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TECHNISCHE UNIVERSITÄT – SOFIA
Fakultät Für Deutsche Ingenieur und Betriebswirtschaftsausbildung
ELEKTROTECHNISCHES PRAKTIKUM
Name: Lyubomir Filipov
Fachrichtung: Informatik
Datum: 11.03.09 Dozent: N.Serafimov
Matrikelnummer: 201207002
Gruppe: 107
Bewertung:
VERSUCH № 2
Thema: Leistungs- und Energiemessung im Einphasennetz
Gebrauchte Messgeräte
№
1
2
3
4
5
Name
Mess- Fabrik № Klasse
werk
Messbereich
SkalenTeile
Eichwert
(Konstante)
1. Theoretischer Teil
1.1. Messung der elektrischen Leistung
Die Wirkleistung kann:
a) direkt (durch A.V, cosφ-Messer) oder
b) indirekt gemessen werden.
Zur direkten Messung der Wirkleistung benutzt man einen elektrodynamischen
Leistungsmesser, der aus zwei Spulen besteht. Dieses Meßgerät beruht auf die magnetische
Kraftwirkung zwischen den beiden Spulen, die proportional zum Produkt der Stromstärken in
den beiden Leitern ist.
Zur indirekten Messung der Wirkleistung werden gleichzeitig:
der Effektivwert I der Stromstärke mittels eines Strommessers,
der Effektivwert U der Spannung mittels eines Spannungsmessers und
der Leistungsfaktor cosφ mittels eines Zweikanaloszillographs gemessen.
Die Wirkleistung ergibt sich als Produkt dieser drei Größen. P=UIcosφ , [W].
Wirkleistung - P = U.I.cosφ [W]
Blindleistung - Q = U.l.sinφ [VA]
Scheinleistung - S= P 2  Q 2 = U.I [VA]
Leistungsfaktor - cos φ = P/S
Der Leistungsmesser wird im Stromkreis Parallel zum Lastwiderstand und zum
Spannungsmesser, bzw. in Reihe mit dem Strommesser eingeschlossen. Die V-A-Schaltung ist
für größere und die A-V-Schaltung für Kleinere Widerstände geeignet. Die Konstante des
Wattmeiers Cw ist der Quotient zwichen seinem Meßbereich
PMB=UMB.I.MB und der Anzahl der Nennskalenteile ΘN, also Cw =
PMB
Der
N
Meßbereich des Wattmeters wird durch einen Vorwiderstand erweitert, der sich in der
Masche des Spannungsmessers befindet und somit parallel zum Verbraucherwiderstand RL
steht.
Bei festgehaltenen Effektivwerten der Spannung und des Stroms hängt die Wirkleistung
nur vom Kosinus der Phasenverschiebung φ=ψu-ψi, zwischen Spannung und Sirom. wobei ψu
und ψi, entsprechend die Nullphasenwinkel der Spannung und des Stromes sind, φ ist eine
Funktion der Art der Belastung. Es gilt:
R
cosφ =
Z
Z - Impedanz (Gesamtwiderstand) [Ω], Z > 0
R - ohmscher Widerstand Ω
φ - Winkelgeschwindigkeit [rad/s] Man
unterscheidet drei Fälle:
Xc > XL => φ > 0 Der Stromkreis hat einen kapazitiven Charakter
Xc < XL => φ > 0 Der Stromkreis hat einen induktiven Charakter.
Xc = XL => φ > 0 (Resonanz, bzw. I = Imax)
Der Stromkreis hat einen ohmschen Charakter. Die Spannung und der Strom sind in
Phase. Das Ergebnis unter 4 in Aufgabe 1 weist gerade auf diesen Zustand hin, der Resonanz
heißt und von großer technischer Bedeutung ist. Die Bedingung für Resonanz trifft man auch in
der Form
ω= 
1
LC
, bzw.
f=
1
2 LC
Die Messung der elektrischen Energie im Stromzähler basiert auf das Induktionsprinzip.
Beim Gleichgewicht der beiden Momente ist die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe
proportional der vom Verbraucher ZV abgenommenen Wirkleistung. Die vom Zähler 5
gemessene Energie ist W=CE.n, wobei n die Anzahl der Umdrehungen der Scheibe für eine
bestimmte Zeitspanne und CE die Konstante des Stromzahlers ist. Die elektrische Energie in der
Schaltung lässt sieh auch als Produkt der Leistung P und der Zeitspanne t berechnen.
Als Güterklasse des Stromzählers kann man der nächstgrößere Normwert zum
betragweise maximalen Relativfehler ε nehmen. Also ist in unserem Falle
W1  W2
.100%, wobei W1 die vom Stromzähler gemessene und W2 die durch die
W2
Leistung des Wattmeters berechnete Energie ist.
ε=
2. Experimentelle Schaltungen
2.1. Leistungsmessung bei R, RL. RC und RLC
2.2. Energiemessung
Es wird die Genauigkeit des Stromzählers untersucht. Für diesen Zweck wird in einem
Zeitinterwall die vom Stromzähler erhaltene Energie mit der von der Leistung des Wattmeters
berechneten Energie vergleichen. Es wird angenommen, daß mit dem Waltmeter die wahre
Leistung gemessen wird.
3. Messdaten
3.1. Leistungsmessung
№
U
V
I
A
P
W
S
VA
1
2
3
4
Cosφ b.
-
Last
R
RL
RC
RLC
3.2. Energiemessung
№
U
V
Gemessene Größen
I
P
t
A
W
s
n
tr
1
2
3
4
5
Die Übertragungszahl NE=975 Umdrehungen/kWStunden;
Konstante CE=(1000.3600)/N=3692,3 [Ws/Umdr]
W1 – Die Energie vom Stromzähler
W2 – Die von der Leistung des Wattmeters berechnete Energie
ε – Relativer Fehler ε=
W1  W2
.100[%]
W2
Berechnete Größen
W1=CE.n W2=P.t
ε
Ws
Ws
%