Präzise Leistungsmessung

TRANSFORMATOREN
UND INDUKTIVITÄTEN
Die Verlustleistungsmessung an Transformatoren erfordert
eine Messkette höchster Präzision. Es handelt sich zwar
meistens um sinusförmige Spannungen und Ströme
bei 50 oder 60 Hz, jedoch stellt ein verlustarmer
Transformator im Leerlaufbetrieb eine nahezu rein
induktive Last dar. Dies bedeutet einen Phasenwinkel φ
zwischen Spannung und Strom von fast 90° bzw.
einen sehr geringen Leistungsfaktor λ von 0,01 oder
weniger (hier gleichzusetzen mit cos φ). Entscheidend
ist deshalb, dass der Eigenwinkelfehler des Messgeräts
so klein wie möglich ist. Das Kalibrierprotokoll gibt
Aufschluss darüber, wie groß dieser „cos φ = 0“-
Fehler bei einer bestimmten Frequenz ist.
Die gleichzeitige Messung des Effektivwertes und
des gleichgerichteten Mittelwertes der Spannung
kann zur direkten Berechnung des Formfaktors und
entsprechender Korrekturformeln für die Leistung
gemäß IEC 76-1 herangezogen werden.
Hochfrequente Kernverluste an Ferriten können bis in
den Megahertz-Bereich hinein durch Messung des
Erregerstroms und der induzierten Sekundärspannung
ermittelt werden. Die Integration der Spannung ergibt
den magnetischen Fluss, und die Berücksichtigung
der geometrischen Kerndaten erlaubt die direkte
Darstellung der Hysteresiskurve (magnetischer
Fluss B über der magnetischen Feldstärke H).
Der Phasenwinkel zählt
Transformatoren im Leerlaufbetrieb stellen eine nahezu rein
induktive Last dar: Der Strom ist gegenüber der Spannung
um fast 90° versetzt. Der Eigenwinkelfehler des Messgeräts
beeinflusst deshalb wesentlich die Messgenauigkeit.
Im Gegensatz zu RLC-Messbrücken können
Leistungsmessgeräte Impedanzen von induktiven
Komponenten unter wirklichkeitsnahen Bedingungen
ermitteln. Da die Parameter von Filtern, Drosseln
usw. stark nichtlinear von der Aussteuerung und der
Frequenz abhängen, ist die Messung beim tatsächlichen
Arbeitspunkt ratsam. Eine Reihe von vordefinierten
Formeln für Wirk-, Blind- und Scheinwiderstand
bzw. Leitwert gestatten die Impedanzmessung unter
Betriebsbedingungen. Weitere Berechnungen können
einfach durch einen Formeleditor hinzugefügt werden.
Beispiel für Verlust- und Impedanzmessung an einer Drossel für Leuchtstoffröhren.
Die Bestimmung des Gleichstromwiderstandes Z1 (DC) = 19, Ω
erlaubt auch Rückschlüsse auf die Wicklungstemperatur.