Leistungsmessung im Drehstromnetz

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1 Labovesuch Lestungsmessung Mess- und Sensotechnk HTA Bel Lestungsmessung m Dehstomnetz Nomalewese st es ken allzu gosses Poblem, de Lestung m Glechstomkes zu messen. Im Wechselstomkes und nsbesondee n Mehphasensystemen wd de Messung schon etwas anspuchsvolle.. Enphasensysteme Be de Lestungsmessung n enphasgen Systemen glt fü de Wklestung P = U. I. cos(φ) mt φ als Phasenwnkel (Phasenveschebung) zwschen Stom und Spannung. Fü U und I snd de Effektvwete enzusetzen (sehe Übung Effektvwet). De Phasenwnkel kann z.b. mt dem KO mt Hlfe de Lssajous-Fguen ode m Zwekanalbeteb aus de Zetdffeenz heausgelesen weden. φ = ± acsn(b/a) Phasenmessung mt Lssajous-Fgu m x-y-beteb Phasenmessung m Zwekanalbeteb Laboübung Sete

2 Labovesuch Lestungsmessung Mess- und Sensotechnk HTA Bel. Das Wattmete In de Enegetechnk wd oft das sogenannte Wattmete zu Lestungsmessung vewendet. Deses Geät zegt, geegnet beschaltet, de Wklestung an. Im Gegensatz zum Dehspulnstument fnden w bem Wattmete kenen Pemanentmagneten. Statt dessen ezeugt de Messstom n ene Spule den nötgen magnetschen Fluss, um de Dehspule, de von enem Stom popotonal zu Spannung duchflossen wd, auszulenken. : Hufesen-Pemanentmagnet I : Stom duch de Feldspule : Wechesenpolschuhe I : Stom duch de Dehspule 3 : Wechesenpolken B : magn. Flussdchte m Luft- 4 : Luftspalt spalt (popotonal zu I ) 5 : Dehspule 6 : Zege 7 : Ausglechgewchte 8 : Rückstellfeden Aufbau des Dehspulmesswekes elektodynamsches Messwek Zu Lestungsmessung weden de beden Spulen we folgt angeschlossen: I : Stom n de Feldspule (Stompfad) I : Stom duch de Dehspule (Spannungspfad) De Spannungspfad des Wattmetes kann nomalewese so beschaltet weden, dass de Messung 'stomchtg' esp. 'spannungschtg' efolgt. Laboübung Sete

3 Labovesuch Lestungsmessung Mess- und Sensotechnk HTA Bel Beachte: Wenn n de Fomel zu Beechnung de Wklestung P = U. I. cos(φ) en Fakto null st, dann efolgt ken Ausschlag! Des daf auf kenen Fall dazu veleten, klenee Beeche zu wählen, wel sonst de entspechenden Spulen übelastet weden. Deshalb empfehlt es sch, dem Wattmete en Ampèemete n See zu schalten. Dass das Wattmete de Wklestung anzegt, kann duch folgende Übelegung übepüft weden: Es seen I = I P sn(ωt) I = k U p sn(ωt + φ) k : Popotonaltätskonstante Das Dehmoment M, zu welchem de Zegeausschlag popotonal st, egbt sch zu M(t) = k I I Wegen de mechanschen Täghet, stellt sch de Zege auf den Mttelwet des Dehmomentes en M med = /T M(t) dt =... = k 3. U EFF. I EFF. cos(φ) Laboübung Sete 3

4 Labovesuch Lestungsmessung Mess- und Sensotechnk HTA Bel 3. Lestungsmessung m Dephasensystem Wenn alle de Phasen glech belastet snd, dann genügt es, mt enem Wattmete de Wklestung n ene Phase zu messen. De Gesamtlestung st dann mt de zu multplzeen. Fü de übgen Fälle gbt es ene Rehe gebäuchlche Schaltungen (de engezechneten Wdestände snd m Spannungspfad de Wattmete beets engebaut. Be de Schaltung a) müssten alledngs fü de zwe Phasen ohne Wattmete noch Wdestände zugeschalten weden): Schaltungen zu Wklestungsmessung m Dephasennetz a) Dehstom ohne Nullete (gleche Belastung alle de Phasen) b) Dehstom ohne Nullete (ungleche Belastung); Aon-Schaltung c) Dehstom mt Nullete d) Wechselstom e) Glechstom mt Nebenschluss Laboübung Sete 4

5 I I Labovesuch Lestungsmessung Mess- und Sensotechnk HTA Bel 4. Aon-Schaltung L W L V U U3 L3 W U3 W Wenn w de Spannungen U und de Stöme I als Vektoen betachten, dann kann de Wklestung P als Skalapodukt von U und I ausgedückt weden: P = U I = U I cos( ϕ ) De gesamte m System vebauchte Wklestung egbt sch demnach aus P = P = U I I 3 I Mt de Aon-Schaltung kann, n Systemen ohne Nulllete, de Wklestung mt Hlfe zwee Wattmee gemessen weden. P = (U + 3 = U) I (U3 U) I U I U3 U Mt Hlfe des kchhofschen Knotengesetzes I I 0 kann de Ausduck wete umgefomt weden, ndem telwese duch I + I ) substtuet wd. P = U + + = ( I U I 3 (I + I ) = I I 3 Mt de Aonschaltung wd also mme auch be asymmetschen Belastungen de wahe Wklestung des Systems gemessen. Se egbt sch aus de Summe de Anzegen de beden Wattmete. Achtung! De Schaltung abetet nu fü Systeme ohne Nulllete koekt. + Laboübung Sete 5

6 Labovesuch Lestungsmessung Mess- und Sensotechnk Mateal-Lste HTA Bel 3x380V Anschluss- Box Moto mt Altenato Steckeadapte 6 Multmete Semens VA eff Multzet 3 Wattmete DC-Spesung A Stomsonde Tektonx Dehzahlmesse Maxon-Moto Aufgaben. Messen Se mt folgende Schaltung de Lestungsaufnahme enes Dehstommotos: Um Fehlmessungen duch Vbatonen zu vemeden, sollten de Instumente ncht auf dem selben Tsch stehen we de Moto. Wattmete auf 40 V- und A- Beech enstellen! Bestmmen Se mt Hlfe de Volt-, Ampèe- und Wattmete de Phasenveschebung zwschen Stom und Spannung.. Mt enem Speche-KO und ene Stomsonde st de Enschaltstom des Motos aufzuzechnen (ene Phase). De Ausgang de Stomsonde muss mt 50Ω abgeschlossen weden. De Empfndlchket des KO's st auf 0 mv/div enzustellen. De Höhe des Stomes egbt sch aus dem angezegten Wet am Steuegeät de Stomsonde und de Anzahl Skalentele auf dem KO-Schm. Messen Se glechzetg mt dem Enschaltstom auch de Dehzahl n Funkton de Zet mt enem Tachogeneato, de auf de Rücksete des Motos auf de Welle gedückt wd. 3. Mt de Stomsonde und ene 00: Sonde an ene Phase (Masse ncht vebnden) kann de Phasenveschebung ebenfalls gemessen weden. Veglechen Se mt dem unte Punkt gefundenen Wet. Laboübung Sete 6

7 Labovesuch Lestungsmessung Mess- und Sensotechnk HTA Bel 4. Messen Se de Lestungsaufnahme des Motos mt Hlfe de Aon-schaltung und veglechen Se de Wete mt den unte Aufgabe gefundenen Weten! Beachten Se, dass m Spannungspfad des Wattmetes 380V aufttt! Vewenden Se deshalb zu Messung den 480V - Beech! Fü desen Beech glt: A Stompfad Messwet = Skalenwet * 4 5A Stompfad Messwet = Skalenwet * 0 Be dese Messung daf de Nullete ncht mt dem Stenpunkt des Motos vebunden sen. Beschalten Se voest bede Instumente genau glech. Be de anschlessenden Messung wd möglchewese enes de beden Instumente negatv ausschlagen. In desem Fall snd de Anschlüsse des Stompfades (ode des Spannungspfades) zu vetauschen, und de abgelesene Wet st als negatve Lestung zu ntepeteen. U U U3 L L L3 U3 W W I I V W MOTOR U 3 I 3 I φ I U 5. Tagen se de Stöme und Spannungen welche von den beden Wattmeten gemessen weden ns Zegedagamm en. Ekläen se weshalb be enem de beden Wattmete das Vozechen wechselt wenn de Phasenveschebung zuückgeht (z. B. auf 50û). 6. Bestmmen Se den Wkungsgad des Moto-Geneato-Systems be engen Belastungen! 7. Messen Se be engen Belastungen de Dehzahl! 5. Ma 998 Laboübung Sete 7