8kW Power-Meter HM8115-2

8kW Power-Meter
HM8115-2
Handbuch / Manual
Deutsch / English
A l l g e m e i n e H i n w e i s e z u r C E - K e n n z e i c h n u n g Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung
KONFORMITÄTSERKLÄRUNG
DECLARATION OF CONFORMITY
DECLARATION DE CONFORMITE
Declaración de Conformidad
Hersteller / Manufacturer / Fabricant / Fabricante:
HAMEG Instruments GmbH · Industriestraße 6 · D-63533 Mainhausen
Die HAMEG Instruments GmbH bescheinigt die Konformität für das Produkt
The HAMEG Instruments GmbH herewith declares conformity of the product
HAMEG Instruments GmbH déclare la conformite du produit
HAMEG Instruments GmbH certifica la conformidad para el producto
Bezeichnung: Product name: Designation:
Descripción:
Leistungsmessgerät
Power-Meter
Wattmètre
Medidor de Potencia
Typ / Type / Type / Tipo:
HM8115-2
mit / with / avec / con:
HO820
Optionen / Options /
Options / Opciónes:
HO880
HAMEG Messgeräte erfüllen die Bestimmungen der EMV Richtlinie.
Bei der Konformitätsprüfung werden von HAMEG die gültigen
Fachgrund- bzw. Produktnormen zu Grunde gelegt. In Fällen, wo
unterschiedliche Grenzwerte möglich sind, werden von HAMEG die
härteren Prüfbedingungen angewendet. Für die Störaussendung
werden die Grenzwerte für den Geschäfts- und Gewerbebereich sowie
für Kleinbetriebe angewandt (Klasse 1B). Bezüglich der Störfestigkeit
finden die für den Industriebereich geltenden Grenzwerte Anwendung.
Die am Messgerät notwendigerweise angeschlossenen Mess- und
Datenleitungen beeinflussen die Einhaltung der vorgegebenen
Grenzwerte in erheblicher Weise. Die verwendeten Leitungen sind
jedoch je nach Anwendungsbereich unterschiedlich. Im praktischen
Messbetrieb sind daher in Bezug auf Störaussendung bzw. Störfestigkeit
folgende Hinweise und Randbedingungen unbedingt zu beachten:
1. Datenleitungen
Die Verbindung von Messgeräten bzw. ihren Schnittstellen mit
externen Geräten (Druckern, Rechnern, etc.) darf nur mit ausreichend
abgeschirmten Leitungen erfolgen. Sofern die Bedienungsanleitung
nicht eine geringere maximale Leitungslänge vorschreibt, dürfen
Datenleitungen (Eingang/Ausgang, Signal/Steuerung) eine Länge
von 3 Metern nicht erreichen und sich nicht außerhalb von Gebäuden
befinden. Ist an einem Geräteinterface der Anschluss mehrerer
Schnittstellenkabel möglich, so darf jeweils nur eines angeschlossen
sein.
mit den folgenden Bestimmungen / with applicable regulations /
avec les directives suivantes / con las siguientes directivas:
Bei Datenleitungen ist generell auf doppelt abgeschirmtes
Verbindungskabel zu achten. Als IEEE-Bus Kabel ist das von HAMEG
beziehbare doppelt geschirmte Kabel HZ72 geeignet.
EMV Richtlinie 89/336/EWG ergänzt durch 91/263/EWG, 92/31/EWG
EMC Directive 89/336/EEC amended by 91/263/EWG, 92/31/EEC
Directive EMC 89/336/CEE amendée par 91/263/EWG, 92/31/CEE
Directiva EMC 89/336/CEE enmendada por 91/263/CEE, 92/31/CEE
2. Signalleitungen
Niederspannungsrichtlinie 73/23/EWG ergänzt durch 93/68/EWG
Low-Voltage Equipment Directive 73/23/EEC amended by 93/68/EEC
Directive des equipements basse tension 73/23/CEE amendée par 93/68/CEE
Directiva de equipos de baja tensión 73/23/CEE enmendada por 93/68/EWG
Angewendete harmonisierte Normen / Harmonized standards applied /
Normes harmonisées utilisées / Normas armonizadas utilizadas:
Sicherheit / Safety / Sécurité / Seguridad:
EN 61010-1: 1993 / IEC (CEI) 1010-1: 1990 A 1: 1992 / VDE 0411: 1994
Überspannungskategorie / Overvoltage category / Catégorie de surtension /
Categoría de sobretensión: II
Verschmutzungsgrad / Degree of pollution / Degré de pollution / Nivel de
polución: 2
Elektromagnetische Verträglichkeit / Electromagnetic compatibility /
Compatibilité électromagnétique / Compatibilidad electromagnética:
EN 61326-1/A1: Störaussendung / Radiation / Emission: Tabelle / table /
tableau 4; Klasse / Class / Classe / classe B.
Störfestigkeit / Immunity / Imunitee / inmunidad:
Tabelle / table / tableau / tabla A1.
Messleitungen zur Signalübertragung zwischen Messstelle und
Messgerät sollten generell so kurz wie möglich gehalten werden.
Falls keine geringere Länge vorgeschrieben ist, dürfen Signalleitungen
(Eingang/Ausgang, Signal/Steuerung) eine Länge von 3 Metern nicht
erreichen und sich nicht außerhalb von Gebäuden befinden.
Alle Signalleitungen sind grundsätzlich als abgeschirmte Leitungen
(Koaxialkabel - RG58/U) zu verwenden. Für eine korrekte Masseverbindung muss Sorge getragen werden. Bei Signalgeneratoren müssen
doppelt abgeschirmte Koaxialkabel (RG223/U, RG214/U) verwendet
werden.
3. Auswirkungen auf die Geräte
Beim Vorliegen starker hochfrequenter elektrischer oder
magnetischer Felder kann es trotz sorgfältigen Messaufbaues über die
angeschlossenen Kabel und Leitungen zu Einspeisung unerwünschter
Signalanteile in das Gerät kommen. Dies führt bei HAMEG Geräten
nicht zu einer Zerstörung oder Außerbetriebsetzung. Geringfügige
Abweichungen der Anzeige – und Messwerte über die vorgegebenen
Spezifikationen hinaus können durch die äußeren Umstände in
Einzelfällen jedoch auftreten.
HAMEG Instruments GmbH
EN 61000-3-2/A14: Oberschwingungsströme / Harmonic current emissions /
Émissions de courant harmonique / emisión de corrientes armónicas: Klasse
/ Class / Classe / clase D.
EN 61000-3-3: Spannungsschwankungen u. Flicker / Voltage fluctuations
and flicker / Fluctuations de tension et du flicker / fluctuaciones de tensión
y flicker.
Datum / Date / Date / Fecha
15.01.2001
Unterschrift / Signature / Signatur / Signatura
Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung
G. Hübenett
Product Manager
2
Änderungen vorbehalten
I n h a l t s v e r z e i c h n i s
English23
Deutsch
Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung
2
8 kW Leistungsmessgerät HM8115-2 4
Technische Daten 5
1
Wichtige Hinweise
1.1Symbole
1.2Auspacken
1.3 Aufstellen des Gerätes
1.4Transport
1.5Lagerung
1.6Sicherheitshinweise
1.7 Gewährleistung und Reparatur
1.8 Bestimmungsgemäßer Betrieb
1.9Wartung
1.10Netzspannungsumschaltung
1.11 Sicherungswechsel der Gerätesicherung
6
6
6
6
6
6
6
7
7
7
7
7
2
8
Bezeichnung der Bedienelemente
3Messgrundlagen
3.1 Arithmetischer Mittelwert 3.2Gleichrichtwert
3.3Effektivwert
3.4Formfaktor
3.5Crestfaktor
3.6Leistung
3.7 Leistungsfaktor 9
9
9
9
9
9
10
11
4
Gerätekonzept des HM8115-2
12
5
Einführung in die Bedienung des HM8115-2
12
6
Bedienelemente und Anzeigen
12
7
Schnittstellen 18
8
Befehlsliste der Gerätesoftware
19
9Software
9.1Installation
9.2 Das Programm
9.3 Deinstallation
20
20
20
20
10Stichwortverzeichnis
21
Änderungen vorbehalten
3
H M 8 1 1 5 - 2 HM8115-2
8kW Leistungs-Messgerät
HM8115-2
Adapter HZ815
Effektivwert
Wirkleistung
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
GroßerLeistungsmessbereich1mW…8kW
Spannungsmessung100mV…500V,Strommessung1mA…16A
FrequenzbereichDC…1kHz
SimultaneAnzeigevonSpannung,StromundLeistung
MessungvonSchein-,Wirk-undBlindleistung
AnzeigedesLeistungsfaktors
AutomatischeMessbereichswahl,einfachsteBedienung
Monitorausgang(BNC)zurAusgabederMomentanleistung
FürMessungenanFrequenzumrichterngeeignet
SoftwarezurSteuerungundMessdatenerfassunginklusive
GalvanischgetrennteUSB/RS-232Dual-Schnittstelle,
optionalIEEE-488(GPIB)
8 kW Leistungsmessgerät HM8115-2
4
Änderungen vorbehalten
T e c h n i s c h e D a t e n
8 kW Leistungs-Messgerät HM8115-2
AlleAngabenbei23°CnacheinerAufwärmzeitvon30Minuten.
Spannung
Messbereiche:
Auflösung:
Genauigkeit:
Eingangsimpedanz:
Crestfaktor:
Eingangsschutz:
Strom
Messbereiche:
Auflösung:
Genauigkeit:
Crestfaktor:
EingangsschutzInput:
Echteffektivwert (AC + DC)
50 V
150 V
500 V
0,1 V
1V
1V
20 Hz…1 kHz: ±(0,4 % + 5 Digit)
DC:
±(0,6 % + 5 Digit)
1 MΩ II 100 pF
max. 3,5 am Messbereichsende
max. 500 VS
Echteffektivwert (AC + DC)
160 mA
1,6 A
16 A
1 mA
1 mA
10 mA
20 Hz…1 kHz: ±(0,4 % + 5 Digit)
DC:
±(0,6 % + 5 Digit)
max. 4 am Messbereichende
Sicherung 16 A Superflink (FF), 6,3 x 32 mm
Wirkleistung
Der Messbereich ergibt sich aus dem Produkt des eingestellten Strombzw. Spannungsmessbereichs.
Messbereiche:
8W
24 W
80 W 240 W 800 W 2400 W 8000 W
Auflösung:
1 mW 10 mW 10 mW 100 mW 100 mW
1W
1W
20 Hz…1 kHz: ±(0,8 % + 10 Digit)
Genauigkeit:
DC:
±(0,8 % + 10 Digit)
4stellig, 7-Segment LED
Anzeige:
Blindleistung
Messbereiche: 8 var
24 var
80 var 240/800 var 2400/8000 var
Auflösung:
10 mvar 100 mvar 100 mvar
1 var
1 var
20…400 Hz:
±(2,5 % + 10 Digit + 0,02 x P)
Genauigkeit:
P = Wirkleistung
4-stellig, 7-Segment LED
Anzeige:
Scheinleistung
Messbereiche:
8 VA
Auflösung:
1 mVA
Genauigkeit:
Anzeige:
Leistungsfaktor
Anzeige:
Genauigkeit:
24 VA
80 VA 240/800 VA 2400/8000 VA
10 mVA
10 mVA
100 mVA
1 VA
20 Hz…1 kHz: ±(0,8 % + 5 Digit)
4-stellig, 7-Segment LED
Bedienung/Anzeigen
Messfunktionen:
Messbereichswahl:
Überlaufanzeige:
Anzeigeauflösung:
Spannung
Strom
Leistung
Leistungsfaktor
Schnittstelle
Schnittstelle:
Spannung, Strom, Leistung, Leistungsfaktor
automatisch/manuell
optisch, akustisch
3-stellig, 7-Segment LED
4-stellig, 7-Segment LED
4-stellig, 7-Segment LED
3-stellig, 7-Segment LED
Protokoll:
Übertragungsraten:
Funktionen:
Dual-Schnittstelle USB/RS-232 HO820,
IEEE-488 (GPIB) (optional)
D-Sub-Buchse (galvanische Trennung
v. Messkreis und Monitorausgang)
Xon/Xoff
9600 Baud
Steuerung/Datenabfrage
Verschiedenes
Schutzart:
Netzanschluss:
Leistungsaufnahme:
Arbeitstemperatur:
Lagertemperatur:
Rel.Luftfeuchtigkeit:
Abmessungen(B x H x T):
Gewicht:
Schutzklasse I (EN 61010-1)
115/230 V ±10 %, 50…60 Hz, CAT II
ca. 15 W bei 50 Hz
+5…+40 °C
-20…+70 °C
5…80 % (ohne Kondensation)
285 x 75 x 365 mm
ca. 4 kg
AnschlussRS-232:
Im Lieferumfang enthalten: Netzkabel, Bedienungsanleitung, CD, Software
Empfohlenes Zubehör:
HO880 IEEE-488 (GPIB) Schnittstelle, galvanisch getrennt
HZ10S 5 x Silikon-Messleitung (Schwarz)
HZ10R 5 x Silikon-Messleitung (Rot)
HZ10B 5 x Silikon-Messleitung (Blau)
HZ13
Schnittstellenkabel (USB) 1,8 m
HZ14
Schnittstellenkabel (seriell) 1:1
HZ33
Messkabel 50 Ω, (BNC/BNC), 0,5 m
HZ34
Messkabel 50 Ω, (BNC/BNC), 1,0 m
HZ42
19" Einbausatz 2HE
HZ72
IEEE-488 (GPIB) Schnittstellenkabel 2 m
HZ815 Netzadapter
0,00…+1,00
50…60 Hz:
±(2 % + 3 Digit) (Sinuskurve)
Spannung und Strom >1/10 v. Messbereich
Monitorausgang (analog)
BNC-Buchse (galvanische Trennung
Anschluss:
v. Messkreis und RS-232 Schnittstelle)
Schutzleiteranschluss
Bezugspotenzial:
1 VAC bei Bereichende (2.400/8.000 Digit)
Pegel:
typ. 5 %
Genauigkeit:
ca. 10 kΩ
Ausgangsimpedanz:
DC…1 kHz
Bandbreite:
±30 V
Fremdspannungsschutz:
Technische Daten
Änderungen vorbehalten
5
HM8115-2D/160812 · C&E · Änderungen vorbehalten · © HAMEG Instruments GmbH® · DQS-zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2008, Reg. Nr.: 071040 QM08
HAMEGInstrumentsGmbH·Industriestr.6·D-63533Mainhausen·Tel+49(0)61828000·Fax+49(0)6182800100·www.hameg.com·[email protected]
W i c h t i g e H i n w e i s e 1.4Transport
1 Wichtige Hinweise
Bewahren Sie bitte den Originalkarton für einen eventuell
späteren Transport auf. Transportschäden aufgrund einer
mangelhaften Verpackung sind von der Gewährleistung ausgeschlossen.
1.1Symbole
1.5Lagerung
(1)
Symbol 1:
Symbol 2:
Symbol 3:
Symbol 4:
Symbol 5:
Symbol 6:
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Achtung - Bedienungsanleitung beachten
Vorsicht Hochspannung
Masseanschluss
Hinweis – unbedingt beachten
Tipp! – Interessante Info zur Anwendung
Stop! – Gefahr für das Gerät
1.2Auspacken
Prüfen Sie beim Auspacken den Packungsinhalt auf Vollständigkeit. Ist der Netzspannungsumschalter entsprechend der
vorhandenen Netzversorgung eingestellt? Nach dem Auspacken
sollte das Gerät auf mechanische Beschädigungen und lose
Teile im Innern überprüft werden. Falls ein Transportschaden
vorliegt, ist sofort der Lieferant zu informieren. Das Gerät darf
dann nicht in Betrieb genommen werden.
1.3 Aufstellen des Gerätes
Das Gerät kann in zwei verschiedenen Positionen aufgestellt
werden: Die vorderen Gerätefüße werden wie in Bild 1 aufgeklappt. Die Gerätefront zeigt dann leicht nach oben. (Neigung
etwa 10°).
Die Lagerung des Gerätes muss in trockenen, geschlossenen
Räumen erfolgen. Wurde das Gerät bei extremen Temperaturen transportiert, sollte vor dem Einschalten eine Zeit von
mindestens 2 Stunden für die Akklimatisierung des Gerätes
eingehalten werden.
1.6Sicherheitshinweise
Diese Gerät ist gemäß VDE0411 Teil1, Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel, und Laborgeräte,
gebaut und geprüft und hat das Werk in sicherheitstechnisch
einwandfreiem Zustand verlassen. Es entspricht damit auch
den Bestimmungen der europäischen Norm EN 61010-1 bzw.
der internationalen Norm IEC 1010-1. Um diesen Zustand zu
erhalten und einen gefahrlosen Betrieb sicherzustellen, muss
der Anwender die Hinweise und Warnvermerke, in dieser
Bedienungsanleitung, beachten. Das Gerät entspricht der
Schutzklasse 1, somit sind alle Gehäuse- und Chassisteile mit
dem Netzschutzleiter verbunden. Das Gerät darf aus Sicherheitsgründen nur an vorschriftsmäßigen Schutzkontaktsteckdosen oder an Schutz-Trenntransformatoren der Schutzklasse
2 betrieben werden.
Sind Zweifel an der Funktion oder Sicherheit der Netzsteckdosen aufgetreten, so sind die Steckdosen nach DIN VDE0100,Teil
610, zu prüfen.
Das Auftrennen der Schutzkontaktverbindung innerhalb oder außerhalb des Gerätes ist unzulässig!
Bild 1
Bild 2
Beim Anlegen von berührungsgefährlichen Spannungen an die Eingangsbuchsen INPUT 12 müssen
alle diesbezüglichen Sicherheitsvorschriften beachtet werden! Gleichspannung ist erdfrei zu machen!
Wechselspannung ist mit einem Schutztrenntrafo
erdfrei zu machen!
Vor dem Abziehen der Sicherheitsstecker am
INPUT 12 ist sicherzustellen dass diese spannungsfrei sind. Ansonsten besteht Unfallgefahr,
im schlimmsten Fall Lebensgefahr!
Bild 3
Bleiben die vorderen Gerätefüße eingeklappt, wie in Bild 2,
lässt sich das Gerät mit vielen weiteren Geräten von HAMEG
sicher stapeln. Werden mehrere Geräte aufeinander gestellt
sitzen die eingeklappten Gerätefüße in den Arretierungen des
darunter liegenden Gerätes und sind gegen unbeabsichtigtes
Verrutschen gesichert. (Bild 3).
Es sollte darauf geachtet werden, dass nicht mehr als drei bis
vier Geräte übereinander gestapelt werden. Ein zu hoher Geräteturm kann instabil werden und auch die Wärmeentwicklung
kann bei gleichzeitigem Betrieb aller Geräte, zu groß werden.
6
Änderungen vorbehalten
Werden Geräte der Schutzklasse I an OUTPUT 14
angeschlossen, ist der Schutzleiter PE am Prüfling
separat anzuschließen. Wird dies nicht beachtet,
besteht Lebensgefahr!
Bei Strömen > 10 A ist nur eine maximale Betriebsdauer von 15 Minuten zulässig!
Die Sicherheitsstecker können durch hohe Ströme
heiß werden!
– Der Netzspannungsumschalter muss entsprechend der
vorhandenen Netzversorgung eingestellt sein.
– Das Öffnen des Gerätes darf nur von einer entsprechend
ausgebildeten Fachkraft erfolgen.
– Vor dem Öffnen muss das Gerät ausgeschaltet und von allen
Stromkreisen getrennt sein.
W i c h t i g e H i n w e i s e
In folgenden Fällen ist das Gerät außer Betrieb zu setzen und
gegen unabsichtlichen Betrieb zu sichern:
–
–
–
–
–
–
Sichtbare Beschädigungen am Gerät
Beschädigungen an der Anschlussleitung
Beschädigungen am Sicherungshalter
Lose Teile im Gerät
Das Gerät arbeitet nicht mehr
Nach längerer Lagerung unter ungünstigen Verhältnissen
(z.B. im Freien oder in feuchten Räumen)
– Schwere Transportbeanspruchung
1.7 Gewährleistung und Reparatur
HAMEG Geräte unterliegen einer strengen Qualitätskontrolle.
Jedes Gerät durchläuft vor dem Verlassen der Produktion einen
10-stündigen „Burn in-Test“. Im intermittierenden Betrieb wird
dabei fast jeder Frühausfall erkannt. Anschließend erfolgt ein
umfangreicher Funktions- und Qualitätstest, bei dem alle Betriebsarten und die Einhaltung der technischen Daten geprüft
werden. Die Prüfung erfolgt mit Prüfmitteln, die auf nationale
Normale rückführbar kalibriert sind.
Es gelten die gesetzlichen Gewährleistungsbestimmungen
des Landes, in dem das HAMEG-Produkt erworben wurde. Bei
Beanstandungen wenden Sie sich bitte an den Händler, bei dem
Sie das HAMEG-Produkt erworben haben.
Nur für die Länder der EU:
Um den Ablauf zu beschleunigen, können Kunden innerhalb der
EU die Reparaturen auch direkt mit HAMEG abwickeln. Auch
nach Ablauf der Gewährleistungsfrist steht Ihnen der HAMEG
Kundenservice für Reparaturen zur Verfügung.
Return Material Authorization (RMA):
Bevor Sie ein Gerät an uns zurücksenden, fordern Sie bitte in
jedem Fall per Internet: http://www.hameg.com oder Fax eine
RMA-Nummer an. Sollte Ihnen keine geeignete Verpackung
zur Verfügung stehen, so können Sie einen leeren Originalkarton über den HAMEG-Service (Tel: +49 (0) 6182 800 500,
E-Mail: [email protected]) bestellen.
1.8 Bestimmungsgemäßer Betrieb
Die Geräte sind zum Gebrauch in sauberen, trockenen
Räumen bestimmt. Sie dürfen nicht bei besonders großem
Staub- bzw. Feuchtigkeitsgehalt der Luft, bei Explosionsgefahr sowie bei aggressiver chemischer Einwirkung betrieben
werden.
Die zulässige Umgebungstemperatur während des Betriebes
reicht von +5 °C...+40 °C. Während der Lagerung oder des
Transportes darf die Temperatur zwischen –20 °C und +70 °C
betragen. Hat sich während des Transportes oder der Lagerung Kondenswasser gebildet, muss das Gerät ca. 2 Stunden
akklimatisiert werden, bevor es in Betrieb genommen wird.
Das Gerät darf aus Sicherheitsgründen nur an vorschriftsmäßigen Schutzkontaktsteckdosen oder an Schutz-Trenntransformatoren der Schutzklasse 2 betrieben werden. Die Betriebslage
ist beliebig. Eine ausreichende Luftzirkulation (Konvektionskühlung) ist jedoch zu gewährleisten. Bei Dauerbetrieb ist folglich
eine horizontale oder schräge Betriebslage (vordere Gerätefüße
aufgeklappt) zu bevorzugen.
Die Lüftungslöcher und die Kühlkörper des Gerätes
dürfen nicht abgedeckt werden !
Nenndaten mit Toleranzangaben gelten nach einer Anwärmzeit von min. 30 Minuten, im Umgebungstemperaturbereich
von 23 °C. Werte ohne Toleranzangabe sind Richtwerte eines
durchschnittlichen Gerätes.
1.9Wartung
Die Außenseite des Gerätes sollte regelmäßig mit
einem weichen, nicht fasernden Staubtuch gereinigt
werden.
Bevor Sie das Gerät reinigen stellen Sie bitte
sicher, dass es ausgeschaltet und von allen Spannungsversorgungen getrennt ist.
Keine Teile des Gerätes dürfen mit Alkohol oder
anderen Lösungsmitteln gereinigt werden!
Die Anzeige darf nur mit Wasser oder geeignetem Glasreiniger
(aber nicht mit Alkohol oder Lösungsmitteln) gesäubert werden,
sie ist dann noch mit einem trockenen, sauberen, fusselfreien
Tuch nachzureiben. Keinesfalls darf die Reinigungsflüssigkeit in
das Gerät gelangen. Die Anwendung anderer Reinigungsmittel
kann die Beschriftung oder Kunststoff- und Lackoberflächen
angreifen.
1.10Netzspannungsumschaltung
Das Gerät arbeitet mit einer Netzwechselspannung von 115 V
oder 230 V 50/60 Hz. Die vorhandene Netzversorgungsspannung
wird mit dem Netzspannungsumschalter
eingestellt. Mit
der Netzspannungsumschaltung ist ein Wechsel der Netzeingangssicherungen notwendig. Die Nennströme der benötigten
Sicherungen sind an der Gehäuserückwand abzulesen.
1.11 Sicherungswechsel der Gerätesicherung
Die Netzeingangssicherungen sind von außen zugänglich.
Kaltgeräteeinbaustecker und Sicherungshalter bilden eine
Einheit. Das Auswechseln der Sicherung darf nur erfolgen
wenn zuvor das Gerät vom Netz getrennt und das Netzkabel
abgezogen wurde. Sicherungshalter und Netzkabel müssen
unbeschädigt sein. Mit einem geeigneten Schraubenzieher
(Klingenbreite ca. 2mm) werden die an der linken und rechten
Seite des Sicherungshalters befindlichen Kunststoffarretierungen nach innen gedrückt. Der Ansatzpunkt ist am Gehäuse
mit zwei schrägen Führungen markiert. Beim Entriegeln wird
der Sicherungshalter durch Druckfedern nach außen gedrückt
und kann entnommen werden. Die Sicherungen sind dann
zugänglich und können ggf. ersetzt werden. Es ist darauf zu
achten, dass die zur Seite herausstehenden Kontaktfedern
nicht verbogen werden. Das Einsetzen des Sicherungshalters
ist nur möglich, wenn der Führungssteg zur Buchse zeigt. Der
Sicherungshalter wird gegen den Federdruck eingeschoben,
bis beide Kunststoffarretierungen einrasten.
Ein Reparieren der defekten Sicherung oder das Verwenden
anderer Hilfsmittel zum Überbrücken der Sicherung ist gefährlich und unzulässig. Dadurch entstandene Schäden am
Gerät fallen nicht unter die Garantieleistungen.
Sicherungstype: Größe 5 x 20 mm; 250V~, C;
IEC 127, Bl. III; DIN 41 662
(evtl. DIN 41 571, Bl. 3).
Netzspannung
230 V
115 V
Sicherungs-Nennstrom
100 mA träge (T)
200 mA träge (T)
Änderungen vorbehalten
7
B e z e i c h n u n g d e r B e d i e n e l e m e n t e 2 Bezeichnung der Bedienelemente
1
5
2
3
7
6
8
4
9
11
10
Gerätefrontseite
14
13
FUNCTION Tasten – Bereichsumschalter Messfunktion
POWER – Netzschalter
FUNCTION LED – Anzeige Messfunktion
VOLT Display – Spannungsanzeige
INPUT – Eingang Stromversorgung für Prüfling
AMPERE Display – Stromanzeige
FUSE – Sicherung für den Messkreis
FUNCTION Display – Anzeige für Leistung u. PF (power
factor)
OUTPUT – Ausgang zum Prüfling
MONITOR – Monitorausgang
VOLT Tasten – Bereichsumschalter für Spannung
VOLT LED – Anzeige Spannungsbereich
Geräterückseite
USB/RS-232 Schnittstelle
(beim HM8115-2G: IEEE-488 GPIB)
AMPERE Tasten – Bereichsumschalter für Strom
Netzspannungsumschalter
AMPERE LED – Anzeige Strombereich
Kaltgeräteeinbaustecker mit Netzsicherung
15
8
12
Änderungen vorbehalten
16
17
sssM
sssg
rundlagen
M
MMe
eeM
egesgrssrusgungrndrudlunlanadgdglealenagngeenn
Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
3.3Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
Der quadratische
Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem
3Messgrundlagen
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Derquadratische
quadratische
Mittelwert
x²(t)eines
eines
Signals
entspricht
dem
Der
Mittelwert
x²(t)
Signals
entspricht
dem
Mittelwert
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
dem
Derquadratische
quadratische
Mittelwert
x²(t)eines
eines
Signals
entspricht
dem
Der
Mittelwert
x²(t)
Signals
entspricht
dem
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert des quadrierten Signals.
T
__
__(t)22 _=_ —
1T(t)222|2T ·T dt2
11121 =∫1TTx
22 =
x=(t)
xxxx(t)
∫
(t)
2—
2dt
—
xTx(t)
dt
—
∫
(t)(t) x=
(t)(t)
TTT=000 0—x—
∫0|∫|x|··(t)x·dt
| ·| ·dtdt
(t) T
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
undZeichen
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
undund
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
W
Wirkleistung
P
W
Wirkleistung
P
W
Wirkleistung
P
W
Wirkleistung
P
WW W Wirkleistung
Wirkleistung
Wirkleistung SP P
VA
Scheinleistung
VAScheinleistung
Scheinleistung
VA
ScheinleistungS
VA
SSS SS
VA
Scheinleistung
VA VA
Scheinleistung
Scheinleistung
var
Blindleistung
Q
var
Blindleistung
var
BlindleistungQ
var
Blindleistung
Q
var
Blindleistung
varvar
Blindleistung
Blindleistung QQ QQ
T
0
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
Wird
ausdem
dem
quadratischen
Mittelwert
dieWurzel
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
quadratischen
Mittelwert
die
gezogen,
Mittelwert
die
Wird
ausdem
dem
quadratischen
Mittelwert
dieWurzel
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
quadratischen
Mittelwert
die
gezogen,
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
XXeff
eff
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
X
sich
der
Effektivwert
des
Signals
X
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
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X
eff
ergibt
Effektivwert
des
Signals
eff
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
X
eff
eff
ergibt sich der Effektivwert des Signals X
T
1T(t)222|2T ·T dt2
1111 ∫1TTx
==x=eff =—
—
eff =
xxxxeff
∫
(t)
2dt
xTx(t)
dt
∫x—
eff
(t)(t)
effxeff = —
T—0 —
∫0|∫|x|··(t)x·dt
| ·| ·dtdt
TTT 00 0T
u(t)
Spannung
Momentanwert
u(t)
Spannung
Momentanwert
u(t)Spannung
u(t)
Spannung
Momentanwert
u(t)
Spannung
Momentanwert
u(t)u(t)
Spannung
Momentanwert
Spannung
Momentanwert
u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
u²(t)Spannung
Mittelwert
u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
u²(t)u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
Spannung
quadratischer
Mittelwert
IÛI
Spannung
Gleichrichtwert
IÛI
Spannung
Gleichrichtwert
IÛISpannung
Gleichrichtwert
IÛI
Spannung
Gleichrichtwert
IÛI
Gleichrichtwert
IÛI IÛI Spannung
Spannung
Gleichrichtwert
Spannung
Gleichrichtwert
U
Spannung
Effektivwert
eff
USpannung
Spannung
Effektivwert
UU
Effektivwert
U
Effektivwert
eff
eff
U
Spannung
Effektivwert
eff
Spannung
Effektivwert
eff
effSpannung
U
Spannung
Effektivwert
eff
Spannung
Spitzenwert
Spannung
Spitzenwert
ûûûûSpannung
Spitzenwert
Spannung
Spitzenwert
û û û Spannung
Spannung
Spitzenwert
Spannung Spitzenwert
eff
0
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wie
bei
GleichBeiWechselspannungssignalen
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wie
beiGleichGleichWechselspannungssignalen
man
Bei
möchte
man
wie
GleichBei
möchte
wie
bei
GleichBeiWechselspannungssignalen
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wiebei
bei
GleichBei
möchte
man
wie
bei
spannungssignalen
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
spannungssignalen
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
spannungssignalen
die
selben
Formeln
spannungssignalen
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
zur
von
spannungssignalen
die die
selben
Formeln
zurBerechnung
Berechnung
vonvon
spannungssignalen
selben
Formeln
zur
Berechnung
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
verwenden.
Wegen
der
wechselnWiderstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand, Leistung,
etcEffektivwert
verwenden. (engl.
Wegen„RMS“
der wechselnden
Momentangrößen
wird
der
Root
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
Root
den
Momentangrößen
wird
Effektivwert
(engl.
RMS
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
––––Root
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
Root
Momentangrößen
wird
derder
Effektivwert
(engl.
„RMS“
Root
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
– –Root
Mean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsiMean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsiMean
Square)
definiert.
Der
Effektivwert
eines
WechselMean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsiSquare)
defi
Der Der
Effektivwert
eines
WechselsiMean
Square)
definiert.
niert.
Effektivwert
eines
WechselsiMean
Square)
defi
niert.
Effektivwert
eines
Wechselsignals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
gnals
erzeugt
denselben
selben
Effekt
wie
einentsprechend
entsprechend
großes
signals
erzeugt
denselben
Effekt
wie
ein
gnals
erzeugt
den
Effekt
wie
entsprechend
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gnals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
gnals
erzeugt
den
selben
wieein
ein
entsprechend
großes
gnals
erzeugt
den
Effekt
wie
ein
großes
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Strom
Effektivwert
eff
IeffStrom
Strom
Effektivwert
Effektivwert
IIIIeff
Effektivwert
Strom
Effektivwert
Ieff
Strom
Effektivwert
eff
effStrom
Ieff
Strom
Effektivwert
îîîîStrom
Strom
Spitzenwert
î
Strom
Spitzenwert
Spitzenwert
Strom
Spitzenwert
î î Strom
Strom
Spitzenwert
Strom Spitzenwert
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspanϕ
Phasenverschiebung
(Phi)
zwischen
U
und
II Iund I
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
WechselspanPhasenverschiebung
(Phi)
zwischen
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mitmit
einer
Wechselspannung
Phasenverschiebung
U
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
einer
Wechselspanϕ
(Phi)
zwischen
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspanϕϕ
Phasenverschiebung
(Phi)
zwischen
UUund
und
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspanϕ ϕϕPhasenverschiebung
Phasenverschiebung
(Phi)
zwischen
und
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
WechselspanPhasenverschiebung
(Phi)
zwischen
UUIund
I
nung
von
230
V
cos
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
eff
nung
von
230
V
cos
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
undleuchtet
leuchtet
von
230 V
cos
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
,
nimmt
die
Leistung
auf
und
leuchtet
genaunung
von
230
V
cos
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
effgleiche
eff
nung
von
230
V
cos
Leistungsfaktor
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
eff
nung
von
230
V
cosϕϕ
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
eff
eff
nunghell,
von 230
Veine
cosLeistungsfaktor
ϕ Leistungsfaktor
bei factor)
sinusförmigen
Größen
die gleiche
Leistung
auf leuchtet
und
eff, nimmt
PF
(power
bei
nichtsinusförmigen
genauso
wie
Glühlampe
versorgt
mit
einer
GleichPF
Leistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
GleichPF
Leistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
so
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichspannung
PF
Leistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
GleichPF
bei
genauso
hell,
wie
eine
Glühlampe
PF PF Leistungsfaktor
Leistungsfaktor
(power
factor)
beinichtsinusförmigen
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wiewie
eineeine
Glühlampeversorgt
versorgtmit
miteiner
einerGleichGleichLeistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen spannung
genauso
hell,
Größen
von
230
VVVDC
.. . V DC.Glühlampe versorgt mit einer GleichDC
Größen
spannung
von
230
Größen
von
230 V
.
Größen
spannung
von
230
V
.
DC
Größen
spannung
von
230
Größen
spannung
von
230
DC
DCV DC.
Größen
spannung von 230
Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
3.1Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
T
_
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
sin
ωt
ist
Beieiner
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
=ûωt
û
sin
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
==u(t)
sin
Bei
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
ûûûûsin
ist
Wechselspannung
u(t)
ωt
ist
Beieiner
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)==u(t)
ωt
ist
Bei
sinusförmigen
Wechselspannung
=sin
sin
ωtωtistist
der
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
Scheitelder
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
ScheitelEffektivwert
das
der
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
Scheitelder
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
ScheitelderEffektivwert
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
Scheitelder Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitelwertes.
wertes.
wertes.
wertes.
wertes.
wertes.
_x__ _=_ —
1T(t)| T· Tdt
1111 =∫1TTx
(t) =
x=(t)—
xxx(t)
∫
x—
||∫
(t)
—
xTx(t)
dt
∫
|·· ·xdt
dt| · dt
(t)(t) x=
(t)(t)
TT—
0
=
—
(t) T
T 00 0 ∫0 x(t)| · dt
T
0
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
Derarithmetische
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
DerDer
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist istist
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
dergemittelte
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der gemittelte
WertDer
aller
Funktionswerte,
die innerhalb
einer
Periode
vorkommen.
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
Tvorkommen.
vorkommen.
DerMittelwert
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
TTTTTvorkommen.
Der
eines
Signals
entspricht
Periode
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
vorkommen.
DerMittelwert
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
T
Der
eines
Signals
entspricht
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
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dem
Gleichanteil.
––––
–
––––
–
–––––
TT
T1
T TT
û0,707û
ûû
ûû ===û—
111=
2 dt
1∫
—
∫
(û
sin
ωt)
dt
==
—
U
2222dt
1
—
∫
(û
sin
ωt)
0,707û
U
—
(û
sin
ωt)
—
U
2=
—
(û
sin
ωt)
dt
—
0,707û
UU ===U
∫
(û
sin
ωt)
dt
=
— ==20,707û
0,707û
= =T—0 —
∫
(û
sin
ωt)
dt
==0,707û
2222= —
TTT 00 0T T 0 0
2
Ist
der
Mittelwert
ein
reines
Wechselsignal
vor.
Ist
der
Mittelwert
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
–der
Ist
derMittelwert
Mittelwert
=liegt
0, liegt
,ein
liegt
einreines
reines
Wechselsignal
vor.
Ist
Mittelwert
=====00000,,,,=liegt
Wechselsignal
vor.
Ist
der
Mittelwert
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
der
Mittelwert
,liegt
einreines
reines
Wechselsignal
vor.vor.
–Ist
Ist
der
0Mittelwert
ein
Wechselsignal
Für
Gleichgrößen
ist
der
====Augenblickswert.
Augenblickswert.
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
Augenblickswert.
–
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
=
Augenblickswert.
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
=
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
Augenblickswert.
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
Augenblickswert.
– Mischsignale
Für Gleichgrößen
ist derder
Mittelwert
= Augenblickswert.
Für
entspricht
Mittelwert
dem
GleichanFür
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichan– Mischsignale
FürMischsignale
Mischsignale
entspricht
derMittelwert
Mittelwert
dem
GleichanFür
entspricht
der
dem
GleichanFür
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
GleichanFür
Mischsignale
entspricht
derMittelwert
Mittelwert
dem
Gleichan–
Für
entspricht
der
dem
Gleichanteil
teil
teil
teil
teil
teil teil
Ueff
U
eff Ueff
U
UU
eff
eff
effUeff
Gleichrichtwert
3.2Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
0
0000 0 0
T
I_
I_
I_I_(t)I_=I_—
1T (t)IT T· dt
1111 =∫1TT—
IxI
Ix
IxI
IxI
=
—
∫
Ix
I∫
(t)
(t)
IxI
=
—
IxIx(t)
I I··Ix
dt
(t)
IxI(t)(t)IxI=(t)T—
∫
·dt
dtI · dt
(t)(t)
0
=
—
0 Ix(t)I · dt
TTT 00 0 T ∫
T
2
u
2 (t)
2
u
22(t)
2
u
(t)
uu
(t)
(t)u2u(t)(t)
t
ttt t
tt
u(t)
u(t)
u(t)
u(t)
u(t)
u(t)u(t)
0
Der
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
Der
Gleichrichtwert
das
arithmetische
der
Beträge
DerGleichrichtwert
Gleichrichtwert
dasarithmetische
arithmetische
Mittel
derBeträge
Beträge
Der
ist
arithmetische
Mittel
der
Der
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
DerGleichrichtwert
Gleichrichtwert
istdas
das
arithmetische
Mittel
derBeträge
Beträge
Der
istist
das
Mittel
der
der
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
erder
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
erder
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
erder
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
erder
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
erderAugenblickswerte.
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
er-erdersich
Augenblickswerte.
Die Beträge
der Augenblickswerte
geben
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtgeben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichricht3.4Formfaktor
geben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtgeben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtgeben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtgeben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtgeben
sich durchdurch
Gleichrichtung
desüber
Signals.
Der
Gleichrichtwert
wird
berechnet
das
Integral
eine
Periode
von
Formfaktor
wert
wird
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Wird
der vom Messgerät ermittelte Gleichrichtwert mit dem
wert
wird
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Formfaktor
wert
wird
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Formfaktor
wert
wird
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
wert
wird
berechnet
durch
dasdas
Integral
über
eineeine
Periode
vonvon Formfaktor
Formfaktor
wert
wird
berechnet
durch
Integral
über
Periode
Formfaktor
Beträgen
der
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mit
dem
Beträgen
der
SpannungsFormfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt sich
der
Beträgen
der
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mitdem
dem
Beträgen
der
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
der
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mit
Beträgen
der
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mit
dem
Beträgen
der
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
dervom
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mitdem
dem
Beträgen der Spannungs- oder Stromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mit
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines
Signals
ermittelt
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Formfaktor
des Messsignals
multipliziert
ergibtermitsich der
û
û
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines
Signals
sich
nach
folgender
Formel:
Effektivwert
des
Signals.
DerFormfaktor
Formfaktor
eines
Signals
ermitû
Effektivwert
des
Der
eines
Signals
ermitûû ûû
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines
Signals
ermitEffektivwert
desSignals.
Signals.
DerFormfaktor
Formfaktor
eines
Signals
ermitEffektivwert
des
Signals.
Der
eines
Signals
ermittelt
sich
nach
folgender
Formel:
telt
sich
nach
folgender
Formel:
telt
nach
folgender
Formel:
telt
sich
nach
folgender
Formel:
teltsich
sich
nach
folgender
Formel:
Effektivwert
telt
sich
nach
folgender
Formel:
U
eff
=——Effektivwert
————————
F = ——
U
eff Ueff Gleichrichtwert
Effektivwert
Effektivwert
IûI
Effektivwert
U
Effektivwert
U
eff
U
=
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
F
—
—
eff
effU—
Effektivwert
=
—
=
—
=
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
F
—
eff
=
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
FF ===F=F—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
——IûI
IûI
Gleichrichtwert
—
—
—
—
—
—
—
—
——
——
=IûI
—= =Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
IûI
IûI
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Bei reinen sinusförmigen
Wechselgrößen beträgt der
IûI
Gleichrichtwert
0
00
00 0 0
tt
tt t
IuI
IuI
IuI
IuI
IuI
IuI IuI
0
00
00 0 0
t
ttt t
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Formfaktor:
Beireinen
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Bei
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Beireinen
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Bei
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
der
Formfaktor:
TiPP
derFormfaktor:
Formfaktor:
tTiPP
TiPP
der
Formfaktor:
der
Formfaktor:
TiPPTiPP
der
t TiPP
π Formfaktor:
der
—
—
1,11
πππ—
π2 π—
—
===π=—
1,11
2
—
—
1,11
—
—
1,11
—
— 2=—
1,11= 1,11
2 = 1,11
22222222—
2 2
Crestfaktor
3.5Crestfaktor
Crestfaktor
Crestfaktor
Crestfaktor
Crestfaktor
t Crestfaktor
Der
Crestfaktor
Crestfaktor (auch Scheitelfaktor genannt) beschreibt um
DerCrestfaktor
Crestfaktor
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
Der
Crestfaktor
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
DerCrestfaktor
Crestfaktor
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
umum
t Der
Der
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
welchen
Faktor
die
Amplitude
Spitzenwert)
eines
Signals
Amplitude
gröwelchen
Faktor
dieAmplitude
Amplitude
(Spitzenwert)
eines
Signals
gröwelchen
Faktor
die
((((Spitzenwert)
Spitzenwert)
eines
Signals
gröwelchen
Faktor
die
Amplitude
Spitzenwert)
eines
Signals
gröwelchen
Faktor
dieAmplitude
Amplitude
(Spitzenwert)
eines
Signals
gröwelchen
Faktor
die
(
Spitzenwert)
eines
Signals
größer
ist
als
der
Effektivwert.
Er
ist
wichtig
bei
der
Messung
von
als
der
Effektivwert.
ßer
als
derEffektivwert.
Effektivwert.
wichtig
bei
derMessung
Messung
von
ßer
als
der
Effektivwert.
Er
wichtig
bei
Messung
von
ßer
ist
als
der
Effektivwert.
Er
ist
wichtig
bei
der
Messung
von
ßerist
ist
als
der
Effektivwert.
Erist
ist
wichtig
beider
der
Messung
vonvon
ßer
istist
als
der
ErEr
ististwichtig
bei
der
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=
û
sin
impulsförmigen
Größen.
ω
t
ist
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
sin
ωt
ist
Größen.
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=
û
sin
impulsförmigen
Größen.
ω
t
ist
Bei
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=
û
sin
impulsförmigen
Größen.
ω
t
ist
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=
û
sin
impulsförmigen
Größen.
ω
t
ist
Beieiner
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=
û
sin
impulsförmigen
Größen.
ω
t
ist
Bei
einer sinusförmigen
Wechselspannung
u(t) Scheitel=Scheitelû sin ωt ist
impulsförmigen Größen.
der
Gleichrichtwert
das
2/π-fache
(0,637fache)
des
der
Gleichrichtwert
das
2/π-fache
derGleichrichtwert
Gleichrichtwert
das2/π-fache
2/π-fache
(0,637fache)
desScheitelScheitelder
das
(0,637fache)
des
der
Gleichrichtwert
das
2/π-fache
(0,637fache)
des
ScheitelderGleichrichtwert
Gleichrichtwert
das2/π-fache
2/π-fache
(0,637fache)
desScheitelScheitelSpitzenwert
der
das
(0,637fache)
des
Spitzenwert
Spitzenwert
û— ——
Spitzenwert
ûû
Spitzenwert
wertes.
Hier
Formel
sinusförmiger
Gleichrichtwert
û—
û=
wertes.
Daraus
ergibt
sichsinusförmiger
die Formel
fürGleichrichtwert
den sinusförmigen
—
—
—
—
—
—
—
—
C
—
—
Spitzenwert
wertes.
Hier
Formel
û—
=—
—
wertes.
Hier
Formel
sinusförmiger
Gleichrichtwert
==
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
C
wertes.
Hier
Formel
sinusförmiger
Gleichrichtwert
wertes.
HierHier
Formel
sinusförmiger
Gleichrichtwert
== —
—
—
—
—
—
—
—
—
=C=C—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
C ===
—
——
=
—
—
—
—
—
—
—
C
——
wertes.
Formel
sinusförmiger
Gleichrichtwert
U
Effektivwert
=
—
—
—
—
—
—
——
——
=
—
eff
Effektivwert
U
Ueff Ueff Effektivwert
Effektivwert
Gleichrichtwert:
eff
eff
UUeff
Ueff
T
I_
T
I_
I_I_ I_=I_—
1T sin
2 0,637û
T ωtI dt = —
1111 =∫1TT—
2222û=2=—
IuI
Iû
∫
Iû
sin
ωtI
dt
û0,637û
= 0,637û
IuI
==IuI
∫
Iû
sin
ωtI
dt
==dt
—
IuI
—
Iû
sin
ωtI
dt
—
0,637û
IuI IuI
=—
—
∫
Iû
sin
ωtI
dt
=
—ûûû===0,637û
T
0
=
—
∫
Iû
sin
ωtI
ππππ= —πû = 0,637û
TTT 00 0 T 0
T
0
π
Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Bei reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Bei
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Beireinen
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
beträgt
Bei reinen sinusförmigen
Wechselgrößen
TiPP TiPP
das
Verhältnis:
√2
1,414
TiPP
dasVerhältnis:
Verhältnis:
√2
1,414
TiPP
TiPPTiPP
das
√2
1,414
das
Verhältnis:
√2
1,414
dasVerhältnis:
Verhältnis:
√2====√2
1,414
das
= =1,414
9
9
vorbehalten
999
Änderungen
Änderungen
vorbehalten
Änderungen
vorbehalten
Änderungen
vorbehalten
Änderungen
vorbehalten
Änderungen
vorbehalten 9
MM
e se ss gs rg ur u
nn
dd
l al a
gg
ee
n n Wird
bei
einem
Wird
bei
einemMessgerät
Messgerätder
dermaximal
maximalzulässige
zulässige
Crestfaktor
überschritten
sind
die
Crestfaktor überschritten sind dieermittelten
ermittelten
Messwerte
Messwerteungenau,
ungenau,da
dadas
dasMessgerät
Messgerätübersteuübersteuert
ertwird.
wird.
Die
Genauigkeit
Effektivwertes
abhängig
Die
Genauigkeitdes
des berechneten
berechneten Effektivwertes
istist
abhängig
vom
vom
Crestfaktor
verschlechtert
sich
mit höherem
CrestCrestfaktor
und und
verschlechtert
sich mit
höherem
Crestfaktor
des
faktor
des Messsignals.
Die
Angabe
deszulässigen
maximal Crestfaktors
zulässigen
Messsignals.
Die Angabe
des
maximal
Crestfaktors
(techn.
Daten)
auf das Messbereich(techn. Daten)
bezieht
sich bezieht
auf das sich
Messbereich-ende.
Wird nur
ende.
Wird
nur
ein Teil des Messbereiches
230 V
ein Teil
des
Messbereiches
genutzt (z.B. 230genutzt
V im 500(z.B.
V-Bereich),
imdarf
500der
V-Bereich),
darf
der Crestfaktor
größer sein.
Crestfaktor
größer
sein.
Formfaktoren
Formfaktoren
Crest- FormCrest-Form-
faktor
faktor
faktorfaktor
C
F
C F
π
2
= 1,11
2 2 2π = 1,11
2 2
uu
ii
ûû
2 2
ωω
ωt
ωt
ϕϕ
ϕϕ
Icos
Icos ϕϕ
UU
II
ergibt
ergibtsich
sichfür
fürdie
dieWirkleistung
Wirkleistung
PP==UUeffeff· ·Ieff
Ieff· ·cosϕ
cosϕ
Der
bezeichnet.
DerAusdruck
Ausdruckcosϕ
cosϕwird
wird als
als Leistungsfaktor
Leistungsfaktor bezeichnet.
TiPP
π
π = 1,11
222 2 = 1,11
îî
Die
DieMomentanleistung
Momentanleistungist
ist die
die Leistung
Leistung zum ZeitZeitpunkt
punkt
(t)errechnet
und errechnet
sich
ausProdukt
dem Produkt
des
(t) und
sich aus
dem
des Stromes
Stromes
der Spannung
zum Zeitpunkt
(t).
und der und
Spannung
zum Zeitpunkt
(t).
p(t)(t) == i(t)i(t)· ·uu(t)(t)
p
bei
beiSinus
Sinusgilt:
gilt:
p
sin(ωt
(ωt++ϕ)
ϕ) ·· î îsin
sinωt
ωt
p(t)(t) == ûûsin
2 2
ππ
= 1,57
2 2 = 1,57
3 3
2 2 = 1,15
= 1,15
Dieeffektive
effektiveLeistung,
Leistung,die
diesogenannte
sogenannte Wirkleistung,
Wirkleistung, ist
ist der
der
Die
zeitlichearithmetische
arithmetischeMittelwert
Mittelwertder
derMomentanleistung.
Momentanleistung.Wird
Wird
zeitliche
übereine
einePeriodendauer
Periodendauerintegriert
integriertund
unddurch
durchdie
diePeriodendauPeriodendauüber
dividiertergibt
ergibtsich
sichdie
dieFormel
Formel für
für die
die Wirkleistung.
Wirkleistung.
ererdividiert
33
P
Die
Leistung
von
Gleichgrößen
(Gleichstrom,
Gleichspannung)
Die
Leistung
von
Gleichgrößen
(Gleichstrom,
Gleichspannung)
ist
das
Produkt
von
Strom
und
Spannung.
ist das Produkt von Strom und Spannung.
Wenn: P
Wenn: P
=
Ueff
U
eff =
Ieff
Ieffϕ =
ϕ
=
10
10
= Wirkleistung
Wirkleistung
= Spannung Effektivwert
Spannung
Effektivwert
= Strom Effektivwert
Strom
Effektivwert
= Phasenverschiebung zwischen U und I
Phasenverschiebung zwischen U und I
Änderungen vorbehalten
Änderungen vorbehalten
· û sin ( ωt + ϕ) dt
DasMaximum
Maximumdes
desLeistungsfaktors
Leistungsfaktors cos
cos ϕ
Das
ϕ == 11 ergibt
ergibt
sichbei
beieiner
einerPhasenverschiebung
Phasenverschiebung von
von ϕ
ϕ=
sich
= 0°.
0°. Die
Die
wirdnur
nurinineinem
einemWechselstromkreis
Wechselstromkreis ohne
ohne BlindwiBlindwird
widerstand
erreicht.
derstand
erreicht.
Bei
der
Wechselstromleistungmuss
musszusätzlich
zusätzlichzuzuStrom
Stromund
und
Bei
der
Wechselstromleistung
Spannung
auch
die
Kurvenform
und
die
Phasenlage
berückSpannung auch die Kurvenform und die Phasenlage berücksichtigt
werden.Bei
Beisinusförmigen
sinusförmigenWechselgrößen
Wechselgrößen(Strom,
(Strom,
sichtigt
werden.
Spannung)
und
bekannter
Phasenverschiebung,lässt
lässtsich
sichdie
die
Spannung)
und
bekannter
Phasenverschiebung,
Leistung
leicht
berechnen.
Schwieriger
wird
es,
wenn
es
sich
Leistung leicht berechnen. Schwieriger wird es, wenn es sich
um
nichtsinusförmigeWechselgrößen
Wechselgrößenhandelt.
handelt.
um
nichtsinusförmige
Wirkleistung (Einheit
(Einheit
Watt,
Kurzzeichen
Wirkleistung
Watt,
Kurzzeichen
P)P)
Induktivitäten oder Kapazitäten der Quelle führen zu PhasenInduktivitäten oder Kapazitäten der Quelle führen zu Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung; das gilt auch
verschiebungen zwischen Strom und Spannung; das gilt auch
für Lasten mit induktiven bzw. kapazitiven Anteilen. Betrifft
für Lasten mit induktiven bzw. kapazitiven Anteilen. Betrifft
es die Quelle und die Last, erfolgt eine gegenseitige Beeines die Quelle und die Last, erfolgt eine gegenseitige Beeinflussung. Die Wirkleistung errechnet sich aus der effektiven
flussung. Die Wirkleistung errechnet sich aus der effektiven
Spannung und dem Wirkstrom. Im Zeigerdiagramm ist der
Spannung und dem Wirkstrom. Im Zeigerdiagramm ist der
Wirkstrom die Stromkomponente mit der selben Richtung
Wirkstrom die Stromkomponente mit der selben Richtung wie
wie die Spannung.
die Spannung.
T
∫ î sin ωt
0
î · û · cosϕ
= ———————
2
= Ueff · Ieff · cos ϕ
3.6Leistung
Leistung
dem
PowerMeter
Meterlässt
lässtsich
sichder
derMittelwert
Mittelwertder
deraugenaugenMitMit
dem
Power
blicklichen
Leistung
unabhängig
von
der
Kurvenform
messen.
blicklichen Leistung unabhängig von der Kurvenform messen.
Voraussetzunghierfür
hierfürist,
ist,dass
dassdie
diebezüglich
bezüglichCrestfaktor
Crestfaktor
Voraussetzung
und
Frequenz
spezifizierten
Grenzen
nicht
überschritten
und Frequenz spezifi zierten Grenzen nicht überschritten
werden.
werden.
1
= —
T
TiPP
einemWechselstromkreis
Wechselstromkreis mit
mit einem
einem idealen
idealen
InIneinem
Blindwiderstand
beträgt
die
Phasenverschiebung
Blindwiderstand beträgt die Phasenverschiebung
90°.Der
DerLeistungsfaktor
Leistungsfaktor cos
cos ϕ
0. Der
Der WechselWechselϕϕ==90°.
ϕ == 0.
strombewirkt
bewirktdann
dannkeine
keine Wirkleistung.
Wirkleistung.
strom
Blindleistung(Einheit
(Einheitvar,
var,Kurzzeichen
Kurzzeichen Q)
Q)
Blindleistung
Die
Blindleistung
errechnet
sich
aus
der
effektivenSpannung
Spannung
Die Blindleistung errechnet sich aus der effektiven
und
dem
Blindstrom.
Im
Zeigerdiagramm
ist
der
Blindstrom
und dem Blindstrom. Im Zeigerdiagramm ist der Blindstrom
dieStromkomponente
Stromkomponentesenkrecht
senkrecht zur
zur Spannung.
Spannung. (var
(var == Volt
Volt
die
Ampere
réactif)
Ampere réactif)
Wenn: Q = Blindleistung
Wenn: Q
= Blindleistung
Ueff = Spannung Effektivwert
Ueff = Spannung Effektivwert
Ieff = Strom Effektivwert
Ieff = Strom Effektivwert
ϕ
= Phasenverschiebung
ϕ
= Phasenverschiebung
zwischen U und I
zwischen U und I
ergibt sich für die Blindleistung
ergibt sich für die Blindleistung
Q = Ueff · Ieff · sinϕ
Q = Ueff · Ieff · sinϕ
Meessssggrruunnddllaaggeenn
M
TiPP
Blindströme belasten
belastendas
dasStromversorgungsnetz.
Stromversorgungsnetz.
Blindströme
Um die
die Blindleistung
Blindleistung zu
zu senken
senken muss
mussder
derPhasenPhasenUm
winkel
ϕ
verkleinert
werden.
Da
Transformatoren,
winkel ϕ verkleinert werden. Da Transformatoren,
Motoren, etc.
etc. das
das Stromversorgungsnetz
Stromversorgungsnetzinduktiv
induktiv
Motoren,
belasten, werden
werden zusätzliche
zusätzlichekapazitive
kapazitiveWiderstände
Widerstänbelasten,
de (Kondensatoren)
zugeschaltet.
Diese
kompensie(Kondensatoren)
zugeschaltet.
Diese
kompensieren
ren den
induktiven
Blindstrom.
den
induktiven
Blindstrom.
Beispiel für
für Leistung
Leistung mit
mit Blindanteil
Blindanteil
Beispiel
Bei Gleichgrößen
sind Augenblickswerte
von Strom
Strom und
und SpanSpanBei
Gleichgrößen sind
Augenblickswerte von
nung zeitlich
zeitlich konstant.
konstant. Folglich
Folglich ist
ist auch
auch die
die Leistung
Leistung konstant.
konstant.
nung
Im Gegensatz
dazu folgt
folgt der
von MischMisch- und
und
Im
Gegensatz dazu
der Augenblickswert
Augenblickswert von
Wechselgrößen zeitlichen
zeitlichen Änderungen
Änderungen nach
nach Betrag
Betrag (Höhe)
(Höhe) und
und
Wechselgrößen
Vorzeichen (Polarität).
(Polarität). Ohne
Ohne Phasenverschiebung
liegt immer
immer
Vorzeichen
Phasenverschiebung liegt
die gleiche
gleichePolarität
Polaritätvon
vonStrom
Strom
und
Spannung
Prodie
und
Spannung
vor.vor.
DasDas
Produkt
duktStrom
von Strom
x Spannung
ist immer
positiv
undLeistung
die Leistung
von
x Spannung
ist immer
positiv
und die
wird
wird
anLast
der vollständig
Last vollständig
in Energie
umgewandelt.
Ist im
an
der
in Energie
umgewandelt.
Ist im WechWechselstromkreis
ein Blindanteil
vorhanden
ergibt
sich
eiselstromkreis
ein Blindanteil
vorhanden
ergibt sich
eine
Phane Phasenverschiebung
vonund
Strom
und Spannung.
senverschiebung
von Strom
Spannung.
WährendWährend
der Auder Augenblickswerte
denen
das von
Produkt
und
genblickswerte
in denenindas
Produkt
Stromvon
undStrom
Spannung
Spannung
negativ
ist,
nimmt
die
Last
(
induktiv
oder
kapazitiv)
negativ ist, nimmt die Last (induktiv oder kapazitiv) keine Leikeine Leistung
auf. Dennoch
diese sogenannte
Blindstung
auf. Dennoch
belastetbelastet
diese sogenannte
Blindleistung
leistung
das
Netz.das Netz.
Ist zum
zum Beispiel
Beispiel der
der Strom
Strom rechteckförmig
rechteckförmig und
und die
die Spannung
Spannung
Ist
sinusförmig errechnet
errechnetsich
sich der
der Leistungsfaktor
Leistungsfaktoraus
ausdem
dem VerVersinusförmig
hältnis
von
Wirkleistung
zu
Scheinleistung.
Auch
hier
lässt
hältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung. Auch hier lässt sich
sich eine
Blindleistung
bestimmen.
Aufgrund
dessen,dass
dassder
der
eine
Blindleistung
bestimmen.
Aufgrund
dessen,
Strom eine
eine andere
andere Kurvenform
Kurvenformbesitzt
besitztals
alsdie
dieSpannung,
Spannung,nennt
nennt
Strom
man diese
diese Blindleistung
Blindleistungauch
auchVerzerrungsblindleistung.
Verzerrungsblindleistung.
man
325,00 V;
V; îî == 12,25
12,25 AA
ûû == 325,00
Rechenbeispiel Leistungsfaktor
Der Effektivwert der Spannung beträgt:
Ueff =
û
—— = 229,8 V ≈ 230 V
√2
Der Effektivwert des Stromes ergibt sich aus:
Ieff =
1
2π
——
2π
0
∫î 2
· dϕ
î2
π
4π
= —— · [(π – —— ) + (2π – —— )]
2π
3
3
=
Scheinleistung (Einheit
(Einheit Voltampere,
Voltampere,Kurzzeichen
KurzzeichenVA)
VA)
Scheinleistung
Werden die
dieinineinem
einem
Wechselstromkreis
gemessenen
Werden
Wechselstromkreis
gemessenen
WerteWervon
te von Spannung
und multipliziert
Strom multipliziert
ergibt
die
Spannung
und Strom
ergibt das
stetsdas
diestets
ScheinScheinleistung.
Die Scheinleistung
ist die geometrische
Sumleistung.
Die Scheinleistung
ist die geometrische
Summe
von
me von Wirkleistung
und Blindleistung.
Wirkleistung
und Blindleistung.
Wenn: S
S
P
P
Q
Q
Ueff
eff
U
eff
IIeff
= Scheinleistung
Scheinleistung
Wirkleistung
= Wirkleistung
Blindleistung
= Blindleistung
= Spannung Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
= Strom Effektivwert
ergibt sich für die Scheinleistung
Scheinleistung
Der Leistungsfaktor
LeistungsfaktorPF
PF(power
(power
factor)
errechnet
factor)
errechnet
sichsich
nachnach
der
der Formel:
Formel:
P
= —
——
PF
=
—
S
PF
PF
S
P û
û
îî
TiPP
Leistungsfaktor
= Leistungsfaktor
= Scheinleistung
Scheinleistung
Wirkleistung
= Wirkleistung
Spitzenwert
= Spannung Spitzenwert
= Strom Spitzenwert
Spitzenwert
Nur für sinusförmige
sinusförmige Ströme
Strömeund
undSpannungen
Spannungen
gilt: PF = cos ϕ
= î·
2
3
——
2
Ieff = 12,25 A · —— = 10,00 A
3
Die Scheinleistung S entspricht:
S
= Ueff · Ieff = 230 V · 10,0 A = 2300 VA
Die Wirkleistung errechnet sich aus:
π
π
1
û·î
P = ——π∫ û · î sin ϕ · dϕ = ——— [ – cos ϕ]π
π 3
π
3
û·î
P = ———
π
1,5
[(– (-1)) – (-0,5)] = ——
π
·û·î
1,5
= ——
π · 325 V · 12,25 A = 1900 W
eff x Jeff
eff
S = P22 + Q22 = Ueff
Leistungsfaktor
3.7Leistungsfaktor
2
î 2 · ——
3
Der Leistungsfaktor PF berechnet sich aus:
P
1900 W
PF = —— = —————— = 0,826
S
2300 VA
Strom und Spannung sind in unserem Beispiel nicht phasenverschoben. Dennoch muss es eine Blindleistung geben,
da die Scheinleistung größer als die Wirkleistung ist. Da der
Strom eine andere Kurvenform als die Spannung besitzt,
spricht man davon, dass der Strom gegenüber der Spannung
„verzerrt“ ist. Deshalb heißt diese Art von Blindleistung auch
„Verzerrungsblindleistung“.
Q=
S2 – P 2 = (2300 VA)2 – (1900 W)2 = 1296 var
Änderungenvorbehalten
vorbehalten
Änderungen
11
11
G e r ä t e k o n z e p t 4 Gerätekonzept des HM8115-2
Das Power-Meter HM8115-2 misst je einmal die Spannung
mit einem Echteffektivwertwandler und den Strom mit einem
Echteffektivwertwandler. Die Momentanleistung wird mit
einem Analogmultiplizierer ermittelt. Die Spannung und der
Strom zum Zeitpunkt (t) werden gemessen und multipliziert.
Die Wirkleistung wird dann durch Integration der Momentanleistung über eine Periode T gebildet. Alle weiteren Werte
werden berechnet.
Die Scheinleistung S ergibt sich durch die Multiplikation der
gemessenen Effektivspannung mit dem Effektivstrom.
S = Ueff · Ieff
Die Blindleistung berechnet sich aus der Quadratwurzel von
Scheinleistung minus Wirkleistung.
Q =
S2 – P2
Der Leistungsfaktor PF wird aus dem Quotienten von Wirkleistung und Scheinleistung berechnet. Dies hat den Vorteil, dass
der „richtige“ Leistungsfaktor angezeigt wird. Würde über eine
Phasenwinkelmessung der cosϕ bestimmt, ist der angezeigte
Wert des Leistungsfaktors bei verzerrten Signalen falsch. Dies
ist der Fall bei Schaltnetzteilen, Phasenanschnittsteuerungen,
Gleichrichterschaltungen, etc.
P
PF
= ——
S
Die Momentanleistung kann am Monitorausgang mit einem
Oszilloskop betrachtet werden. Das Gerät selbst ist mit der
seriellen Schnittstelle steuerbar. Die gemessenen und errechneten Werte lassen über die Schnittstelle auslesen und in der
dazugehörigen Software bearbeiten. Messkreis, Monitor und
Schnittstelle sind galvanisch getrennt.
5 Einführung in die Bedienung des HM8115-2
Achtung - Bedienungsanleitung beachten
Beachten Sie bitte besonders bei der ersten Inbetriebnahme
des Gerätes folgende Punkte:
– Der Netzspannungsumschalter 16 ist auf die verfügbare
Netzspannung eingestellt und die richtigen Sicherungen
befinden sich im Sicherungshalter des Kaltgeräteeinbausteckers 17 .
– Vorschriftsmäßiger Anschluss an Schutzkontaktsteckdose
oder Schutz-Trenntransformatoren der Schutzklasse 2
– Keine sichtbaren Beschädigungen am Gerät
– Keine Beschädigungen an der Anschlussleitung
– Keine losen Teile im Gerät
Selbsttest
Einschalten des HM8115-2 mit dem Netzschalter Power 1
LED-Anzeige für FUNCTION 4 zeigt die Versionsnummer der
Firmware (z.B. „2.01“).
LED-Anzeige für FUNCTION 4 zeigt die eingestellte Übertragungsrate der seriellen Schnittstelle (z.B. „9600“)
Das Gerät schaltet in den Modus Wirkleistung messen. Die
bei FUNCTION 11 mit WATT beschriftete LED leuchtet. Die
AUTO-Funktion wird eingeschaltet und für die Spannungs- und
Stromanzeige der beste Messbereich automatisch eingestellt.
6 Bedienelemente und Anzeigen
1 POWER
Netzschalter mit Symbolen für Ein (I) und Aus (O).
Mit dem Einschalten des Gerätes zeigt die LED-Anzeige für
FUNCTION 4 kurz die Versionsnummer der Firmware (z.B.
„2.01“), danach die Übertragungsrate der seriellen Schnittstelle (z.B. 9600). Anschließend schaltet das Gerät in den Modus
Wirkleistung. Die bei FUNCTION 11 mit WATT beschriftete LED
leuchtet. Die AUTO- Funktion wird eingeschaltet und für die
Spannungs- und Stromanzeige der beste Messbereich automatisch eingestellt.
2 VOLT Display
Die Spannungsanzeige zeigt die Spannung am Ausgang des
Messkreises. Die Spannung ist, bedingt durch den Spannungsabfall am Shunt, geringfügig kleiner als die Eingangsspannung.
Ist die Spannung für den Messbereich zu hoch (Overrange),
zeigt die Anzeige drei blinkende horizontale Striche „ – – – „.
Um eine Spannungsanzeige zu erhalten, muss mit der rechten
VOLT-Taste 6 ein größerer Spannungsbereich oder die AUTOFunktion gewählt werden.
12
Änderungen vorbehalten
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n
1
5
2
6
3
7
8
4
9
3 AMPERE Display
Die Stromanzeige zeigt den Strom an, der im Messkreis fließt.
Ist der Strom für den Messbereich zu hoch (Overrange), zeigt
die Anzeige vier blinkende horizontale Striche „ - - - - „ . Um
eine Stromanzeige zu erhalten, muss mit der rechten AMPERETaste 8 ein größerer Strombereich oder die AUTO-Funktion
gewählt werden.
4 FUNCTION Display
Das FUNCTION Display zeigt den Messwert der aktuellen
Funktion an.
Wählbar sind: Wirkleistung in Watt
Blindleistung in var
Scheinleistung in VA
Leistungsfaktor PF (power factor)
Die Funktionswahl wird mit den FUNCTION Tasten 10 vorgenommen. Die Einstellung wird mit der zugehörigen LED
angezeigt.
Im Falle fehlerhafter Messungen im falschen Messbereich
bei VOLT oder AMPERE zeigt die Funktionsanzeige drei/vier
horizontale Striche „ - - - - „ , unabhängig von der eingestellten
Funktion.
Bei PF-Messung zeigt das Display 4 horizontale Striche „ - - - - „
wenn kein Phasenwinkel bestimmbar ist. Das kann folgende
Ursachen haben:
1. Es fließt kein Strom
2. Im Messkreis fließt nur Gleichstrom.
3. Wechselspannung und/oder Wechselstrom im Messkreis
sind zu klein.
4. Manuell gewählte Messbereiche für VOLT und/oder AMPERE
sind zu klein oder zu groß.
Warnsignal bei Messbereichsüberschreitung
Messbereichsüberschreitungen werden vom POWER METER
durch Blinken der jeweiligen Anzeige und einem akustischen
Warnsignal angezeigt.
Warnsignal EIN/AUS
HM8115-2 mit POWER 1 ausschalten
HM8115-2 einschalten und die rechte Taste der FUNCTION
Tasten 10 drücken
Die rechte FUNCTION Taste 10 erst loslassen, wenn die FUNCTION LED WATT leuchtet.
10
11
12
13
14
Die neue Einstellung wird permanent gespeichert bis wieder
eine Änderung erfolgt.
6 VOLT
Drucktasten und Messbereichs LED für die manuelle oder
automatische Wahl des Spannungsbereiches.
Nach dem Einschalten des HM8115-2 leuchtet sofort die
AUTO-LED. Das Gerät wählt automatisch entsprechend der
am Messkreis anliegenden Spannung den geeigneten Spannungsbereich. Dieser wird zusätzlich zur AUTO-LED mit einer
weiteren LED angezeigt. Ändert sich die Spannung am Messkreis und ein anderer Messbereich ist geeigneter, schaltet die
Messbereich-Automatik selbständig um.
Mit dem Betätigen einer der Tasten zum Umschalten des Messbereichs wird die Messbereich-Automatik abgeschaltet und die
AUTO-LED erlischt. Danach kann der Messbereich manuell mit
einer der VOLT-Tasten gewählt werden.
Die Messbereich-Automatik kann mit Betätigen der rechten
VOLT-Taste wieder eingeschaltet werden. Die AUTO-LED
leuchtet wieder.
Die VOLT- Anzeige 2 zeigt die am Messkreis anliegende Spannung an. Wird manuell ein zu niedriger Messbereich gewählt,
signalisiert das HM8115-2 durch Blinken von 3 waagrechten
Strichen „- - -„ und einem Warnsignal „Overrange“.
8 AMPERE
Drucktasten und Messbereichs LED für die manuelle oder
automatische Wahl des Strombereiches.
Nach dem Einschalten des HM8115-2 leuchtet sofort die
AUTO-LED. Das Gerät wählt automatisch entsprechend des
im Messkreis fließenden Stromes den geeigneten Strombereich. Dieser wird zusätzlich zur AUTO-LED mit einer weiteren
LED angezeigt. Ändert sich der Strom im Messkreis und ein
anderer Messbereich ist geeigneter, schaltet die MessbereichAutomatik selbständig um.
Mit dem Betätigen einer der Tasten zum Umschalten des
Messbereichs wird die Messbereich-Automatik abgeschaltet.
Die AUTO-LED erlischt. Danach kann der Messbereich mit einer
der AMPERE- Tasten gewählt werden.
Die Messbereich-Automatik kann mit Betätigen der rechten
AMPERE- Taste wieder eingeschaltet werden. Die AUTO-LED
leuchtet wieder.
Die AMPERE- Anzeige 3 zeigt den im Messkreis fließenden
Strom an. Wird manuell ein zu niedriger Messbereich gewählt,
signalisiert das HM8115-2 durch Blinken von 4 waagrechten
Strichen „- - - -„ und einem Warnsignal „Overrange“.
Änderungen vorbehalten
13
Crestfaktor überschritten sind die ermittelten
Messwerte ungenau, da das Messgerät übersteuert wird.
i
û
î
ω
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n Die Genauigkeit des berechneten Effektivwertes ist abhängig
vom Crestfaktor und verschlechtert sich mit höherem Crest10 FUNCTION
faktor
des Messsignals. Die Angabe des maximal zulässigen
Drucktasten(techn.
und Anzeige
Crestfaktors
Daten) bezieht sich auf das MessbereichLEDWird
für die
ende.
nurAuswahl
ein Teil der
des Messbereiches genutzt (z.B. 230 V
imMessfunktion.
500 V-Bereich), darf der Crestfaktor größer sein.
Wählbar sind:
Crest- FormWirkleistung in Watt
Formfaktoren
faktor faktor
Blindleistung in Var
C
F
Scheinleistung in VA
Leistungsfaktor PF
π
2
= 1,11
(power factor)
2 2
WATT (Wirkleistung)
Nach dem Einschalten
des HM8115-2 befindet
sich das Gerät immer im
π
2
= 1,11
Modus Wirkleistungs2
messung. Die WATT-LED leuchtet und das FUNCTION2Display 4 zeigt die Wirkleistung an. Mit Betätigen der FUNCTIONTasten 10 werden die anderen Messfunktionen ausgewählt.
π
2
= 1,57
Var (Blindleistung)
2
Mit dieser Messfunktion wird die Blindleistung gemessen.
Es
leuchtet die Var-LED und das FUNCTION Display 4 zeigt die
Blindleistung an. Die Blindleistung wird sowohl bei kapazitiven
2 =(ohne
Lasten und als bei induktiven Lasten als positiver
Wert
3
1,15
3
Vorzeichen) angezeigt.
Die Blindleistungsanzeige zeigt auch dann korrekte
Werte an, wenn Strom und Spannung nicht sinusförmig
sind. Da die Scheinleistung (Ueff · Ieff) und die Wirkleistung
Leistung(arithmetischer Mittelwert von
u(t) · i(t) ) unabhängig von
der Kurvenform sind, kann die Blindleistung aus diesen
Die Leistung von Gleichgrößen (Gleichstrom, Gleichspannung)
Messwerten errechnet werden.
ist das Produkt von Strom und Spannung.
PF (Leistungsfaktor)
Bei
der
Wechselstromleistung
zusätzlich zu Strom
und
Mit
dieser
Messfunktion wirdmuss
der Leistungsfaktor
PF (power
Spannung
auch
die
Kurvenform
und
die
Phasenlage
berückfactor) gemessen. Mit dem Aufruf dieser Funktion leuchtet
sichtigt
werden. Bei
Wechselgrößen
(Strom,
4 zeigt
die zugeordnete
LEDsinusförmigen
und die FUNCTION-Anzeige
das
Spannung)
Phasenverschiebung,
lässt
sich
die
Verhältnisund
vonbekannter
Wirkleistung
/ Scheinleistung an. Mit
dem
Power
Leistung
leicht
berechnen.
Schwieriger
wird es, wenn Leistung
es sich
Meter läßt
sich
der Mittelwert
der augenblicklichen
um
nichtsinusförmige
Wechselgrößen
handelt.
unabhängig von der Kurvenform messen. Voraussetzung hierfür
ist, dass die bezüglich Crestfaktor und Frequenz spezifizierten
MitGrenzen
dem Power
lässt sich
der Mittelwert
der augennicht Meter
überschritten
werden.
Der Leistungsfaktor
PF
blicklichen
Leistung
unabhängig
von
der
Kurvenform
messen.
ist unabhängig von der Kurvenform der gemessenen
Größen,
Voraussetzung
hierfür ist,und
dass
bezüglich
Crestfaktor
solange der Crestfaktor
diedie
Frequenz
die spezifizierten
und
Frequenz
spezifiMeter
zierten
Grenzen
nicht überschritten
Grenzen
des Power
nicht
überschreiten.
werden. P—
PF
= —
S
Wirkleistung
(Einheit Watt, Kurzzeichen P)
Induktivitäten
oder Kapazitäten der
Quelle
zu Phasen4 zeigt
Die FUNCTION-Anzeige
nurführen
bei Wechselgrößen
verschiebungen
zwischen
undWechselgrößen
Spannung; das(Strom
gilt auch
einen Wert
für PF Strom
an. Beide
und
für Lasten
mit induktiven
bzw.
kapazitiven Anteilen.
Betrifft
Spannung)
müssen
in ausreichender
Höhe vorliegen
es die Quelle
und die Last,
erfolgt
eine
gegenseitigeHöhe
Beein(s. technische
Daten).
Bei nicht
ausreichender
und
flussung.bei
DieGleichgrößen
Wirkleistung
errechnet sich
aus der effektiven
(Gleichstrom,
Gleichspannung)
werden
Spannung4 waagrechte
und dem Wirkstrom.
Im Zeigerdiagramm ist der
Striche angezeigt.
Wirkstrom die Stromkomponente mit der selben Richtung wie
die Spannung.
Würde statt dem Leistungsfaktor PF die Phasenverschiebung ϕ von Strom und Spannung gemessen, lässt
sich daraus auch der Leistungsfaktor cosϕ bestimmen.
Wenn: P Dieser
= Wirkleistung
ist aber nur für echte sinusförmige Verläufe der
Ueff
= Spannung
Messgrößen
direktEffektivwert
anwendbar. Sind die Spannung und/
Ieffoder= Strom
Strom
imEffektivwert
Versorgungsnetz verzerrt entspricht die
ϕ Größe
= cosϕ
Phasenverschiebung
zwischen
U und I
nicht dem „wirklichen“
Leistungsfaktor.
Bei
verzerrten Messgrößen ist die Verzerrungsblindleistung
zu berücksichtigen. Strom und die Spannung haben sinus10
Änderungen
vorbehalten
förmigen
Verlauf. Nur dann entspricht der Leistungsfaktor PF dem cos ϕ des Winkels der Phasenverschiebung
zwischen der Spannung an der Last und dem, durch die
Last fließenden, Strom.
14
Änderungen vorbehalten
ϕ
Geräteanschlüsse
ωt
ϕ
U
Icos ϕ
I
5 MONITOR (BNC-Buchse)
Der Monitorausgang ermöglicht
die Anzeige
der
Augenblickswerte
ergibt
sich für
die
Wirkleistung
der Leistung (Momentanleistung)
mit einem
P Oszilloskop.
= Ueff · Ieff · cosϕ
Die Momentanleistung
ist
Der Ausdruck
cosϕ wird als Leistungsfaktor
bezeichnet.
die Leistung zum Zeitpunkt (t) und errechnet
sich
aus dem Produkt des
Die
Momentanleistung
ist die Leistung zum ZeitStromes
und errechnet
der Span- sich aus dem Produkt des
punkt
(t) und
nung zum
Zeitpunkt
(t).
Stromes
und
der Spannung
zum Zeitpunkt (t).
TiPP
p
p(t)(t) == i(t)i(t)· ·uu(t)(t) beiSinus
Sinusgilt:
gilt:
bei
p
sin(ωt
(ωt++ϕ)ϕ)· ·î îsin
sinωt
ωt
p(t)(t) == û ûsin
Dieeffektive
effektiveLeistung,
Leistung,die
diesogenannte
sogenannte Wirkleistung,
Wirkleistung, ist
ist der
der
Die
zeitliche arithmetische Mittelwert der Momentanleistung. Wird
zeitliche
arithmetische Mittelwert der Momentanleistung. Wird
über eine Periodendauer integriert und durch die Periodendauüber eine Periodendauer integriert und durch die Periodendauer dividiert ergibt sich die Formel für die Wirkleistung.
er dividiert ergibt sich die Formel für die Wirkleistung.
P
1
= —
T
T
∫ î sin ωt
0
· û sin ( ωt + ϕ) dt
î · û · cosϕ
= ———————
2
= Ueff · Ieff · cos ϕ
Positive Leistung wird als positives Strom-Spannungs-Produkt
Das
Maximumangezeigt,
des Leistungsfaktors
cos ϕals
= 1negatives
ergibt
auf dem
Oszilloskop
negative Leistung
sich
bei
einer
Phasenverschiebung
von
ϕ
=
0°.
Die
Strom-Spannungs-Produkt. Unabhängig davon ob die Funktion
in einem
Wechselstromkreis
ohne BlindwiWATT,wird
Var, nur
VA oder
PF am
Gerät ausgewählt wurde
zeigt der
derstand erreicht.
Monitorausgang
die Momentanleistung an. Werden Gleichspannung und Gleichstrom gemessen zeigt der Monitorausgang ein
In einem Wechselstromkreis mit einem idealen
Gleichspannungssignal.
Blindwiderstand beträgt die Phasenverschiebung
ϕ = 90°. Der Leistungsfaktor
cosist
ϕ =galvanisch
0. Der WechselDer Schirmanschluss
der BNC-Buchse
mit dem
strom
bewirkt Das
dannAusgangssignal
keine Wirkleistung.
TiPP
Chassis
verbunden.
an der Buchse ist
durch einen Transformator galvanisch vom Messkreis und der
RS-232 Schnittstelle getrennt.
Blindleistung (Einheit var, Kurzzeichen Q)
Die
errechnet sich
aus derder
effektiven
Spannung
Es Blindleistung
erfolgt eine automatische
Korrektur
temperaturabhänund
dem
Blindstrom.
Im
Zeigerdiagramm
ist
der
Blindstrom
gigen Drift. Die Häufigkeit der Korrektur hängt von der Tempedie
Stromkomponente
senkrecht(ca.
zur100 Spannung.
Volt
ratur
ab. Während der Korrektur
ms) liegt (var
kein =Signal
Ampere
réactif)
am Monitorausgang
an und die Ausgangsspannung beträgt
0 Volt. Die automatische Korrektur erfolgt zu Beginn ca. alle
3 Sekunden innerhalb der ersten Minute. Danach erfolgt die
Wenn:
Q in=einem
Blindleistung
Korrektur
Abstand von etwa 2 Minuten.
Ueff = Spannung Effektivwert
IDie
= Strom Effektivwert
eff
Ausgangsspannung
an der MONITOR-Buchse beϕträgt=imPhasenverschiebung
arithmetischen Mittel 1 Vav am Bereichsende
zwischen
U und
der WATTAnzeige.
Der IBereich der Leistungsanzeige
wird nicht angezeigt, kann aber leicht errechnet werergibt sich
fürErdie
den.
istBlindleistung
das Produkt des Spannungs-(VOLT) und des
Strom- (AMPERE) Bereiches.
Q = Ueff · Ieff · sinϕ
Leistungsbereich berechnen:
50 V x0,16 A = 2408 W
➔
1 V (Mittelwert)
150 V x16,0 A = 2400 W
➔
1 V (Mittelwert)
500 V x 1,6 A = 800 W
➔
1 V (Mittelwert)
Bei maximal sinusförmiger Spannung und Strom im
Messbereich zeigt der Monitorausgang ein sinusförmiges Signal mit 2 Vpp. Bei reinem Wirkanteil ist die
Nulllinie bei 0 V und das Monitorsignal schwingt zwi-
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n
schen 0 V und 2 V. Im arithmetischen Mittel entsprechend 1 Vav (avarage). Bei maximaler Gleichspannung
und Gleichstrom im Messbereich zeigt der Monitorausgang ein Gleichsignal mit 1 V.
Beispiel 1:
Ein Draht-Widerstand mit 1,47 kΩ wird als Last an eine Spannung von 70 Veff / 50 Hz angeschlossen. Die Abbildung zeigt den
Spannungsverlauf an der R-Last und das Signal am Monitorausgang.
8 W. Entsprechend der Spezifikation beträgt die Spannung am
MONITOR- Ausgang 1 V (Mittelwert), wenn dem Messkreis eine
Leistung von 8 Watt entnommen wird.
R-Last: U = 50 Veff ; I = 161 mAeff; R = 311Ω
100 V
50 V
GND
Spannung an
R-Last
Die Messung mit dem HM8115-2 erfolgt im 150 VOLT- und 0,16
AMPERE-Bereich. Das Produkt der beiden Bereiche beträgt
24 W. Entsprechend der Spezifikation beträgt die Spannung am
MONITOR-Ausgang 1 Var, wenn dem Messkreis eine Leistung
von 24 Watt entnommen wird.
2V
1V
GND
Monitorsignal
Da es sich um eine rein ohmsche Last handelt kommt es zu
keiner Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.
Das Oszilloskop zeigt die Leistungsaufnahme in Form einer
unverzerrten sinusförmigen Wechselspannung an. Der negative
Scheitelwert entspricht der Null-Volt-Position des Kathodenstrahles, während der positive Scheitelwert ca. 2 V beträgt. Die
mittlere Spannung während einer Periode beträgt somit 1 V.
Mit den zuvor genannten Werten: 8 Watt Messbereich, 1V (Mittelwert) bei 8 Watt und einer tatsächlichen mittleren Spannung
von 1 Volt am MONITOR- Ausgang ergibt sich die Gleichung:
X=8·1
Da es sich um eine rein ohmschen Last handelt kommt es zu
keiner Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.
Das Oszilloskop zeigt die Leistungsaufnahme in Form einer unverzerrten sinusförmigen Wechselspannung an. Der
negative Scheitelwert entspricht der Null-Volt-Position des
Kathodenstrahles, während der positive Scheitelwert ca.
0,27 V beträgt. Die mittlere Spannung während einer Periode
beträgt somit 0,135 V.
Mit den zuvor genannten Werten: 24 Watt Messbereich, 1V
(Mittelwert) bei 24 Watt und einer tatsächlichen mittleren
Spannung von 0,135 Volt am MONITOR-Ausgang ergibt sich
die Gleichung
X = 24 · 0,135
Die mittlere Leistung beträgt somit ca. 3,24 Watt. (Ablesegenauigkeit Oszilloskop!)
Das HM8115-2 zeigt folgende Messwerte:
Ueff = 70 V
Q
= 0,2 var
Ieff
=0,048 A
S
=3,32 VA
P
=3,34 W
PF
=1,00
Beispiel 2:
Ein Draht-Widerstand mit 311 Ω wird als Last an eine Spannung von 50 Veff / 50 Hz angeschlossen. Die Abbildung zeigt
den Spannungsverlauf an der R-Last und das Signal am
Monitorausgang.
Die mittlere Leistung beträgt somit 8 Watt.
Das HM8115-2 zeigt folgende Messwerte:
Ueff =
50 V
Q = 0,73 var
Ieff = 0,161 A
S = 8,038 VA
P
= 8,010 W
PF = 1,00
Beispiel 3:
Ein Widerstand mit 92 Ω und ein Kondensator mit 10,6 µF wird
als Last an eine Spannung von 50 Veff / 50 Hz angeschlossen.
Z =
R2 – Xc2
11
mit Xc = ———– = —–—
2πf · c
ω·c
Der Scheinwiderstand Z der Reihenschaltung errechnet sich zu
314 Ω, so dass die Größenverhältnisse der Messwerte ähnlich
Beispiel 2 sind. Die Abbildung zeigt den Spannungsverlauf an
der RC-Last und das Signal am Monitorausgang.
Die Messung mit dem HM8115-2 erfolgt ebenfalls im 50 VOLTund 0,16 AMPERE- Bereich. Das Produkt der Bereiche beträgt
8 W. Entsprechend der Spezifikation beträgt die Spannung am
MONITOR- Ausgang 1 V, wenn dem Messkreis eine Scheinleistung von 8 Watt entnommen wird.
Die Messung mit dem HM8115-2 erfolgt im 50 VOLT- und 0,16
AMPERE-Bereich erfolgen. Das Produkt der Bereiche beträgt
Änderungen vorbehalten
15
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n Das HM8115-2 zeigt folgende Messwerte:
Ueff = 50 V
Q = 7,67 var
Ieff =0,161 A
S = 8,042 VA
P
=2,416 W
PF = 0,30
RC-Last: U = 50 Veff ; I = 161 mAeff; R = 92 Ω ; C = 10,6 µF
100 V
50 V
GND
Spannung an
RC-Last
2V
12 INPUT / 14 OUTPUT
(4mm Sicherheitsbuchse)
Der Messkreis des POWER METER ist nicht mit Erde (Schutzleiter, PE) verbunden! Die beiden linken Buchsen sind mit INPUT
gekennzeichnet und werden mit der Stromversorgung für den
Prüfling verbunden. Der Prüfling selbst wird an die beiden
rechten Buchsen OUTPUT angeschlossen.
Beim Anlegen von berührungsgefährlichen Spannungen an die Eingangsbuchsen INPUT 12 müssen alle diesbezüglichen Sicherheitsvorschriften
beachtet werden!
Gleichspannung ist erdfrei zu machen!
Wechselspannung ist mit einem Schutztrenntrafo
erdfrei zu machen!
1V
GND
Monitorsignal
Obwohl die Frequenz, der am Messkreiseingang anliegenden Spannung, 50 Hz beträgt, zeigt das Oszilloskop
die Leistung mit einer Frequenz von 100 Hz an. Bezogen
auf eine 50 Hz Periode, gibt es zwei Augenblickswerte
in denen die maximale Leistung entnommen wird.
Das ist zum Zeitpunkt des positiven und des negativen
Scheitelwertes der Fall. Zu zwei Augenblickswerten
fließt kein Strom und es liegt keine Spannung an
(Nulldurchgang). Dann kann keine Leistung entnommen werden und die Spannung am MONITOR-Ausgang
beträgt 0 Volt.
Beispiel 4:
Ein Widerstand mit 311 Ω wird als Last an eine Gleichspannung
von 50 V angeschlossen.
R-Last: U = 50 V; I = 161 mA; R = 311Ω
100 V
50 V
Achtung!
Spannungen, die einen der folgenden Werte
überschreiten, werden als berührungsgefährlich
ange-sehen:
1. 30,0 V Effektivwert
2. 42,4 V Spitzenwert
3. 60,0 V Gleichspannung
Das Anlegen höherer Spannungen darf nur durch
Fachkräfte erfolgen, die mit den damit verbundenen Gefahren vertraut sind!
Die diesbezüglichen Sicherheitsvorschriften sind
unbedingt zu beachten!
Vor dem Abziehen der Sicherheitsstecker am INPUT 12 ist sicherzustellen dass diese spannungsfrei
sind. Ansonsten besteht Unfallgefahr, im schlimmsten Fall Lebensgefahr!
Werden Geräte der Schutzklasse I an OUTPUT 14
angeschlossen und ohne Trenntrafo versorgt,
ist der Schutzleiter PE am Prüfling separat anzuschließen. Wird dies nicht beachtet, besteht
Lebensgefahr!
Die Sicherheitsstecker können durch hohe Ströme
heiß werden!
GND
Spannung an
R-Last
2V
1V
GND
Monitorsignal
Die beiden oberen Buchsen (rot) sind galvanisch
miteinander verbunden (0 Ω). Zwischen den beiden
oberen Buchsen darf deshalb keine Spannung angelegt werden (Kurzschlussgefahr)!
Der Messwiderstand befindet sich im Gerät zwischen den unteren Buchsen (blau, schwarz). Auch
zwischen diesen Buchsen darf keine Spannung
angelegt werden (Kurzschlussgefahr)!
Der Messwiderstand wird durch eine von außen zugängliche
Sicherung geschützt, die sich im Sicherungshalter 13 befindet.
Ein Reparieren der defekten Sicherung oder das Verwenden
anderer Hilfsmittel zum Überbrücken der Sicherung ist gefährlich und unzulässig!
Dieser Messkreis ist für einen maximal zulässigen Messstrom
von 16 Ampere ausgelegt (Sicherungsspezifikation: 16 A Superflink FF). Das Auswechseln dieser Sicherung darf nur erfolgen,
wenn an den Messkreisanschlüssen keine Spannung anliegt!
Die zwischen den beiden INPUT-Buchsen maximal
zulässige Spannung beträgt 500 Volt. Bezogen auf
das Bezugspotential des Gerätes (Masseanschluss
16
Änderungen vorbehalten
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n
= Schutzleiteranschluss PE), darf an keiner der beiden INPUT-Buchsen der Spitzenwert der Spannung
größer als 500 V sein.
15 Schnittstellen
Auf der Rückseite des POWER METER befindet sich eine
USB/RS-232 Schnittstelle. Über diese Schnittstelle kann das
POWER METER Daten (Befehle) von einem externen Gerät (PC)
empfangen und Daten (Messwerte und Parameter) senden.
13 Sicherung für Messkreis
Mit der im Sicherungshalter befindlichen Sicherung (ZeitStrom Charakteristik: Superflink FF) wird der Messwiderstand
geschützt. Dieser Messkreis ist für einen maximal zulässigen
Messstrom von 16 Ampere ausgelegt (Sicherungsspezifikation:
Superflink (FF)).
Die Geräteversion HM8115-2G verfügt über eine IEEE-488
(GPIB) Schnittstelle.
16 Netzspannungsumschalter
Das Gerät arbeitet mit einer Netzwechselspannung von 115 V
oder 230 V 50/60 Hz. Die vorhandene Netzversorgungsspannung
wird mit dem Netzspannungsumschalter eingestellt. Mit der
Netzspannungsumschaltung ist ein Wechsel der Netzeingangssicherungen notwendig. Die Nennströme der benötigten
Sicherungen sind an der Gehäuserückwand abzulesen.
Sicherungstype: Größe 6,3 x 32 mm; 250VAC; US-Norm: UL198G; CSA22-2 Nr.590
Das Auswechseln dieser Sicherung darf nur erfolgen, wenn an den Messkreisanschlüssen keine
Spannung anliegt!
Das Reparieren einer defekten Sicherung oder das
Verwenden anderer Hilfsmittel zum Überbrücken
der Sicherung ist gefährlich und unzulässig!
17 Kaltgeräteeinbaustecker mit Sicherungshalter
Kaltgeräteeinbaustecker zur Aufnahme des Netzkabels mit
Kaltgerätekupplung nach DIN 49457 und der Netzeingangssicherung des HM8115-2.
Dadurch entstandene Schäden am Gerät fallen
nicht unter die Gewährleistungen der Fa. Hameg
Instruments GmbH.
Sicherungswechsel der Messkreissicherung
Die Messkreissicherung 13 ist von außen zugänglich. Das
Auswechseln der Sicherung darf nur erfolgen wenn an den
Messkreisanschlüssen keine Spannung anliegt! Dazu werden
alle Verbindungen zu INPUT 12 und OUTPUT 14 getrennt. Das
HM8115-2 ist vom Netz zu trennen. Mit einem Schraubendreher
mit entsprechend passender Klinge wird die Verschlusskappe
des Sicherungshalters vorsichtig gegen den Uhrzeigersinn
gedreht. Damit sich die Verschlusskappe drehen lässt, wird
diese zuvor mit dem Schraubendreher in den Sicherungshalter
gedrückt. Die Verschlusskappe mit der Sicherung lässt sich
dann einfach entnehmen. Tauschen Sie die defekte Sicherung
gegen eine neue Sicherung, vorgeschriebenen Auslösestromes
und Typs, aus.
1
5
2
6
15
3
7
8
16
17
4
9
10
11
12
13
14
Änderungen vorbehalten
17
S o f t w a r e 7Schnittstellen
Der HM8115-2 ist für den Einsatz in automatischen Testsystemen bestens vorbereitet. Standardmäßig ist der HM8115-2
mit einer USB/RS-232 Schnittstelle ausgestattet. Die verwendete RS-232 Schnittstelle ist vom Messkreis durch einen
Optokoppler galvanisch getrennt.
Schnittstellenparameter RS-232
N, 8, 1, Xon-Xoff
(kein Paritätsbit, 8 Datenbits, 1 Stoppbit, Xon-Xoff)
Die Datenübertragung kann mit einem Terminalprogramm
wie z.B. HyperTerminal durchgeführt werden. Nachdem die
Einstellungen im Terminalprogramm vorgenommen wurden,
muss vor dem Senden des ersten Befehls an das POWER METER
einmal die ENTER-Taste auf der PC-Tastatur betätigt werden.
Baudrate
Die Datenübertragung kann mit 1200 Baud oder 9600 Baud
erfolgen.
Änderungen der Schnittstellenparameter
Es kann nur die Übertragungsrate zwischen 1200 und 9600
Baud umgeschaltet werden.
Dies geschieht folgendermaßen:
– HM8115-2 mit POWER 1 ausschalten
– HM8115-2 einschalten und die linke FUNCTION Taste 10
drücken
– Die linke FUNCTION Taste 10 erst loslassen, wenn die
FUNCTION LED WATT leuchtet.
Die neue Einstellung wird permanent gespeichert bis wieder
eine Änderung erfolgt.
Die Verbindung vom PC (COM Port) zum POWER METER (RS232) kann mit einem handelsüblichen Verbindungskabel (1:1)
mit 9poligem D-Sub Stecker und 9poliger D-Sub Kupplung
hergestellt werden. Die Länge darf 3 Meter nicht überschreiten
und die Leitungen müssen abgeschirmt sein.
18
Änderungen vorbehalten
Durch die 1:1 Verbindung des Schnittstellenkabels
wird der Datenausgang des einen Gerätes mit dem
Dateneingang des anderen Gerätes verbunden.
Bei PC‘s mit 25poligem COM-Port wird empfohlen,
einen handelsüblichen Adapter von 9polig D-Sub
auf 25polig D-Sub zu verwenden. Von den Leitungen
des Verbindungskabels werden nur 3 benutzt.
Anschlussbelegung RS-232 am POWER METER und am COMPort (9polig) des PC:
POWER METER PC COM Port (9polig)
Pin Name / Funktion
PinName / Funktion
2 Tx Data / Datenausgang
2 Rx Data / Dateneingang
3 Rx Data / Dateneingang
3 Tx Data / Datenausgang
5 Bezugspotential für Pin 2 u. 3 5 Bezugspotential für Pin 2 u. 3
USB-Schnittstelle
Der Funktionsgenerator muss nicht konfiguriert werden. Bei
Bedarf kann die Baudrate geändert werden. Verbinden Sie den
HM8115-2 mit einem USB-Kabel mit Ihrem PC und installieren
Sie die Treiber der USB-Schnittstelle wie im Handbuch der
USB-Schnittstelle beschrieben.
IEEE-488 (GPIB)-Schnittstelle (HM8115-2G)
Sie müssen lediglich die GPIB-Adresse des HM8115-2 an der
GPIB-Schnittstelle auf der Geräterückseite einstellen und ihn
mit einem GPIB-Kabel an Ihren PC anschließen. Einstellungen
können nur vor dem Starten des Gerätes erfolgen, während des
Betriebs ist dies nicht möglich.
B e f e h l s l i s t e d e r G e r ä t e s o f t w a r e
8 Befehlsliste der Gerätesoftware
Die Befehle müssen als Buchstaben- bzw. Ziffern-Zeichenkette im ASCII-Format gesendet werden. Buchstaben können in Großund Kleinschreibung gesendet werden. Abgeschlossen wird jeder Befehl mit dem Zeichen 0Dh (= Enter-Taste).
Befehl
Antwort
PC > HM8115-2
HM8115-2 > PC
Gerätestatus
*IDN?
VERSION?
STATUS?
Beschreibung
HAMEG HM8115-2 Abfrage der Identifikation
version x.xx
Abfrage der Softwareversion. Antwort z.B.: version 1.01
Funktion;
Abfrage der aktuellen Geräteeinstellungen:
Messbereich:
Funktion: WATT, VAR, VA, PF
Voltbereich:
U1 = 50 V, U2 = 150 V, U3 = 500 V
Amperebereich: I1 = 0,16 A, I2 = 1,6 A, I3 = 16A
Allgemeine Befehle
VAL?
Messbereiche und Abfrage der aktuellen Geräteeinstellungen und Messwerte.
Messwerte
Beispiel für VAR aktiv:
U3= 225.6E+0 (225,6 V gemessen im 500 V-Bereich)
I2= 0.243E+0 (0,243 A gemessen im 1,6 A-Bereich)
VAR= 23,3E+0 (Blindleistung von 23,3 W)
Messbereichsüberschreitungen sind mit „OF“ (Overflow) gekennzeichnet. Falls das
Kommando innerhalb eines Messzyklus gesendet wird, kommt die Antwort erst am
Ende des Messzyklus.
VAS?
Messbereiche;
Einzelabfrage der Parameter und des Messwertes FUNCTION.
Funktion mit
Beispiel für PF aktiv: U3, I2, PF= 0.87E+0.
Meswert
Busbefehle
FAV0
FAV1
keine
keine
Sperren aller Bedienelemente VOLT, AMPERE und FUNCTION.
Freigabe aller Bedienelemente VOLT, AMPERE und FUNCTION.
Geräteeinstellung
BEEP
BEEP0
BEEP1
keine
keine
keine
Erzeugt einmal ein akustisches Signal.
Akustisches Signal abgeschaltet
Akustisches Signal möglich
Betriebsarten
WATT
VAR
VAMP
PFAC
AUTO:U
AUTO: I
MA1
keine
keine
keine
keine
keine
keine
Wert / Funktion
MA0
SET:Ux
keine
keine
SET:U1
SET:U2
SET:U3
SET:Ix
keine
Wirkleistung
Blindleistung
Scheinleistung
Leistungsfaktor PF
AUTORANGE- Funktion für Spannungsmessung (VOLT) ein.
AUTORANGE- Funktion für Strommessung (AMPERE) ein.
Ständige Übertragung der Parameter und Messwerte zum PC.
Beispiel für PF aktiv: U3, I2, cos=0.87E+0.
Bereichsüberschreitungen sind mit „OF“ (Overflow) gekennzeichnet. Jedes Messergebnis wird an den PC gesendet, bis die Funktion mit dem Befehl „MA0“ beendet
wird.
Beendet den kontinuierlichen Messwerttransfer, der mit „MA1“ gestartet wird.
Wählt einen Spannungsmessbereich x (VOLT) und schaltet die AUTORANGE- Funktion
für Spannungsmessung (VOLT) ab:
50 V Bereich
150 V-Bereich
500 V-Bereich
Wählt einen Strommessbereich x (AMPERE) und schaltet die AUTORANGE- Funktion
für Strommessung (AMPERE) ab:
0,16 A-Bereich
1,6 A-Bereich
16 A-Bereich
SET:I1
SET:I2
SET:I3
Änderungen vorbehalten
19
S o f t w a r e 9Software
9.1Installation
Zur Installation der Software HM8115-2 starten Sie bitte die
Datei setup.exe und folgen Sie den Anweisungen des Installationsassistenten.
9.2 Das Programm
Die Software HM8115-2 ist für das gleichnamige programmierbare HAMEG Leistungsmessgerät HM8115-2 entwickelt worden.
Das Leistungsmessgerät kann über 3 verschiedene Schnittstellen
mit dem PC verbunden werden: Serielle / USB-Schnittstelle
(HO820) und GPIB (HO880). Bei Verwendung der USB-Schnittstelle muss ein virtueller COM-Port verwendet werden. Dieser wird
durch den im Lieferumfang der USB-Schnittstelle enthaltenen
Treiber erzeugt.
Programmoberfläche
WICHTIG BEI GPIB! ES WERDEN NUR GPIBSCHNITTSTELLEN VON NATIONAL INSTRUMENTS
(ODER KOMPATIBLE) UNTERSTÜTZT!
Das Programm ist in 4 Bereiche (Settings, Control Panel,
Measurement, Instruction) unterteilt, die im Folgenden erläutert
werden:
9.2.1 Einstellungen (Settings)
In der aktuellen Version (1.0) können sechs verschiedene Parameter eingestellt werden:
Interface: Mit diesem Kombinationsfeld kann die Schnittstelle
ausgewählt werden, an dem das Gerät an den PC angeschlossen ist.
Mögliche Einstellungen: Com1-9, GPIB
GPIB address: Dieses Kombinationsfeld dient zur Einstellung
der primären GPIB-Adresse (nur bei GPIB).
Beep enable: Akustisches Signal aktivieren / deaktivieren.
Show data traffic:Diese Option bietet die Möglichkeit, den
Datenverkehr in den Editierfeldern “Command” und
„Answer“ anzeigen zu lassen.
Device locked: Bei Aktivierung kann das Gerät nur noch per
Software gesteuert werden. Die Bedienelemente am
Gerät sind dann gesperrt!
Autotransfer: Durch Betätigung dieses Knopfes können sie den
automatischen Transfer von Gerät zu PC abschalten.
Dies hat allerdings zur Folge, dass keine aktuellen Werte
20
Änderungen vorbehalten
in den Feldern angezeigt werden. Die Anwendung steht
dann still. Diese Option sollte nur benutzt werden, wenn
einzelne, manuelle Befehle über das „Command“-Feld
geschickt werden!
Sollte das Gerät korrekt erkannt werden, erscheint in der
darunter liegenden Statusleiste die ID des Gerätes. Bei fehlerhafter Erkennung wird „NO DEVICE DETECTET“ angezeigt. Bitte
beachten Sie, dass die Erkennung 4-5 Sekunden dauern kann!
Die vorgenommenen Einstellungen werden nach der Beendigung des Programms abgespeichert (außer die Einstellung
„Autotransfer“).
9.2.2 Bedienfeld (Control Panel)
Im Bedienfeld werden die aktuellen Werte des Gerätes angezeigt und jede Sekunde neu aktualisiert. Durch Betätigung einer
der Knöpfe unterhalb der Anzeigen wird das Gerät in den jeweiligen Modus umgeschaltet! Bei Auswahl der „Auto“-Funktion
stellt das Gerät automatisch den passenden Spannungs-/
Strombereich ein.
9.2.3 Messung (Measurement)
In diesem Teil des Fensters können automatische Messungen
generiert und die Messergebnisse in einer csv-Datei (csv =
Comma Separated Values) gespeichert werden. Bei Betätigung
des Knopfes „Start“ werden im Abstand des eingestellten
Messintervalls („Loop time“) Messwerte in das nebenstehende
Fenster aufgenommen. Diese Messwerte können dann über das
Menü: „File – Save (to...)“ abgespeichert werden.
Die Option „rotational measurement“ bietet außerdem die
Möglichkeit, die Messgröße automatisch zu wechseln. Ist diese
Option und z.B. alle vier Messgrößen aktiviert, werden Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung und der Leistungsfaktor
abwechselnd gemessen. Mit dem Stop-Knopf wird die laufende
Messung abgebrochen und die Taste „Clear List“ löscht den
Inhalt des Text-Fensters.
9.2.4 Befehle (Instructions)
Mit diesen beiden Feldern und dem „Send“-Knopf ist es möglich,
einzelne Befehle an das Gerät zu schicken. Die Befehle hierzu
finden Sie im Benutzerhandbuch. Die hier abgesendeten befehle
gehen ohne Filterung direkt an das Gerät! Die zu erwartende
Antwort wird kurz darauf im „Answer“-Feld angezeigt. Sollten
diese einzelnen Befehle benutzt werden, ist es empfehlenswert,
durch Betätigen des Autotransfer-Schalters, den ständigen Datentransfer zwischen Gerät und PC zu deaktivieren. Außerdem
wird in diesen beiden Feldern auch der Datentransfer angezeigt,
wenn die Option in den Einstellungen aktiviert wurde!
9.3 Deinstallation
So deinstallieren Sie die HM8115-2 Software:
1. Klicken Sie auf Ihrem Windows-Desktop auf die Schaltfläche
„Start“.
2. Wechseln Sie zum Deinstallieren zu „Programme“ > „HAMEG Instruments“ > „HM8115-2“ > „Uninstall“.
3. Klicken Sie auf „OK“, um zu bestätigen, dass das Programm
entfernt werden soll.
oder
1. Klicken Sie im Startmenü auf Einstellungen und anschließend auf Systemsteuerung.
2. Doppelklicken Sie auf Software.
3. Wählen Sie in der Liste der zurzeit installierten Programme
„HM8115-2 Ver.: X.XX“ aus, und klicken Sie dann auf Entfernen bzw. Ändern/Entfernen. Wenn ein Dialogfeld angezeigt
wird, folgen Sie den Anweisungen, um das Programm zu
entfernen.
4. Klicken Sie auf OK, um zu bestätigen, dass das Programm
entfernt werden soll.
S t i c h w o r t v e r z e i c h n i s
10Stichwortverzeichnis
Polarität: 11
power factor: 8
Q
quadratischer Mittelwert: 9
A
AMPERE: 8, 13, 14, 15, 19
Ampere: 10, 16, 17
Analogmultiplizierer: 12
Arithmetischer Mittelwert: 9
arithmetischer Mittelwert: 14
Augenblickswert: 9
B
Baudrate: 18
Befehlsliste: 19
Betriebsarten: 19
Blindleistung: 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19
Blindstrom: 10, 11
C
COM-Port: 18
Crestfaktor: 5, 9, 10, 14
R
Root Mean Square: 9
RS-232 Schnittstelle: 5, 8, 14, 17, 18
S
Scheinleistung: 5, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 19, 20
Scheitelwert: 15
Schnittstellenparameter: 18
Schutzleiter: 6, 16
Selbsttest: 12
Spitzenwert: 9, 11, 16, 17, 9
V
Verzerrungsblindleistung: 11, 14
W
Wechselstromkreis: 10, 11
Wirkleistung: 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19
D
Drift: 14
E
Echteffektivwertwandler: 12
Effektivwert: 9, 10, 11, 16
F
Formfaktor: 9
Frequenz: 10, 14, 16
FUSE: 8
G
Gerätestatus: 19
Gleichrichtwert: 9
I
induktiv: 11
INPUT: 6, 8, 16, 17
K
kapazitiv: 11
Kurzschlussgefahr: 16
L
Leistungsfaktor: 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19, 20
M
Messbereich: 10, 12, 13, 14, 15, 19
Messbereichsüberschreitung: 13
Messkreis: 5, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18
Messwiderstand: 16, 17
Mittelwert: 9, 10, 14, 15
Momentanleistung: 10, 12, 14
Momentanwert: 9
Monitorausgang: 5, 8, 12, 14, 15
N
Netzspannungsumschalter: 6, 7, 8, 12, 17
O
ohmsche Last: 15
OUTPUT: 6, 8, 16, 17
P
Phasenverschiebung: 9, 10, 11, 14, 15
Phasenwinkel: 11, 13
Änderungen vorbehalten
21
G e n e r a l i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g t h e C E m a r k i n g General remarks regarding the CE marking
KONFORMITÄTSERKLÄRUNG
DECLARATION OF CONFORMITY
DECLARATION DE CONFORMITE
Declaración de Conformidad
Hersteller / Manufacturer / Fabricant / Fabricante:
HAMEG Instruments GmbH · Industriestraße 6 · D-63533 Mainhausen
Die HAMEG Instruments GmbH bescheinigt die Konformität für das Produkt
The HAMEG Instruments GmbH herewith declares conformity of the product
HAMEG Instruments GmbH déclare la conformite du produit
HAMEG Instruments GmbH certifica la conformidad para el producto
Bezeichnung: Product name: Designation:
Descripción:
Leistungsmessgerät
Power-Meter
Wattmètre
Medidor de Potencia
Typ / Type / Type / Tipo:
HM8115-2
mit / with / avec / con:
HO820
Optionen / Options /
Options / Opciónes:
HO880
mit den folgenden Bestimmungen / with applicable regulations /
avec les directives suivantes / con las siguientes directivas:
EMV Richtlinie 89/336/EWG ergänzt durch 91/263/EWG, 92/31/EWG
EMC Directive 89/336/EEC amended by 91/263/EWG, 92/31/EEC
Directive EMC 89/336/CEE amendée par 91/263/EWG, 92/31/CEE
Directiva EMC 89/336/CEE enmendada por 91/263/CEE, 92/31/CEE
Niederspannungsrichtlinie 73/23/EWG ergänzt durch 93/68/EWG
Low-Voltage Equipment Directive 73/23/EEC amended by 93/68/EEC
Directive des equipements basse tension 73/23/CEE amendée par 93/68/CEE
Directiva de equipos de baja tensión 73/23/CEE enmendada por 93/68/EWG
Angewendete harmonisierte Normen / Harmonized standards applied /
Normes harmonisées utilisées / Normas armonizadas utilizadas:
Sicherheit / Safety / Sécurité / Seguridad:
Hameg measuring instruments comply with the EMI norms.
Our tests for conformity are based upon the relevant norms.
Whenever different maximum limits are optional Hameg will
select the most stringent ones. As regards emissions class 1B
limits for small business will be applied. As regards susceptibility the limits for industrial environments will be applied.
All connecting cables will influence emissions as well as susceptability considerably. The cables used will differ substantially
depending on the application. During practical operation the
following guidelines should be absolutely observed in order to
minimize emi:
Data connections
Measuring instruments may only be connected to external
associated equipment (printers, computers etc.) by using
well shielded cables. Unless shorter lengths are prescribed
a maximum length of 3 m must not be exceeded for all data
interconnections (input, output, signals, control). In case an
instrument interface would allow connecting several cables
only one may be connected.
In general, data connections should be made using doubleshielded cables. For IEEE-bus purposes the double screened
cable HZ72 from HAMEG is suitable.
Signal connections
In general, all connections between a measuring instrument
and the device under test should be made as short as possible.
Unless a shorter length is prescribed a maximum length of 3 m
must not be exceeded, also, such connections must not leave
the premises.
All signal connections must be shielded (e.g. coax such as
RG58/U). With signal generators double-shielded cables are
mandatory. It is especially important to establish good ground
connections.
Elektromagnetische Verträglichkeit / Electromagnetic compatibility /
Compatibilité électromagnétique / Compatibilidad electromagnética:
External influences
In the vicinity of strong magnetic or/and electric fields even
a careful measuring set-up may not be sufficient to guard
against the intrusion of undesired signals. This will not cause
destruction or malfunction of Hameg instruments, however,
small deviations from the guaranteed specifications may occur
under such conditions.
EN 61326-1/A1: Störaussendung / Radiation / Emission: Tabelle / table /
tableau 4; Klasse / Class / Classe / classe B.
HAMEG Instruments GmbH
EN 61010-1: 1993 / IEC (CEI) 1010-1: 1990 A 1: 1992 / VDE 0411: 1994
Überspannungskategorie / Overvoltage category / Catégorie de surtension /
Categoría de sobretensión: II
Verschmutzungsgrad / Degree of pollution / Degré de pollution / Nivel de
polución: 2
Störfestigkeit / Immunity / Imunitee / inmunidad:
Tabelle / table / tableau / tabla A1.
EN 61000-3-2/A14: Oberschwingungsströme / Harmonic current emissions /
Émissions de courant harmonique / emisión de corrientes armónicas: Klasse
/ Class / Classe / clase D.
EN 61000-3-3: Spannungsschwankungen u. Flicker / Voltage fluctuations
and flicker / Fluctuations de tension et du flicker / fluctuaciones de tensión
y flicker.
Datum / Date / Date / Fecha
15.01.2001
Unterschrift / Signature / Signatur / Signatura
General remarks regarding the CE marking
G. Hübenett
Product Manager
22
Subject to change without notice
C o n t e n t
Deutsch3
English
General remarks regarding the CE marking
22
8 kW Power Meter HM8115-2
24
Specifications
25
1
Important hints
1.1Symbols
1.2Unpacking
1.3Positioning
1.4Transport
1.5 Storage 1.6 Safety instructions
1.7 Operating conditions
1.8 Warranty and Repair
1.9Maintenance
1.10 Line voltage selector
1.11 Change of fuse
26
26
26
26
26
26
26
27
27
27
27
27
2
28
Designation of operating controls
3
Basics of Power Measurement
3.1 Arithmetic mean value (average)
3.2 Rectified mean value
3.3 Root-Mean-Square Value (RMS)
3.4 Form factor
3.5 Crest factor
3.6Power
3.7 Power factor
29
29
29
29
29
29
30
31
4
Concept of the HM8115-2
32
5
Introduction to the Operation 32
6
Operating controls and Displays
32
7
Listing of software commands
37
8Interface
38
9Software
9.1 Installation
9.2 The program
9.3 Deinstallation
38
38
38
39
10Glossary
39
Subject to change without notice
23
H M 8 1 1 5 - 2 HM8115-2
8kW Power Meter
HM8115-2
HZ815 Power Adapter
RMS Value
Active Power
24
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
WideMeasurementRange1mW…8kW
VoltageRange100mV…500V,CurrentRange1mA…16A
FrequencyRangeDC…1kHz
SimultaneousDisplayofVoltage,CurrentandPower
Displayofapparent,activeandreactivePower
PowerFactorDisplay
AutorangingforsimpleOperation
MonitorOutput(BNC)representingtheinstantaneousPower
SuitableforMeasurementsonFrequencyConverters
SoftwareforRemoteControlandDataAcquisitionincluded
GalvanicallyisolatedUSB/RS-232Dual-Interface,
optionalIEEE-488(GPIB)
Subject to change without notice
8 kW Power Meter HM8115-2
S p e c i f i c a t i o n s
8 kW Power Meter HM8115-2
Alldatavalidat23°Cafter30minuteswarm-up.
Voltage
Ranges:
Resolution:
Accuracy:
Inputimpedance:
Crestfactor:
Inputprotection:
Current
Ranges:
Resolution:
Accuracy:
Crestfactor:
Inputprotection:
True RMS voltage measurement (AC + DC)
50 V
150 V
500 V
0.1 V
1V
1V
20 Hz…1 kHz:
±(0.4 % + 5 digit)
DC:
±(0.6 % + 5 digit)
1 MΩ II 100 pF
max. 3.5 at full scale
max. 500 Vp
True RMS current measurement (AC + DC)
160 mA
1.6 A
16 A
1 mA
1 mA
10 mA
20 Hz…1 kHz:
±(0.4 % + 5 digit)
DC:
±(0.6 % + 5 digit)
max. 4 at full scale
fuse, FF 16A 6.3 x 32mm (superfast)
Active power measurement
The measurement range is the product of the selected voltage respective
current ranges.
Ranges:
8W
24 W
80 W 240 W 800 W 2,400 W 8,000 W
Resolution:
1 mW 10 mW 10 mW 100 mW 100 mW
1W
1W
20 Hz…1 kHz:
±(0.8 % + 10 digit)
Accuracy:
DC:
±(0.8 % + 10 digit)
4-digit, 7-segment LED
Display:
Reactive power measurement
Ranges:
8 var
24 var
80 var 240/800 var 2,400/8,000 var
Resolution: 10 mvar 100 mvar 100 mvar
1 var
1 var
20…400 Hz: ±(2.5 % + 10 digit + 0.02 x P)
Accuracy:
P = active power
4-digit, 7-segment LED
Display:
Apparent power measurement
Ranges:
8 VA
24 VA
80 VA 240/800 VA 2,400/8,000 VA
Resolution:
1 mVA
10 mVA
10 mVA
100 mVA
1 VA
20 Hz…1 kHz:
±(0.8 % + 5 digit)
Accuracy:
4-digit, 7-segment LED
Display:
Functions and displays
Measurementfunctions:
Rangeselection:
Overrangealarm:
Displayresolution:
Voltage
Current
Power
Powerfactor
Interface
Interface:
voltage, current, power, power factor
automatic/manual
visual and acoustic
3-digit, 7-segment LED
4-digit, 7-segment LED
4-digit, 7-segment LED
3-digit, 7-segment LED
Protocol:
Datarate:
Functions:
Dual-Interface USB/RS-232 (HO820),
IEEE-488 (GPIB) (optional)
D-sub connector (galvanic isolation to test
circuit and monitor output)
Xon/Xoff
9,600 Baud
control / data fetch
Miscellaneous
SafetyClass:
Powersupply:
Powerconsumption:
Operatingtemperature:
Storagetemperature:
Rel.humidity:
Dimensions(W x H x D):
Weight:
Safety Class I (EN 61010-1)
115/230 V ±10 %, 50…60 Hz, CAT II
approx. 15 W at 50 Hz
+5…+40 °C
-20…+70 °C
5…80 % (non condensing)
285 x 75 x 365 mm
approx. 4 kg
ConnectionRS-232:
Accessories supplied: Line cord, Operating manual, CD, Software
Recommended accessories:
HO880 Interface IEEE-488 (GPIB), galvanically isolated
HZ10S 5 x silicone test lead (measurement connection in black)
HZ10R 5 x silicone test lead (measurement connection in red)
HZ10B 5 x silicone test lead (measurement connection in blue)
HZ13
Interface cable (USB) 1.8 m
HZ14
Interface cable (serial) 1:1
HZ33
Test cable 50 Ω, BNC/BNC, 0.5 m
HZ34
Test cable 50 Ω, BNC/BNC, 1.0 m
HZ42
19" Rackmount kit 2RU
HZ72
GPIB-Cable 2 m
HZ815 Socket adapter
Power factor measurement
0.00…+1.00
Display:
50…60 Hz: ±(2 % + 3 digit) (sine wave)
Accuracy:
voltage and current >1/10 of full scale
Monitor output (analog)
BNC connector (galvanic isolation
Connection:
to test circuit and RS-232 interface)
protective earth
Referencepotential:
1 Vac at full scale (2,400/8,000 digit)
Level:
typ. 5 %
Accuracy:
approx. 10 kΩ
Outputimpedance:
DC…1 kHz
Bandwidth:
±30 V
Protectedupto:
Specifications
Subject to change without notice
25
HM8115-2E/160812 · C&E · Subject to change without notice · © HAMEG Instruments GmbH® · DQS-certified in accordance with DIN EN ISO 9001:2008, Reg.-No.: 071040 QM08
HAMEGInstrumentsGmbH·Industriestr.6·D-63533Mainhausen·Tel+49(0)61828000·Fax+49(0)6182800100·www.hameg.com·[email protected]
I m p o r t a n t h i n t s 1.4Transport
1 Important hints
Please keep the carton in case the instrument may require
later shipment for repair. Improper packaging may void the
warranty!
1.1Symbols
1.5Storage
HINT
(1)
Symbol 1:
Symbol 2:
Symbol 3:
Symbol 4:
Symbol 5:
Symbol 6:
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Attention, please consult manual
Danger! High voltage!
Ground connection
Important note
Hints for application
Stop! Possible instrument damage!
1.2Unpacking
Please check for completeness of parts while unpacking. Also
check for any mechanical damage or loose parts. In case of
transport damage inform the supplier immediately and do not
operate the instrument.
Check setting of line voltage selector whether it corresponds
to the actual line voltage.
Dry indoors storage is required. After exposure to extreme
temperatures 2 h should be allowed before the instrument is
turned on.
1.6 Safety instructions
The instrument conforms to VDE 0411/1 safety standards applicable to measuring instruments and left the factory in proper
condition according to this standard. Hence it conforms also
to the European standard EN 61010-1 resp. to the international standard IEC 61010-1. Please observe all warnings in this
manual in order to preserve safety and guarantee operation
without any danger to the operator. According to safety class 1
requirements all parts of the housing and the chassis are connected to the safety ground terminal of the power connector.
For safety reasons the instrument must only be operated from
3 terminal power connectors or via isolation transformers. In
case of doubt the power connector should be checked according
to DIN VDE 0100/610.
1.3Positioning
Disconnecting the protective earth internally or
externally is absolutely prohibited!
Two positions are possible: According to picture 1 the front
feet are used to lift the instrument so its front points slightly
upward. (Appr. 10 degrees)
If the feet are not used the instrument can be combined with
many other Hameg instruments.
In case several instruments are stacked the feet rest in the
recesses of the instrument below so the instruments can
not be inadvertently moved. Please do not stack more than 3
instruments. A higher stack will become unstable, also heat
dissipation may be impaired.
As soon as the voltages applied to the INPUT terminals
exceed levels accepted as safe to the touch
all applicable safety rules are to be observed!
DC voltages must be disconnected from earth.
AC voltages shall be derived from a safety isolation
transformer and must also be disconnected from
earth.
Before the safety connectors on the INPUT terminals
are pulled off it must be assured that the
voltage has been switched off, otherwise there may
be danger of accident, even danger of life!
If instruments of protective class I are connected
to the OUPUT terminals
the protective earth PE
must be connected separately to the test object. If
this is not observed there is danger of life!
This instrument may only be opened by qualified
personnel. Before opening all voltages have to be
removed!
picture 1
picture 2
For currents of >10A the maximum operating time
is limited to 15 minutes!
The safety connectors may become quite hot at high
current levels!
picture 3
– The line voltage selector must be properly set for the line
voltage used.
– Opening of the instrument is allowed only to qualified personnel
– Prior to opening the instrument must be disconnected from
the line and all other inputs/outputs.
26
Subject to change without notice
I m p o r t a n t h i n t s
In any of the following cases the instrument must be taken out
of service and locked away from unauthorized use:
–
–
–
–
–
–
Visible damages
Damage to the power cord
Damage to the fuse holder
Loose parts
No operation
After longterm storage in an inappropriate environment,
e.g. open air or high humidity.
– Excessive transport stress
1.7 Operating conditions
The instruments are destined for use in dry clean rooms. Operation in an environment with high dust content, high humidity,
danger of explosion or chemical vapors is prohibited. Operating
temperature is +5 °C ... +40 °C. Storage or transport limits are
–20 °C ... +70 °C. In case of condensation two hours are to be
allowed for drying prior to operation.
For safety reasons operation is only allowed from 3 terminal
connectors with a safety ground connection or via isolation
transformers of class 2. The instrument may be used in any
position, however, sufficient ventilation must be assured as
convection cooling is used. For continuous operation prefer a
horizontal or slightly upward position using the feet.
Do not cover either the holes of the case nor the
cooling fins.
Nominal specs are valid after a warm-up period of min. 30 min.
in the interval of +23 °C. Values without a tolerance are typical
of an average production instrument.
1.8 Warranty and Repair
HAMEG instruments are subjected to a strict quality control.
Prior to leaving the factory, each instrument is burnt-in for 10
hours. By intermittent operation during this period almost all
defects are detected. Following the burn-in, each instrument is
tested for function and quality, the specifications are checked
in all operating modes; the test gear is calibrated to national
standards.
The warranty standards applicable are those of the country
in which the instrument was sold. Reclamations should be
directed to the dealer.
Only valid in EU countries
In order to speed reclamations customers in EU countries may
also contact HAMEG directly. Also, after the warranty expired,
the HAMEG service will be at your disposal for any repairs.
Clean the outer case using a dust brush or a soft, lint-free dust
cloth at regular intervals.
No part of the instrument should be cleaned by the
use of cleaning agents (as f.e. alcohol) as they may
adversely affect the labeling, the plastic or lacquered surfaces.
The display can be cleaned using water or a glass cleaner (but
not with alcohol or other cleaning agents). Thereafter wipe the
surfaces with a dry cloth. No fluid may enter the instrument.
Do not use other cleaning agents as they may adversely affect
the labels, plastic or lacquered surfaces.
1.10 Line voltage selector
The instrument is destined for operation on 115
or 230 V mains, 50/60 Hz.
The proper line voltage
is selected with the
line voltage selector. It is
necessary to change the
fuse observing the proper
values printed on the back
panel.
1.11 Change of fuse
The mains fuse
is accessible on the back panel. A change of
the fuse is only allowed after the instrument was disconnected
from the line and the power cord removed. Fuse holder and
power cord must not show any sign of damage. Use a screw
driver to loosen the fuse holder screw counterclockwise while
pressing the top of the fuse holder down. The top holding the
fuse will then come off. Exchange the defective fuse against
a correct new one. Any „repair“ of a defective fuse or bridging is dangerous and hence prohibited. Any damages to the
instrument incurred by such manipulations are not covered by
the warranty.
Type of fuse: 5 x 20 mm; 250V~, C;
IEC 127/III; DIN 41662
(DIN 41571/3).
Value
115 V: 200 mA slow blow
230 V: 100 mA slow blow
Return material authorization (RMA):
Prior to returning an instrument to HAMEG ask for a RMA
number either by internet (http://www.hameg.com) or fax. If
you do not have an original shipping carton, you may obtain one
by calling the HAMEG service dept (+49 (0) 6182 800 500) or by
sending an email to [email protected].
1.9Maintenance
Before cleaning please make sure the instrument
is switched off and disconnected from all power
supplies.
Subject to change without notice
27
D e s i g n i t i o n o f o p e r a t i n g c o n t r o l s 2 Designation of operating controls
1
5
2
3
7
6
8
4
9
Front panel
10
11
12
14
13
FUNCTION LED – Show function selected
POWER – Mains switch
INPUT – Input for test object
VOLT Display – Voltage display
FUSE – Fuse for measurement circuit
AMPERE Display – Current display
OUTPUT – Output to test object
FUNCTION – Display
MONITOR – Monitoring output
VOLT pushbuttons – Selection of voltage ranges
Rear panel
Interface
USB/RS-232
VOLT LED – Show range selected
Mains voltage selector
AMPERE pushbuttons – Selection of current ranges
Mains input connector combined with fuse holder
AMPERE LED – Show range selected
FUNCTION pushbuttons – Select function desired
15
28
Subject to change without notice
16
17
Messgrundlagen
3 Basics of Power
Measurement
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Messgrundlagen
sMsegarsuunrdelm
agen
B a s i c s o f P o w M
e re M
e s s g r u n del na tg e n
Messgrundlagen
Messgrundlagen
Effektivwert
Effektivwert
Der quadratische
Mittelwert x²(t)
eines
Signals entspricht dem
3.3
Root-Mean-Square
Value
(RMS)
Effektivwert
Der
quadratische
Mittelwert x²(t)
eines Signals entspricht dem
Mittelwert
des quadrierten
Signals.
Effektivwert
Der quadratische
Mittelwert
x²(t) eines Signals entspricht dem
Effektivwert
Mittelwert
desmean
quadrierten
Signals.
Der quadratische
Mittelwert
x²(t) is
eines
Signals
The quadratic
of
a signal
equal
to theentspricht
mean of dem
Tvalue
_
Mittelwert
quadrierten
1 Mittelwert
Der quadratische
quadratische
Mittelwert
x²(t)Signals.
eines Signals
Signals entspricht dem
2 = des
Der
x²(t)
—
∫
x(t)2| · dt
Tquadrierten
_x(t)squared
Mittelwert
desintegrated
Signals.
the signal
foreines
a full period entspricht dem
1
2
2
T
0
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
T · dt
_
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
x
=
—
∫
x
|
(t)
(t)
Verwendete Abkürzungen
und Zeichen
1
Abbreviations
and symbols used:
2
_ 2 T =0 —
x(t)
dt
10∫xT(t) |2· Mittelwert
Verwendete
Abkürzungen
2quadratischen
Wird aus
die Wurzel gezogen,
W
Wirkleistung
P Zeichen
TTT—
__ 2dem
x
=
∫
x
| · dt
W
active,
true
power und
1
(t)
(t)
1
2
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
2 =
20|| ·· dt
x
=
—
x
dt
T
(t)
(t)
x
—
∫
x
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
W
Wirkleistung
P
(t) der Effektivwert
(t)
ergibt sich
des
Signals
X
VA Verwendete
Scheinleistung
S
eff Wurzel gezogen,
Abkürzungen
und
Zeichen
VA
apparent
power
T
0
T 0 quadratischen Mittelwert
Wird
aus
dem
die Wurzel gezogen,
W Scheinleistung
Wirkleistung
PZeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
X
VA
S
eff
var W reactiv
Blindleistung
Wird sich
aus dem
quadratischen
Mittelwert
die Wurzel gezogen,
Wirkleistung
var
powerQ SP
T
ergibt
der
Effektivwert
des
Signals
X
VA
Scheinleistung
eff
1
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
W
Wirkleistung
P
2| ·Mittelwert
Wird
aus
dem= quadratischen
diesquare
Wurzel
gezogen,
W
P
var VAWirkleistung
Blindleistung
Q
xvalue
—Effektivwert
∫
dt des Signals
Tx
eff sich
(t) calculating
ergibt
X
Scheinleistung
S
The rms
is der
derived
by
the
eff root
1
var
Blindleistung
Q
T
0 x 2|Tdes
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
X
VA
Scheinleistung
S
eff
ergibt
sich
der
Effektivwert
Signals
X
VA
Scheinleistung
S
x
=
—
∫
·
dt
eff
eff
u(t) varvoltage
Spannung
1 (t) T 2
Blindleistung
Q
u(t)
as aMomentanwert
variable of time
xeff = T 0 —
dt
var
Blindleistung
Q
10∫x(t) |2· möchte
var
Q
u(t)
Spannung
Momentanwert
u²(t) Blindleistung
Spannung
quadratischer
Mittelwert
Bei Wechselspannungssignalen
man wie bei GleichT
TT
u²(t)
voltage
squared
as
a
variable
of
time
x
=
—
∫
x
|
·
dt
1
eff
(t)
1 ∫xT(t)220| · dt
u(t)Spannung
Spannung
Momentanwert
=
—
eff =
xxeff
—
x(t) | · dt möchte man
u²(t)
quadratischer
Mittelwert
Bei
Wechselspannungssignalen
wie bei GleichIÛI u(t)
Spannung
Gleichrichtwert
spannungssignalen
zur Berechnung
von
IÛI
rectified
voltage
Spannung
Momentanwert
T
0die selben Formeln
T
0
u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man wie bei von
Gleichu(t)
Spannung
Momentanwert
u(t)
Spannung
Momentanwert
IÛI
Gleichrichtwert
spannungssignalen
dieetc
selben
Formeln
zur Berechnung
Widerstand,
Leistung,
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Spannung
Effektivwert
eff u²(t)
VUrms
rms
value
of
voltage
Spannung
quadratischer
Mittelwert
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wie
bei
GleichIÛISpannung
Spannung
Gleichrichtwert
spannungssignalen
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wie
bei GleichGleichu²(t)
quadratischer
Mittelwert
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wie
bei
U
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Effektivwert
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
– Root von
ûeff IÛI
Spannung
Spitzenwert
û
peak
value
of
voltage
The
purpose
of
the
rms
value
was
to
create
a
value
which
allows
Spannung
Gleichrichtwert
spannungssignalen
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
U
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Spannung
Effektivwert
eff
IÛI
Spannung
Gleichrichtwert
spannungssignalen
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
IÛI
Gleichrichtwert
spannungssignalen
die selben
Formeln
zur
Berechnung
von
Momentangrößen
wird
derDer
Effektivwert
(engl.
„RMS“
–power
Root
û
Spitzenwert
Mean
Square)
defi
niert.
Effektivwert
eines
Wechselsithe
use
of the same
formulas
asverwenden.
with DC for
resistance,
USpannung
Widerstand,
Leistung,
etc
Wegen
der
wechselnden
Spannung
Effektivwert
eff Spannung
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
– Root
Spitzenwert
UIeff
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Spannung
Effektivwert
eff û Spannung
U
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Effektivwert
Mean
Square)
definiert.
Der
Effektivwert
eines
Wechselsignals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein entsprechend
großes
Strom
Effektivwert
eff û rms
etc.
The
rms
value
of
an
AC
signal
generates
the
same
effect
Irms
value
of current
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
– Root
Spannung
Spitzenwert
Mean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsiMomentangrößen
wird der
der
Effektivwert
(engl. „RMS“
„RMS“ großes
Root
Spannung
Spitzenwert
Momentangrößen
wird
Effektivwert
(engl.
––WechselsiRoot
ûIûîeff
Spannung
Spitzenwert
gnals
erzeugt
den
selben
Effekt
wieEffektivwert
ein
entsprechend
Strom
Effektivwert
Gleichsignal.
î
Strom
Spitzenwert
as
a
DC
signal
of
the
same
numerical
value.
peak
value
of
current
Mean
Square)
defi
niert.
Der
eines
gnals
erzeugt
selben
Effekt
wie eineines
entsprechend
großes
Ieff Strom
Strom
Effektivwert
Mean
Square)
defiden
niert.
Der Effektivwert
Effektivwert
eines
WechselsiMean
Square)
defi
niert.
Der
WechselsiGleichsignal.
î
Spitzenwert
gnals
erzeugt
den selben
Effekt wie ein
entsprechend
großes
Ieff Strom
Strom
Effektivwert
Gleichsignal.
î
Spitzenwert
gnals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
Strom
Effektivwert
eff
gnals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
IIϕ
Strom
Effektivwert
eff
Beispiel:
Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspanϕ î phase
Phasenverschiebung
(Phi) zwischen
U und I
angleSpitzenwert
between voltage
and current
Gleichsignal.
Strom
Gleichsignal.
î cos ϕ Strom
Strom
Spitzenwert
Gleichsignal.
îϕ
Spitzenwert
Beispiel:
versorgt
einer auf
Wechselspan(Phi)
zwischen
U und I
nung vonEine
230 VGlühlampe,
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
gleiche mit
Leistung
und leuchtet
eff, nimmt die
Example:
cos ϕ
ϕ Phasenverschiebung
power
factor, valid
only
for(Phi)
sinezwischen
waveform
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit einer
WechselspanPhasenverschiebung
U und I
nung
von
230
V
cos
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
eff
PF
Leistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
GleichIf annung
AC
rms
signal
ofGlühlampe,
230
V isdie
applied
to an
incandescent
lamp
PF cos
factor in general
for
arbitrary
waveforms
Beispiel:
Eine
versorgt
mit
einer
Wechselspanϕ power
Phasenverschiebung
(Phi)
zwischen
U und I
von
230
V
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
eff
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspanϕ
Phasenverschiebung
(Phi)
zwischen
U
und
I
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspanϕ
Phasenverschiebung
(Phi)
zwischen
U
und
I
PF
Leistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
GleichGrößen
spannung
von 230
230
Veff
DC, .nimmt
(purely
resistive
at
50/60
Hz)
the
lamp
will
be
as
bright
as
ponung
von
V
cos
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
PF
Leistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichnung von
von 230
230
cos ϕ
ϕ Leistungsfaktor
Leistungsfaktor bei
bei sinusförmigen
sinusförmigen Größen
Größen
nimmt
die gleiche
gleiche Leistung
Leistung auf
auf und
und leuchtet
leuchtet
eff,, nimmt
nung
cos
die
Größen
spannung
vonVVVeff
230
V DC
. eine
wered
by
230
DC.
PF
Leistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wie
Glühlampe
versorgt
mit
einer
GleichGrößen
spannung
von eine
230 VGlühlampe
DC.
PF
Leistungsfaktor
(power factor)
factor) bei
bei nichtsinusförmigen
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wie
eine
versorgt mit
mit
einer
GleichPF
Leistungsfaktor
(power
genauso
hell,
wie
versorgt
GleichArithmetischer
Bei einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)einer
= û sin
ωt ist
GrößenMittelwert
spannung
von 230Glühlampe
V DC
.
Größen
spannung
von 230
230VVdas
DC.. 1/√2-fache
Größen
spannung
von
Arithmetischer
Mittelwert
Bei
sinusförmigen
u(t)be=des
û sin
ist
dereiner
Effektivwert
(0,707-fache)
ScheitelT
For
aBei
sine
wave
u(t) =DC
û sinWechselspannung
ωt the
rms
value will
1/√2
= ωt
0.707
3.1Arithmetischer
Arithmetic
value (average)
_
1 mean
Mittelwert
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=û
sin ωt ist
x
=
—
∫
der
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
ScheitelT x(t)| · dt
(t)
_
ofwertes.
the
peak
value:
Arithmetischer
Mittelwert
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t) = ûScheitelsin ωt ist
1T 0
der
Effektivwert
dasWechselspannung
1/√2-fache
(0,707-fache)
x(t) _= —
∫Mittelwert
Arithmetischer
Bei einer
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t) == ûû des
sin ωt
ωt ist
ist
Bei
sinusförmigen
u(t)
sin
wertes.
1x(t)| T· Tdt
der
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
Scheitel_ T =0 —
x(t)
∫
x
|
·
dt
T
(t)
wertes.
1
û
der
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
ScheitelT
1
_
der
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
ScheitelT
T
0
2
_
x 11 = —
∫xdt(t)| · eines
dt
Der arithmetische
Mittelwert
periodischen Signals ist
— = 0,707û
U = 1— ∫
T (û sin ωt) dt = û
wertes.
= (t)—
— ∫Mittelwert
(t) =
(t)||0 ·· dt
xx(t)
xxTaller
wertes.U = —
T ∫
0 (û sin
(t)
T ωt)2 dt = —2 =û 0,707û
wertes.
Der
eines
periodischen
Signals
ist
Tmean
0
der arithmetische
gemittelte
Wert
Funktionswerte,
die innerhalb
einer
The
arithmetic
value
of
a
periodic
signal
is
the
average
1
T
0
2
T sin ωt) dt 2 = —û = 0,707û
Der arithmetische
Mittelwert
eines periodischen
Signals
U =T 0 —T1 ∫ (û
der
gemittelte
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer ist
Periode
Tarithmetische
vorkommen.
Der
eines
entspricht
calculated
for aWert
fullWert
period
T,Mittelwert
it
is identical
toSignals
its
DCinnerhalb
content.
Dergemittelte
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
ωt)2 dt
= 0,707û
U 11= TT—0 ∫ (û sin
ûû ==2—
der
aller
Funktionswerte,
die
einer
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
—
∫
(û
sin
ωt)22 dt
dt == —
—
0,707û
U
=
T
0
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
Periode
T
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
(û
sin
ωt)
= 20,707û
U = —
dem der
Gleichanteil.
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
2
T
0
2
T
0
Periode
T
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die innerhalb
innerhalb einer
der
dem
Gleichanteil.
– gemittelte
If
the Gleichanteil.
average
= 0aller
it is Funktionswerte,
a pure
AC signal die
Periode
TWert
vorkommen.
Der Mittelwert
eines Signalseiner
entspricht
dem
Periode
Tinstantaneous
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
T
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
der
Mittelwert
=
0
,
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
–– IfIst
all
values
are
equal
to
the
average
it is pure
dem Gleichanteil.
Gleichanteil.
u2 (t)
dem
Gleichanteil.
–dem
der
Mittelwert =ist
0 ,der
liegtMittelwert
ein reines=Wechselsignal
vor.
– Ist
Für
Gleichgrößen
Augenblickswert.
DC
2
–
Ist
der
Mittelwert
=
0
,
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
u
(t) 2
––– Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
=reines
Augenblickswert.
Für
Mischsignale
entspricht
der ein
Mittelwert
dem
GleichanOtherwise
the
average
will
constitute
the
DC
content
of
the
u (t)
–
Ist
der
Mittelwert
=
0
,
liegt
Wechselsignal
vor.
2
–
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
=
Augenblickswert.
u
(t)
–
Ist
der
Mittelwert
=
0
,
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
– Ist
der
Mittelwert
= 0 , liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
u2 (t)
Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichanteil
signal
–
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
=
Augenblickswert.
22 (t)
u
u (t)
– Gleichgrößen
Für Mischsignale
entspricht
der==Mittelwert
dem GleichanFür
Gleichgrößen
ist der
der
Mittelwert
Augenblickswert.
–– Für
ist
Mittelwert
Augenblickswert.
teil
– teil
Für Mischsignale entspricht der Mittelwert dem Gleichan- Ueff
Für Mischsignale
Mischsignale entspricht
entspricht der
der Mittelwert
Mittelwert dem
dem GleichanGleichanUeff
––Gleichrichtwert
Für
teil
Ueff
teil
teil
Gleichrichtwert
V
Urm
effs
T
I_
0 Ueff
Gleichrichtwert
t
Ueff
1
eff
U
3.2 Gleichrichtwert
Rectified
∫T Ix(t)Ivalue
· dt
I_IxI(t) = 1—mean
0
t
0 Ix IT · dt
Gleichrichtwert
0
IxI(t)I_= —T ∫
t
1 (t) T
0
t
IxII_(t)T =0 —
∫ das
Ix(t)I · dt
0
u(t)
t
T10 ∫
I_
Der Gleichrichtwert
Mittel der Beträge
t
I_
00
IxI11
Ix(t)arithmetische
I · dt
t
(t) = TT—ist
u(t)
IxI
=
—
∫
Ix
I
·
dt
T
0
(t)
(t)
Der
ist(t)das
arithmetische
Mittel der Beträge
IxI(t) = —
Ix
IDie
· dt
u(t)
derGleichrichtwert
Augenblickswerte.
Beträge
der Augenblickswerte
erTT 00
u(t) u(t)
Der Gleichrichtwert
istBeträge
das arithmetische
Mittel der Beträge
der
Augenblickswerte.
Die
Augenblickswerte
erThe
rectified
meanGleichrichtung
is the
average
ofder
the
absolute
values.
The
geben
sich
durch
des
Signals.
Der
GleichrichtDer
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
u(t)
u(t)
der
Augenblickswerte.
Beträge
derMittel
Augenblickswerte
erDer
Gleichrichtwert
ist
dasDie
arithmetische
Mittel
der
Beträge
Der
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
geben
sich
durchare
Gleichrichtung
des Signals.
Der
Gleichrichtabsolute
values
derived
by
rectifying
the
InBeträge
general
wert
wird
berechnet
durch
das
Integral
über
eineder
Periode
von er- Formfaktor
der
Augenblickswerte.
Die
Beträge
dersignal.
Augenblickswerte
geben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtder
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
erder
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
erwert
wird
berechnet
das
über
einethe
Periode
von
Formfaktor
the
rectified
mean
isdurch
calculated
by integrating
absolute
3.4
Form
Beträgen
der
SpannungsoderIntegral
Stromwerte.
Wird der
vomfactor
Messgerät ermittelte Gleichrichtwert mit dem
geben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtwert
wird
berechnet
durch
Periode
von WirdFormfaktor
geben
sich
durch
Gleichrichtung
desIntegral
Signals.über
Dereine
Gleichrichtgeben
sich
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
GleichrichtBeträgen
Spannungsoder das
Stromwerte.
der
vom des
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
values
forder
adurch
period
T.
The
form
factor
multiplied
by the rectified
value ergibt
equalsmit
the
rms
Formfaktor
Messsignals
multipliziert
sichdem
der
wert
wird
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Formfaktor
Beträgen
der SpannungsStromwerte.
Wird derdes
vomMesssignals
Messgerät ermittelte
Gleichrichtwert
mit
dem
wert
wird berechnet
berechnet
durch das
dasoder
Integral
über eine
eine Periode
Periode von
von
Formfaktor
wert
durch
Integral
über
Formfaktor
multipliziert
ergibt
sich
der
û wird
value.
The
form
factor
is
derived
by:
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines
Signals
ermitBeträgen der Spannungs- oder Stromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mit
dem
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Beträgen
der
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mit
dem
û
Beträgen der Spannungs- oder Stromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mitermitdem
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines Signals
telt sich
nach
folgender
Formel:
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines
Signals
ermitû û
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt sich
sich der
der
V——
rms
value
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
telt
sich
nach
folgender
Formel:
rms
û
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines
Signals
ermit
=
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
F
=
Effektivwert
telt sich
nach
folgender
Formel:
UIûI
eff
û
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines Signals
Signals ermitermitû
Effektivwert
Signals.
Der
Formfaktor
rectified
value
= —
—
—
————
——eines
—
=des
—
—
teltFsich
nach
Formel:
Effektivwert
0
U
eff folgender
IûI
Gleichrichtwert
telt
sich
nach
folgender
Formel:
=
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
F
=
—
—
telt sich nach folgender
Formel:Effektivwert
Ueff
0
———
———————
F IûI
= —
—eff =Gleichrichtwert
Effektivwert
0 0
U
IûI
Gleichrichtwert
For
a
sine
wave
the
form
is——— beträgt
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
Effektivwert
=Effektivwert
———factor
————
F
=
—
—
U
eff
U
0
eff
=
—
—
—
—
—
—
——
——
——
—
F
=
—
—
IûI
Gleichrichtwert
= ——————
—
Fder=reinen
—— sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
00
Formfaktor:
t
TiPP Bei
IûI
Gleichrichtwert
IûI
Gleichrichtwert
Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt
π Formfaktor:
—
der
t
TiPP
π
—
=
1,11
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
t
der=Formfaktor:
t
TiPP
—
1,11
Bei
sinusförmigen Wechselgrößen
Wechselgrößen beträgt
beträgt
2
2reinen
Bei
reinen
sinusförmigen
π—
der
Formfaktor:
t HINTTiPP
2
2
—
—Formfaktor:
π= 1,11
der
TiPP
IuI
der
tt
TiPP
2 2 Formfaktor:
——
π2 = 1,11
IuI
2
π
—
— = 1,11
IuI
3.5
Crest
factor
Crestfaktor
IuI
——
— 2== 1,11
1,11
2
—
t
2
2
Crestfaktor
0 IuI
2 2factor is(auch
The
derived
by dividing the
peak value
by the rms
Dercrest
Crestfaktor
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
IuI
Crestfaktor
IuI
t
00
t
Crestfaktor
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
value
of aFaktor
signal.(auch
It isAmplitude
very
important
for
the correct
measurewelchen
die
(Spitzenwert)
eines
Signals
gröCrestfaktor
t Der
0
Der Crestfaktor
(auch Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
Crestfaktor
welchen
Faktor
die Amplitude
(Spitzenwert)
eines
grötßer ist
ment
ofals
pulse
and a Scheitelfaktor
vital
of aSignals
measuring
0
dersignals
Effektivwert.
Er
istspecification
wichtig bei
der
Messung
von um
Der
Crestfaktor
genannt)
beschreibt
0
welchen
Faktor
die(auch
Amplitude
(Spitzenwert)
eines
Signals
grött
0
Der
Crestfaktor
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
Der
Crestfaktor
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
ßer
ist
als
der
Effektivwert.
Er
ist
wichtig
bei
der
Messung
von
instrument.
Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist
impulsförmigen
Größen.
welchen
die Amplitude
(Spitzenwert)
eines
Signalsvon
größer
ist
als Faktor
der
Effektivwert.
Er ist
wichtig
bei der
Messung
welchen
Faktor
die
Amplitude ((Spitzenwert)
Spitzenwert)
eines
Signals
gröwelchen
Faktor
die
Amplitude
eines
Signals
gröBei
einer
Wechselspannung
u(t) =des
û mean
sin
impulsförmigen
Größen.
ωtwill
ist
In
case
ofsinusförmigen
a sine wave
= û sin ωt
the rectified
der
Gleichrichtwert
dasu(t)
2/π-fache
(0,637fache)
Scheitelßer
ist
als
der
Effektivwert.
Er
ist
wichtig
bei
der
Messung
von
peak
value bei
Bei einer sinusförmigen
Wechselspannung
u(t) Scheitel= û sin ωt ist ßer ist
impulsförmigen
Größen.
Spitzenwert
ist
als
der
Effektivwert.
Er
ist
wichtig
bei
der Messung
Messung von
von
ûû
als
Er
wichtig
der
Gleichrichtwert
das
(0,637fache)
des
amount
to
2/πFormel
=sinusförmigen
0.637
of 2/π-fache
the peak
value
according
to: = û sin ωt istßer
——
——
—
——
——
—
—
—der
C der
==Effektivwert.
——
wertes.
Hier
sinusförmiger
Gleichrichtwert
—ist
—
—
—
—
C
—
— ==
BeiGleichrichtwert
einer
Wechselspannung
u(t)
impulsförmigen
Größen.
Spitzenwert
û
der
das
2/π-fache
(0,637fache)
des
ScheitelV—
rms
Bei einer
einerHier
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t) == ûû sin
sin ω
impulsförmigen
Größen.
ωt ist
ist
rms
U
Effektivwert
eff
Bei
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
impulsförmigen
Größen.
wertes.
Formel sinusförmiger
Gleichrichtwert
= ———
—Spitzenwert
——value
————
C = —
der Gleichrichtwert
das 2/π-fache
(0,637fache)
des tScheitelwertes.
Hier Formel
sinusförmiger
Gleichrichtwert
= Effektivwert
———
———————
C U=eff —û—
der Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
das 2/π-fache
2/π-fache
(0,637fache)
des ScheitelScheitelSpitzenwert
û
der
das
(0,637fache)
des
wertes.
Hier Formel
sinusförmiger Gleichrichtwert
Spitzenwert
—Effektivwert
—————————
C ûû= U—
eff— =Spitzenwert
T
I_ Formel
1 sinusförmiger
2
wertes. Hier
Hier
sinusförmiger
Gleichrichtwert
——
——
——
——
—
——
——
——
——
—
CBei==reinen
——
— sinusförmigen
wertes.
Gleichrichtwert
U==eff —
Effektivwert
—
C
—
Wechselgrößen
beträgt
= 1—
∫
— û = 0,637û
T Iû sin ωtI dt =
I_IuI Formel
U
Effektivwert
eff
2
U
Effektivwert
eff sinusförmigen Wechselgrößen beträgt
0 Iû sin
T ωtI dt = —πû = 0,637û
Bei
reinen
IuI I_= —T ∫
TiPP
ForVerhältnis:
sinusoidal signals
the crest factor is
das
√2
=
1,414
1
2
T sin ωtI dtπ = — û = 0,637û
Bei reinen sinusförmigen
Wechselgrößen beträgt
I_ T =0 —1 ∫ Iû
IuI
TiPP
2
√2 = 1,414
HINT das
√2 Verhältnis:
=Bei
1.414
I_
I_
reinen sinusförmigen
Wechselgrößen beträgt
IuI11 = TTT—0 ∫ Iû sin ωtI dt
û = 0,637û
TiPP
22 û=π=—
das
Verhältnis:
√2
=
1,414
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
IuI
=
—
∫
Iû
sin
ωtI
dt
=
—
0,637û
π
T
0
Bei reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
IuI = —
Iû sin ωtI dt = —
û = 0,637û
TiPP
das
Verhältnis:
√2
=
1,414
ππ
TT 00
TiPP
das Verhältnis:
Verhältnis: √2
√2 == 1,414
1,414
TiPP
das
Änderungen vorbehalten 9
9
29
Änderungen
vorbehalten
Subject to
change without
notice
Änderungen vorbehalten 9
9
Änderungen vorbehalten
Änderungen vorbehalten 99
Messgrundlagen
B aabei
P oo w
w ee rr der
M eemaximal
u rr ee m
m
n tt Wird
zulässige
B
ss ii einem
cc ss oo ffMessgerät
P
M
aa ss u
ee n
Crestfaktor überschritten sind die ermittelten
Messwerte ungenau, da das Messgerät übersteuPlease
note that erroneous results will show if the
ert
wird. note
Please
that erroneous results will show if the
crest factor of a signal is higher than that of the
crest factor of a signal is higher than that of the
measuring instrument because it will be overdriDie Genauigkeit
des berechneten
Effektivwertes
istoverdriabhängig
measuring
instrument because
it will be
ven.
vom Crestfaktor
ven. und verschlechtert sich mit höherem Crestfaktor des Messsignals. Die Angabe des maximal zulässigen
Crestfaktors (techn. Daten) bezieht sich auf das MessbereichHence the accuracy of the rms value measurement will depend
ende.
Wird
ein Teilofdes
genutzt (z.B.
230 V
Hence
thenur
accuracy
the Messbereiches
rms value measurement
will depend
on the crest factor of the signal, the higher the crest factor the
imon
500
darf
dersignal,
Crestfaktor
größer
theV-Bereich),
crest factor
of the
the higher
thesein.
crest factor the
less the accuracy. Please note also that the crest factor speciless the accuracy. Please note also that the crest factor specification relates to the full scale value, if the
signal is below full
Crestfication relates to the full scale value, if the
signal Formis below full
Formfaktoren
scale its crest factor may be proportionally
higher.
faktor
scale its crest factor may be proportionally higher.faktor
C
F
π
CrestForm2
= 1,11
factor 2factor
2
C
F
Form factors
�2
2
�2
2
3
2
�3
π
= 1,11
2 �2
π
= 1,11
2 2
π
= 1,11
�
2
2
π
= 1,57
2
2
π = 1,57
2 = 1,15
3
= 1,15
Die Leistung von Gleichgrößen (Gleichstrom, Gleichspannung)
istPower
das Produkt von Strom und Spannung.
3.6Power
BeiWith
der DC
Wechselstromleistung
mussby
zusätzlich
zu Strom
power is simply derived
multiplying
voltageund
and
With DC power is simply derived by multiplying voltage and
Spannung
current. auch die Kurvenform und die Phasenlage berückcurrent.
sichtigt
werden.
Bei sinusförmigen
Wechselgrößen
(Strom,
With AC
the waveform
and the phase
angle resp. time
relatiWith AC the waveform and the phase angle resp. time relatiSpannung)
und bekannter
Phasenverschiebung,
lässt
sich die
onship between
voltage and
current have also to
be taken
into
onship between voltage and current have also to be taken into
Leistung
leicht
berechnen.
Schwieriger
es, wenn
es as
sich
account.
For sine
waves the
calculationwird
is fairly
simple,
the
account. For sine waves the calculation is fairly simple, as the
is the only waveform
without harmonics.
umsine
nichtsinusförmige
Wechselgrößen
handelt.For all other wasine is the only waveform without harmonics. For all other
veforms the calculation will be more complex.
waveforms the calculation will be more complex.
longPower
as the instrument
specifi
for frequency
crest
MitAsdem
Meter lässt
sichcations
der Mittelwert
der and
augenAs long as the instrument specifications for frequency and crest
factor areLeistung
observed
the power meter
accuratelymessen.
measure
blicklichen
unabhängig
von derwill
Kurvenform
factor are observed the power meter will accurately measure
the average of hierfür
the instantaneous
power.
Voraussetzung
ist, dass die
bezüglich Crestfaktor
the average of the instantaneous power.
und Frequenz spezifi zierten Grenzen nicht überschritten
werden.
Active, true Power (unit W, designation P)
3.6.1 Active, true Power (unit W, designation P)
Wirkleistung
(Einheit Watt, Kurzzeichen P)
As soon as either
the source order
theQuelle
load orführen
both contain
inducInduktivitäten
oderthe
Kapazitäten
zu PhasenAs soon as either
source or the load
or both contain
inductive
tive or capacitive
components
there
will be a phase
angle
or
verschiebungen
zwischen
Strom
und
Spannung;
das
gilt
or capacitive components there will be a phase angle orauch
time
time
difference
between voltage
and current.
The active
power
fürdifference
Lasten
mit
induktiven
bzw.
kapazitiven
Anteilen.
Betrifft
between voltage and current. The active power is
es die Quelle und die Last, erfolgt eine gegenseitige Beeinflussung. Die Wirkleistung errechnet sich aus der effektiven
Spannung und dem Wirkstrom. Im Zeigerdiagramm ist der
u
Wirkstrom
die Stromkomponente mit der selben Richtung wie
u
dieiiSpannung.
û
î
û
î
U
Wenn: P
=
Ueff =
ϕ=
Ieff ϕ
ϕ
=
10
ω
ϕ
Wirkleistung
ϕ Icos ϕ
Icos ϕ
Spannung Effektivwert
ωt
ωt
Strom Effektivwert
I
Phasenverschiebung zwischen U undI I
Änderungen vorbehalten
30
30
ω
Subject to change without notice
Subject to change without notice
û
î the rms voltage and the real component of
is calculated
from
calculated from the rms voltage and the real component ofUthe
ω above.
the current as shown in the vector diagram
current as shown in the vector diagram above. ϕ
Defining: P
Defining:
ϕ P
Vrms
Vrms
Irms
Irms
ϕ
ϕ
U
= active power
ωt
= active power
= rms value of voltage
= rms value of voltage
= rms value of current
= rms value of current
= phase angle
= phase angle
Icos ϕ
I
the active power is derived as follows:
the active
power
derived as follows:
ergibt
sich für
die is
Wirkleistung
P = Vrms · Irms · cosϕ
· cosϕ
PP==UVeff
· I·effIrms
· cosϕ
rms
cosϕ
is the socalled
power
(valid for sine
waves only).
Der
Ausdruck
cosϕ wird
alsfactor
Leistungsfaktor
bezeichnet.
cosϕ
is the socalled
power
factor
(valid for sine
waves only).
instantaneous power
is Leistung
the powerzum
at time
DieThe
Momentanleistung
ist die
Zeit-tt
The
instantaneous power
is the power
at time
equal
to
theerrechnet
product ofsich
voltage
and
current
both
punkt
(t)
und
aus
dem
Produkt
desat
equal to the product of voltage and current both
at
HINT
time t. und der Spannung zum Zeitpunkt (t).
TiPP
HINTStromes
time t.
p(t) = i(t) · u(t)
pp(t)(t) = =i(t) ·i(t)u(t)· u(t)
For sine waves the instantaneous power is given by:
For sine
beiwaves
Sinus the
gilt:instantaneous power is given by:
pp
=
û
sin
(ωt
+ ϕ)· î· sin
î sin
(t)(t) = û sin
(ωt
+ ϕ)
ωtωt
p(t) = û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt
Die
Leistung,
sogenannte
Wirkleistung,
istmean
der
Theeffektive
active power
or truedie
power
is equal to
the arithmetic
The active
power or true
power is der
equal to the arithmetic mean
zeitliche
arithmetische
Mittelwert
of the instantaneous
power.
The activeMomentanleistung.
power is derived byWird
inteof the
instantaneous
power.
The activedurch
power
isPeriodendauderived by inüber
eine
Periodendauer
integriert
die
grating
for
a period T and
dividingund
by the period
T as folllows:
a period
and
dividing
theWirkleistung.
period T as folllows:
ertegrating
dividiertfor
ergibt
sich Tdie
Formel
fürbydie
1T T
1= —
∫ î sin ωt · û sin ( ωt + ϕ) dt
P P= —
T∫ î0 sin ωt · û sin ( ωt + ϕ) dt
T
2
�3
Leistung
u
i
0
îû· ·ûcosϕ
· cosϕ
î= · ———————
= ———————
2
2
= U · Ieff · cos ϕ
= Ueff eff
· Ieff · cos ϕ
The power factor will be maximum cos ϕ = 1 at zero
The
power factor
will be maximum cos
cos ϕ
at
Das
Maximum
des Leistungsfaktors
== 11 ergibt
phase
shift. This
is only the case with
aϕpurely
resizero
phase
shift.
This
is
only
the
case
with
a
purely
sich
bei circuit.
einer Phasenverschiebung von ϕ = 0°. Die
stive
resistive circuit.
wird
nuracincircuit
einemwhich
Wechselstromkreis
ohne BlindwiIn an
contains only reactances
the
In an ac circuit which contains only reactances the
derstand
erreicht.
phase shift
will be ϕ = 90° and the power factor
shift will be ϕ = 90° and the power factor
HINT phase
hence cos ϕ = 0. The active power will be also zero.
HINT
hence cos ϕ = 0. The active power will be also zero.
In einem Wechselstromkreis mit einem idealen
Blindwiderstand beträgt die Phasenverschiebung
Reactive
Power
(unit VAr, designation
ϕ = 90°.
Der Leistungsfaktor
cos ϕ = 0.Q)
Der Wechsel3.6.2 Reactive Power (unit VAr, designation Q)
strom bewirkt dann keine Wirkleistung.
TiPP
Reactive power equals rms voltage times reactive current.
Reactive power equals rms voltage times reactive current.
With the designations:
Blindleistung
(Einheit var, Kurzzeichen Q)
With the designations:
Q
= reactive
Power
Die
Blindleistung
errechnet
sich aus der effektiven Spannung
Q
= reactive Power
Vrms
= rms voltage
und
dem
Blindstrom.
Im
Zeigerdiagramm
ist der Blindstrom
Vrms = rms voltage
Irms = rms current
die
Stromkomponente
senkrecht
zur
Spannung.
(var = Volt
Irms = rms current
ϕ
= phase angle between
Ampere
réactif)
ϕ
= phase angle between
voltage and current
voltage and current
a vector
diagramm
Wenn:
Q diagramm
= Blindleistung
a vector
can beUdrawn
as
follows:
Spannung
eff = as
can be drawn
follows: Effektivwert
Ieff = Strom Effektivwert
The reactive
power
is derived by:
ϕ
=power
Phasenverschiebung
The reactive
is derived by:
zwischen U und I
Q = Vrms · Irms · sinϕ
Q = Vrms · Irms · sinϕ
ergibt sich für die Blindleistung
Reactive currents constitute a load on the public
Reactive currents constitute a load on the public
mains.
In
order
to reduce the reactive power the
Q
= UIn
· Ieff · sinϕ
eff order
mains.
to reduce the reactive power the
phase angle ϕ must be made smaller. For most of
phase angle ϕ must be made smaller. For most of
the reactive power transformers, motors etc. are
the reactive power transformers, motors etc. are
responsible, therefore capacitors in parallel to
responsible, therefore capacitors in parallel to
these loads must be added to compensate for their
these loads must be added to compensate for their
HINT
inductive currents.
HINT
inductive currents.
B a s i c s o f P o w e r M e a s u r e m e n t
Example
Example of
of power
power including
includingreactive
reactivepower
power
With
With DC the instantanesous
instantanesous values
values of voltage and current are
constant
constant with
with respect
respect to
to time,
time, hence
hence the
the power
poweris
isconstant.
constant.
In contrast
contrast to this the instantaneous
instantaneous value
value of
of power
power of AC or
AC + DC signals will fl
fluctuate,
uctuate, its amplitude and polarity will
periodically
periodically change.
change. IfIf the
the phase
phase angle
angle is
is zero
zero this is the special
case
case of pure active power which remains positive (exclusively
directed
directed from
from source
source to
to load)
load) at
at all
all times.
times.
If there is a reactive
reactive component
component in the circuit there
there will
will be a
phase
phase difference
difference between
between voltage
voltage and current. The inductive
or capacitive element will store and release energy periodically
which creates an additional current component, the reactive
part.
part. The
The product
product of
of voltage
voltage and current will therefore become
negative
negative for portions
portions of
of a period which means that energy will
flow
flow back
back to the source.
source.
If e.g.
voltage
is is
sinusoidal
e.g. the
thecurrent
currentisisrectangular
rectangularwhile
whilethe
the
voltage
sinusoithe
factor
will be
P/S.
suchincase
the
reactive
power
dal power
the power
factor
will
beAlso
P/S.inAlso
such
case
the reactican
be determined
as demonstrated
in the following
ve power
can be determined
as demonstrated
in the example:
following
example:
û = 325,00 V
îû == 325,00
12,25 AV
î = 12,25 A
How to calculate the power factor (example):
rms voltage is:
û
Ueff = —— = 229,8 V ≈ 230 V
√2
The rms current is given by:
Ieff =
Apparent power (unit VA)
3.6.3 Apparent power (unit VA)
The apparent
apparent power
powerisisequal
equal
product
of voltage
and
to to
thethe
product
of voltage
and curcurrent.
apparent
power
is further
equal
togeometric
the geometric
rent. TheThe
apparent
power
is further
equal
to the
sum
sum
of active
and reactive
power
as shown
in diagram:
this diagram:
of active
and reactive
power
as shown
in this
With
With the
the designations:
designations:
S
= apparent
apparent power
power
P
= active
P
active power
power
Q
= reactive
Q
reactive power
power
VVrms
rms voltage
voltage
rms = rms
IIrms
rms current
current
rms = rms
the apparent
apparent power
power is
is derived:
derived:
S = P 2 + Q 2 = Vrms x Jrms
S = P2 + Q2
= Ueff x Jeff
î2
π
4π
= —— · [(π – —— ) + (2π – —— )]
2π
3
3
=
PF = ––––
P
PF = ––––S
S
PF
= power factor
PF=
power
factor
S
= apparent
power
S
= apparent
power
P
= active power
P = active power
In the very
very special
special case
caseof
of sinusoidal
sinusoidalvoltage
voltageand
and
current
current the
the power
power factor
factorequals
equals
HINT
2
î 2 · ——
3
= î·
2
3
——
2
Ieff = 12,25 A · —— = 10,00 A
3
The apparent power S:
S = Vrms · Irms = 230 V · 10,0 A = 2300 VA
The active power is derived from:
π
π
1
û·î
P = ——π∫ û · î sin ϕ · dϕ = ——— [ – cos ϕ]π
π 3
π
3
û·î
P = ———
π
1,5
[(– (-1)) – (-0,5)] = ——
π
·û·î
1,5
= ——
π · 325 V · 12,25 A = 1900 W
Power factor
3.7 Power factor
In general the power factor PF is derived:
In general the powerPfactor PF is derived:
2π
1
—— 0 ∫î 2 · dϕ
2π
The power factor thus becomes:
P
1900 W
PF = —— = —————— = 0,826
S
2300 VA
Obviously there is a reactive power component as the
apparent power exceeds the active power:
Q=
S2 – P 2 = (2300 VA)2 – (1900 W)2 = 1296 var
PF = cos
cosϕϕ
Subject
Subject to
to change
change without notice
31
C o n c e p t o f t h e H M 8 1 1 5 - 2 4 Concept of the HM8115-2
The HM8115-2 uses true rms converters for measuring voltage
and current. The instantaneous power is measured using an
analog multiplier. The active power is derived by integrating
the instantaneous power for a period T. All other values are
calculated.
The apparent power:
The instrument will automatically go into the active power
measurement mode, the LED located near FUNCTION 11 and
labelled WATT will light up. The AUTO range function will select
the optimum ranges for voltage and current.
6 Operating controls and Displays
S = Vrms x Irms.
The reactive power
Q=
S2 – P2
The power factor PF = P/S. This will always yield the correct power factor because the cosϕ is only defined for purely sinusoidal
signals. However, in SMPS, motor controls etc. nonsinusoidal
signals are prevalent.
The instantaneous power can be taken off the rear panel terminal and shown on a scope. The HM8115-2 can be remotely
controlled via the serial interface, also all values can be read
via the interface. Measuring circuit, monitor output and serial
interface are isolated from each other.
5 Introduction to the Operation
Please read the instruction manual carefully.
At first time operation please observe the following recommendations:
– The mains voltage selector 16 has been set to the correct
voltage, and the correct fuse has been installed inside the
mains connector 17
– Proper connection to an outlet with safety ground contact
or an isolation transfomer has been made.
– There are no visible damages to the instrument
– There are no loose parts floating around inside the instrument.
Self Test
After turn-on with power switch 1 the 3rd display 4 for the
FUNCTION will show the nuber of the firmware implemented,
e.g. „2.01“.
The LED display 4 FUNCTION shows the baud rate of the serial
interface, e.g. „9600“.
32
Subject to change without notice
1 Power
This is the mains switch labelled “I“ = On and “0“ = Off.
After turn-on the LED display for FUNCTION 4 will show for a
moment the number of the version of firmware installed , e.g.
“2.01“, then the baud rate of the serial interface, e.g. “9600“,
then it will go into the active power measurement mode. The
LED near FUNCTION 11 labelled WATT will light up. Autoranging will be active and select the optimum ranges for voltage
and current.
2 VOLT display
This display will indicate the voltage on the output . Due to the
drop across the shunt this voltage will be slightly reduced with
respect to the input voltage. In case of overrange the display will
show blinking horizontal bars. In order to go to the appropriate
range the righthand VOLT pushbutton 6 must be used or the
autorange function selected.
3 AMPERE display
This displays shows the current. In case of overrange the display will show blinking horizontal bars. In order to go to the
appropriate range the righthand AMPERE 8 pushbutton must
be activated or the autorange function selected.
4 FUNCTION display
The FUNCTION display will indicate the measurement result
of the selected function.
These function can be chosen:
–
–
–
–
Active power in watts
Reactive power in voltamperes reactive
Apparent power in voltamperes
Power factor PF
The function desired can be selected using the FUNCTION
10 pushbuttons, the selected function will be indicated by the
proper LED.
If either the voltage or the current range or both too low or high
in order to achieve a meaningful result the FUNCTION display
will show 3 to 4 horizontal bars irrespective of the function
selected.
In PF mode such bars indicate that no meaningful power factor
can be calculated. There are several possible reasons:
1. No current or pure DC current.
2. No voltage or pure DC voltage.
3. Either the voltage or the current or both are too low.
4. Manually selected voltage or/and current ranges are too
low or too high.
O p e r a t i n g c o n t r o l s a n d d i s p l a y s
1
5
2
6
3
7
8
4
9
Warning signal in case of overrange
Overrange will be indicated by blinking horizontal bars in the
respective display(s) and an acoustical signal.
Warning signal setting
Switch off HM 8115-2 with switch 1 .
Switch HM8115-2 back on and push the righthand pushbutton
of the FUNCTION 10 pushbutton set.
Keep this button depressed until the LED WATT will light up.
This function will remain stored unless changed.
4 VOLT
Pushbuttons and a LED are provided for the manual or automatic selection of the voltage ranges. After turn-on the AUTO
LED will light up, the instrument will automatically select the
appropriate range. The selected range will be indicated by the
associated LED. If the voltage changes the range will automatically follow.
If any of the manual select pushbuttons is depressed the autorange mode will be left, the AUTO LED will extinguish. Then
any of the ranges can be manually selected. Pressing the AUTO
button will return the instrument to the autoranging function,
the AUTO LED will light.
The VOLT display 2 will show the voltage at the terminals. If an
inappropriate range was selected manually this will be shown
by blinking horizontal bars in the display(s) and an acoustical
warning.
AMPERE
Pushbuttons and LEDs are provided for the manual or automatic
range selection.
After turn-on of the HM8115-2 the AUTO LED will light up, the
instrument will automatically select the optimum range. The
range selected will be indicated by the associated LED.
If the current changes the range will automatically follow. If
any of the manual select pushbuttons is depressed the AUTO
function will be left, the AUTO LED will extinguish. Then the
desired range can be selected manually. Pressing the AUTO
button will return the instrument to the autoranging function.
8
11
10
12
14
13
The AMPERE display 3 will show the current through the
terminals. If an inappropriate range was selected manually
blinking horizontal bars will be displayed, and an acoustical
warning signal will sound off.
10 FUNCTION
The following functions
can be selected by the
FUNCTION pushbuttons
and shown on the associated display:
Active power (Watt)
Reactive power (CAr)
Apparent power (VA)
Power factor PF
WATT (Active power)
After turn-on the instrument will automatically select the active power
mode, the LED will light
up, the display 4 will show
the active power. By using
the FUNCTION pushbuttons other functions may be
chosen.
10
11
Var (Reactive power)
In this mode the reactive power will be measured, the LED will
light up, the display 4 will show the reactive power.
The reactive power will be displayed as a positive value irrespective of any capacitive or inductive loads.
HINT
The reactive power display will also show correct
values if voltage or current are non-sinusoidal. The
apparent power (Urms x Irms) and the active power
(arithmetic mean of u(t) x i(t) ) are independent of
the waveform, the reactive power is calculated from
both.
Subject to change without notice
33
O p e r a t i n g c o n t r o l s a n d d i s p l a y s Power factor (PF)
In this mode the power factor will be measured, the LED will
light up, the display 4 will show the power factor = active/
by apparent power. The HM8115-2 allows the measurement
of the average of the instantaneous power irrespective of the
waveform as long as the specifications for crest factor and
frequency are observed.
û
ig
ten
hV
11
11
57
15
g)
nd
km,
ie
ch
nn.
or
en
nch
ft
nen
er
ie
Please note that a power factor can only be shown
for AC or AC + DC signals of sufficient minimum
amplitu-des. If the signal amplitude of either
voltageî or current or both is insufficient horizontal
bars will be displayed, this will also
ω be the case ifU
ϕ
DC is being measured.
Icos ϕ
u
i
HINT
ωt truly sinusoidal signals. As
ϕ
cos ϕ
is only defined for
I
soon as at least one of the signals is distorted a cos ϕ
derived from the phase shift between voltage and
current will not be identical to the true power factor.
ergibt sich für die Wirkleistung
Connectors
P = Ueff · Ieff · cosϕ
MONITOR (BNC)
Der
cosϕ
wird als
Leistungsfaktor bezeichnet.
ThisAusdruck
is an analog
output
representing
the instantaneous active power e.g.
for display on a scope.
Die Momentanleistung ist die Leistung zum Zeitpunkt (t) und errechnet sich aus dem Produkt des
Stromes
und der Spannung
TiPP
The instantaneous
power zum Zeitpunkt (t).
is the product of voltage
i(t) · u(t)at time (t)
HINTp(t)and=current
Examples:
50 V x0,16 A 150 V x16,0 A 500 V x 1,6 A = 2408 W
= 2400 W
= 800 W
1 V (average)
1 V (average)
1 V (average)
➔
➔
➔
If both voltage and current are equal to their full
scale values in the ranges selected and if both are
sinusoidal the monitor output signal will be 2 Vpp. If
the power is purely active the signal will oscillate
between 0 and 2 Vp, the average of this is 1 V.
HINT
For DC full scale values the monitor output will be
1 VDC.
Example 1:
A wirewound resistor of 1.47 kΩ is connected to 70 Vrms. The
picture shows the voltage across the resistor and the monitor
output. The ranges selected are 150 V and 0.16 A which yields
a 24 W full scale 1 V average signal at this output. There is no
phase shift.
5
Voltage
at RL
RL: 1,47 kΩ
100 V
50 V
GND
Monitor
Signal
bei
p(t)Sinus
= i(t) gilt:
· u(t)
p(t) = û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt
1
5
in case of sine wave:
p
û sin (ωt +die
ϕ) sogenannte
· î sin ωt Wirkleistung, ist der
Die
effektive
(t) =Leistung,
zeitliche arithmetische Mittelwert der Momentanleistung. Wird
The eine
active
power is theintegriert
average of
instantaneous
power
über
Periodendauer
undthe
durch
die Periodendauover the
interval
T = period
divided
by the period T:
erintegrated
dividiert ergibt
sich
die Formel
für die
Wirkleistung.
P
1
= —
T
T
∫ î sin ωt
0
100 Vm
GND
· û sin ( ωt + ϕ) dt
î · û · cosϕ
= ———————
2
= Ueff · Ieff · cos ϕ
The monitor
output will
always
deliver the instantaneous
power
Das Maximum
des
Leistungsfaktors
cos ϕ = 1 ergibt
no matter
function
was selected. Forvon
positive
instantasich which
bei einer
Phasenverschiebung
ϕ = 0°.
Die
neouswird
power
the
be positive, for negative
instantanur
inoutput
einemwill
Wechselstromkreis
ohne Blindwineousderstand
power it will
be
negative.
If
DC
is
being
measured
the
erreicht.
monitor output will hence deliver a DC signal.
In einem Wechselstromkreis mit einem idealen
The BNC
terminal outer conductor
is connected
to the instrument
Blindwiderstand
beträgt die
Phasenverschiebung
housing,
signal is isolated
byϕa=transformer.
ϕ =however,
90°. Derthe
Leistungsfaktor
cos
0. Der Wechselstrom bewirkt dann keine Wirkleistung.
TiPP
The temperature dependent drift is automatically corrected
for by disconnecting the input/output terminals, during this
interval (100 ms)
there
will
thus be noQ)monitor signal. After
Blindleistung
(Einheit
var,
Kurzzeichen
instrument
turn-on
the
autozero
willder
be effektiven
activated every
3 seDie Blindleistung errechnet sich aus
Spannung
conds
for
the
first
minute,
after
warm-up
the
breaks
will
occur
und dem Blindstrom. Im Zeigerdiagramm ist der Blindstrom
every
2 minutes.
die
Stromkomponente
senkrecht zur Spannung. (var = Volt
Ampere réactif)
The average of the monitor output voltage will be 1
V if the input signals are such that the WATT display
shows full scale. There is no indication of the poWenn: Q
= Blindleistung
wer range, the range has to be calculated and is the
Ueff = Spannung Effektivwert
product of the VOLT and AMPERE ranges.
Ieff = Strom Effektivwert
ϕ
= Phasenverschiebung
34
zwischen U und I
Subject to change without notice
ergibt sich für die Blindleistung
The scope shows an undistorted instantaneous power signal.
The negative peak is equal to 0 V, the positive peak equals 0.27
V, thus the average equals 0.135 V.
This average value multiplied by the full scale value 24 W equals
3.24 W which is the average power.
The HM8115-2 displays the following results:
Vrms = 70 V
Irms =0,048 A
P
=3,34 W
Q
S
PF
= 0,2 var
=3,32 VA
=1,00
Example 2:
A wirewound resistor of 311 ohms is connected to 50 Vrms/50
Hz. The picture shows the voltage across the resistor and the
monitor output.
The ranges are 50 V and 0.16 A, the full scale power is hence 8
W corresponding to 1 V average at the monitor output.
There is no phase shift with this purely resistive load. The scope
shows an undistorted signal. The negative peak equals 0 V, the
positive peak 2 V, the average is thus 1 V.
O p e r a t i n g c o n t r o l s a n d d i s p l a y s
RL: V = 50 Vrms; I = 161 mArms; R = 311Ω
100 V
50 V
HINT
The frequency of the instantaneous power output
is twice the mains frequency of 50 Hz hence 100
Hz. During one period of 50 Hz the maximum power
reaches twice its maximum, twice it will be zero.
GND
Voltage
at RL
2V
Example 4:
A 311 ohm resistor is connected to a DC voltage of 50 V.
RL: V = 50 V; I = 161 mA; R = 311Ω
100 V
1V
50 V
GND
GND
Monitor
Signal
Voltage
at RL
2V
As the monitor output is 1 V and the full scale value is 8 W The
power equals 8 W. The HM 8115-2 displays:
Vrms = 50 V
Irms =0,161 A
P
=8,010 W
Q
S
PF
GND
=0,73 var
=8,038 VA
=1,00
Monitor
Signal
Example 3:
A resistor of 92 ohms and a capacitor of 10.6 uF are connected
in series to 50 Vrms/50 Hz.
Z =
R2 – Xc2
1V
11
with Xc = ———– = —–—
2πf · c ω · c
The impedance of the series circuit Z = 314 ohms so that the
levels are similar to those of the foregoing examples. The picture shows the voltage across the load and the monitor output.
The ranges selected are 50 V and 0.16 A, the full scale power
range is again 8 W which is equivalent to 1 V average at the
monitor output.
12 INPUT /
14 OUTPUT
(4 mm safety connectors)
The measuring circuit of
the HM8115-2 is separated from safety earth PE!
The two lefthand connectors are labelled INPUT
and are connected to the
power supply. The object
under test will be connected to the right-hand
connectors OUTPUT.
RL: V = 50 Vrms; I = 161 mArms; R = 311Ω
100 V
50 V
GND
Voltage
at RL
2V
1V
Please observe all relevant safety instructions
if voltages higher than the ones listed below are
applied to the INPUT terminals.
Keep DC voltages disconnected from ground. Isolate AC voltages by inserting an isolation transformer.
Disconnect the input voltage before unplugging the
safety connectors at the input terminals. Disregarding this can lead to accidents, in the worst case
there may be danger of life!
TheHM8115-2 displays:
=7,67 var
=8,042 VA
=0,30
14
Please note:
Voltages which exceed any of the following values
are considered dangerous: 1st 30 Vrms;
2nd 42.4 Vp;
3rd 60 VDC.
Voltages higher than those values may only be
applied by qualified personnel who know the applicable safety rules.
Monitor
Signal
Q
S
PF
13
GND
Vrms = 50 V
Irms =0,161 A
P
=2,416 W
12
If objects specified for safety class I are connected
to the OUTPUT terminals without an isolation
transformer the safety earth must be separately
connected to the object under test, otherwise there
ist danger of life.
Subject to change without notice
35
O p e r a t i n g c o n t r o l s a n d d i s p l a y s 15
The safety plugs may become quite hot
at high currents.
The upper two terminals (red) are internally
connected. Do not apply any voltage, this would be
short-circuited.
The shunt is connected internally between the two lower (black) terminals. Do not apply any voltage either
because this would practically short-circuit it.
The shunt is protected by a fuse which is accessible from the
front. Do not attempt to “repair“ a blown fuse or bridge it. Disconnect the input voltage before changing a fuse.
The current path is designed for a maximum of 16 Arms, hence
a FF 16 A is specified.
The maximum input voltage is 500 V. The maximum
peak voltage between any of the 4 terminals and the
instrument housing = protectve earth is 500 V.
Please note: Any voltage higher than those listed is
considered dangerous:
1st 30 Vrms;
2nd 42.4 Vp;
3rd 60 VDC.
Only qualified personnel well aware of the potential dangers is authorized to apply voltages higher
than those listed. The relevant safety rules must be
observed.
13 Fuses in the measuring circuit
The Front panel fuse (FF 16 A)
protects the shunt. The circuit
is designed for 16 Arms.
Type of fuse: FF 16 A 250 V,
size 6.3 x 32 mm, US standard:
UL198G, CSA22-2 No. 590
12
13
14
Before exchanging a blown fuse the input voltage must be disconnected. Do not attempt to „repair“ a blown fuse or to bridge it.
Changing the measuring circuit fuse
The measuring circuit fuse 13 is accessible on the front panel.
Before exchanging the fuse remove all connections to the INPUT 12 and OUTPUT 14 terminals. Disconnect the HM8115-2
from the mains. Use a suitable screwdriver to turn the top of
the fuseholder counterclockwise while depressing it. The top
and the fuse can then be easily removed. Use only the specified
type of fuse and do not attempt to „repair“ a blown fuse or to
bridge it. Any damage caused by using false fuses or by bridging
it will void the warranty.
36
Subject to change without notice
16
17
15 Interfaces
The USB/RS-232 interface is located on the rear panel. This
interface allows to transfer data between the instrument and
an external PC.
The Power meter HM8115-2G is equipped with the interface
IEEE-488 (GPIB).
16 Mains voltage selector
The instrument can be powered by 115 V or 230 V, 50 Hz or 60 Hz.
The voltage selector switch is used to set the correct voltage.
Any change requires that the mains fuse be changed to the
appropriate value as indicated on the rear panel.
17 Mains voltage connector with integrated fuse holder
The mains connector is a standard type accepting cables with
plugs according to DIN 49457.
O p e r a t i n g c o n t r o l s a n d d i s p l a y s
7 Listing of software commands
These commands have to be transmitted as ASCII characters, they may be lower or upper key. Each command must use oDh (Enter)
at its end.
CommandResponseText
PC > HM8115-2 HM8115-2 > PC
Instrument status
*IDN? HAMEG HM8115-2 VERSION? version x.xx
STATUS? function, range
General commands
VAL? ranges and results
VAS? ranges
function and result
Instrument identification request
Request for the software version installed Response e.g.: version 1.01
Request for outputting all present instrument settings
functions:
WATT, VAR, VA, PF
voltage ranges: U1 = 50 V, U2 = 150 V, U3 = 500 V
Current ranges: I1 = 0,16 A, I2 = 1,6 A, I3 = 16 A
Request for outputting instrument settings and measurement results.
Example of VAr:
U3=225.6E+0 (225.6V in the 500 V range)
I2=0.243E+0 (0.243 A in the 1.6 A range)
VAR=23.3E+0 (Reactive power of 23.3 VAr)
“OF“ indicates range overflow. In case the command was sent during a
measurement cycle the response will come after its completion.
Selective request for the parameters and the result of FUNCTION.
Example if PF was selected: U3, I2, PF= 0.87E+0.
Bus commands
FAV0 none Disabling of all front panel controls VOLT, AMPERE, FUNCTION
. FAV1 none Enabling of all front panel controls VOLT, AMPERE, FUNCTION
Instrument settings
BEEP none Generates a single acoustic signal
BEEP0 none Acoustic signal disabled
BEEP1 none Acoustic signal enabled
Operating modes
WATTnoneActive power
VARnoneReactive power
VAMPnoneApparent power
PFACnonePower factor PF
AUTO:U none AUTORANGE- function voltage enabled
AUTO: I none AUTORANGE- function current enabled
MA1 value / function Continuous transmission of parameters and results to the PC
Example of PF selected: U3,I2,cos=0.87E+0
“OF“ designates overflow. Transmission will be continued until ended by MA0.
MA0 none Ends transmission started with MA1.
SET:Ux none Disables autoranging resp. changes the voltage range to „x(Volt)“
SET:U1 Sets 50 V range
SET:U2 Sets 150 V range
SET:U3 Sets 500 V range
SET:Ix none Disables autoranging resp. changes the current range to „x(Ampere)“
SET:I1 Sets 0.16 A range
SET:I2 Sets 1.6 A range
SET:I3 Sets 16 A range
Subject to change without notice
37
S e r i a l i n t e r f a c e 9Software
8Interface
The HM8115-2 is well equipped for use in automated test
systems. An optcoupler-isolated USB/RS-232 interface is
standard. The respective drivers are available on the enclosed
Product CD or can be downloaded at http://www.hameg.com.
For using the USB interface you don´t have to change the
configuration.
9.1 Installation
To establish a basic communication a serial cable (1:1) as well
as a terminal program like Windows HyperTerminal is required.
The Windows HyperTerminal program is part of any Windows
operating system. A detailed instruction how to setup a basic
communication using HyperTerminal is available at the HAMEG
Knowledge Base at http://www.hameg.com/hyperterminal.
9.2 The program
For the serial connection between the HM8115-2 and a PC (COM
port) any standard cable with 9 pin submin D on both sides may
be used, provided it is shielded and < 3 m.
HINT
For the installation of the software HM8115-2 please start the
file setup.exe and follow the instructions of the installation
assistant.
The software HM8115-2 was developed for the programmable
Hameg Instruments Power Meter HM8115-2. The power meter
can be connected with the PC by 3 different interfaces: Serial /
USB interface (standard) HO820 and GPIB interface (HO880). If
the USB interface is used, a virtual COM port has to be installed. The COM port driver can be downloaded from our website
www.hameg.com
If a PC has a 25pin connector an adapter 25 to 9pin
has to be inserted, only 3 wires are used.
Connections
POWER METER
Pin
name / function
PC COM Port (9poles)
Pin
name / function
2
Tx Data / output
2
Rx Data / input
3
Rx Data / input
3
Tx Data / output
5
Ground
5
Ground
RS-232 Interface parameters
N, 8, 1, Xon-Xoff:
(No parity bit, 8 data bits, 1 stop bit, Xon-Xoff.
1200 or 9600 Baud
Changing interface parameters
Only the baud rate can be selected as either 1200 or 9600 baud.
In order to do this proceed as follows:
– Turn off the HM8115-2.
– Turn the instrument back on.
– Press the lefthand FUNCTION pushbutton 10
– Press the lefthand pushbutton 10 and keep it depressed
until the LED WATT lights up.
This new baud rate will be stored permanently unless changed.
Picture 2.1: User interface
IMPORTANT WITH GPIB!
This software only supports National Instruments
GPIB cards and such cards, that are fully compatible with them.
The program is devided into 4 parts (Settings, Control panel,
Measurement, Instruction), which are described in the following:
9.2.1 Settings
Six different parameters can be set:
Interface: In this field the interface can be selected,
which is used for the connection to the PC.
Available settings: Com1-4, GPIB
GPIB address: Setting of the GPIB address the HM8115-2
(only with GPIB)
Beep enable: Activation/Deactivation of acoustic signals
Show data traffic: This option offers the possibility of letting the
data traffic in the editing fields ‘Command’
and ‘Answer’ indicate.
Device locked: With this option activated the instrument only
can be operated by software. The control
elements are locked!
Autotransfer: With this button the automatic data transfer
between PC and HM8115-2 can be turned on
38
Subject to change without notice
G l o s s a r y
or off. If the autotransfer is off, the values in
the fields of the ‘Control Panel’ are not being
refreshed. This option should be only used, if
individual, manual instructions are sent with
the ‘Command’ field.
If the instrument is identified by the software, the ID of the isntrument is shown in the status field below. If the instrument
could not be identified the status field displays NO DEVICE
DETECTET. After program exit the software settings are stored
(except the setting of “autotransfer”).
Please note that the identification can take 4-5 seconds!
10Glossary
A
Active power: 25, 30, 31, 32, 33, 34
AMPERE: 28, 32, 33, 34
Analog multiplier: 25, 30, 31, 32, 33, 34
Apparent power: 25, 30, 31, 32, 33, 34
Arithmetic mean value: 25, 30, 31, 32, 33, 34
Autoranging: 25, 30, 31, 32, 33, 34
Average power: 25, 30, 31, 32, 33, 34
9.2.2 Control Panel
In the field ‘Control Panel’ the current mesurement values are
displayed and are being refreshed every second. With the buttons below the data read-outs the measurement ranges can be
selected. The actual range is indicated by a green button. With
selection of the “Auto” function the HM8115-2 automatically
switches to the suitable voltage/current range.
B
Baud rate: 32, 38
9.2.3 Measurement
In the ‘Measurement’ field you can do automated measurements
and store the values in a csv file (csv = Comma Separated
Values).
With the ‘Start’ button the test series is started. The measurement value can be set in the field ‘Loop time’. After expiration
of the measurement intervall the software queries the values
from the power meter and displays the answer in the text field
on the left hand side. These values can be stored by opening
the menu ‘File – Save measurement’.
With the option ‘rotational measurement’ activated the
measurement function are automatically alternated. For example you can activate all options WATT, VAR, VA, PF. The
functions will be successively polled from the power meter and
displayed in the text field. With the ‘Stop’ button the current test
series is stopped. With the button ‘Clear List’” the content of
the text window is deleted and a new test series can be started.
F
Form factor: 29
Frequency: 24, 30, 34, 35
Front panel: 28, 36
Fuse: 29, 34
9.2.4 Instructions
With these two fields and the ‘Send’ button you can send individual commands to the equipment. See the Operating Manual
of HM8115-2 for the command reference.
Please note, that the commands are sent to the instrument
without being checked by the software. If the HM8115-2 sends
an answer, it will be displayed in the ‘Answer’ field.
If you send the commands manually to the instrument, we
recommend to turn off the ‘autotransfer’ option. If the ‘Show
data traffic’ option is selected, all commands and answers are
shown in the fields ‘Command’ and ‘Answer’.
P
Peak value: 29
Phase angle: 29, 30, 31
Phase shift: 30, 34
Power factor: 24, 25, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 37
Protective earth: 26
9.3 Deinstallation
For correct deinstallation of the software HM8115-2, please
open the option ‘Sofware’ of your ‘Windows Control Panel’. In
the ‘Software’ window select the entry HM8115-2 and press ‘remove’. The deinstallation assistant will automatically deinstall
the software HM8115-2.
C
Change of fuse: 25, 30, 31, 32, 33, 34
COM port: 25, 30, 31, 32, 33, 34
Crest factor: 25, 29, 25
I
Input: 25, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 38
Instrument status: 37
Interface parameters: 38
Interface parameters: 38
M
Measuring circuit: 32, 35, 36
O
Overrange: 25, 32, 33
R
Range overflow: 37
Range selection: 33
Reactive current: 30
Reactive Power: 30
Rectified mean value: 29
Resistive load: 34
S
Self Test: 32
Shunt: 32, 36
Subject to change without notice
39
Oscilloscopes
Spectrum Analyzer
Power Supplies
Modular System
Series 8000
authorized dealer
45-8115-0250
*45-8115-0250*
Programmable Instruments
Series 8100
www.hameg.com
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45-8115-0250 (2) 23102013
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