Leistungsmessung

Wirkleistungsmessung

Die KL3403 misst die Wirkleistung P nach der Gesetzmäßigkeit

Leistungsmessung 1:

P: Wirkleistung
n: Anzahl der Abtastungen (64000 Samples / s)
u_(t): Augenblickswert der Spannung
i_(t): Augenblickswert des Stromes

Verlauf der Leistung s_(t)

Im ersten Schritt wird zu jedem Abtastzeitpunkt die Leistung s_(t) berechnet:

Leistungsmessung 3:

Über das Messintervall wird der Mittelwert gebildet. Hier spielt die richtige Wahl des Intervalls die gleiche Rolle wie im Abschnitt Effektivwertmessung beschrieben (das Intervall kann nur gemeinsam für U, I und P verändert werden).

Die Frequenz der Leistung ist doppelt so hoch wie die der entsprechenden Spannungen und Ströme.

Scheinleistungsmessung

In realen Netzen sind nicht alle Verbraucher rein ohmsch. Es kommt zu einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. Die oben beschriebene Methodik zur Ermittlung der Effektivwerte von Spannung und Strom wird dadurch nicht beeinflusst.

Anders ist das bei der Wirkleistung: Das Produkt aus Effektivspannung und Effektivstrom ergibt hier die Scheinleistung.

Leistungsmessung 4:

Die Wirkleistung ist kleiner als die Scheinleistung.

Leistungsmessung 5:

S: Scheinleistung
P: Wirkleistung
Q: Blindleistung
φ: Phasenverschiebungswinkel

Verlauf u_(t), i_(t), p_(t) mit Phasenverschiebungswinkel φ

In diesem Umfeld sind weiter Informationen über das Netz und seine Verbraucher von Bedeutung:

Scheinleistung S
Blindleistung Q
Leistungsfaktor cos φ

Die KL3403 ermittelt die Werte:

Wirkleistung P
Effektivspannung U
Effektivstrom I

Daraus lassen sich die gesuchten Größen berechnen:

Scheinleistung:
Blindleistung:
Leistungsfaktor:

Vorzeichen bei Leistungsmessung

Das Vorzeichen der Wirkleistung P und des Leistungsfaktors cos φ gibt Auskunft über die Richtung des Energieflusses. Ein positives Vorzeichen signalisiert den motorischen Betrieb, das negative Vorzeichen einen generatorischen Betrieb.

Weiterhin gibt das Vorzeichen der Blindleistung Q eine Auskunft über Richtung der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. In der Abb. Vier Quadranten der Wirkleistung/Blindleistung bei motorischen und generatorischen Betrieb wird dies in der Vier-Quadranten-Darstellung veranschaulicht. Im motorischen Betrieb (Quadrant I + IV) deutet eine positive Blindleistung auf eine induktive Belastung hin, eine negative Blindleistung entsprechend auf eine kapazitive Belastung. Im generatorischen Betrieb (Quadrant II + III) wird ein induktiv wirkender Generator durch eine positive Blindleistung dargestellt, ein kapazitiv wirkender Generator durch eine negative Blindleistung.