bis 2 khz, Uout V bis 3 V/3 VA 29

30 Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung Versuchsaufbau mit Hochstromtrafo und LEMWandlern 3

31 Messgeräte und Hilfsmittel für die Wechselstromkalibrierung geschirmter Hochstromtrafo 3

32 Messplatzkontrolle bei AC-Wandlermessung Vor dem Einsatz der Stromwandlermessbrücke bei ACMessungen ist die Kalibrieranordnung in regelmäßigen Abständen mit einem Testwandler ( A/ A oder 5 A/5 A) und bekannten Fehlern zu überprüfen. Die Messwerte zwischen den einzelnen Prüfungen dürfen sich nicht nennenswert ändern. 32

33 Wandlerkalibrierung bis 2 A (5Hz/6 Hz) Wechselstromkalibrierungen im Bereich von A bis A und Frequenzen bei 5/6 Hz werden mit einer Stromwandlermessbrücke W3I von ZERA durchgeführt. Eine regelbare Wechselspannungsquelle speist einen Hochstromwandler. Der Normalstromwandler (NVD2 von epro) ist rückführbar beim ÖKD kalibriert. Die Wandlermessbrücke wird bei der PTB kalibriert. Es werden sowohl der Amplitudenfehler als auch der Winkelfehler bestimmt. Der Normalstromwandler wird mit einer Toleranz von angenommen und alle Messwerte der folgenden Kalibrierungen werden mit den Abweichungen der NormalstromwandlerKalibrierung korrigiert. Somit werden als Messunsicherheitsbeiträge die Konformität des Normalwandlers und der Messbrücke, die Toleranz der MB (wenn keine Korrektur erfolgt) und der Beitrag des Messverfahrens berücksichtigt. 33

34 Frequenzgangmessungen Je nach eingesetzter Stromquelle kann der Frequenzgang bei folgenden Werten durchgeführt werden. Stromquelle Imax Frequenz YEW A 522A 55A 6 A 2,2 A 2 A A 8 Hz khz khz khz Je nach Forderung kann der Normalwandler entfallen und der Strom wird direkt eingespeist. 34

35 Protokoll bei AC-Kalibrierung Protokollinhalte 35

36 Einsparpotenzial?? Großauftrag Kalibrieraufbauten korrekter Aufbau konventioneller Versuchsaufbau 36

37 Vergleich eines 2 A- Wandlers mit einem A- Wandler 37

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39 Kalibrierung von AC/DC- Wandlern und Leistungsanalysatoren Um was geht es hier? Blindleistung????? Wirkleistung???? oder Scheinleistung????? 39

40 Leistungsdefinition Die Wirkleistung ist für uns wichtig! Auch beim Kalibrieren 4

41 Leistungsanalysatoren 4

42 Referenznormal für Leistungskalibrierungen 42

43 Spezifikationen des Leistungsanalysators com33 43

44 Referenznormal für Leistungskalibrierungen Der 3-kanalige Leistungsanalysator wurde an 4 Punkten ausgemessen 44

45 Aus diesen 4 Messpunkten wurden für die Spannungsbereiche 6 V, 2 V, 24 V und 48 V, und die Strombereiche,5 bis 6 A und PF,,,5,,,,5 und, 98 Korrekturwerte berechnet. D.h.: zwischen ma bis 6 A und 3 V bis 5 V sowie den obigen Leistungsfaktoren (ind und cap) können Leistungsanalysatoren kalibriert werden. Bei allen Leistungskalibrierungen werden die Leistungskalibrierpunkte korrigiert, wenn der Komparator eingesetzt wird. Dies hat natürlich auch einen Einfluss auf die Messunsicherheit. 45

46 Leistungsmessplatz Leistungsnormal und zusätzlicher Poweranalysator Fluke 55A (als Geber) und Prüfling Messturm 46

47 Messtechnische Rückführung (Tracebility) bei Gleichstromkalibrierung. 47

48 Kalibrierung von AC/DCAC/DC- Wandlern und Leistungsanalysatoren Messunsicherheiten 48

49 Definition der Messunsicherheit 49

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51 Messtechnische Rü Rückfü ckführung (Tracebility) bei Gleichstromkalibrierung DC- Normale Pos. Normal Typ Kal-Labor Fremdkal. Digitalmultimeter U am Shunt HP3457A o. HP 3458A DAKKS X( 3458A) X (3457A) 2 Digitalmultimeter 2 U am Bürdenwiderstand HP3457A o. HP 3458A DAKKS X( 3458A) X (3457A) 3 Hochstromshunt Knoch DAKKS x 4 Normalwiderstand 2 A, A,3A anstelle von Pos. 3 DAKKS x 5 Normalwiderstand Ω, Ω RUGZ, Isabellenhütte DAKKS x 6 DC- Spannungsnormal Datron 49 DAKKS x 7 Kelvin Varley teiler Fluke 72 DAKKS x Eigenkal. x 5

52 Tabellarische Darstellung des Messunsicherheitsbudgets (DC) Größe Bezug Schätzwert : XCAL Standardmessunsicherheit Verteilu ng Sensitivitäts koeffizient Unsicherheitsbeitrag In -6 xcal XSpez DMM U( xspez) / 3 Rechteck XSpez2 DMM 2 U( xspez2) / 3 Rechteck XSpez3 Hochstromshunt R U( xspez3) / 3 Rechteck 5 XSpez4 Bürdenwider stand R2 U( xspez4) / 3 Rechteck XKonf DMM U( xkonf) / 2 Normal 5 XKonf2 DMM 2 U( xkonf2) / 2 Normal 2 XKonf3 R U( xkonf3) / 2 Normal 3 XKonf4 R2 U( xkonf4) / 2 Normal U( xverfahren) / 3 Rechteck 3 XVerfahren Erw. MU 58 52

53 Tabellarische Darstellung des Messunsicherheitsbudgets (DC) Größe Bezug Schätzwert : XCAL Standardmessunsicherheit Verteilu ng Sensitivitäts koeffizient Unsicherheitsbeitrag In -6 xcal XSpez DMM U( xspez) / 3 Rechteck XSpez2 DMM 2 U( xspez2) / 3 Rechteck XSpez3 Hochstromshunt R U( xspez3) / 3 Rechteck Entfällt, da richtiger Wert eingesetzt XSpez4 Bürdenwider stand R2 U( xspez4) / 3 Rechteck Entfällt, da richtiger Wert eingesetzt XKonf DMM U( xkonf) / 2 Normal 5 XKonf2 DMM 2 U( xkonf2) / 2 Normal 2 XKonf3 R U( xkonf3) / 2 Normal 3 XKonf4 R2 U( xkonf4) / 2 Normal U( xverfahren) / 3 Rechteck 3 XVerfahren Erw. MU 5 53

54 Tabellarische Darstellung des Messunsicherheitsbudgets (DC) Größe Bezug Schätzwert : XCAL Standardmessunsicherheit Verteilu ng Sensitivitäts koeffizient Unsicherheits-beitrag In -6 xcal XSpez DMM U( xspez) / 3 Rechteck XSpez2 DMM 2 U( xspez2) / 3 Rechteck XSpez3 Hochstromshunt R U( xspez3) / 3 Rechteck Entfällt, da richtiger Wert eingesetzt XSpez4 Bürdenwider stand R2 U( xspez4) / 3 Rechteck Entfällt, da richtiger Wert eingesetzt XKonf DMM U( xkonf) / 2 Normal XKonf2 DMM 2 U( xkonf2) / 2 Normal XKonf3 R U( xkonf3) / 2 Normal 3 ( wenn I<2 A) XKonf4 R2 U( xkonf4) / 2 Normal 5 U( xverfahren) / 3 Rechteck 3 XVerfahren XSpez5 DC-Normal U( xspez) / 3 Rechteck 2 XSpez6 KV-Teiler U( xspez2) / 3 Rechteck 2 XKonf58 DC-Normal U( xkonf3) / 2 Normal 2 XKonf6 KV-Teiler U( xkonf4) / 2 Normal 2 Erw. MU 46 (36) 54

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56 Messtechnische Rückführung (Tracebility) bei Wechselstromkalibrierung Bei AC- Messungen werden nachstehende Normale eingesetzt. Pos. Normal Typ Kal-Labor Fremdkal. Wandlermessbrücke WM3I PTB X 2 Normalwandler NCD2 NCD2 ÖKD X Eigenkal. alternativ 3 LEM/Danfysik- Wandler DAKKS x 56

57 Tabellarische Darstellung des Messunsicherheitsbudgets (AC) : für Amplitudenmessung Größe Bezug XCAL Schätzwert Standardmessunsicherheit Verteilu ng Sensitivitäts koeffizient Unsicherheitsbeitrag in % xcal XSpez Messbrücke U( xspez) / 3 Rechteck,5 XSpez2 Normalwand ler U( xspez2) / 3 Rechteck, XKonf Messbrücke U( xkonf) / 2 Normal,5 XKonf2 Normalwand ler U( xkonf2) / 2 Normal,6 U( xverfahren) / 3 Rechteck,5 XVerfahren Erw. MU,58 57

58 Tabellarische Darstellung des Messunsicherheitsbudgets (AC) : für Amplitudenmessung bei Berücksichtigung der Wandlerkalibrierung Größe Bezug XCAL Schätzwert Standardmessunsicherheit Verteilu ng Sensitivitäts koeffizient Unsicherheitsbeitrag in % xcal XSpez Messbrücke U( xspez) / 3 Rechteck,5 XSpez2 Normalwand ler U( xspez2) / 3 Rechteck Entfällt, da Korrektureingaben XKonf Messbrücke U( xkonf) / 2 Normal,5 XKonf2 Normalwand ler U( xkonf2) / 2 Normal,6 U( xverfahren) / 3 Rechteck,5 XVerfahren Erw. MU,7 58

59 Tabellarische Darstellung des Messunsicherheitsbudgets (AC) : für Winkelmessung Ohne Berücksichtigung des Winkelfehlers des Normalwandlers Größe Bezug Schätzwert XCAL Standardmessunsicherheit Verteilu ng Sensitivitäts koeffizient Unsicherheitsbeitrag in min xcal XSpez Messbrücke U( xspez) / 3 Rechteck,2 XSpez2 Normalwand ler U( xspez2) / 3 Rechteck, XKonf Messbrücke U( xkonf) / 2 Normal,5 XKonf2 Normalwand ler U( xkonf2) / 2 Normal,4 U( xverfahren) / 3 Rechteck, XVerfahren Erw. MU,266 59

60 Tabellarische Darstellung des Messunsicherheitsbudgets (AC) für Winkelmessung : mit Berücksichtigung des Winkelfehlers des Normalwandlers Größe Bezug Schätzwer t XCAL Standardmessunsicherheit Verteilu ng Sensitivität skoeffizient Unsicherheitsbeitrag in min xcal XSpez Messbrücke U( xspez) / 3 Rechteck,2 XSpez2 Normalwand ler U( xspez2) / 3 Rechteck Entfällt, da Korrektureingaben XKonf Messbrücke U( xkonf) / 2 Normal,5 XKonf2 Normalwand ler U( xkonf2) / 2 Normal,4 U( xverfahren) / 3 Rechteck, XVerfahre n Erw. MU,52 6

61 Zusammenfassung : Die Präsentation soll zeigen -Die Kalibriermöglichkeiten für AC/DC- Wandler -Die Kalibriermöglichkeiten für Leistungsanalysatoren -Verbesserung der Messunsicherheiten 6

62 AKL Messtechnik bietet : die Kalibrierung von Leistungsanalysatoren und AC/DC Wandlern an Die Akkreditierung als DKD-Labor (D-K-895_) ist beantragt 62

63 Unser Gefühl beim Kalibrieren No Job is finished til the paperwork is done 63

64 Kalibrierung von AC/DCWandlern und Leistungsanalysatoren Ausgabe / CSH Calibration Support Heilsbronn 64

65 Kalibrierung von AC/DC- Wandlern und Leistungsanalysatoren in der Praxis 65 Ausgabe / CSH Calibration Support Heilsbronn