Leistungsmessung bei einphasigen Stromrichterantrieben

Friedrich Holzmann

Kartonierter Einband, 127 Seiten

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In der modernen Antriebstechnik setzen sich in zunehmendem MaBe Stromrichter-Stellglieder durch [22, 25, 26]. Dabei sind die Spann...

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Beschreibung

In der modernen Antriebstechnik setzen sich in zunehmendem MaBe Stromrichter-Stellglieder durch [22, 25, 26]. Dabei sind die Spannungen und Strome am Eingang und Ausgang des Stellgliedes oft keine reinen GleichgroBen bzw. sinusfor migen WechselgroBen mehr. AuBerdem wird mit Frequenzen ge arbeitet, die zwischen Null und mehreren hundert Hertz liegen. Es sollte jedoch auch unter diesen erschwerten Bedingungen moglich sein, genaue Leistungsmessungen und Wirkungsgradbe stimmungen an Stromrichterantrieben durchzufUhren. Grundlage fUr die Leistungsmessung sind zunachst eindeutige Leistungsdefinitionen. Ausgehend von den in [1] festgelegten Begriffen solI versucht werden, die im allgemeinsten Fall periodischer MischgroBen auftretenden Leistungsanteile zu sammenzustellen. Neben den weitgehend festliegenden Defini tionen fUr die Wirk- und Scheinleistung solI der heutige Stand der Blindleistungsaufteilung bei verzerrten Spannungen und Stromen besprochen werden. Das klassische MeBgerat zur Messung der Wirkleistung ist der elektrodynamische Leistungsmesser. Daneben werden in letzter Zeit LeistungsmeBgerate angeboten, die sog. statische MeBumfor mer verwenden [12 bis 15]. Sollen diese Gerate zur Leistungs messung an Stromrichterantrieben eingesetzt werden, stellt sich die Frage, ob sie in der Lage sind, auch bei veranderlicher Frequenz und verzerrter Kurvenform von Spannung und Strom die Wirkleistung praktisch genau anzuzeigen. Neben dieser gesamten Wirkleistung solI zur Beurteilung der GUte eines Stromrichter Stellgliedes bei MischgroBen auch die Gleichleistung sowie bei verzerrten WechselgroBen auch die Grundschwingungswirkleistung bestimmt werden. Wahrend sich die Gleichleistung mittelbar durch die Messung der arithmetischen Mittelwerte von Spannung und Strom ergibt, muB zur Messung der Grundschwingungsleistung eine gesonderte MeBeinrichtung aufgebaut werden.
Inhalt
1. Einleitung.- 2. Leistungsbegriffe bei periodischen Mischgrößen im einphasigen Stromkreis.- 2.1 Zeitverläufe und Mittelwerte für Spannung und Strom.- 2.2 Zeitverlauf und Mittelwert für die Leistung.- 2.3 Scheinleistung.- 2.4 Blindleistung.- 2.5 Leistungsfaktor.- 2.6 Sonderfälle.- 2.6.1 Reine Gleichleistung.- 2.6.2 Reine Wechselleistung mit Grundschwingung.- 2.6.3 Gleichleistung und Wechselleistung mit Grundschwingung.- 2.6.4 Reine Wechselleistung mit sinusförmiger Spannung und nichtsinusförmigem Strom.- 2.6.5 Reine Wechselleistung mit nichtsinusförmigem Spannungs- und Stromverlauf.- 2.7 Aufteilung der Wechselblindleistung.- 3. Leistungsmeßgeräte und -verfahren zur Ermittlung der Wirk- und Scheinleistung.- 3.1 Leistungsmeßgeräte zur Wirkleistungsmessung.- 3.1.1 Verwendete Leistungsmeßgeräte.- 3.1.2 Untersuchung von Kurvenform- und Frequenzeinfluß bei Wechselgrößen.- 3.1.2.1 Anschnittsteuerung am 50 Hz-Netz.- 3.1.2.2 Anschnittsteuerung am 500 Hz-Netz.- 3.1.2.3 Sinusleistung zwischen 3 Hz und 20 kHz.- 3.1.3 Eignung der Meßgeräte für Mischleistung.- 3.2 Messung der Gleichleistung bei periodischen Mischgrößen.- 3.3 Messung der Grundschwingungswirkleistung bei periodischen Wechselgrößen.- 3.4 Messung der Scheinleistung bei periodischen Mischgrößen.- 3.5 Meßbereichserweiterung im Strompfad.- 4. Leistungsmessung und Wirkungsgradbestimmung beim Gleichstromstellerantrieb.- 4.1 Ideale Glättung und reiner Lückbetrieb.- 4.1.1 Ideale Glättung.- 4.1.2 Reiner Lückbetrieb.- 4.2 Nichtlückender Strom, Lückgrenze.- 4.3 Lückbetrieb.- 4.4 Messungen.- 5. Leistungsmessung und Wirkungsgradbestimmung beim Stromrichter-Gleichstromantrieb mit vollgesteuerter Einphasen-Brückenschaltung.- 5.1 Nichtlückender Strom und ideale Glättung.- 5.1.1 Nichtlückender Strom.- 5.1.2 Ideale Glättung.- 5.2 Betrieb an der Lückgrenze.- 5.3 Lückender Strom und reiner Lückbetrieb.- 5.3.1 Lückender Strom.- 5.3.2 Reiner Lückbetrieb.- 5.4 Messungen.- 6. Leistungsmessung und Wirkungsgradbestimmung beim Wechselstromsteller.- 6.1 Wirkungsgraddefinition beim Wechselstromsteller.- 6.2 Berechnung des Grundschwingungswirkungsgrades.- 6.2.1 Ohmsche Belastung.- 6.2.2 Ohmsch-induktive Belastung.- 6.3 Messung der Leistungen und Wirkungsgrade.- 7. Zusammenfassung.- 8. Literatur.- 9. Anhang (Abbildungen und Tabellen).