Elektronik
Von: ΤrіnktGеrnеΒіеr (abgemeldet), 24.11.2006 10:27 Uhr
Hallo,

ich möchte an einer Anlage die Leistungsaufnahme einzelner Komponenten im Schaltschrank messen. Das sind im Einzelnen:
1. elektrischer Motor (Gleichstrom 45kW hinter Gleichrichter)
2. Widerstandsheizung
3. Gebläse (Asynchronmotor hinter Frequezumrichter)

Meine Idee war, dass ich vor den Wandlern (Frequenz und Gleichrichter)an einer der drei Phasen (Netzanschluss aus Starkstrom-Steckdose) die Stromstärke messe. Da die Netzspannung ja bekannt ist, könnte ich dann die Leistung über P = U * I berechnen, oder? Die Stromstärke müsste dann doch eigentlich in allen drei Phasen identisch sein, oder nicht?

Bei der Heizung (nur 1 Phase) könnte ich ja identisch vorgehen.

Oder mache ich da einen Denkfehler? Wenn ja, wie könnte ich das Problem denn lösen?

Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen.

Gruß.



  1. Antwort von lаіkа 0
    Im Prinzip ja, ...
    Hallo, Meine Idee war, dass ich vor den Wandlern (Frequenz und
    Gleichrichter)an einer der drei Phasen (Netzanschluss aus
    Starkstrom-Steckdose) die Stromstärke messe. Da die
    Netzspannung ja bekannt ist, könnte ich dann die Leistung über
    P = U * I berechnen, oder? Die Stromstärke müsste dann doch
    eigentlich in allen drei Phasen identisch sein, oder nicht?
    Das geht nur, wenn
    - die Belastung aller nachgeschalteten Verbraucher symmetrisch, d.h. für alle Phasen gleich ist,
    - du für die Berechnung (Faktor 3) die Spg. Phase - Null nimmst, also wohl 230V, wenn du 400V nimmst, also Phase - Phase, musst du mit 1,73 multiplizieren.

    Bedenke, dass das dann die Scheinleistung ist, nicht unbedingt der wirkliche Verbrauch.

    Gruß.
    Laika
    1 Kommentare
    • von ΤrіnktGеrnеΒіеr (abgemeldet) 0
      Re: Im Prinzip ja, ...
      also ich brauche die Sache aus folgenden Gründen:

      Im Rahmen meiner Diplomarbeit habe ich ein Softwaretool entwickelt mit dem man die Energiekosten verschiedener Komponenten ermitteln kann. Diese theoretische Berechnung soll nun natürlich anhand realer Messungen verifiziert werden, daher die Messungen.

      Im Prinzip muss ich also sowohl die Energieaufnahme von Gleichstrom- und Asynchronmotoren als auch von elektrischen Widerstandsheizungen messen.


      Es ist natürlich angestrebt, die Messung so einfach wie möglich zu machen. Ich habe mir überlegt, die Gesamtzufuhr der Anlage zu messen und auch die Energieaufnahme der Motoren (vor den Wandlern) also alles was in die Wandler reingeht.

      In die Wandler geht nun einmal Drehstrom (3 Phasen). Wie messe ich diese nun also am besten, wenn ich die tatsächliche Energieaufnahme ermitteln möchte?

      Vielen Dank erstmal schon für die bisherige Hilfe und auch für die (hoffentlich noch folgende) weitere Hilfe. ;-)

      Gruß.
  2. Antwort von Αnоnүm (abgemeldet) 0
    Re: Leistungsmessung an Drehstrom
    Hallo, Da die Netzspannung ja bekannt ist,
    Mit welcher Genauigkeit? Die kann auch schwanken. Und dann gibt es da noch so Sachen wie asymmetrische Belastung, Blindleistung, nicht-sinusförmige Belastung,...

    Wozu willst Du überhaupt messen?

    Gruß
    loderunner
    • Antwort von Јörg Rеһrmаnn 0
      Re: Leistungsmessung an Drehstrom
      Hallo Biertrinker,

      am einfachsten geht das mit einem normalen elektromechanischen Drehstromzähler. Den bekommt man im Elektronik-Versand recht günstig. Die Leistung bekommst Du entweder, indem Du über einen längeren Zeitraum mißt oder indem Du mit der Stoppuhr die Umlaufzeit der Zählscheibe mißt.

      Jörg ich möchte an einer Anlage die Leistungsaufnahme einzelner
      Komponenten im Schaltschrank messen. Das sind im Einzelnen:
      1. elektrischer Motor (Gleichstrom 45kW hinter Gleichrichter)
      2. Widerstandsheizung
      3. Gebläse (Asynchronmotor hinter Frequezumrichter)

      Meine Idee war, dass ich vor den Wandlern (Frequenz und
      Gleichrichter)an einer der drei Phasen (Netzanschluss aus
      Starkstrom-Steckdose) die Stromstärke messe. Da die
      Netzspannung ja bekannt ist, könnte ich dann die Leistung über
      P = U * I berechnen, oder? Die Stromstärke müsste dann doch
      eigentlich in allen drei Phasen identisch sein, oder nicht?

      Bei der Heizung (nur 1 Phase) könnte ich ja identisch
      vorgehen.

      Oder mache ich da einen Denkfehler? Wenn ja, wie könnte ich
      das Problem denn lösen?

      Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen.

      Gruß.
      1 Kommentare
      • von lаіkа 0
        Re^2: Leistungsmessung an Drehstrom
        Hallo Jörg, am einfachsten geht das mit einem normalen elektromechanischen
        Drehstromzähler. Den bekommt man im Elektronik-Versand recht
        günstig.
        Oder beim örtlichen EVU. Ich habe mir einen für meine (Nachtspeicher-) Heizung eingebaut: 5 DM damals ;-))

        Gruss
        Laika
    • Antwort von Сrаnnmеr 0
      Drehstromzähler mit Impulsausgang
      Moin

      Der Tip von Jörg mit dem Zähler geht schon in gute Richtung. Ich würde aber einen Zähler mit Impulsausgang nehmen und die Impulse mit entsprechender Vorrichtung im festen Zeitraster loggen. Das erlaubt Langzeitmessung und eine sinnvolle Auswertung.

      Es wäre ein Drehstromzähler mit Impulsausgang (für Direktmessung - spart zusätzliche Stromwandler) anzuschaffen. Die Impulswertigkeit ist so zu legen, daß bei Nennlast der Anlage die Impulse mit etwa 2..5 Hz ausgegeben werden.

      Mit Stromzähler umgeht man die Problematik mit schiefer Last, Oberwellen, Scheinleistung usw. Man bekommt der Wirkverbrauch der Anlage (als Summe und als Lastgang) und gut is.

      Es sind auf dem Markt auch Netzanalysegeräte (mobil oder für Schalttafeleinbau) erhältlich, die per Schnittstelle alle Verbrauchsparameter (Wirk-, Schein-, Blindverbrauch und Leistung, Strom, Spannung, cos phi, weiss der Teufel noch was, und das alles phasengetrennt und in der Summe) laufend zum Loggen ausgeben können, aber sowas sprengt sicherlich den Rahmen.

      Die potentialfreien Impulse eines Zählers abzugreifen und zu speichern wird sicherlich einfacher sein, als eine komplette (und vor allem eine korrekt funktionierende) Messung zu Fuß aufzubauen.

      MfG

      C.
      6 Kommentare
      • von ΤrіnktGеrnеΒіеr (abgemeldet) 0
        Re: Drehstromzähler mit Impulsausgang
        Der Tip von Jörg mit dem Zähler geht schon in gute Richtung.
        Puh, irgendwie hatte ich mir das einfacher vorgestellt. Ich habe auch einen Messcomputer zur Verfügung der mit DasyLab läuft. Allerdings kann ich über dieses Gerät bislang noch nichts sagen weil ich es erst am Montag bekomme. Damit soll das jedenfalls irgendwie funktionieren.

        Andere Frage: Kann ich, wenn einmal ein Betriebspunkt angefahren ist, nicht einfach für einen gewissen Zeitraum in diesem Betriebspunkt messen und dann daraus die Energiekosten in diesem Betriebspunkt bestimmen?

        Es ist ja so, dass meine theoretische Berechnung bei gleichbleibendem Betriebspunkt die Energieaufnahme berechnet, die Messung muss also lediglich verifizieren, dass diese Berechnung stimmt.

        Im Klartext stelle ich mir das etwa so vor: Ich fahre mit der Anlage einen Betriebspunkt an, lasse sie dann für eine gewisse Zeit in diesem Punkt laufen und messe nacheinander alle Komponenten die mich interessieren durch.

        Zur Messung konkret noch einmal: Ich möchte möglichst einfach, Genauigkeit ist zweitrangig, die Leistungsaufnahme der Verbraucher ermitteln. Das mit dem Zähler klingt schon sehr kompliziert. Habe ich nicht mit einfacher Strom und Spannungsmessung schon die nötigen Daten für die Berechnung der Leistung?

        Danke nochmal!
      • Re^2: Drehstromzähler mit Impulsausgang
        Hallo Fragewurm, Andere Frage: Kann ich, wenn einmal ein Betriebspunkt
        angefahren ist, nicht einfach für einen gewissen Zeitraum in
        diesem Betriebspunkt messen und dann daraus die Energiekosten
        in diesem Betriebspunkt bestimmen?
        Das Problem ist, dass hier kein Schwein¨(da mein ich jetzt nicht böse) weiss was du wirklich messen willst und ob diese Messungen, bzw. deine Überlegungen, überhaupt zu dieser Maschine passen.

        Weiterhin weiss hier auch Keiner was für dich ein Betriebspunkt, bzw. welche Parameter du da einbeziehst, ist und ob sich etwas verändert, wenn auf der Maschine schon nur ein Rohmaterial eines anderen Lieferanten verarbeitet wird.

        Ich habe da schon die Uterschiedlichsten Dinge erlebt, wie viele hier im Forum auch. Manchmal spielt es auch schon eine Rolle, welches Team die Maschine gerade fährt.

        Das ist wie beim Auto: Der tatsächliche Verbrauch ändert sich sehr mit dem Fahrer.

        Das Leben ist oft voller Uberraschungen :-)

        MfG Peter(TOO)
      • von ΤrіnktGеrnеΒіеr (abgemeldet) 0
        Re^3: Drehstromzähler mit Impulsausgang
        Das Problem ist, dass hier kein Schwein¨(da mein ich jetzt
        nicht böse) weiss was du wirklich messen willst und ob diese
        Messungen, bzw. deine Überlegungen, überhaupt zu dieser
        Maschine passen.
        Ok sorry, ich wollte mich etwas kurz fassen um den freundlichen Helfern die Sachlage zu vereinfachen. Im Prinzip geht es mir nur darum, wie ich möglichst einfach eine Leistungsmessung vor einem Wandler (Also einer Frequenzumrichter oder einem Gleichrichter) messen kann. Weiterhin weiss hier auch Keiner was für dich ein
        Betriebspunkt, bzw. welche Parameter du da einbeziehst, ist
        und ob sich etwas verändert, wenn auf der Maschine schon nur
        ein Rohmaterial eines anderen Lieferanten verarbeitet wird.
        Mit Betriebspunkt meine ich, dass ich eine gleichbleibende Drehzahl des Motors habe und ein gleichbleibendes Drehmoment.

        Also nochmal zusammengefasst:

        Ich habe einen Motor (Gleichstrom oder Asynchronmotor) den ich auf eine bestimmte Drehzahl einstelle. Das Moment was er bei dieser Drehzahl leistet ist gleichbleibend. Es werden keine Drehzahl oder Momentänderungen vorgenommen.

        Von diesem Motor möchte ich die elektrische Energieaufnahme bestimmen, am besten inklusive den Verlusten die durch die Wandler entstehen, also dass, was tatsächlich an Energie reingesteckt wird (was ich also bezahlen muss). Aus der Leistung möchte ich dann auf die Kilowattstunden schließen.

        Die Drehzahl und das Drehmoment sind bekannt, aus diesen Werten und dem Wirkungsgrad errechne ich THEORETISCH die Energiekosten die der Antrieb verursacht. --> Diese theoretische Berechnung soll nun verifiziert werden, daher die reale Messung.

        Falls ich wieder etwas relevanten vergessen habe einfach Bescheid sagen, ich ergänze mich dann.

        Danke und Gruß.
      • Re^4: Drehstromzähler mit Impulsausgang
        Hallo Fragewurm, Ok sorry, ich wollte mich etwas kurz fassen um den
        freundlichen Helfern die Sachlage zu vereinfachen.
        Die freundlichen helfer haben lieber zu viele Daten als zu wenige. ALs Fachmann kann man schnell entscheiden was irrelevant ist. Fehlendes muss man immer nachfragen, macht also mehr arbeit ;-) Von diesem Motor möchte ich die elektrische Energieaufnahme
        bestimmen, am besten inklusive den Verlusten die durch die
        Wandler entstehen, also dass, was tatsächlich an Energie
        reingesteckt wird (was ich also bezahlen muss). Aus der
        Leistung möchte ich dann auf die Kilowattstunden schließen.

        Die Drehzahl und das Drehmoment sind bekannt, aus diesen
        Werten und dem Wirkungsgrad errechne ich THEORETISCH die
        Energiekosten die der Antrieb verursacht. --> Diese
        theoretische Berechnung soll nun verifiziert werden, daher die
        reale Messung.
        OK, dann ist für dich nur das interessant, was das E-Werk auch berechnet.

        Da stellt sich die Frage ob dir einen Blindleistungszähler habt oder nur einen für die Wirkleistung und ob bei euch das Werk kompensiert wird.
        Diese Infos benötigst du mal um überhaupt die Kosten berechnen zu können.

        Um und Gleichrichter sind keine Ohmschen Verbraucher, was die Messung eben komplizierter macht. Da die Phasenlage von Strom und Spannung verschoben ist und zudem der STrom nicht sinusförmig, genügt eine einfach Strommessung eben nicht, sondern du musst eine echte Leistungsmessungeng vornehmen. Und möglichst auch noch Wirk und Blindleistung messen.
        Desweiteren wird der Wirkungsgrad der Umrichter nicht linear sein, sondern hängt von der Ausgangsleistung ab.

        Eine weitere Frage stellt sich noch nach den Hilfskreisen, also was für die Steuerung noch an Strom benötugt wird. OK, bei 45kW fällt das nicht ins Gewicht, aber beim Gebläse kann es schon zu Fehlern führen.
        Die Steuerung wird meist nur mit einer der 3 Phasen betrieben, wenn du also nur eine Phase misst und dabei die Falsche erwischt, stimmt deine Messung nicht.

        MfG Peter(TOO)
      • von ΤrіnktGеrnеΒіеr (abgemeldet) 0
        Re^5: Drehstromzähler mit Impulsausgang
        Hallo,

        ich erkundige mich mal nach dem Messcomputer und melde mich dann nochmal. Ist dann vielleicht einfacher, danke schon einmal an alle.

        Gruß.
      • Re^2: Drehstromzähler mit Impulsausgang
        Andere Frage: Kann ich, wenn einmal ein Betriebspunkt
        angefahren ist, nicht einfach für einen gewissen Zeitraum in
        diesem Betriebspunkt messen und dann daraus die Energiekosten
        in diesem Betriebspunkt bestimmen?
        Du kannst zu beliebiger Zeit beliebige Punkte messen :-) Es kommt darauf an, _was_ Du messen möchtest.

        Wenn es auf den monetär wirksamen Energieverbrauch ankommt, dann bist Du auf Integral aus Wirkleistung aller drei Phasen angewiesen und nicht auf Momentanwerte der Scheinleistung einer Phase.

        Ein Gerät, welches dieses Integral überaus korrekt berechnet, halbwegs preiswert und einfachst in der Anwendung ist, heisst nun mal Drei-Phasen-Stromzähler :-)

        Und wenn Du keine Lust hast, die Zahlen von Zähler abzulesen, der Impulsausgang an einen Frequenzzähler (hat jedes Labor) angeschlossen liefert die Zahlen nahezu frei Haus. Nnur die Impulswertigkeit muß noch reinmultipliziert werden. Es ist ja so, dass meine theoretische Berechnung bei
        gleichbleibendem Betriebspunkt die Energieaufnahme berechnet,
        die Messung muss also lediglich verifizieren, dass diese
        Berechnung stimmt.

        Im Klartext stelle ich mir das etwa so vor: Ich fahre mit der
        Anlage einen Betriebspunkt an, lasse sie dann für eine gewisse
        Zeit in diesem Punkt laufen und messe nacheinander alle
        Komponenten die mich interessieren durch.
        Strom- und Spannungsmessung liefert keine Aussagen über Energie. Das mit dem Zähler klingt schon sehr
        kompliziert.
        Das mit dem Zähler ist (vom dreiphasigen Wirkleistungsmeßgerät, welches aber nur Momentanwerte liefert und auch noch schweineteuer ist) die einfachste Sache auf der Welt. Und liefert auch noch nicht nur genaue, sondern auch noch korrekte Werte :-) Habe ich nicht mit einfacher Strom und
        Spannungsmessung schon die nötigen Daten für die Berechnung
        der Leistung?
        Nein. Und schon gar nicht, wenn Umformer unbekannten Aufbaus im Spiel sind.

        MfG

        C.