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Thema: PowerGenerator (mobile 230V Versorgung) zeigt anderen Stromverbrauch an als Wattmeter

  1. #21
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Anzeige

    @HaWe:
    Wenn der µC etwas Zeit hat, dann hast du Recht, dann schafft das auch ein kleiner µC. Nur für die Anzeige reicht es ja, für ein paar Perioden mitzuloggen und den Anzeigewert einmal je Sekunde zu aktualisieren.
    Wenn dabei aber noch z.B. der Regelalgorythmus für den Wechselrichter mitläuft, dann blockiert sich da durchaus Einiges.
    Ich habe keine Ahnung warum der Link nicht geht, aber mit dem Stichwort Leistungsanalysator wirst du bei Farnell fündig. Aber dafür legst du dann schnell mehrere k€ hin.
    Ich weiß gerade nicht wie Dreheiseninstrumente mit Stromverzerrungen klarkommen, wenn ja wäre aber so etwas das Richtige für dich.

    @Klebwax:
    Der Leistungsfaktor hat mit dem Wirkungsgrad nichts zu tun. Und der Wirkungsgrad einer PFC ist mit 1 für diesen Fall hinreichend gut angenähert. Dem Verbraucher kann sein Leistungsfaktor egal sein, das ist richtig, aber der Quelle und dem Meßgerät halt nicht.

    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Um die Leistung zu bestimmen, muß man Strom mal Spannung rechnen. So ist die Leistung definiert.
    Ja, aber nur für Gleichspannung und Gleichstrom. Bei Wechelspannung OHNE Stromverzerrungen ist das aber schon die Scheinleistung, und die nähert sich auch nicht der Wirkleistung an, wenn du beliebig lange mittelst.

    Und mit Stromverzerrung kannst du es gleich ganz vergessen. Oder meinst du, Leistungsmessung wäre sonst so aufwändig, wenn es auch so einfach ginge?

    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Typische Multimeter haben eine sehr geringe Abtastrate von einigen Samples pro Sekunde. Das macht den Analogteil und das Ausfiltern von Störungen einfach. Für eine brauchbare Leistungsmessung benötigt man aber Abtastraten von 2 bis dreistelligen Kilohertz. Das macht wiederum die analogen Eingangsschaltungen aufwändiger, da man nicht mehr so einfach filtern kann.
    Du kannst ein typisches Multimeter gerne mal an einen Funktionsgenerator hänge und mit 100Hz Sinusspannung füttern. Da unterscheiden sich bereits die 10-Euro-Baumarktmultimeter vom 100-Euro-Fluke-DMM.

    Und nein, der Analogteil bei einer Leistungsmessung sind, zumindest bei elektronischen Messungen, relativ simple Tiefpassfilter. Wobei ich mit simplem Tiefpassfilter. durchaus auch Butterworthfilter und OPVs mit einschließe. Da ist nichts kompliziert.

  2. #22
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Bei mir funktioniert der Link.

    MfG Hannes

  3. #23
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Und der Wirkungsgrad einer PFC ist mit 1 für diesen Fall hinreichend gut angenähert.
    Na ja, schon das Vorschalten einer Drossel als simpler PFC kostet die Widerstandsverluste und die Ummagnetisierung. Alle anderen PFC sind auch nur Schaltregler mit einem Wirkungdsgrad < 100%.
    Um die Leistung zu bestimmen, muß man Strom mal Spannung rechnen. So ist die Leistung definiert.
    Ja, aber nur für Gleichspannung und Gleichstrom. Bei Wechelspannung OHNE Stromverzerrungen ist das aber schon die Scheinleistung, und die nähert sich auch nicht der Wirkleistung an, wenn du beliebig lange mittelst.
    Nein, zu jedem Zeitpunkt. Du scheinst nicht zu kapieren, daß die Leistung keine Zahl sondern eine Funktion der Zeit ist, solange entweder Strom oder Spannung ebenfalls eine Funktion der Zeit (auch Wechselspannung oder Wechselstrom genannt) sind. Bei Gleichstrom ist die Funktion eine (horizontale) Gerade, daher reicht die Angabe einer Zahl. Und dir scheint auch nicht klar zu sein, daß es Zeitpunkte gibt, zu denen die Leistung negativ wird. Das ist die Blindleistung. Und du brauchst nicht lange zu mitteln, eine Periode reicht.

    Und mit Stromverzerrung kannst du es gleich ganz vergessen. Oder meinst du, Leistungsmessung wäre sonst so aufwändig, wenn es auch so einfach ginge?
    Es geht so einfach, aber nur wenn man schnell genug abtastet (das kost dann am Ende das Geld). Wenn du Fourier machen willst, musst du das aber auch. In Wirklichkeit spielen die Formen der Strom und der Spannugskurve gar keine Rolle. Eine Phasenanschnittsteuerung oder eine PWM lassen sich ebenso messen. Du kannst das aber auch leicht selbst probieren. Gib auf den einen Kanal deines Scopes den Strom, auf den anderen die Spannung und wähle ' * ' als Math-Funktion. Schon hast du die Leistung als Funktion der Zeit auf dem Schirm. Dann noch den Mittelwert anzeigen lassen.

    Solange du simple Tiefpassfilter am Eingang hast, kann dein Fluke auch nur bei 100Hz Sinus punkten. Ein elektronischer Halogentrafo oder ein Induktionsherd wird aber mit einigen zehn Kilohertz getaktet. Deren Leistung könntest du wie ich beschrieben habe aber leicht bestimmen, du musst nur mit 100kHz oder mehr abtasten und Strom und Spannung gleichzeitig messen.

    Ich will eigentlich die Diskussion nicht weiter fortsetzen, kann aber auch nicht alles so stehen lassen.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  4. #24
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Na ja, schon das Vorschalten einer Drossel als simpler PFC kostet die Widerstandsverluste und die Ummagnetisierung. Alle anderen PFC sind auch nur Schaltregler mit einem Wirkungdsgrad < 100%.
    Wie gesagt, Kleinkram. Das Einbaumeßgerät des TS ist schließlich sicherlich auf <0,1% genau kalibriert, sodaß diese geringen Verluste schon sehr hart ins Gewicht fallen.


    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Nein, zu jedem Zeitpunkt. Du scheinst nicht zu kapieren, daß die Leistung keine Zahl sondern eine Funktion der Zeit ist, solange entweder Strom oder Spannung ebenfalls eine Funktion der Zeit (auch Wechselspannung oder Wechselstrom genannt) sind. Bei Gleichstrom ist die Funktion eine (horizontale) Gerade, daher reicht die Angabe einer Zahl. Und dir scheint auch nicht klar zu sein, daß es Zeitpunkte gibt, zu denen die Leistung negativ wird. Das ist die Blindleistung. Und du brauchst nicht lange zu mitteln, eine Periode reicht.
    Genau genommen ist die Leistung die Differentiation der Energie nach der Zeit. Aber danke, das du meine Analysiskenntnisse etwas auffrischen wolltest. Ich kann dir versichern, daß das zumindest in diesem Rahmen hier nicht notwendig ist. Erst recht nicht von jemandem, der Wirkungsgrad und Leistungsfaktor nicht trennen kann.


    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Es geht so einfach, aber nur wenn man schnell genug abtastet (das kost dann am Ende das Geld). Wenn du Fourier machen willst, musst du das aber auch. In Wirklichkeit spielen die Formen der Strom und der Spannugskurve gar keine Rolle. Eine Phasenanschnittsteuerung oder eine PWM lassen sich ebenso messen. Du kannst das aber auch leicht selbst probieren. Gib auf den einen Kanal deines Scopes den Strom, auf den anderen die Spannung und wähle ' * ' als Math-Funktion. Schon hast du die Leistung als Funktion der Zeit auf dem Schirm. Dann noch den Mittelwert anzeigen lassen.
    Davon abgesehen daß deine Rechnung Unsinn ist: Du meinst wohl eher den Effektivwert, nicht den Mittelwert.
    Ansonsten würde mich noch interessieren, was du unter schnell genug abtasten verstehst. Jeder popelige Mikrocontroller schafft heutzutage mindestens ein MS/s, zwei oder drei MS/s sind auch absolut keine Seltenheit. Ich glaube nicht, daß schnelles Abtasten Leistungsmessung so aufwendig macht.

    Ansonsten hast du hier mal ein Beispiel, wie die Stromaufnahme einer Energiesparlampe aussieht:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	1392725675-178-fhdortmund-abb3.jpg
Hits:	5
Größe:	33,1 KB
ID:	35169

    Du kannst gerne mal schauen, wie weit du mit deiner Rechnung dabei kommst. Ich persönlich würde schonmal sagen, daß da ein nicht unwesentlicher Anteil kapazitiver Blindleistung dabei ist. Wenn man bedenkt, wie eine Energiesparlampe aufgebaut ist, macht kapazitive Blindleistung auch Sinn. Ich sehe aber nicht, wie du das mit deinem Rechenansatz herausfinden willst.

    Eigentlich habe ich auf die Diskussion auch keine Lust mehr, aber auf deine Rechnung bin ich trotzdem gespannt.


    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Solange du simple Tiefpassfilter am Eingang hast, kann dein Fluke auch nur bei 100Hz Sinus punkten. Ein elektronischer Halogentrafo oder ein Induktionsherd wird aber mit einigen zehn Kilohertz getaktet. Deren Leistung könntest du wie ich beschrieben habe aber leicht bestimmen, du musst nur mit 100kHz oder mehr abtasten und Strom und Spannung gleichzeitig messen.
    Wir haben das im Studium damals mit Multimetern verschiedener Hersteller verschiedener Preisklassen mal ausprobiert. Irgendein Fluke war da auch dabei, das - gemeisam mit einem Modell von Gossen - bis zuletzt nur mit geringer Abweichung gemessen hat. Ich weiß nicht mehr wo wir aufgehört haben, mindestens 1kHz waren es auf jeden Fall.
    Ich glaube zwar nicht daß dich das interessiert, aber falls du doch mal wissen willst warum man Tiefpässe vor einen ADC baut empfehle ich dir, dir etwas über das Nyquist-Shannon-Theorem anzulesen. Auf Wikipedia findest du auch eine bestechend großartige bildliche Veranschaulichung. Vielleicht verstehst du sogar, was es mit Fourierreihenbildung auf sich hat, bringst das mit Nyquist in Verbindung und sind dann vielleicht doch noch irgendwann mal einer Meinung bei diesem Thema. Wie gesagt, vielleicht...vielleicht auch nicht.


    Ich kenne dich ja eigentlich nicht als Pöbelbacke, aber seis drum. Diese Diskussion scheint tatsächlich sinnlos mit dir zu sein, und deshalb bin ich an dieser Stelle raus mit dir.

    Ich baue auf Arbeit übrigens gerade eine elektronische PFC. Da mache ich zwar keine Leistungsermittlung, aber ich maße mir dennoch einfach mal an, ein wenig darüber Bescheid zu wissen.

  5. #25
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    Die Leistung ist tatsächlich das Produkt aus Spannung und Stom. Multipliziert man die beiden Funktionen dann kann man die mittlere Leistung als Mittelwert über die Produktfunktion ermitteln.
    Bei einer ohmschen Last geht es besonders einfach, da kann man die Leistung schon aus dem Quadrat einer der beiden Größen (Strom oder Spannung als Zeitfunktion) und dem Lastwiderstand bestimmen, eben über den Effektivwert.

    Die Kurve des Stroms bei der Energiesparlampe zeigt deutlich das Problem im allgemeinen Fall, wenn man Strom und Spannung grundsätzlich mit hoher Auflösung messen muss. Der Strom ändert sich hier sehr schnell und muss mit hoher zeitlicher Auflösung gemessen werden.

    Um die Aufgabe für Verbrauchsmessungen am Netz etwas zu vereinfachen kann man den Vorteil nutzen, dass sich die Spannung nur mit der 50Hz Sinunsfunktion ändert. Bei einer zeitlichen Auflösung von hundert Werten pro Periode (oder entsprechend der Anforderung) kann man die Spannung als abschnittsweise konstant ansehen und die jeweiligen Werte mit dem Strom multiplizieren. Hierfür reicht dann der Mittelwert des Stroms im entsprechenden Zeitabschnitt wodurch man beliebig hohe Abtastraten vermeiden kann.

    Wie die Diskussion zeigt ist die Aufgabe nicht trivial, es sollte aber so gut es geht an der Sache orientiert diskutiert werden.

  6. #26
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Wie gesagt - bei reim ohmscher linearer Last funktioniert das. Bei einer reinen linearen Blindlast funktioniert auch das, was Klebwax geschrieben hat. Aber das sind theoretische Sonderfälle, die in der Praxis nur selten auftauchen. Heizstäbe und Motoren im Leerlauf fallen mir da nur ein, allenfalls noch leerlaufende Freileitungen oder Kabel.

    Aber mal als einfaches Gegenbeispiel, wo man mit einfacher Multiplikation nicht mehr weiterkommt:
    Es seien eine rein ohmsche und eine rein induktive Last parallel an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen, die Ströme seien vom gleichen Betrag.

    Beide Ströme, Sinusfunktionen mit 90° Phasenverschiebung zueinander resp. eine Sinus- und eine Cosinusfunktion in Bezug zur Spannung, überlagern sich dabei vor dem Knotenpunkt. Das Ergebnis ist wieder eine Sinusfunktion mit demselben Betrag, aber um 45° phasenverschoben (und auch 45° phasenverschoben zur Spannung).

    Die Leistung soll an dieser Stelle allgemeingültig bestimmt werden, daher entfällt die Betrachtung mit den Besonderheiten von linearen Lasten. Und da steht man jetzt vor einem Problem: Wenn man über beliebig viele Abtastwerte Strom und Spannung über eine Netzperiode multipliziert (und diese dann integriert, je nach Geschmack vorher noch den Absolutwert nimmt oder nicht, und dann mit dem Kehrwert der Periodendauer...): Wie willst du bestimmen, welcher Anteil des Stroms gerade Wirk- und welcher Blindstrom ist?
    Wie gesagt: ein allgemeingültiges Verfahren ist gesucht, die Besonderheiten bei linearen Lasten müssen unberücksichtigt bleiben.

    Was auch zu bedenken ist: Gegensinnige Vorzeichen von Strom und Spannung muß nicht Blindleistung bedeuten. Sondern kann z.B. auch Rückspeisung von Wirkleistung sein, bsp. wenn Motoren in den Generatorbetrieb gehen. Ob Blind- oder Wirkleistung vorliegt, geht aus der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung hervor, aber die ist nicht mit einer simplen Multiplikation der Momentanwerte zu ermitteln.

    Und um das nochmal auf das Beispiel mit der Energiesparlampe zurückzukommen: Diese Lampe zieht nicht nur Wirkleistung aus dem Netz, sondern auch Blindleistung. Kapazitive Blindleistung. Ich sehe jedoch nach wie vor nicht, wie man Wirk- und Blindleistung über die Multiplikation der Momentanwerte auseinanderhalten will.
    Die Scheinleistung kann man so berechnen, aber die interessiert ja fast niemals jemanden.

    Ich gebe gerne zu daß das mit der PFC aus meßtechnischer Sicht eine dreckige Sauerei ist, Meßsignale verbiegen ist normalerweise nicht in Ordnung. Aber wie gesagt, ich betrachte diesen Fall als Ausnahme und es ist immer noch besser, als mit einem Meßmittel das nur für lineare Lasten gebaut ist breitbandige Signale auswerten zu wollen.

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