Aronschaltung, analogâ
Diese Schaltung misst Niederspannung (bis 1000 V) und Ströme bis 100 A, auch Gleichspannungen und -Ströme. Der Anschluss erfolgt per 15-pol. SubD-Kabel an einen Mehrkanal-A/D-Wandler, bspw. NI USB-6259, bei uns mit SubD-Deckel frisiert. Die Nennausgangsspannung betrĂ€gt ±â10âV.
Aufgebautes GerÀt, ca. 70 x 50 x 50 mm groà und 80 ⏠teuer.
Die Datenverarbeitung erfolgt in LabVIEW, zurzeit am PXI-Messsystem (mit 2Ă PXI-6133). Damit kann man an vier Messstellen gleichzeitig:
- die drei Phasenspannungen bezĂŒglich eines virtuellen Sternpunktes ermitteln
- Effektivwerte in beliebigen Zeitfenstern berechnen (typischerweise 10 ms)
- Wirkleistung, Scheinleistung, Blindleistung gesamt und fĂŒr jede Phase ausgeben (typische Aktualisierungsrate 10 Hz)
- Spektren von Spannung, Strom, Leistung usw. ermitteln, dabei Leistungsfaktor (cosÏ) und Oberwellengehalt (Klirrfaktor) bestimmen
- Gesamtenergieverbrauch akkumulieren
- Gleichanteile messen (Spannung und Strom!)
- NichtlinaritÀten dieses Messwandlers kompensieren
Anschlussâ
Das GerÀt wird wie im folgenden Bild angedeutet an die drei Phasen angeklemmt:
Anschlussbeispiel
Schaltplanâ
In Eagle erstellt, siehe ZIP-Datei.Schaltplan und Layout
FĂŒr einen echten I-U-Wandler mit nur einem MaĂ verkörpernden Widerstand wĂ€ren die Verlustleistungen zu hoch.
Die drei Spannungen werden mit reichlich Kriechstrecken mit Divisor 100 gegen Analogmasse
(SubD-Pin 4) geteilt.
Die WiderstĂ€nde sind hochohmig genug, dass bei fehlender Analogmasse BerĂŒhrschutz gewĂ€hrleistet bleibt.
Weil die KabelkapazitÀt einen deutlichen Einfluss auf die Signalform des geteilten Signals hÀtte,
wird mittels dreier OPV eine Impedanzwandlung (SpannungsverstÀrkung = 1) vorgenommen.
Unsymmetrische AusgÀnge (leichter handhabbar) hÀtten zwei weitere OPV zur Subtraktion benötigt.
Da genug symmetrische EingĂ€nge zur VerfĂŒgung stehen, wurde diese Variante nicht aufgegriffen.
SerienwiderstĂ€nde 47 ⊠sorgen fĂŒr eine Leitungsterminierung und unterdrĂŒcken Schwingneigung der OPV durch die KabelkapazitĂ€t. Die WiderstĂ€nde der Strommessung sind engtoleriert (1 % oder besser). Die WiderstĂ€nde der Spannungsmessung hingegen sind unkritisch.
Abgleich:
- Stromsensoren Offset, Steilheit: In Software, die Hardware sollte besser als 1 % sein
- Spannungsteiler Steilheit: Eine Phase unsymmetrisch messen und auf 1:100 abgleichen
- Spannungsteiler Offset: Alle drei MesseingĂ€nge an eine Phase anschlieĂen und mit den beiden anderen Potenziometern auf minimale Differenzwechselspannung abgleichen
- Spannungsteiler Gleichspannungs-Offset (bspw. der OPV): In Software