Multavi Phi
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HARTMANN & BRAUN A -O FRANKFURT/MAIN Multavi Phi GEBRAUCHSANWEISUNG EB 40-1 r I N H A L M e ßp rin z ip Beschreibung T S V E R Z E I C H N I ............................................................................. S 5 ......................................................................... 7 M e ßtechnische D a t e n ........................................................... 12 M essungen ................................................................. 13 I. Spannungsm essung .................................................... A llg e m e in e s 14 II. Stromm essung ............................................................. A. bei d ire kte m Anschluß an das Instrum ent . . . . 15 15 B. in V e rb in d u n g m it dem D ietzeA n le g e r I Dm 1000 ................................................ C. in V e rb in d u n g m it einem S tro m w a n d le r . . . . 16 \-j III. B lin d - und W irkstrom m essung sow ie c o s phiBestim m ung in E in p h a s e n -W e c h s e ls tro m ............ 18 A. Blindstrom m essung 18 B. W irk s tro m m e s s u n g ....................... C. cos phi-Bestim m ung ............................................. ...................... 20 .................................................. 21 D. D ie tz e -A n le g e r bzw. S tro m w a n d le r bei der B lind stro m - und W irkstrom m essung sow ie b ei d er cos phi-Bestim m ung .......................................... 22 E. Berechnung des sin phi ......................................... 24 F. Berechnung der Leistung .................................... 24 IV. B lin d - und W irkstrom m essung sow ie cos phiB estim m ung in Drehstrom ...................................... 1. G le ic h b e la s te te r V ie rle ite r-D re h stro m 2. U n g le ich b e la ste te r V ie rle ite r-D re h stro m 3. G le ich b e la ste te r D re ile ite r-D re h stro m 4. U ngle ich b elaste te r D re ile ite r-D re h stro m V. Einfluß der O b e rw e lle n .......... 25 25 .... 28 .......... 28 .... 29 ............................................... 29 Die Bedienung des M u lta v i phi ist an sich sehr einfach. Trotzdem e m p fie h lt es sich, diese G ebrauchsanw eisung v o r Benutzung des Instrum entes ge n au durchzulesen und sich m it den v ie le n A n w e n d u n g sm ö g lich ke ite n ve rtra u t zu m achen. H ie rd u rch w e rd e n Fehlschaltungen und Falsch m essungen so w ie auch e ve n tu e lle Beschädigungen des Instrum entes v e rm ie d e n . Sw m Multavi Phi Universal-M eßinstrument für Strom- und Spannungsmessungen und zur einfachen Bestimmung des Leistungsfaktors Wechselspannungs-Meßbereiche D ire kter Anschluß: 15 — 30 — 60 — 150 — 300 — 600 V Wechselstrom-, Blind- und W irkstrom -M eßbereiche D ire kter Anschluß: 0,06 — 0,15 — 0,3 — 0,6 — 1,5 A 6— 15 — 30 — 60 — 150 A M it D ie tz e -A n le g e r I Dm 1000: 60 — 150 — 300 — 600 — 1500 A Leistungsfaktor-Bestimmung cos phi 0 . . . 1, in d u k tiv und k a p a z itiv Blindfaktor-Bestimmung s in phi 0 . . . 1, in d u k tiv und k a p a z itiv Schein-, Blind- und Wirkleistungs-Berechnung Die M essung vo n Strom und S pannung a lle in g e n ü g t nicht zu einem Ü b e rb lick über d ie elektrischen V e rh ä lt nisse in Einphasen-W echselstrom - und D rehstrom netzen. Es interessiert hier nicht a lle in d ie G rö ße des Stromes, sondern auch der von den V erb ra u ch e rn a u fge n o m m e n e W irkstrom und Blindstrom . Diese b e id e n M e ßg rö ßen sind beka nn tlich durch d ie Phasenverschiebung cp zwischen Strom und Spannung fe stg e le g t. Der L e istu ng sfa kto r co s cp m uß bei S tro m ve rb ra u ch e rn in d u k tiv e r und k a p a z itiv e r A rt m e ßtechnisch e rfa ßt w e rde n . U nter den V ie lfa ch in stru m e n te n e rfü llt das M u lta v i cp diese m eßtechnischen F o rd e ru n g e n . N eben der Messung von Strom und S pa n n u n g lassen sich auch d irekte M essungen von W irk s tro m und B lindstrom in e inphasigen W echselstrom - und in D rehstrom netzen durchführen und d a m it a u f e infache W e ise d ie w e ite re n w ich tig e n G rö ßen cos cp, sin cp, B lin d le is tu n g , W irk le is tu n g und Schein le istung bestim m en. Auch G le ic h s p a n n u n g e n können m it dem M u lta v i cp g e messen w e rd e n . 4 r M eßprinzip Die Prinzipschaltung des M u lta v i (p ze ig t Bild 1. Bei d e r Spannungsmessung (H a u p tw ä h le r a u f V) w ird der K o n ta k t a geschlossen, w ä h re n d d ie K o n ta kte b und c g e ö ffn e t sind. Bei d e r Strommessung (H a u p tw ä h le r auf A) ist d a g e g e n der K o n ta kt b geschlossen, und d ie K o n ta kte a und c b le ib e n g e ö ffn e t. Bei d er Blindstrommessung (H a u p tw ä h le r a u f lb) w e rden d ie K o n ta kte b und c geschlossen, w ä h re n d der K on ta k t a offen b le ib t. Dadurch w e rde n der G le ich richte r a n o rd n u n g nebst dem M e ßw e rk zwei Ströme zugeführt. Der vom S tro m w a n d le r W e in g espeiste Strom ist V er h ä ltn is - und ph a sen g le ich dem V erbraucherstrom , w ä h rend d er über das P ote n tio m e te r P zu g e fü h rte Strom ly V erhältnis- und pha sen g le ich d er V e rb ra u ch e rsp a n n u n g U ist (siehe B ild 2 a u f Seite 6). Das M e ßw e rk z e ig t den Betrag d er V e kto r-D iffe re n z l j b e id e r Ströme an. Durch ein P o te n tio m e te r kann der B etrag des d er S pannung v e rh ä ltn isg le ich e n Stromes ly g e ä n d e rt w erden. D abei w ird der a n g e z e ig te Betrag des 5 B ild 2 V e k to r-D ia g ra m m D iffe re n zve kto rs ld v e rk le in e rt o d e r ve rg rö ß e rt und, w ie das V e k to r-D ia g ra m m ze ig t, auch seine Richtung g e ä n d ert. Der D iffe re n zve kto r ld hat sein M in im u m = Idmin' wenn er senkrecht a u f dem S p annungsvektor steht. Stellt man also mit Hilfe des Potentiometers (D re h kn o p f seitlich links) das Minimum des Zeigerausschlages ein, so wird die senkrecht auf dem Spannungsvektor stehende Sfromkomponenfe ldmin, d.h. der Blindstrom lb angezeigt. Ob der Blindstrom induktiv oder ka p a zitiv ist, w ird durch Zuschalten eines e in g e b a u te n K o n densators m it H ilfe des kleinen roten Tastschalters (an d e r rechten Seite) e r m itte lt. W ird d e r Z eig e ra u sschlag bei Blindstrom m essung nach Drücken des Tastschalters größer, so ist der B lin d strom induktiv; w ird er kleiner, ist der Blindstrom kapazitiv. Die Wirkstrommessung (H a u p tw ä h le r a u f lw) kann erst nach der M inimum-Einstellung, d. h. nach der B lindstrom messung e rfo lg e n . Durch d ie se S te llu n g des H auptw ählers w ird le d ig lic h d e r K o n ta k t b g e ö ffn e t, so daß nur der durch das P o te n tio m e te r flie ß e n d e Strom a n g e ze ig t w ird . Das V e k to rb ild lä ß t e rke n n e n , daß in diesem Fall der W irkstro m lw a n g e z e ig t w ird . 6 Der Leistungsfaktor w ird bestim m t durch das V e rh ä ltnis W irkstro m lw Strom !---------- = C° S ¥ ' d er Blindfaktor durch das V e rh ä ltn is Blindstrom I], Beschreibung In einem P reßstoffgehäuse sind säm tliche Teile, w ie das M eß w erk, d ie M eß g le ich richte r usw., sowie d ie e r fo rd e rlic h e n N eb e n - und V o rw id e rs tä n d e untergebracht, A u f der D eckp la tte (siehe Bild 3) b e fin d e n sich d ie Schalter und o b e rh a lb des Skalenfensters vie r Anschluß klem m en und zwei Laschen m it Flügelschrauben. Die B o d e n p la tte e n th ä lt eine K u rzgebrauchsanw eisung sowie zwei Buchsen für das O b e rw e lle n -F ilte r. 7 M e ßwerk Das M u lta v i qp v e rw e n d e t zur A n z e ig e ein Drehspulm eßw erk m it M eß g le ich richte r. Das vo n m agnetischen F re m d fe ld e rn u n a b h ä n g ig e K ernm agnetsystem ist durch d ie n e u a rtig e S p a n n b a n d a u fh ä n g u n g w e itg e h e n d un e m p fin d lic h g e g e n Stöße und mechanische Erschütterun gen. R e ib u n g sfe h le r trete n bei dieser A rt d e r Lagerung nicht auf. Das M eß w e rk h a t eine N u llp u n k tk o rre k tio n s schraube (u n te rh a lb der Skala). Skala Eine e in zig e , übersichtliche, nahezu lin e a re S ka le n te ilu n g von etw a 70 mm Länge g ilt für a lle M eß bereiche und M eß größ en. M esserzeiger und S p ie g e lb o g e n g e statte n genaues und p a ra lla x e fre ie s A blesen. Die S k a le n te ilu n g 0. . . 30 ist um 10% v e rlä n g e rt, um ü b e rw e rte noch a blesen zu können, ohne umschalten zu müssen. Die a b g e le se n e n S ka le n w e rte sind e n tw e d e r d ire k t g ü ltig (le d ig lic h K o m m a ste llu n g ) o d e r höchstens m it 2 zu m u lti p liz ie re n o d e r durch 2 zu d iv id ie re n . Diese einfachen U m re chnungsfaktoren sind in d e r T a b e lle (Seite 30) a n g e g e b e n . Sie e n th ä lt fe rn e r A n g a b e n über den Eigen w id e rs ta n d des Instrum entes bei Spannungsm essungen. 8 Anschlußklemmen V ie r Schraubklem m en sow ie zwei S tarkstrom -K lem m schrauben, d ie auch d ie Benutzung von Bananensteckern g e statte n , d ie n e n zum Anschließen der Z u le itu n g e n (siehe Bild 3 auf Seite 7), w odurch g le ic h z e itig e r A n schluß des Strom - und S p a n nungspfades g e g e b e n ist, w ie bei den L eistungsfaktor-B estim m ungen stets erfo rd e rlich . Zwei Sfeckbuchsen in der Bodenplatte d ie n e n zum A u f stecken des M u lta v i cp a u f ein besonderes F ilter, dessen Benutzung bei starken O b e rw e lle n zw eckm äßig ist (siehe Seite 29). Hauptw ähler und M e ßbereichwähler M it dem Hauptw ähler w ird d ie je w e ilig e M eß größ e g e w ä h lt. A n g e z e ig t w ird d ie je n ig e M eß größ e, a u f d ie der Punkt auf dem K n e b e lg riff hinw eist. In der S tellung V w ird d ie S pannung, in der S tellung A d er Strom g e messen. Bei M essungen in einer Phase w ird fe rn e rh in bei d er S tellung lb der B lindstrom , bei S tellung lw der W irkstro m gemessen, w ä h re n d d ie S tellung I bei der Bestim mung des Leistungsfaktors zusätzlich be n utzt w ird . I Bei Messungen in gleichbelasteten Drehstromnetzen ■ gelten die Anweisungen auf Seite 25. M it dem Hauptw ähler ist schnellster Ü b e rg a n g von einer M eß größ e a u f d ie a n d e re w ä h re n d des Betriebes ohne U nterbrechung des Stromkreises und praktisch ohne V e r än d e ru n g d er Belastungsverhältnisse m öglich. M it den beiden M e ßbereichwählern w e rd e n le d ig lic h d ie Strom - bzw. Spannungsm eßbereiche e in g e ste llt. Der S tro m m eß bereichw ähler g ilt für säm tliche Strom ste llu n g en des H a u p tw ä h le rs (A , lb, lw und I). Der Strom m eßbereich w ird m it dem S tro m -M eß b e re ich w ä h le r stets nur in der Stellung A des H a u p tw ä hlers so e in g e ste llt, daß ein m öglichst groß er Z eig e ra u sschlag e rfo lg t. Bei den n a ch fo lg e n d e n M essungen in den S tellungen des H a u p tw ä h le rs a u f 1^, lw und I d a rf d ie S tellung des S tro m -u n d des S p a n n u n gs-M e ß b e re ich w ä h le rs nicht mehr g e ä n d e rt w e rde n . 9 Anordnung der Klemmen und W ä h le r Die Spannungsklemmen V (siehe B ild 3) sind dem Spann u n g s-M e ß b e re ich w ä h le r a u f „ V " ) zu g e o rd n e t. (S te llu n g des H a u p tw ä hlers Die Stromklemmen A (S tellung des H a u p tw ä h le rs auf A, lb, lw o d e r I) sind dem S tro m -M e ßb e re ich w ä h le r zu g e o rd n e t. Die Starkstrom-Klemmschrauben A X 1 0 0 sind e b e nfa lls dem S tro m -M e ß b e re ich w ä h le r z u g e o rd n e t. Sie müssen bei Ström en höher als 1,5 A b e n utzt w e rde n . Sie sind d ie p rim ä re n Anschlüsse eines im Instrum ent e in g e b a u te n S tro m w a n d le rs m it dem Ü b e rse tzu n g sve rh ä ltn is 100:1 (siehe Innenschaltung B ild 5), dessen S e k u n d ä r-V /icklu n g an den b e id e n A -K le m m en angeschlossen ist. Bei Benutzung d e r S tarkstrom -K lem m schrauben sind d ie am S tro m -M e ß b e re ich w ä h le r e in g e ste llte n M eß bereiche 100mal g rö ß e r als bei B enutzung d er Strom klem m en A. D e rje n ig e M eß b e re ic h w ä h le r, dessen zu g e o rd n e te K lem men nicht b e n utzt sind, kann b e lie b ig e S tellungen haben. M inimum-Potentiometer M it dem an d er lin ke n G ehäuseseite a n g e b ra ch te n D reh k n o p f (siehe Bild 3, Seite 7) w ird bei d e r B lind stro m messung das P otentiom eter b e tä tig t, das zum M in im u m A b g le ic h des Z eigerausschlages d ie n t (N äheres siehe Seite 19). Roter Tastschalter Der an d e r rechten Seite des M u lta v i q e in g e b a u te kleine rote Tastschalter d ie n t d e r Feststellung, o b der Blindstrom in d u k tiv o d e r k a p a z itiv ist. Filteranschluß Beim A u ftre te n starker O b e rw e lle n ist es zweckm äßig, das eigens für das M u lta v i rp e n tw icke lte F ilter zu b e nutzen. Das Instrum ent w ird in diesem Fall m it den b e id e n Buchsen a u f seiner Rückseite a u f d ie Stecker des O b e rw e lle n filte rs aufgesteckt. 10 B ild 5 Innenscha ltung des M u lta v i cp D ie S ch a lte rs te llu n g I des H a u p tw ä h le rs so w ie d ie Anschlüsse d e r O b e rw e lle n filte rs w u rd e n aus G rü n d e n d e r Ü b e rs ic h tlic h k e it w e g gelassen 11 M e ßtechnische Daten Spannungsabfall an den S trom klem m en A : höchstens 100 mV, an den S tarkstrom -K lem m schrauben A X 100: höchstens 25 mV. Eigenwiderstand bei Spannungsm essungen: 333 ß /V (siehe auch T a b e lle au f Seite 30). Fehlergrenzen Bei Strommessungen (S tellung des H a u p tw ä h le rs a u f A) und bei S pannungsm essungen (S tellung des H a u p t w ä h le rs a u f V) in dem Frequenzbereich 40 . . . 70 Hz ± 1,5%, bei Blindstrom-Messungen (S tellung des H a u p tw ä h le rs a u f lb = lmin) ± 2,5% , bei Wirkstrom-Messungen (S tellung auf lw) h ä n g t der Fehler von der des H a u p tw ä h le rs G e n a u ig k e it der M in im u m -E in s te llu n g bei lb ab, bei Bestimmung des Phasenwinkels ± 3 °. Tem peraturfehler ist ve rn a ch lä ssig b a r. Überlastbarkeit S fo ß a rtig e 10fache Ü b e rla stu n g schadet dem Instrum ent nicht. Prüfspannung 2000 V nach den R egeln des VDE. Tragtasche Zum M u lta v i qp w ird e ine g e p o lste rte Ledertasche g e lie fe rt. 12 Messungen Allgemeines Das M u lta v i qp ist m öglichst in w a a g e re ch te r Lage zu benutzen, wenn d ie a n g e g e b e n e n Fehlergrenzen e in g e h a lte n w e rde n sollen. W enn das M e ßw e rk strom los ist, muß d er Z e ig e r a u f den S ka le n w e rt Null e in sp ie le n. Ist dies nicht d er Fall, so ist d ie N u llp u n k t-K o rre k tio n s schraube (B ild 3 auf Seite 7) m it einem g e e ig n e te n Schraubenzieher zu drehen. K lo p fe n am Instrum ent ist nicht n o tw e n d ig , da das M e ßw e rk re ib u n g sfre ie L a g e rung hat. Bei direktem Anschluß des M u lta v i (p ist g ru ndsätzlich zu beachten: Höchsfer meßbarer Wechselstrom bei Benutzung der bei Benutzung der S tarkstrom -K lem m schrauben 165 Ampere. Höchster meßbarer Wechselstrom Sfrom klem m en 1,65 Ampere. Höchste meßbare Wechselspannung 650 Volt. Stets zunächst auf die höchsten Strom- bzw. Spannungsmeßbereiche schalten! Die nachstehenden S chaltungen zeigen d ie vie ls e itig e V e rw e n d b a rk e it des M u lta v i cp. Sie sollen zugleich ein praktischer H elfer zur schnellen H erstellung der e in fachsten und zw eckm äßigsten S chaltungen sein. 13 I. Spannungsmessung 1. H a u p tw ä h le r a u f V stellen. 2. S p a n n u n g s -M e ß b e re ic h w ä h le r stellen. zunächst auf 600 V 3. S p annung an d ie V -K lem m en le g e n (B ild 6). 4. S p a n n u n g s-M e ß b e re ich w ä h le r, w enn n ö tig , auf k le in e re M eß b e re ich e schalten, bis g rö ß tm ö g lich e r 5. Z eig e ra u sschlag erreicht ist. A b g e le s e n e r W e rt g ilt bei M eß bereich 30 V d ire kt. Bei den a n d e re n M eß bereichen ist e n tw e d e r nur d ie K o m m a ste llu n g zu berücksichtigen o d e r zusätzlich le d ig lic h m it 2 zu m u ltip liz ie re n d iv id ie re n . bzw. durch 2 zu Bei S p a n nungen über 650 V ist zw eckm äßig ein S p a n n u n g sw a n d le r zu ve rw e n d e n . Der Anschluß e rfo lg t nach Bild 7. Gleichspannungsmessungen sind e b e n fa lls m öglich. Der a b g e le s e n e W e rt ist noch zusätzlich m it 0,9 zu m u lti p liz ie re n o d e r es sind vo n dem a b g elese n e n W e rt 10% a b zu zie he n . Die P olung der G le ich sp a n n u n g braucht beim schließen des M u lta v i op nicht be a chte t zu w erden. 14 An II. Strommessung A. Strommessungen bei direktem Anschluß an das Instrument 1. H a u p tw ä h le r a u t A stellen. 2. S tro m -M eß b e re ich w ä h le r zunächst auf 1,5 A stellen. 3. W enn höhere Ströme als 1,5 A zu e rw a rte n sind, zunächst an den S tarkstrom -K lem m schrauben A X 100 anschließen (B ild 8). 4. Jetzt erst Strom einschalten. S ollte es sich beim Messen, wenn d ie S tarkstrom Klem m schrauben be n utzt w e rde n , herausstellen, daß d er Strom kle in e r als 1,5 A ist, da n n ist auf d ie A -K lem m en um zuklem m en (B ild 9). Vorher muß der S tro m -M eß b e re ich w ä h le r je d o ch a u f 1,5 A g e stellt werden. 5. S tro m b e re ich w ä hle r, w enn n ö tig , auf kle in e re M eß bereiche schalten, bis g rö ß tm ö g lich e r Zeigerausschlag erreicht ist. 6. A b g e le s e n e r W e rt g ilt bei 30 A d ire kt. Bei den a n d e ren M eß bereichen ist e n tw e d e r nur d ie K om m a ste llu n g zu berücksichtigen o d e r zusätzlich le d ig lich m it 2 zu m u ltip liz ie re n bzw. durch 2 zu d iv id ie re n . V e rb ra u c h e r V e rb ra u c h e r 15 B. Strommessung in Verbindung mit dem Dietze-A nleger I Dm 1000 Bei V e rw e n d u n g des D ie tze -A n le g e rs I Dm 1000 (m it dem Ü b e rse tzu n g sve rh ä ltn is 1 0 0 0 :1 ) ist d ie M eß b e re ich re ih e des S tro m -M eß b e re ich w ä h le rs m it 1000 zu m u ltip liz ie re n . Es e rg e b e n sich d ie M eß bereiche 60 — 150 — 300 — 600 — 1500 A. 1. H a u p tw ä h le r a u f A stellen. 2. S tro m -M e ß b e re ich w ä h le r a u f 1,5 A stellen. 3. D ie tz e -A n le g e r an A -K le m m en (B ild 10) anschließen. Dann m it d e r Z a n g e des A n le g e rs den strom fü h re n den Leiter um klam m ern. 4. S tro m -M e ß b e re ich w ä h le r, w enn n ö tig , a u f kle in e re M eß bereiche schalten, bis g rö ß tm ö g lich e r Z e ig e r 5. A n g e z e ig te n W e rt able se n und diesen entsprechend ausschlag erreicht ist. der S tellung des S tro m -M eß b e re ich w ä h le rs unter Be rücksichtigung d er K o m m a ste llu n g je nach M eß bereich le d ig lic h m it 2 m u ltip liz ie re n bzw. durch 2 d iv id ie re n . Som it e rh ä lt m an den S ekundärstrom des D ietzeA n le g e rs. Da d e r D ie tz e -A n le g e r das Ü bersetzungs v e rh ä ltn is 1000: 1 hat, ist d e r e rh a lte n e M eß w e rt noch m it 1000 zu m u ltip liz ie re n . V e rb ra u c h e r B ild 10 16 V e rb ra u c h e r B ild 11 Beispiel: A b le su n g 8,6 S ka le n te ile . Strom -M eß bereich- w ä h le r auf 1,5 A. Bei diesem M eß bereich muß d er a b gelesene W e rt durch 10 und durch 2 d iv id ie rt w erden (siehe T a b e lle auf Seite 30), w odurch sich ein S e kundär strom des A n le g e rs von 0,43 A e rg ib t. M it 1000 m u lti p liz ie rt e rg ib t sich in dem vom D ie tze -A n le g e r um kla m m e rten Leiter ein Strom von 430 A. C. Strommessung in Verbindung mit einem Stromwandler Soll an d er S ekundärseite eines Strom w andlers g e messen w e rde n , so w ird in äh n lich e r W eise ve rfa h re n w ie beim D ie tz e -A n le g e r. 1. H a u p tw ä h le r auf A stellen. 2. Bei einem S tro m w a n d le r m it einem S ekundärstrom von 5 A den S tro m -M eß b e re ich w ä h le r auf 0,06 A stellen. 3. Die S ekundärseite des W a n d le rs an den Starkstrom Klem m schrauben A X 100 anschließen (B ild 11). Strom einschalten. Achtung! Sekundärwicklung darf unter Strom nicht geöffnet werden! 4. A n g e z e ig te n W e rt ablesen und — da an den S ta rk strom -Klem m schrauben angeschlossen ist und der S tro m -M eß b e re ich w ä h le r auf 0,06 A steht — durch 10 d iv id ie re n sow ie m it 2 m u ltip liz ie re n . Der so e rh a lte n e W e rt ist d a n n noch m it dem Ü bersetzungsverhältnis des ve rw e n d e te n W a n d le rs zu m u ltip liz ie re n . (H at der W a n d le r z. B. das Ü b e rse tzungsverhältnis 100/5 A, d a n n ist m it 1 0 0 :5 - 20 zu m u ltip lizie re n .) W e rd e n S tro m w a n d le r m it einem Sekundärstrom von 1 A benutzt, dann ist der Strom m eßbereich 1,5 e in zustellen und d ie S e ku n d ä rw icklun g des W a n d le rs an den A -K lem m en anzuschließen. 17 HB. Blind- und Wirkstrommessung sowie cosqp-Besfimmung Zur B lin d - und W irkstrom m essung in Einphasen-W echselstrom netzen w e rd e n Strom - und S p a n n u n gsp fa d am M u lta v i q? gleichzeitig entsprechend den nachstehenden S c h a ltb ild e rn angeschlossen (B ild 1 2 . . . 16). A. Blindstrom-Messung 1. S p a n n u n g s-M e ß b e re ich w ä h le r auf 600 V, Strom - M e ß b e re ic h w ä h le r a u f 1,5 A stellen. 2. S p a nnung an d ie V -K lem m en legen. 3. Strom an d ie S tarkstrom -K lem m schrauben legen (B ild 12). Nur w enn d e r zu e rw a rte n d e Strom b e stim m t k le in e r als 1,5 A ist, w ird sogleich an den A -K le m m en angeschlossen (B ild 13). 4. H a u p tw ä h le r a u f V stellen. 5. 6. Jetzt erst Strom einschalten! S p a n n u n gs-M e ß b e re ich w ä h le r, k le in e re M eß bereiche Z eig e ra u sschlag erreicht ist. Spannungs-M eßbereichwähler M e ßvorgängen 7. in w enn schalten, dieser bis bei Stellung n ö tig , allen folgenden stehen lassen! H a u p tw ä h le r a u f A stellen. W enn n ö tig , den Strom M e ß b e re ic h w ä h le r a u f kle in e re M eß bereiche schalten, bis g rö ß tm ö g lic h e r Z eig e ra u sschlag erreicht ist. V e rb ra u c h e r 18 auf g rö ß tm ö g lich e r V e rb ra u c h e r S ollte es sich beim Messen, w enn d ie Starkstrom Klem m schrauben be n utzt w e rde n , heraussteilen, daß d e r Strom k le in e r als 1,5 A ist, da n n ist a u t d ie A -K le m m en um zuklem m en (B ild 13). Vorher muß der S tro m -M eß b e re ich w ä h le r je d o ch auf 1,5 A ge stellt w e rd e n ! Strom -M eßbereichwähler bei allen folgenden M e ßvorgängen in dieser Stellung stehen lassen! 8. H a u p tw ä h le r a u f lb stellen und den D re hkn o p f an der lin ke n Seite drehen, bis d er Z eigerausschlag das M in im u m erreicht hat. Dieser W e rt ist abzulesen und unter Berücksichtigung des e in g e ste llte n Strom -M eß bereiches d e r S trom w ert zu bestim m en. Dies ist der W e rt des Blindstromes lb. Das Kennzeichen des M inim um s ist, w enn sich der Zeig e ra u sschlag beim Drehen des D rehknopfes in der gle ichen Richtung v e rrin g e rt und da n n w ie d e r v e r größ ert. G e la n g t der D re hkn o p f noch w ä h re n d der V e r rin g e ru n g des Z eigerausschlages an seinen Anschlag — w enn also kein M in im u m e rz ie lb a r ist — , d ann muß d er Spannungsanschluß oder d e r Stromanschluß umgepolt w e rde n . Falls im kleinsten Spannungsbereich (15 V) der Z e ig e r nicht ü ber d ie M itte d er S kala h inausgeht, kann es V orkom m en, daß sich trotz der U m p olun g des Spannungs- bzw. des Stromanschlusses kein M in im u m e rg ib t, b e v o r der D re hkn o p f den Anschlag erreicht. In diesem Fall müssen d ie M essungen in dem nächst höheren Strommeßbereich d u rch g e fü h rt w e rd e n ! S ollte d er M in im u m -W e rt in d e r N ähe des S ka le n a n fan g s lie g e n , der B lindstrom also re la tiv klein sein (w ie dies bei fast rein Ohm'scher Belastung d er Fall ist), d a n n d a rf nicht e tw a versucht w e rde n , durch das W ä h le n eines kle in e re n Strom -M eßbereiches einen größ eren Z eig e ra u sschlag zu e rzielen. Die Stellung wegen der des Strom -M eßbereichwählers weiteren M e ßvorgänge muß unverändert bleiben! 19 9. O b der angezeigte Blindstrom induktiv oder k a p a zitiv ist, läßt sich durch Drücken des roten Tastschalters leicht feststellen. Der Z e ig e r steht a u f dem M in im u m . W ird d e r Ausschlag beim Drücken des Tastschalters größer, d a n n ist d er B lindstrom induktiv, w ird er kleiner, d a n n ist d er B lindstrom kapazitiv. B. Wirkstrom-Messung 1. Zunächst d ie B lindstrom m essung bis zur M in im u m - E instellung durchführen. Dann den H a u p tw ä h le r a u f lw stellen. Der a b g e le se n e W e rt ist unter Berück sichtigung des e in g e s te llte n S trom -M eßbereiches der W irkstro m lw. Die G e n a u ig k e it des gemessenen W ertes lw h ä n g t sehr stark vo n der g e n a u e n Einstellung des M inim um s bei der B lindstrom -M essung ab. Im a llg e m e in e n soll d a h e r d ie W irkstrom m essung nur als o rie n tie re n d e M essung b e tra ch te t w e rde n . 2. W e rd e n genauere W irk s tro m -W e rte g e fo rd e rt, da n n läßt sich — unter d e r Voraussetzung sinusförm igen W echselstrom es — d e r W irkstro m w e rt b e id e n Strömen errechnen, d ie lw aus den in d e r A - und l^- S tellung des H a u p tw ä h le rs gemessen w u rde n , l,v - I I2-!.,2 3. Die W irk s tro m w e rte lassen sich a b e r auch m it der g le ichen G e n a u ig k e it w ie d ie B lind stro m w e rte nach fo lg e n d e r M eß m eth o d e e rzie le n : a) H a u p tw ä h le r stellen. auf lb stellen und M in im u m e in b) D re hkn o p f etw as w e ite rd re h e n , bis sich der Z e ig e r a u f den nächst höheren Skalenstrich ein ste llt. c) H a u p tw ä h le r lesung lwi. 20 auf lw stellen und a b le se n: Ab r d) H a u p tw ä h le r auf l|, stellen und den D re hkn o p f in d er entgegengesetzten Richtung w ie unter b) d rehen, so d a ß der Z e ig e r über dos Minimum hinweg sich auf denselben Skalenstrich e instellt. e) H a u p tw ä h le r auf lw stellen und ab le se n: A b lesung lw 2. f) Der g e n a u e W irk s tro m w e rt lw ist dann C. cos (^-Bestimmung Da das M u lta v i cp neben d er Strommessung d ie M essung des B lin d - und W irkstrom es e rm ö g lich t, lä ßt sich der W irk le is tu n g s fa k to r cos (p a u f einfache W eise bestim m en. 1. Der Blindstrom l b w ird g e m ä ß A bschnitt 11l/A g e messen, w o b e i es g e n ü g t, den ab g elese n e n W e rt in S ka le n te ile n zu n o tie re n (z. B. Ib = 15 S ka le n te ile ). Nach dieser Messung w ird der H a u p tw ä h le r in S tellung I g e d re h t, und der a b g elese n e W e rt g le ich fa lls n o tie rt (z. B. 25 S ka le n te ile ). Nun w ird d er c o s ^ -W e rt an H and des Nomogrammes 1 für Einphasen-Wechselstrom (Seite 31) ohne je d e Rechnung auf fo lg e n d e W eise bestim m t: Die a b g elese n e n S ka le n w e rte für lb und I w e rde n auf den b e id e n senkrechten Leitern aufgesucht ( lt) a u f der lin ke n und I auf d er rechten Leiter) und m it einer L in ie ve rb u n d e n . Der S chnittpunkt dieser Linie mit d e r schrägen Leiter e rg ib t direkt den c o s ^ -W e rt und außerdem den Phasenw inkel q). Beispiel: lb = 15 S ka le n te ile , I = 25 S ka le n te ile , somit cos cp = 0,8 und cp = 37°. Bei diesem V e rfa h re n W echselstrom d ie w ird Fehlergrenze bei + 3° sinusförm igem e in g e h a lte n . 21 Die H a u p tw ä h le rs te llu n g I ist praktisch identisch m it d er A -S te llu n g , hat a b e r dieser S tellung g e g e n ü b e r d ie s e lb e G e n a u ig k e it w ie d ie l) r S te llu n g ! Hierdurch ha b en d ie lb- und d ie I-W e rte d ie g le ichen Fehler, d ie d a n n bei der c o s 99-B ild u n g h e ra u sfa lle n . 2. Es ist se lb stve rstä n d lich auch m öglich, den cos cp zu berechnen, w enn kein N o m og ra m m zur H and ist. Am einfachsten w ird d er cosq?-W ert nach d er Form el cos cp — errechnet. Der W irkstro m lw w ird nach A bschnitt lll/B gemessen, w o b e i es g e n ü g t, den a b g elese n e n W e rt in S ka le n te ile n in d ie Form el einzusetzen. Der Strom I w ird in der H a u p tw ä h le rs te llu n g I a b gelesen und e b e n fa lls in S ka le n te ile n in d ie Form el eingesetzt. 3. Da d ie d ire k te M essung des Iw-W ertes ung en a u bzw. bei höheren G e n au ig ke itsa n sp rü ch e n schw ieriger ist, w ird nachstehend e ine w e ite re Form el a n g e g e b e n , in der statt des W irkstrom es lw d e r B lindstrom lb e n t h a lte n ist. Bei d e r A n w e n d u n g dieser Form el w ird bei sinus fö rm ig e m W echselstrom d ie F eh le rg re n ze von ± 3° e in g e h a lte n . D. D ietze-A nleger bzw. Stromwandler bei der Blindstrom- und Wirkstrom-Messung sowie bei der cos q?-Bestimmung Bei der V e rw e n d u n g von S tro m w a n d le rn b le ib t d ie Phasenlage des Stromes nach d e r T ra n sfo rm ie ru n g er h a lte n. Anschlußschaltung siehe Bild 14. Die M essungen des B lindstrom es lb und des W irk stromes lw sow ie d ie cos (^-Bestim m ung w e rde n ge n au so d u rch g e fü h rt, als o b kein W a n d le r v o rh a n d e n w äre. 22 V e rb ra u c h e r V e rb ra u c h e r S elbstverständlich muß auch bei d er M essung des B lin d stromes lb und des W irkstrom es lw das Übersetzungs ve rh ä ltn is des W a n d le rs berücksichtigt w e rde n , g e nau w ie bei der Strommessung in A bschnitt ll/C . Ist bei der V e rw e n d u n g eines D ie tze -A n le g ers (B ild 15) in der S tellung lb des H a u p tw ä h le rs kein M in im u m er z ie lb a r, d a n n ist es nicht n ö tig , d ie Spannungs- o d e r Stromanschlüsse um zupolen. Es g e n üg t, den DietzeA n le g e r zu öffnen, ihn um zudrehen und d a n n den Leiter w ie d e r zu um klam m ern. Achtung! Bei der Verwendung eines Stromwandlers darf der Sekundärstromkreis unter Strom nicht geöffnet w er den! Also beim eventuellen Umpolen vorher abschalten! Bei Benutzung von Strom - und S p a n n u n gsw an d le rn er fo lg t d er Anschluß des M u lta v i cp gem äß Bild 16. Beim A usw erten d er M eß ergebnisse ist sinngem äß zu v e r fahren, d. h. d ie Ü bersetzungsverhältnisse der W a n d le r müssen berücksichtigt w erden. 23 V e rb ra u c h e r E. Berechnung des sin y Der Berechnung des sing? m u ß d ie M essung des B lin d stromes lb (in S k a le n te ile n ) g e m ä ß A b sch n itt 11l/A und d ie A b le s u n g in d er H a u p tw ä h le rs te llu n g I (in S ka le n te ile n ) v o ra u sg e h e n . Der s in ^ -W e r t lä ßt sich d a n n e in fach m it H ilfe des Rechenschiebers aus d e r nachstehen den Form el berechnen *b sin w ------------I F. Berechnung der Leistung A u f G ru n d d e r m it dem M u lta v i (p in den H a u p tw ä h le r s te llu n g en V, A , lb und lw m eß baren G rö ßen lassen sich a u f einfachste W eise d ie Schein-, B lin d - und W irk le is tu n g errechnen. Scheinleistung Ns = U•I B lin d le is tu n g W irk le is tu n g Nb = ,NW = U • lb U • lw M a n e rh ä lt d ie Leistung N in W a tt bzw. V A , w enn d ie S pannung U in V o lt und d e r Strom I, d er B lindstrom lb sow ie d e r W irkstro m lw in A m p e re in d ie vo rste h e n d e n F orm eln e in g e setzt w e rde n . 24 IV. Blind- und Wirkstrommessung sowie cos cp-Besfimmung in Drehstrom Die B lin d - und W irkstro m -M e ssu n g en sow ie d ie c o s qpBestim m ung in Drehstrom w e rde n in ä h n licher W eise a u sg efü h rt w ie in Einphasen-W echselstrom gem äß A b schnitt III. Je nachdem o b ein Drehstrom netz m it o d e r ohne M itte lle ite r (N u lle ite r), m it gle ich e r o d e r ungleicher Belastung v o rh a n d e n ist, kom m en d ie nachstehenden M e th o d e n in Frage. Es ist em p fe h le n sw e rt, sich zunächst m it den M essungen in Einphasen-W echselstrom bestens v e rtra u t zu machen; d a n n sind d ie M essungen in Drehstrom g e n au so einfach. 1. Gleichbelasteter Yierleiter-Drehstrom Die B lin d - und W irkstro m -M e ssu n g en sow ie d ie cos 99Bestim m ung können bei Drehstrom m it N u lle ite r und g le ich b e la ste te n Phasen nach zwei M e th o d e n durch g e fü h rt w e rde n . Die M ethode I benutzt bei der M essung d ie S ternspannung (P hasenspannung), w ä h re n d d ie M ethode II d ie Dreieckspannung (ve rke tte te Spannung) ve rw e n d e t. W elche von b e id e n M e th o d e n zw eckm äß iger w eise g e w ä h lt w ird , richtet sich danach, o b der B lin d strom lb oder d e r W irkstro m lw gemessen w e rden soll bzw. o b d er zu bestim m ende cosg?-W ert groß o d e r klein ist. S tellt sich beim A usw erten e iner M essung heraus, daß d e r c o s qp nicht in d er e rw a rte te n G rö ß e n o rd n u n g lie g t, d a n n e m p fie h lt es sich, noch e in m a l nach d er a n d ere n M e th o d e zu messen. a) cos «^-Bestimmung fü r große cos (/>W erte etwa zwischen 0,7 und i sowie Blindstrom-Messungen. Da bei g le ic h b e la s te te n Drehstromsystem en in a lle n d re i Leitern d ie g leichen elektrischen V erhältnisse v o rh a n d e n sind, g e n ü g t es, d ie M essungen in nur e i n e m Leiter (z. B. Leiter T in Bild 17) durchzuführen. Die M eß ergebnisse g e lte n da n n auch für d ie b e id e n a n d ere n Leiter. Som it w e rde n d ie B lin d - und W irkstrom m essungen sow ie d ie cos «^-Bestimmung g e n au w ie bei Ein phasen-W echselstrom gem äß A bschnitt III ausgeführt 25 V e rb ra u c h e r V e rb ra u c h e r B ild 17 S ch altung b e i V ie r ie ife r D rehstrom M e th o d e I: S fernspann ung B ild 18 S chaltung b e i V ie r le ife r D rehstrom M e th o d e II: D re ieckspann ung Betr. Bilder 17 und 18 Während die Bildunterschriften dem vorher gehenden Text entsprechen, wurden bei dem Druck die beiden Klischees vertauscht. Bitte beim Anschluß berücksichtigen. u ie gesam te D im a ie is iu n y ibi N b = 3 • U • lb Die gesamte W irk le is tu n g ist Nw — 3 * U • lw M a n e rh ä lt d ie Leistung N in W a tt, w enn d ie S pan nung U in V o lt und B lindstrom lb bzw. W irkstro m lw in A m p e re in d ie Form el e ingesetzt w urden. Die fo lg e n d e M e th o d e W irk le is tu n g g e e ig n e te r: b) ist zum Bestimmen der cos ^-Bestimmung für kleine c o s ^ -W e rte etw a zwischen 0 und 0,7 sowie Wirksfrom-Messungen. Aus den g le ichen G rü n d e n w ie unter a) g e n ü g t es, d ie M essungen in e i n e m Leiter durchzuführen. 26 L e d ig lich ist an Stelle d er dem b e tre ffe n de n Leiter z u g e h ö rig e n S ternspannung (P hasenspannung) d ie D reieckspannung (v e rke tte te S pannung) der b e id e n a n d e re n Leiter (in denen kein Strom gemessen w ird ) an das Instrum ent a n z u le g e n (B ild 18). Es ist beim Anschließen d er M u lta v i (p nicht n o t w e n d ig , d ie Phasenfolge RST zu kennen! W ird in der S tellung lmin des H a u p tw ä h le rs kein M in im u m erzielt, da n n w ird am zw eckm äßigsten d er Spannungs anschluß u m g e p o lt. Die R e ih e n folge der M e ß v o rg ä n g e ist je tzt g e nau d ie g leiche w ie bei E inphasen-W echselstrom gem äß A bschnitt III, jedoch w ird hier in der Imin-S te llu n g der W irkstrom und in d er lwS tellung des H a u p tw ä h le rs d e r Blindstrom g e messen, d a d ie a n g e le g te D reieckspannung um 90° g e g e n ü b e r der S ternspannung verschoben ist. Bei dieser M e th o d e ist das Nomogramm 2 für Drehstrom a u f Seite 32 zu verw en d e n . Auch in diesem F alle w ird durch Drücken des roten Tastschalters d ie Feststellung g e tro ffe n , ob d er Blindstrom in d u k tiv o d e r k a p a z itiv ist. Jedoch ist d er Blindstrom d iesm al induktiv, wenn der Z eig e ra u sschlag kleiner, und kapazitiv, wenn der Z eig e ra u sschlag größer w ird . Ein V o rte il dieser M e th o d e ist, daß sich der cos cp auch ohne N om ogram m le d ig lic h m it dem Rechen schieber aus nachstehender Form el W eise errechnen läßt. Bestimmung der Leistung Die gesam te W irk le is tu n g ist auf einfachste 2. Ungleichbelasteter Vierleiter-Drehstrom Die B lin d - und W irkstro m -M e ssu n g en sow ie d ie cos cpBestim m ung w e rd e n bei D rehstrom mit M itte lle ite r bzw. m it zu g ä ng liche m S te rn pu n kt und ungleichbelasteten Phasen in den d re i Leitern ein ze ln n a ch e in a n d e r nach den oben beschriebenen M e th o d e n I und II (A b schnitt IV /1 a bzw . 1b) durch g e fü h rt. Bestimmung der Leistung Die gesam te B lin d le is tu n g ist N b = U i • lbi + U 2 • Ib2 + Us • Ib3 Die gesam te W irk le is tu n g ist N w = U i • lw i + U 2 • l w 2 + U 3 • lw3 In den b e id e n v o rste h e n d e n Form eln sind d ie S p a n n u n gen U in V o lt und Ström e I in A m p e re einzusetzen. 3. Gleichbelasteter Dreileiter-Drehstrom Die B lin d - und W irkstro m -M e ssu n g en sow ie d ie cos cpBestim m ung w e rd e n b ei Drehstrom o hne M itte lle ite r und g le ic h b e la s te te n Phasen nach d e r M e th o d e II gem äf) A b sch n itt IV/1 b durch g e fü h rt. Es g ilt das S ch a ltb ild Bild 19. B ild 19 S chaltung b ei D re ile ite r-D re h s tro m : M e th o d e II 4. Ungleichbelasteter Dreileiter-Drehstrom Da d ie Sfernspannung (Phasenspannung) nicht zu den M essungen h e ra n g e z o g e n w e rde n kann, läßt sich w e d e r der B lin d - noch d e r W irkstro m messen bzw. der c o s cp in den ein ze ln e n Phasen bestim m en. A uß erdem läßt sich ein „g e s a m te r" c o s 9?-W ert für das u n g le ich be la ste te Drehstrom -System sowieso nicht a n g eb e n . Bestimmung der Leistung Eine Leistungs-Bestim m ung läßt sich ähnlich der A ro n schaltung durchführen, was je d o ch zu um ständlich ist. Es w ird in diesem F alle d a h e r d ie V e rw e n d u n g von Leistungsm essern e m p fo h le n . V. Einfluß der Oberwellen Sind keine o d e r nur w e n ig O b e rw e lle n v o rh a n d e n , d ann lie g e n d ie M eß ergebnisse in den auf Seite 12 a n g e g e b e nen Fehlergrenzen. M it einem gewissen A n te il an O b e rw e lle n ist a b e r stets d a n n zu rechnen, w enn Leuchtstoffröhren o d e r sekundär schw achbelastete T ra n sfo rm a tore n v o rh a n d e n sind. In diesen F ällen läßt sich m it dem M u lta v i cp auf einfache W eise feststellen, o b d ie O b e rw e lle n d ie M eßergebnisse fälschen. Hierzu w e rde n d ie S ka le n w e rte in den H a u p tw ä h le r stellungen lb nach A bschnitt III A, lw nach A bschnitt III B unter Benutzung der Form el _ w - Iw1 + ’w2 2 und I nach Abschnitt MIC a b g elese n und in d ie fo lg e n d e Form el eingesetzt: I2 — lb2 — Iw2 = D2 B le ib t D2 in n e rh a lb der G renzen von etw a + 20 bis — 20, d a n n d ie M eß beeinflussen d ie O b e rw e lle n ergebnisse nicht. 29 W ird d ie g e n a n n te G renze je d o ch überschritten, d a n n sind starke O b e rw e lle n v o rh a n d e n ; d ie M eß ergebnisse w e rd e n som it u n genau. Spezialfilter zur Aussiebung der O berw ellen Um den Einfluß d er O b e rw e lle n v o lls tä n d ig zu b e se itig en , w u rd e für das M u lta v i <p ein S p e z ia lfilte r entw icke lt. Das F ilte r ist in einem M e ta llg e h ä u s e m it u n g e fä h r den g le ich e n Abm essungen w ie das Instrum ent selbst u n te r g e b ra ch t. Das G ehäuse h a t le d ig lic h 2 Stecker, a u f d ie das M u lta v i qp m it seinen b e id e n Buchsen (in d e r B o den p la tte ) aufgesteckt w ird . Das F ilte r ist für d ie M essungen a lle r M eß größ en in a lle n M eß b e re ich e n w irksam . Es ist a u f 50 Hz a b g e g lic h e n ; d ie ü b lichen (g e rin g e n ) Frequenzschw ankungen ha b en k e in e rle i Einfluß a u f d ie M eß w erte. Bei der V e rw e n d u n g des Filters w e rd e n nur d ie E ffe ktivw e rte der G ru n d w e lle n a lle r M eß größ en a n g e z e ig t. Das entspricht zudem den V orschriften, daß b ei den M essungen an Leuchtstoffröhren nur d ie G ru n d w e lle n berücksichtigt w e rd e n sollen. Die bei d e r L e is tu ng sfa kto rb e stim m u n g aus dem B lin d strom lb und dem Strom I e rh a lte n e n cosg?-W erte w e rde n auch b ei grö ß e re n Frequenzschw ankungen (45 . . . 60 Hz) nicht b e e in trä c h tig t. Tabelle M e ßbereich 0,06 A 0,15 A 0,3 A 0,01 2 X 0,01 A 1,5 A V2 X 0,1 15 V V2 1 2 150 V 300 V 600 V E ig e n w id e rs ta n d 2 X 0,001 V2 X 0,01 0,6 30 V 60 V 30 M e ßw e rt = A b le s e w e rt X V2 X 10 10 2X10 5 kQ 10 kQ 20 kQ 50 kQ 100 kQ 200 kQ Nomogramm 1 für Einphasen-W echselstrom bei Benutzung der S ternspannung Nomogramm 2 für D rehstrom bei B enutzung der D re ieckspannung EB 4 0 - i 3000 / 4. 54 / Rs