Startseite > Messen + Testen > Analysatoren > Leistungen intelligent und präzise messen

Analysatoren

Leistungen intelligent und präzise messen

15. Mai 2014, 15:32 Uhr | Von Matthias Preß

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Welche Eigenschaften zeichnen einen klassischen Leistungsanalysator aus?

Dazu gehört zuerst die Genauigkeitsangabe. Beispielsweise hat der Typ WT3000 eine Abweichung von lediglich 0,02 % vom Messwert plus 0,04 % des Messbereiches. Dabei ist zu beachten, dass Yokogawa die Fehlerangaben auf Effektivwerte bezieht. In den Datenblättern stehen sehr konservativ spezifizierte Fehlerangaben, was bedeutet, dass die Spezifikationen auch unter ungünstigsten Bedingungen eingehalten werden. In der Praxis berichten die Anwender und Kalibrierlaboratorien, dass die tatsächlich ermittelten Messgenauigkeiten um den Faktor 5 bis 10 besser sind, einige gehen sogar darüber. Diese Tatsache ermahnt den Anwender, der genaue Messungen machen möchte, das Kalibrierprotokoll zu studieren, um die tatsächlichen Abweichungen zu kennen.

Besonders wichtig ist die bereits erwähnte Periodendauerbestimmung. Dazu besitzen Yokogawa-Leistungsmessgeräte eigene Frequenzmesskreise (Zero-Cross Detection), welche die Grundfrequenzen auch bei anspruchsvollen pulsweitenmodulierten Signalen (PWM) von Frequenzumrichtern erkennen.

Jobangebote+ passend zum Thema

Ingenieur/Elektroingenieur/Elektrotechniker als Field Application Engineer

GEYER Electronic GmbH, Planegg

Alle Jobangebote im Elektroniknet Karrierebereich anzeigen

Typ	WT3000	WT1800	WT 500	WT300-Familie	PX8000
Mess- Phasen	1 bis 4 Phasen Motor (Drehzahl, Drehmoment)	1 bis 6 Phasen Motor (Drehzahl, Drehmoment)	1 bis 3 Phasen	1 bis 3 Phasen	1 bis 4 Phasen Motor (Drehzahl, Drehmoment)
Spannungs-Messbereiche	bis 1000 V (eff.), 8 Bereiche	bis 1000 V (eff.), 12 Bereiche	bis 1000 V (eff.), 8 Bereiche	bis 600 V (eff.), 7 Bereiche	bis 1000 V (eff.), 12 Bereiche
Strom-Mess- bereiche	bis 2 A (eff.) 9 Bereiche bis 30 A(eff.), 7 Bereiche	bis 5 A (eff.), 9 Bereiche bis 50 A (eff.), 6 Bereiche	bis 40 A (eff.), 7 Bereiche	bis 20 A (eff.), 12 Bereiche bis 40 A (eff.), 6 Bereiche	bis 5 A (eff.), 9 Bereiche
Applikations- Parameter	Höchste Genauigkeit Höchste Stabilität	Höchste Funktionalität Höchste Genauigkeit	Flexibel, kompakt, portabel, hochgenau	Kompakt, portabel, günstig, hochgenau	Getriggerte Messungen an dynamischen Signalen
Einsatz-bereiche	Forschung & Entwicklung Kalibrier- normale Messung nach IEC Normen Antriebstechnik Erneuerbare Energien Trans- formator- messungen Stand-by	Forschung & Entwicklung Antriebstechnik Erneuerbare Energien Beleuchtung Avionik Energy Saving, Design Stand-by	Forschung & Entwicklung Antriebstechnik Erneuerbare Energien Haushaltsgeräte Energy saving, desig	Forschung & Entwicklung Erneuerbare Energien Haus- haltsgeräte Energy Saving, Design Stand-by Produktion, Test	Forschung & Entwicklung Antriebstechnik Hochfrequenz (z.B. Wireless Charging) Drosseln,Trans-formatoren, Werkstoff-technik

1 bis 3
Phasen

bis 5 A (eff.),
9 Bereiche

Tabelle. Die WT-Baureihe im Vergleich mit einigen Kenngrößen und Anwendungsfeldern

Im Gegensatz zu einem Oszilloskop besitzen Leistungsmessgeräte fest vorgegebene Messzyklen (Update Rate), z.B. von 50 ms bis 20 s. Diese festen Messzyklen sind ein wichtiger Bestandteil der präzisen, lückenlosen Leistungsmessung.

Bei mehrphasigen Leistungsmessungen inklusive der mechanischen Leistung ist für die hohe Präzision sehr wichtig, dass alle Messwerte absolut synchron abgetastet werden. Die Auswahl der Synchronisationsquelle ist eine der wichtigsten Einstellungen vor einer Messung.

Die WT-Baureihe beinhaltet einphasige (WT310) bis hin zum sechsphasigen Gerät (WT1800). Jeweils bis zu vier identische Geräte sind miteinander kaskadierbar. Das heißt, es können bis zu 24 Leistungskanäle realisiert werden.

Für Ströme über 50 A (eff.) kommen hochpräzise Nullflussstromwandler zum Einsatz, die Strombereiche bis zu 24 kA (eff.) abdecken. Die großen Vorteile der Nullflusswandler sind u.a. extrem hohe Linearität, extrem geringe Frequenz- und Winkelfehler. Der extreme Dynamikbereich gestattet präzise Messungen auch noch bei 1 ‰ Aussteuerung und darunter ohne Genauigkeitseinbußen.

Leistungsmessgeräte sind letztlich ideale Messinstrumente für die präzise Leistungs- und Wirkungsgradmessung an stabilen Lasten. Sie bieten zusätzlich auch Optionen für transiente Leistungsanalysen an.

Eine neue Kategorie: „Precision Power Scopes“

Wenn ein klassischer Leistungsanalysator an seine Grenzen kommt, tritt das Precision Power Scope PX8000 mit feinerer zeitlicher Auflösung, der hohen Bandbreite von 20 MHz und der sehr schnellen Abtastung mit 100 MS/s für transiente Vorgänge in Aktion (Bild 4).

Nützlich ist ein solches Gerät z.B. bei der Untersuchung von Leistungshalbleitern. Während die WT-Serie kontinuierlich misst, erfasst das Precision Power Scope sehr gezielt die Situationen, in denen Änderungen eintreten. Bild 5 stellt die Arbeitsweisen gegenüber. Bisher kannte man diese Visualisierungsmöglichkeiten nur vom Oszilloskop. Ein herkömmliches Oszilloskop hat jedoch lediglich Spannungseingänge mit üblicherweise 8 bit Amplitudenauflösung.

Für die Leistungsmessung müssen also Differenztastköpfe und Stromwandler vorgeschaltet werden, die zusätzliche Ungenauigkeiten in der Größenordnung des Oszilloskops von 2–3 % einbringen. Eigens für das PX8000 hat Yokogawa darum die ISOpro-Technologie entwickelt, um damit isolierte und direkte Eingangskanäle für Spannungen bis 1000 V (eff.) und Ströme bis 5 A (eff.) bereitstellen zu können.

Damit entfällt auch der am Oszilloskop wegen der unterschiedlichen Laufzeiten von Tastköpfen und Stromwandlern zwingend erforderliche De-Skew-Abgleich. Dennoch ist auch dieser beim neuen Power Scope für den Einsatz mit externen Wandlern verfügbar.

Das Precision Power Scope verfügt über einen History-Speicher, der bis zu 1000 bisherige Signale aufzeichnet, so dass der Anwender jederzeit zu früheren Messungen zurückblättern kann. Da alle Rohdaten verfügbar bleiben, kann man auch im Nachhinein Details auszoomen und ausmessen. Besonders in der Fehlersuche, bei Service und Wartung sowie in der Entwicklung ist das ein wichtiges Feature. Man hat freilich auch die Möglichkeit, die Kurvenformen von Spannung, Strom und Leistung im Detail verfolgen und analysieren zu können. Symmetriebetrachtungen mehrphasiger Netze sind vor allem für Energieversorger wichtig, aber auch Umrichter- und Motorhersteller nutzen z.B. Lissajous-Figuren.