KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung
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Energiemessung in der Praxis von K.Palkowitz , Fischamend W.Frey, Leobendorf 00001, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Karl Palkowitz •1988 Beim Abwasserverband Schwechat •1994 Verantwortlich für Elektrotechnik beim Abwasserverband Schwechat •2005 KapaSystems Unternehmen Mechatronik für Elektromaschinenbau und Automatisierung Ausbildung ; Elektrotechnik ; Automatisierung ; EDVLösungen, Leitsystemvirtualisierung unter VMware •2006 ÖWAV Partner Ausbildung Elektrotechnikgrundkurs 00002, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Ein großer Anteil der Betriebskosten liegt in der Energie Messen der elektrischen Leistung ist also wichtig !! 00003, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Wo messen wir unsere Leistungen Versorgung Versorgung der der Kläranlage Kläranlage (( EVU EVU Zähler Zähler )) Mechanische Mechanische Stufe Stufe Biologie Biologie Schlammbehandlung Schlammbehandlung Schlammentwässerung Schlammentwässerung Eigenstromerzeugung Eigenstromerzeugung 00004, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Einlinienschema Energiemessungen Eigenstrom Versorgung Schlammentwässerung Mechanische Stufe Biologie Schlammbehandlung 00005, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Eigenstrom Lieferung EVU Bezug Messung in beide Schlammentwässerung Richtungen 00006, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Begriffe: Spannung Strom Formelzeichen Formelzeichen [U] Einheit Volt [I] Einheit Ampere 00007, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Wechselspannungsnetz Zwischen dem Effektivwert U (quadratischer Mittelwert) und dem Maximalwert (Scheitelwert) besteht, bei sinusförmigem Verlauf, folgender Zusammenhang: Scheitelwert Effektivwert = = 0,707 *Scheitelwert √2 Zeit -U Spitze -Tal -Wert +U U Spannung positiver Scheitelwert negativer Scheitelwert Periodendauer T zeitlicher Verlauf der Wechselspannung 00008, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Leistung Formelzeichen [P] Einheit Watt Bei Gleichspannung Leistung = Spannung * Strom P =U*I Bei Wechselspannung Leistung = Spannung * Strom * cos ö P = U * I * cos ö Im Drehstromnetz Leistung = √ 3 * Spannung * Strom * cos ö P = √ 3 * U * I * cos ö 00009, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung ENERGIE (= ARBEIT) SI-Einheit Joule Formelzeichen Elektrische Energie [E] Mechanische Energie [W] Thermische Energie [Q] 00010, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Elektrische Energie (elektrische Arbeit) [ E ] Energie [Wattsekunde] = Leistung [Watt] * Zeit [s] E =P*t 1kWh = 3.600.000 Ws = 3.600.000 J 00011, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Elektrische Energie [E] Beispiel : Auf einer Kläranlage wird ein Gebläse mit einer Leistungsaufnahme von 34 kW pro Tag 11 Stunden betrieben. Der Leistungspreis beträgt € 0,08 pro kWh. Wie hoch sind die Betriebskosten in einem Monat (30 Tage)? E =P*t 34kW * 11h/d = 374kWh/d Energie/d * Tage * Tarif 374kWh/d * 30 d * 0,08 €/kWh = 897,6€ 00012, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Schaltungen Stromzähler Wechselstromzähler Einphasig Nennspannung. 220V Wechselstromzähler Dreiphasig Nennspannung. 400V 00013, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Wechselstromzähler Zählernummer Nennstrom Nennfrequenz Grenzstrom Wechselstromzähler Nr: 38531549 220V Schaltung 1000 50HZ 10 (40) A 600 U/Kwh Nennspannung Schaltungskennzahl Zählerkonstante 00014, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Elektrische Energie [E] Beispiel : Der Testlauf einer Pumpstation wird mit einer Leistungsmessung überwacht. Die Pumpstation verfügt über einen eigenen Drehstromzähler. An diesem wurde ein Zählerstand von 3452,4 kWh und nach 4 Stunden Testlauf ein Zählerstand von 3463,6 kWh abgelesen. Es sind Stromwandler 50A/5A eingebaut. Wie groß ist die verbrauchte elektrische Energie? Welche mittlere elektrische Leistungsaufnahme hat die Pumpstation? E = (Zählerstand 1 – Zählerstand 2) * E =P*t P= 50 A 5A E = (3463,6 – 3452,4) * E t 112 kWh = 4h 50 A 5A =112 kW 28 kW 00015, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Stromwandler 300 A 5A z.B. 3,3A z.B. 200A Aufsteckwandler Umbauwandler Kabelwandler 00016, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Elektrische Leistung [P] Beispiel : Im Rahmen einer Sauerstoffzufuhrmessung wurde die Leistungsaufnahme eines Gebläses gemessen. Die Zeit für 5 Umdrehungen der Aluscheibe wurde mehrfach gestoppt und betrug im Mittel 65 Sekunden. Die Gerätekonstante war mit 75 U/kWh aufgedruckt und es waren Stromwandler mit 50A/5A eingebaut. Welche elektrische Leistungsaufnahme hatte das Gebläse? P= n cw t * cg * f P = 5 * 10 * 3600 =36,9 kW 65 75 P [w]….. Leistung t [s]….. Messdauer n [U]…………. Umdrehung der Scheibe cw [-]………… Wandlerkonstante (Produkt aus Wandlerverhältnis) cg [U/kWh]….. Gerätekonstante (Typenschild Zähler) f [s/h]………… Umrechungsfaktor von Sekunde auf Stunde 00017, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Mobile Leistungsmessung Messgeräte: Multimeter (Spannungsmessung) Strommesszange Leistungsmesszange Netzanalysator für (Unsaubere Netze) Die einfachsten Messgeräte sind Multimeter für die Messung der Spannung sowie Stromzangen. Im einfachsten Fall eines symmetrisch belasteten Drehstromnetzes genügt es die Spannung zwischen zwei Phasen (z.B. mit einem Multimeter) und einen Strangstrom (z.B. mit einer Strommesszange) zu messen. Der cos kann für Volllast vom Typenschild des Elektromotors abgelesen werden. Die Berechnung der Leistung erfolgt dann nach Gleichung P = √ 3 * U * I * cos ö 00018, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Elektrische Leistung [P] Beispiel : Am Klemmkasten des Antriebsmotors einer trocken aufgestellten Pumpe wird eine Spannung zwischen den Leitern von 399 V und ein Strangstrom von 21 A gemessen. Auf dem Typenschild ist der cos mit 0,9 angegeben. Welche elektrische Leistung nimmt der Motor auf? Im Drehstromnetz P = √ 3 * U * I * cos ö Leistung = √ 3 * Spannung * Strom * cos ö P= 1,73 * 399 * 21* 0,9 = 13,1 kW 00018, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Allgemeine Hinweise sollten auf den Verbrauch richtig ausgelegt sein Faustregel : Tagesverbrauch an 3 wertenden Stellen bemerkbar z.B. 4,55 8744,55 Wandler : Genauigkeit : Messgeräte und Wandler sollten gleiche Genauigkeit haben. Zu genaue Wandler sind teuer und nicht notwendig. Verbraucher : Bei großen Verbrauchern ist es sinnvoll die Leistung zu Messen und mit dem Typenschild des Motors zu vergleichen. 00020, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Allgemeine Hinweise Oberschwingungen: Messungen mit einen echt effektiv Messgerät sind größer als die des Drehstromzählers ,es werden Oberschwingungen mitgemessen. Zähler am FU aktivieren und ablesen oder an der Anspeisung die Leistung des FU messen; Frequenzumrichter : jede Phase einzeln gegen Erde messen und die Summe bilden. FU -Verluste in Abzug bringen (ca.4%) nicht Motorseitig messen !!!! 00021, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung K.Palkowitz , W.Frey, 00022, 22 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung Genauigkeit : K.Palkowitz , 00001, 21 W.Frey, 00001, 21 KaPaSystems Ausbildung Elektrotechnik Automatisierung EDV Lösungen Leitsystemvirtualisierung
