Leistungsmessung
Neue Referenzklasse
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Einfache Fernsteuerung über die WTViewerE-Software
Zur komfortablen Steuerung von Leistungsanalysatoren bietet Yokogawa die Software WTViewerE an. Sie erkennt automatisch bis zu vier verbundene Geräte, unabhängig davon, ob es sich um den neuen WT5000, den Vorgänger WT3000E oder andere Modelle der WT-Serie handelt. Die Messdaten der Geräte werden anschließend von der Software erfasst. Damit stellt Yokogawa eine Software für alle Leistungsmessgeräte der WT-Serie zur Verfügung und ermöglicht zudem die parallele und synchrone Messung mit unterschiedlichen Geräten gleichzeitig.
Zuerst müssen die Geräte jedoch entsprechend der Messaufgabe parametriert werden. Spannungsbereiche, Strombereiche und Verdrahtungen sind u. a. die wichtigsten Einstellungen, die am Anfang getätigt werden müssen. Die Software WTViewerE ermöglicht es, dass gemessene Werte geräteübergreifend für Berechnungen verwendet werden können, z.B. zur Berechnung von Gesamtwirkungsgraden von vielphasigen Prüflingen.
Anschließend kann die Messung live am Computer-Monitor angezeigt werden. Es ist auch möglich eine bereits abgeschlossene und gespeicherte Messung zu laden und zu analysieren. Um bei mehrphasigen Anwendungen alles im Blick zu haben, unterstützt die Software WTViewerE die Darstellung der Ergebnisse über mehrere Fenster. Diese kann der Anwender individuell nach seinen Bedürfnissen anpassen und sich so numerische Messwerte, aber auch Messkurven, Vektordiagramme, Trend- oder Balkendarstellungen, z. B. von den Ergebnissen der Harmonischen-Analyse, anzeigen lassen.
Für periodisch auftretende Messungen, wie diese u.a. in der Qualitätssicherung vorkommen, bietet die Software WTViewerE zudem die Möglichkeit die Parametrierung des Leistungsanalysators als auch die vorgenommenen, individuellen Einstellungen der WTViewerE-Software zu speichern und bei einer späteren Messung wieder zu laden. Dies verschafft dem Anwender auf der einen Seite einen großen Zeitvorteil, denn die Einstellungen müssen nicht erneut vorgenommen werden. Gleichzeitig verringert es auf der anderen Seite auch das Fehlerrisiko. Denn mit der gespeicherten Einstellung wird der Leistungsanalysator und die Software absolut identisch parametriert.
Die Messwerte können abgespeichert und mit anderer Software am Computer angezeigt und ausgewertet werden. Eine Begrenzung bei der Speicherung von Messdaten gibt es nicht. Werte von Messungen im Dauerbetrieb können solange aufgezeichnet werden, bis die Festplatte des Computers, auf dem die Software WTViewerE installiert ist, keinen verfügbaren Speicherplatz mehr bietet.
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Digitale Parallelpfad-Technologien und neue Filtermöglichkeiten
Neu im Leistungsanalysator WT5000 ist die digitale Parallelpfad-Technologie. Mit den zum Eingangssignal parallelen, digitalen Pfaden ist nun sowohl für normale Messungen (breitbandig) als auch für Harmonischen-Analysen die Verwendung von unabhängigen Line-Filtern möglich. Besonderheit dabei ist, dass bei Bedarf Aliasing-Effekte bei der Harmonischen-Messung damit eliminiert werden können, ohne die breitbandige Messung zu beeinflussen. Umgekehrt hat ein Line-Filter im breitbandigen Pfad keinen Einfluss auf die Harmonischen-Analyse. Als Line-Filter kann der Anwender zwischen zwei Filtertypen 4. Ordnung – Butterworth oder Bessel – wählen. Mit einem zusätzlichen, analogen 1 MHz Bessel-Filter, das den digitalen Filtern vorgeschaltet ist, ermöglicht der WT5000 zum Beispiel das Verringern von hochfrequentem Rauschen im Signal.
Auch die Synchronisierung auf die Periodendauer, die zur präzisen Ermittlung der Wirkleistung bestimmt werden muss, kann mit dem WT5000 individueller eingestellt werden als bei seinem Vorgänger. Somit ist es möglich, beliebige Amplitudenwerte zur Synchronisierung auszuwählen. Dies ist z. B. für alle umrichter-gesteuerten Motoren mit Zwischenkreisspannung interessant, da auf die Spannungseinbrüche – verursacht durch die Schaltvorgänge der IGBTs – synchronisiert werden kann. Selbstverständlich ist auch eine präzise Nulldurchgangserkennung, wie von bisherigen Yokogawa Leistungsanalysatoren gewohnt, möglich.
Darüber hinaus wurden im WT5000 die Funktionen der Frequenzfilter erweitert. Konnte mit den Filtern bis dato nur die Grundschwingung herausgefiltert werden, ermöglichen die Filter des WT5000 die parallele Messung von zwei Frequenzen. Somit können beispielsweise Grund- als auch Schaltfrequenzen gleichzeitig ermittelt werden. Es kann aber auch eine Kombination aus Tief- und Hochpassfilter (Bandpass-Filter) eingestellt werden, um gezielt eine Frequenz herauszufiltern, auf deren Basis eine Harmonischen-Analyse durchgeführt werden soll.
Großer Eingangsmessbereich
Da in der Antriebs- und Solartechnik mit immer höheren Spannungen gearbeitet wird, können mit dem WT5000 jetzt maximale Wechselspannungen von bis zu 1100 V, aber auch Gleichspannungen mit bis zu 1500 V direkt und mit höchster Präzision gemessen werden. Dies vermeidet die Verwendung von Spannungswandlern, die sich negativ auf die Messgenauigkeit auswirken würden.
Für die direkte Messung von Strömen bietet Yokogawa zwei Wahlmöglichkeiten. So gibt es ein Eingangsmodul, das zum direkten Messen von Strömen bis 33 A ausgelegt ist. Das zweite Modul ist hingegen für kleine Ströme von bis zu 6,5 A und mit Kompensationsstromwandlern auch für Messungen von sehr großen Strömen bis einige tausend Ampere gedacht. Denn je nach Stromwandler fließt bei maximaler Aussteuerung ein Kompensationsstrom von nur 1 A, meist sogar deutlich weniger. Der WT5000 erlaubt mit dem Messmodul für Ströme bis 6,5 A auch die Messung kleiner Kompensationsströme mit hoher Genauigkeit.
Da die Sicherheit bei jeder Messaufgabe an erster Stelle steht, verfügt der Leistungsanalysator WT5000 über unverwechselbare Spannungs- und Stromeingänge (EN-IEC61010-1). Eine Blende gibt zudem entweder nur den direkten Stromeingang oder den externen Eingang für Stromwandler frei. Damit werden Falschverdrahtungen vermieden.
Präzisions-Leistungsanalysator mit großem Touchscreen
Äußerlich zeigt sich der WT5000 modern, mit einem großen WXGA-Touchscreen (25,7 cm) und wenigen Tasten an der Gerätefront. Der Touchscreen ist störunempfindlich und kann beispielsweise in stark gestörten Umgebungen (EMI), z. B. unmittelbar neben einem Frequenzumrichter, betrieben werden. Die Bedienung ist durch eine flache Menüstruktur einfach und intuitiv und die Darstellungen von Messkurven und -Werten am Display größer als beim Vorgänger. Zusätzlich kann für eine noch schnellere Bedienung über zwei USB-Schnittstellen an der Frontseite eine Maus oder Tastatur angeschlossen werden. Auch das Abspeichern von Geräteeinstellungen, Messdaten und -kurven, z. B. auf einem USB-Stick ist über die Schnittstellen möglich.
Für Anwender, die bereits einen WT3000, WT3000E, WT1800 oder WT1800E in ihrer Software für den Prüfstand integriert haben, bietet der WT5000 einen sogenannten »Communication Command Compatible Mode« .Dadurch kann ein älterer Leistungsanalysator einfach durch den WT5000 ersetzt werden und die gewohnte Software kann weiterhin wenig modifiziert zur Ansteuerung genutzt werden. Damit ist ein reibungsloser und vor allem schneller Austausch der Geräte möglich.
Das Embedded-Betriebssystem des WT5000 garantiert neben einem schnellen Start, vor allem eine stabile Bedienung des Gerätes. Selbst wenn der Strom ausfällt, kann die Messung nach einem Neustart sofort mit den zuvor eingestellten Parametern fortgesetzt werden. Auch Computer-Viren stellen für den WT5000 keine Bedrohung dar.
Der Autor
Andreas Maushammer
ist seit August 2017 Produktmanager für die Leistungsmesstechnik bei Yokogawa Deutschland. Er studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule Rosenheim und sammelte erste berufliche Erfahrungen im Produktmarketing bei Osram in München.
andreas.maushammer@de.yokogawa.com
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