HAMEG HM8015 User Manual
3 kW Powermeter
HM8015
Handbuch / Manual / Manuel / Manual
Deutsch / English / Français / Español
2
Änderungen vorbehalten
Inhaltsverzeichnis
English 18
Français 32
Español 46
Deutsch
Konformitätserklärung 4
Allgemeine Hinweise zur
CE-Kennzeichnung 5
3 kWLeistungsmessgerät HM8015 6
Technische Daten 7
Wichtige Hinweise 8
Sicherheit 8
Verwendete Symbole 8
Garantie und Reparatur 8
Servicehinweise und Wartung 9
Betriebsbedingungen 9
Inbetriebnahme des Moduls 9
Messgrundlagen 10
– Arithmetischer Mittelwert 10
– Gleichrichtwert 10
– Effektivwert 10
– Formfaktor 11
– Crestfaktor 11
– Formfaktoren 11
– Leistung 11
– Wirkleistung 11
– Blindleistung 12
– Scheinleistung 12
– Leistungsfaktor 13
Rechenbeispiel Leistungsfaktor 13
Gerätekonzept und Inbetriebnahme 14
Bedienungselemente HM8015 15
Messungen 16
Sicherheitshinweise 17
Änderungen vorbehalten
3
KONFORMITÄTSERKLÄRUNG
DECLARATION OF CONFORMITY
DECLARATION DE CONFORMITE
DECLARACIÓN DE CONFORMIDAD
Hersteller / Manufacturer / Fabricant / Fabricante:
HAMEG Instruments GmbH · Industriestraße 6 · D-63533 Mainhausen
Die HAMEG Instruments GmbH bescheinigt die Konformität für das Produkt
The HAMEG Instruments GmbH herewith declares conformity of the product
HAMEG Instruments GmbH déclare la conformite du produit
HAMEG Instruments GmbH certifica la conformidad para el producto
Bezeichnung / Product name / Leistungsmessgerät / Power-Meter
Designation / Descripción: Wattmètre / Medidor de Potencia
Typ / Type / Type / Tipo: HM8015
mit / with / avec / con: HM8001-2
Optionen / Options / Options / Opciónes: –
mit den folgenden Bestimmungen / with applicable regulations /
avec les directives suivantes / con las siguientes directivas:
EMV Richtlinie 89/336/EWG ergänzt durch 91/263/EWG, 92/31/EWG
EMC Directive 89/336/EEC amended by 91/263/EWG, 92/31/EEC
Directive EMC 89/336/CEE amendée par 91/263/EWG, 92/31/CEE
Directiva EMC 89/336/CEE enmendada por 91/263/CEE, 92/31/CEE
Niederspannungsrichtlinie 73/23/EWG ergänzt durch 93/68/EWG
Low-Voltage Equipment Directive 73/23/EEC amended by 93/68/EEC
Directive des equipements basse tension 73/23/CEE amendée par 93/68/CEE
Directiva de equipos de baja tensión 73/23/CEE enmendada por 93/68/EWG
Angewendete harmonisierte Normen / Harmonized standards applied /
Normes harmonisées utilisées / Normas armonizadas utilizadas:
Sicherheit / Safety / Sécurité / Seguridad:
EN 61010-1:2001 / IEC (CEI) 61010-1:2001
Überspannungskategorie / Overvoltage category / Catégorie de surtension / Categoría de
sobretensión: II
Verschmutzungsgrad / Degree of pollution / Degré de pollution / Nivel de polución: 2
Elektromagnetische Verträglichkeit / Electromagnetic compatibility /
Compatibilité électromagnétique / Compatibilidad electromagnética:
EN 61326-1/A1: Störaussendung / Radiation / Emission: Tabelle / table / tableau 4; Klasse / Class /
Classe / classe B. Störfestigkeit / Immunity / Imunitee / inmunidad: Tabelle / table / tableau / tabla A1.
EN 61000-3-2/A14: Oberschwingungsströme / Harmonic current emissions / Émissions de courant
harmonique / emisión de corrientes armónicas: Klasse / Class / Classe / clase D.
EN 61000-3-3: Spannungsschwankungen u. Flicker / Voltage fluctuations and flicker /
Fluctuations de tension et du flicker / fluctuaciones de tensión y flicker.
Datum /Date /Date / Date Unterschrift / Signature / Signatur / Signatura
27.01.2005
G. Hübenett
Product Manager
4
Änderungen vorbehalten
Allgemeine Hinweise
Allgemeine Hinweise
zur CE-Kennzeichnung
HAMEG Messgeräte erfüllen die Bestimmungen
der EMV Richtlinie. Bei der Konformitätsprüfung
werden von HAMEG die gültigen Fachgrund- bzw.
Produktnormen zu Grunde gelegt. In Fällen wo unterschiedliche Grenzwerte möglich sind, werden
von HAMEG die härteren Prüfbedingungen angewendet. Für die Störaussendung werden die Grenzwerte für den Geschäfts- und Gewerbebereich sowie für Kleinbetriebe angewandt (Klasse 1B). Bezüglich der Störfestigkeit finden die für den
Industriebereich geltenden Grenzwerte Anwendung.
Die am Messgerät notwendigerweise angeschlossenen Mess- und Datenleitungen beeinflussen die
Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte in erheblicher Weise. Die verwendeten Leitungen sind jedoch je nach Anwendungsbereich unterschiedlich.
Im praktischen Messbetrieb sind daher in Bezug
auf Störaussendung bzw. Störfestigkeit folgende
Hinweise und Randbedingungen unbedingt zu beachten:
Alle Signalleitungen sind grundsätzlich als abgeschirmte Leitungen (Koaxialkabel - RG58/U) zu verwenden. Für eine korrekte Masseverbindung muss
Sorge getragen werden. Bei Signalgeneratoren
müssen doppelt abgeschirmte Koaxialkabel
(RG223/U, RG214/U) verwendet werden.
3. Auswirkungen auf die Geräte
Beim Vorliegen starker hochfrequenter elektrischer oder magnetischer Felder kann es trotz
sorgfältigen Messaufbaues über die angeschlossenen Kabel und Leitungen zu Einspeisung unerwünschter Signalanteile in das Gerät kommen.
Dies führt bei HAMEG Geräten nicht zu einer Zerstörung oder Außerbetriebsetzung. Geringfügige
Abweichungen der Anzeige – und Messwerte über
die vorgegebenen Spezifikationen hinaus können
durch die äußeren Umstände in Einzelfällen jedoch
auftreten.
HAMEG Instruments GmbH
1. Datenleitungen
Die Verbindung von Messgeräten bzw. ihren
Schnittstellen mit externen Geräten (Druckern,
Rechnern, etc.) darf nur mit ausreichend abgeschirmten Leitungen erfolgen. Sofern die Bedienungsanleitung nicht eine geringere maximale
Leitungslänge vorschreibt, dürfen Datenleitungen
(Eingang/Ausgang, Signal/Steuerung) eine Länge
von 3 Metern nicht erreichen und sich nicht außerhalb von Gebäuden befinden. Ist an einem Geräteinterface der Anschluss mehrerer Schnittstellenkabel möglich, so darf jeweils nur eines angeschlossen sein.
Bei Datenleitungen ist generell auf doppelt abgeschirmtes Verbindungskabel zu achten. Als IEEEBus Kabel sind die von HAMEG beziehbaren doppelt geschirmten Kabel HZ72S bzw. HZ72L geeignet.
2. Signalleitungen
Messleitungen zur Signalübertragung zwischen
Messstelle und Messgerät sollten generell so kurz
wie möglich gehalten werden. Falls keine geringere Länge vorgeschrieben ist, dürfen Signalleitungen (Eingang/Ausgang, Signal/Steuerung)
eine Länge von 3 Metern nicht erreichen und sich
nicht außerhalb von Gebäuden befinden.
Änderungen vorbehalten
5
HM8015
3 kW Leistungsmessgerät
HM8015
Grundgerät
HM8001-2
Grundgerät
HM8003
Adapter HZ815
Leistungsmessung bis 3 kW
Automatische Messbereichswahl, einfachste Bedienung
6 Messfunktionen
Anzeige des Leistungsfaktors
Frequenzbereich bis 1 kHz
Leistungsmessung auch bei DC
Grundgerät HM8001-2 oder HM8003 erforderlich
6
Änderungen vorbehalten
HM8015 LEISTUNGSMESSGERÄT
Technische Daten
bei 23 °C nach einer Aufwärmzeit von 30 min.
Technische Daten
Spannung (TRMS AC + DC)
Bereiche: 50 V 150 V 300 V
Auflösung: 0,1 V 1 V 1 V
Genauigkeit: ±(0,6% + 5 dig.) von DC bis 1 kHz
Eingangsimpedanz: 1M II 100 pF
Crestfaktor: max. 3,5 am Bereichsende
Strom (TRMS AC + DC)
Bereiche: 0,16 A 1,6 A 10 A
Auflöung: 1 mA 1 mA 10 mA
Genauigkeit: ±(0,6% + 5 dig.) von DC bis 1 kHz
Eingangsimpedanz: 1M II 100 pF
Crestfaktor: max. 4 am Bereichsende
Eingangsschutz: 2 x 15 A Feinsicherung (FF)
6,3 x 32 mm
Wirkleistung
Bereiche: 8 W 24 W 48 W
Auflösung: 1 mW 10 mW 10 mW
Bereiche: 80 W 240 W 480 W
Auflösung: 10 mW 0.1 W 0,1 W
Bereiche: 500 W 1500 W 3000 W
Auflösung: 0,1 W 1 W 1 W
Genauigkeit: ±(0,7% + 5 dig.) DC bis 1 kHz
Bedienung
Mess-Funktionen: Spannung, Strom, Wirk-, Blind-,
Schein-Leistung und Leistungsfaktor
Bereichswahl: automatisch
Allgemeines:
Anzeige: 5stellige 7-Segment LED-
Anzeige
Spannungsversorgung: über HM8001-2
Leistungsaufnahme: ca. 10 Watt
Umgebungstemperatur: +10 °C bis +40 °C
zul. rel. Feuchte: 10% – 90% (ohne Kondensation)
5% – 95% RH
Abmessungen (BxHxT): 135 x 68 x 228 mm
Gewicht: ca. 0,6 kg
Blindleistung
Bereiche: 8 var 24 var 48 var
Auflösung: 10 mvar 100mvar 100 mvar
Bereiche: 80 var 240 var 480 var
Auflösung: 100 mvar 1 var 1 var
Bereiche: 500 var 1500 var 3000var
Auflösung: 1 var 10 var 10 var
Genauigkeit: ±(2,5% + 10dig. + 0.02 x Q)
20 Hz – 400 Hz
(Q = Blindleistung)
Scheinleistung
Bereiche: 8 VA 24 VA 48 VA
Auflösung: 1 mVA 10 mVA 10 mVA
Bereiche: 80 VA 240 VA 480 VA
Auflösung: 10 mVA 100 mVA 100 mVA
Bereiche: 500 VA 1500 VA 3000 VA
Auflösung: 100 mVA 1 VA 1 VA
Genauigkeit: ±(0,9% + 5 dig.) 20 Hz bis 1 kHz
Leistungsfaktor
Anzeige: 0,00 bis 1,00
Genauigkeit: ±(2% + 3 dig.) 50 bis 60 Hz (Strom u.
Spanung min. 1/10 des Bereiches)
Im Lieferumfang enthalten:
HM8015 Leistungsmessgerät, Betriebsanleitung
Optionales Zubehör:
HZ815 Schukodosenadapter
Änderungen vorbehalten
7
Wichtige Hinweise
STOP
STOP
Wichtige Hinweise
HAMEG Module sind normalerweise nur in Verbindung mit dem Grundgerät HM8001-2 verwendbar. Für den Einbau in andere Systeme ist
darauf zu achten, dass die Module nur mit den in
den technischen Daten spezifizierten Versorgungsspannungen betrieben werden. Nach dem
Auspacken sollte das Gerät auf mechanische Beschädigungen und lose Teile im Innern überprüft
werden. Falls ein Transportschaden vorliegt, ist
sofort der Lieferant zu informieren. Das Gerät
darf dann nicht in Betrieb gesetzt werden.
hen, die mit den damit verbundenen Gefahren
vertraut ist.
Verwendete Symbole
TiPP
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
(1) = Achtung - Bedienungsanleitung beachten
(2) = Vorsicht Hochspannung
(3) = Masseanschluss
(4) = Hinweis – unbedingt beachten
(5) = Tipp! – Interessante Info zur Anwendung
(6) = Stop! – Gefahr für das Gerät
STOP
Sicherheit
Dieses Gerät ist gemäß VDE 0411 Teil 1,
Sicherheitsbestimmungen für elektrische
Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte, gebaut
und geprüft und hat das Werk in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand verlassen. Es
entspricht damit auch den Bestimmungen der
europäischen Norm EN 61010-1 bzw. der internationalen Norm IEC 1010-1. Den Bestimmungen der Schutzklasse I entsprechend sind alle
Gehäuse- und Chassisteile mit dem Netzschutzleiter verbunden (für Module gilt dies nur in Verbindung mit dem Grundgerät). Modul und Grundgerät dürfen nur an vorschriftsmäßigen Schutzkontakt-Steckdosen betrieben werden. Das Auftrennen der Schutzkontaktverbindung innerhalb
oder außerhalb der Einheit ist unzulässig.
Wenn anzunehmen ist, dass ein gefahrloser Betrieb nicht mehr möglich ist, so ist das Gerät außer Betrieb zu setzen und gegen unabsichtlichen
Betrieb zu sichern.
Diese Annahme ist berechtigt,
– wenn das Gerät sichtbare Beschädigungen
aufweist
– wenn das Gerät lose Teile enthält,
– wenn das Gerät nicht mehr arbeitet,
– nach längerer Lagerung unter ungünstigen
Verhältnissen (z.B. im Freien oder in
feuchten Räumen).
Beim Öffnen oder Schließen des Gehäuses muss
das Gerät von allen Spannungsquellen getrennt
sein.
Wenn danach eine Messung oder ein Abgleich am
geöffneten Gerät unter Spannung unvermeidlich
ist, so darf dies nur durch eine Fachkraft gesche-
8
Änderungen vorbehalten
Garantie und Reparatur
HAMEG Geräte unterliegen einer strengen
Qualitätskontrolle. Jedes Gerät durchläuft vor
dem Verlassen der Produktion einen 10-stündigen „Burn in-Test“. Im intermittierenden Betrieb wird dabei fast jeder Frühausfall erkannt.
Anschließend erfolgt ein umfangreicher Funktions- und Qualitätstest bei dem alle Betriebsarten
und die Einhaltung der technischen Daten geprüft
werden. Bei Beanstandungen innerhalb der 2jährigen Gewährleistungsfrist wenden Sie sich
bitte an den Händler, bei dem Sie Ihr HAMEG
Produkt erworben haben. Um den Ablauf zu beschleunigen, können Kunden innerhalb der
Bundesrepublik Deutschland die Garantiereparatur auch direkt mit HAMEG abwickeln.
Für die Abwicklung von Reparaturen innerhalb
der Gewährleistungsfrist gelten unsere Garantiebedingungen, die im Internet unter
http://www.hameg.de
eingesehen werden können.
Auch nach Ablauf der Gewährleistungsfrist steht
Ihnen der HAMEG Kundenservice für Reparaturen und Ersatzteile zur Verfügung.
Return Material Authorization (RMA):
Bevor Sie ein Gerät an uns zurücksenden,
fordern Sie bitte in jedem Fall per Internet:
http://www.hameg.de oder Fax eine RMANummer an.
Sollte Ihnen keine geeignete Verpackung zur
Verfügung stehen, so können Sie einen leeren Originalkarton über den HAMEG- Vertrieb (Tel: +49 (0) 6182 800 300, E-Mail:
vertrieb@hameg.de) bestellen.
Wichtige Hinweise
Servicehinweise und Wartung
Verschiedene wichtige Eigenschaften der Messgeräte sollten in gewissen Zeitabständen genau
überprüft werden. Dazu dienen die im Funktionstest des Manuals gegebenen Hinweise.
Löst man die beiden Schrauben am GehäuseRückdeckel des Grundgerätes HM8001-2, kann
der Gehäusemantel nach hinten abgezogen
werden.
Beim späteren Schließen des Gerätes ist darauf
zu achten, dass sich der Gehäusemantel an allen Seiten richtig unter den Rand des Front- und
Rückdeckels schiebt. Durch Lösen der beiden
Schrauben an der Modul-Rückseite, lassen sich
beide Chassisdeckel entfernen. Beim späteren
Schließen müssen die Führungsnuten richtig in
das Frontchassis einrasten.
Betriebsbedingungen
Die zulässige Umgebungstemperatur während
des Betriebes reicht von +10 °C...+40 °C. Während der Lagerung oder des Transports darf die
Temperatur zwischen –40 °C und +70 °C betragen. Hat sich während des Transports oder der
Lagerung Kondenswasser gebildet, muss das Gerät ca. 2 Stunden akklimatisiert werden, bevor
es in Betrieb genommen wird. Die Geräte sind
zum Gebrauch in sauberen, trockenen Räumen
bestimmt. Sie dürfen nicht bei besonders großem Staub- bzw. Feuchtigkeitsgehalt der Luft,
bei Explosionsgefahr sowie bei aggressiver chemischer Einwirkung betrieben werden. Die
Betriebslage ist beliebig. Eine ausreichende Luftzirkulation (Konvektionskühlung) ist jedoch zu
gewährleisten. Bei Dauerbetrieb ist folglich eine
horizontale oder schräge Betriebslage (Aufstellbügel) zu bevorzugen. Die Lüftungslöcher dürfen nicht abgedeckt sein.
Inbetriebnahme des Moduls
Vor Anschluss des Grundgerätes ist darauf zu
achten, dass die auf der Rückseite eingestellte
Netzspannung mit dem Anschlusswert des Netzes übereinstimmt. Die Verbindung zwischen
Schutzleiteranschluss HM8001-2 und dem NetzSchutzleiter ist vor jeglichen anderen Verbindungen herzustellen (Netzstecker HM8001-2 also
zuerst anschließen). Die Inbetriebnahme beschränkt sich dann im Wesentlichen auf das Einschieben der Module. Diese können nach Belie-
ben in der rechten oder linken Einschuböffnung
betrieben werden. Vor dem Einschieben oder bei
einem Modulwechsel ist das Grundgerät auszuschalten. Der rote Tastenknopf POWER (Mitte
Frontrahmen HM8001-2) steht dann heraus, wobei ein kleiner Kreis (o) auf der oberen Tastenschmalseite sichtbar wird. Falls die auf der
Rückseite befindlichen BNC-Buchsen nicht benutzt werden, sollte man evtl. angeschlossene
BNC-Kabel aus Sicherheitsgründen entfernen.
Zur sicheren Verbindung mit den Betriebsspannungen müssen die Module bis zum Anschlag
eingeschoben werden. Solange dies nicht der
Fall ist, besteht keine Schutzleiterverbindung
zum Gehäuse des Modules (Büschelstecker
oberhalb der Steckerleiste im Grundgerät). In
diesem Fall darf kein Mess-Signal an die Buchsen des Modules gelegt werden.
Allgemein gilt: Vor dem Anlegen des Mess-Signales muss das Modul eingeschaltet und funktionstüchtig sein. Ist ein Fehler am Messgerät erkennbar, dürfen keine weiteren Messungen
durchgeführt werden. Vor dem Ausschalten des
Moduls oder bei einem Modulwechsel ist vorher
das Gerät vom Messkreis zu trennen.
Das Auftrennen der Schutzkontaktverbindung innerhalb oder außer-
halb des Gerätes ist unzulässig!
Beim Anlegen von berührungsgefährlichen
Spannungen an die Eingangsbuchsen INPUT
müssen alle diesbezüglichen Sicherheitsvorschriften beachtet werden!
Gleichspannung ist erdfrei zu machen!
Wechselspannung ist mit einem Schutztrenntrafo erdfrei zu machen!
Vor dem Abziehen der Sicherheitsstecker an
INPUT ist sicherzustellen, dass diese spannungsfrei sind. Ansonsten besteht Unfallgefahr, im schlimmsten Fall Lebensgefahr!
Werden Geräte der Schutzklasse I an OUTPUT angeschlossen, ist der Schutzleiter PE
am Prüfling separat anzuschließen. Wird dies
nicht beachtet, besteht Lebensgefahr!
Das Gerät darf nur von Fachpersonal geöffnet werden. Zuvor ist es spannungsfrei zu
schalten!
Änderungen vorbehalten
9
Messgrundlagen
Messgrundlagen
û
0
Verwendete Abkürzungen und Zeichen
W Wirkleistung P
VA Scheinleistung S
var Blindleistung Q
u(t) Spannung Momentanwert
u²(t) Spannung quadratischer Mittelwert
IuI Spannung Gleichrichtwert
U
eff
û Spannung Spitzenwert
I
eff
î Strom Spitzenwert
ϕ Phasenverschiebung (Phi) zwischen
cos ϕ Leistungsfaktor bei sinusförmigen
PF Leistungsfaktor (power factor) bei
Spannung Effektivwert
Strom Effektivwert
U und I
Größen
nichtsinusförmigen Größen
Arithmetischer Mittelwert
T
1
= ––
x
(t)
Der arithmetische Mittelwert eines periodischen
Signals ist der gemittelte Wert aller Funktionswerte, die innerhalb einer Periode T vorkommen.
Der Mittelwert eines Signals entspricht dem
Gleichanteil.
– Ist der Mittelwert = 0 , liegt ein reines
Wechselsignal vor.
– Für Gleichgrößen ist der Mittelwert =
Augenblickswert.
– Für Mischsignale entspricht der Mittelwert
dem Gleichanteil
∫|x
T
|· dt
(t)
0
IuI
0
Bei einer sinusförmigen Wechselspannung
u(t) = û sin
fache (0,637fache) des Scheitelwertes.
IuI =
ωt ist der Gleichrichtwert das 2/π-
T
12
––
∫|û sin ωt| dt =
T
0
––
û = 0,637û
π
Effektivwert
Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals
entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.
2
=
x
(t)
Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X
Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie
bei Gleichspannungssignalen die selben Formeln
zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc
verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root
Mean Square) definiert. Der Effektivwert eines
Wechselsignals erzeugt den selben Effekt wie ein
entsprechend großes Gleichsignal.
x
eff
eff
=
T
1
––
T
2
∫x
dt
(t)
0
T
1
––
∫x
T
(t)
0
2
dt
t
t
Gleichrichtwert
T
|x| =
Der Gleichrichtwert ist das arithmetische Mittel
der Beträge der Augenblickswerte. Die Beträge
der Augenblickswerte ergeben sich durch Gleichrichtung des Signals. Der Gleichrichtwert wird
berechnet durch das Integral über eine Periode
von Beträgen der Spannungs- oder Stromwerte.
10
1
––
∫|x
T
Änderungen vorbehalten
||dt
(t)
0
Beispiel:
Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspannung von 230 V
tung auf und leuchtet genauso hell, wie eine
Glühlampe versorgt mit einer Gleichspannung
von 230V-.
Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t)
= û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache
(0,707-fache) des Scheitelwertes.
T
1û
U =
––
∫
T
0
, nimmt die gleiche Leis-
eff
(û sinωt)2 dt =
––
2
= 0,707û
STOP
STOP
Messgrundlagen
U
eff
0
u(t)
Formfaktor
Wird der vom Messgerät ermittelte Gleichrichtwert mit dem Formfaktor des Mess-Signals multipliziert, ergibt sich der Effektivwert des Signals.
Der Formfaktor eines Signals ermittelt sich nach
folgender Formel:
F =
U
––––
eff
Effektivwert
=
–––––––––––––––
IuI Gleichrichtwert
Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen
beträgt der Formfaktor:
π
––––
2√2
= 1,11
TiPP
F =
Crestfaktor
Der Crestfaktor (auch Scheitelfaktor genannt)
beschreibt, um welchen Faktor die Amplitude
(Spitzenwert) eines Signals größer ist als der
Effektivwert. Er ist wichtig bei der Messung von
impulsförmigen Größen.
C =
Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen
beträgt das Verhältnis:
TiPP
sind die ermittelten Messwerte ungenau, da das
Messgerät übersteuert wird.
Die Genauigkeit des berechneten Effektivwertes ist
abhängig vom Crestfaktor und verschlechtert sich
mit höherem Crestfaktor des Messsignals. Die
Angabe des maximal zulässigen Crestfaktors
(techn. Daten) bezieht sich auf das Messbereichende. Wird nur ein Teil des Messbereiches genutzt
(z.B. 230 V im 500 V Bereich), darf der Crestfaktor
größer sein.
√2 = 1,414
Wird bei einem Messgerät der maximal
zulässige Crestfaktor überschritten,
û Spitzenwert
––––
= –––––––––––––––
U
eff
Effektivwert
2
u (t)
Formfaktoren
t
C = Crestfaktor / F = Formfaktor
CF
π
2 = 1,11
2
2
π
2 = 1,11
2
2
π
2 = 1,57
2
2
3 = 1,15
3
Leistung
Die Leistung von Gleichgrößen (Gleichstrom,
Gleichspannung) ist das Produkt von Strom und
Spannung.
Bei der Wechselstromleistung muss zusätzlich
zu Strom und Spannung auch die Kurvenform
und die Phasenlage berücksichtigt werden. Bei
sinusförmigen Wechselgrößen (Strom, Spannung) und bekannter Phasenverschiebung, lässt
sich die Leistung leicht berechnen. Schwieriger
wird es, wenn es sich um nichtsinusförmige
Wechselgrößen handelt.
Mit dem Leistungsmessgerät lässt sich der Mittelwert der augenblicklichen Leistung unabhängig von
der Kurvenform messen. Voraussetzung hierfür ist,
dass die bezüglich Crestfaktor und Frequenz spezifizierten Grenzen nicht überschritten werden.
Wirkleistung (Einheit Watt, Kurzzeichen P)
Induktivitäten oder Kapazitäten der Quelle führen zu Phasenverschiebungen zwischen Strom
und Spannung; das gilt auch für Lasten mit induktiven bzw. kapazitiven Anteilen. Betrifft es die
Quelle und die Last, erfolgt eine gegenseitige Beeinflussung. Die Wirkleistung errechnet sich aus
der effektiven Spannung und dem Wirkstrom. Im
Zeigerdiagramm ist der Wirkstrom die Stromkomponente mit der selben Richtung wie die
Spannung.
Wenn: P = Wirkleistung
U
= Spannung Effektivwert
eff
I
= Strom Effektivwert
eff
ϕ = Phasenverschiebung zwischen
= U und I
Änderungen vorbehalten
11
STOP
STOP
STOP
Messgrundlagen
u
i
û
ϕ
î
ω
ϕ
ωt
I cos ϕ
I
ergibt sich für die Wirkleistung
P = U
eff
· I
· cosϕ
eff
Der Ausdruck cosϕ wird als Leistungsfaktor bezeichnet.
Die Momentanleistung ist die Leistung
zum Zeitpunkt (t) und errechnet sich aus
dem Produkt des Stromes und der Span-
TiPP
nung zum Zeitpunkt (t).
p
= i
· u
(t)
(t)
(t)
bei Sinus gilt:
p
= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt
(t)
komponente senkrecht
zur Spannung.
(var = Volt Ampere réactif)
Wenn:
U
Q = Blindleistung
U
= Spannung Effektivwert
eff
I
= Strom Effektivwert
eff
ϕ = Phasenverschiebung
= zwischen U und I
ergibt sich für die Blindleistung
Q = U
eff
· I
· sinϕ
eff
Blindströme belasten das Stromversorgungsnetz. Um die Blindleistung zu senken, muss der Phasenwinkel
ϕ verklei-
nert werden. Da Transformatoren, Motoren, etc. das Stromversorgungsnetz
induktiv belasten, werden zusätzliche
kapazitive Widerstände (Kondensatoren)
zugeschaltet. Diese kompensieren den in-
TiPP
duktiven Blindstrom.
Beispiel für Leistung mit Blindanteil
Bei Gleichgrößen sind Augenblickswerte von
Strom und Spannung zeitlich konstant. Folglich
ist auch die Leistung konstant.
Die effektive Leistung, die sogenannte Wirkleistung,
ist der zeitliche arithmetische Mittelwert der
Momentanleistung. Wird über eine Periodendauer
integriert und durch die Periodendauer dividiert,
ergibt sich die Formel für die Wirkleistung.
T
1
––
P =
P = ––––––––––––––
∫î sin ωt · û sin (ωt + ϕ) dt
T
0
î · û · cos ϕ
2
TiPP
P = U
Das Maximum des Leistungsfaktors cos
= 1 ergibt sich bei einer Phasenverschiebung von
Wechselstromkreis ohne Blindwiderstand
erreicht. In einem Wechselstromkreis mit
einem idealen Blindwiderstand beträgt
die Phasenverschiebung
Leistungsfaktor cos
strom bewirkt dann keine Wirkleistung.
· I
eff
· cos ϕ
eff
ϕ = 0°. Diese wird nur in einem
ϕ = 90°. Der
ϕ = 0. Der Wechsel-
ϕ
Im Gegensatz dazu folgt der Augenblickswert von
Misch- und Wechselgrößen zeitlichen Änderungen
nach Betrag (Höhe) und Vorzeichen (Polarität).
Ohne Phasenverschiebung liegt immer die gleiche
Polarität von Strom und Spannung vor. Das Produkt von Strom x Spannung ist immer positiv und
die Leistung wird an der Last vollständig in Energie umgewandelt. Ist im Wechselstromkreis ein
Blindanteil vorhanden, ergibt sich eine Phasenverschiebung von Strom und Spannung. Während der
Augenblickswerte, in denen das Produkt von Strom
und Spannung negativ ist, nimmt die Last (induktiv
oder kapazitiv) keine Leistung auf. Dennoch belastet diese sogenannte Blindleistung das Netz.
Blindleistung
(Einheit var, Kurzzeichen Q)
Die Blindleistung errechnet sich aus der effektiven Spannung und dem Blindstrom. Im Zeigerdiagramm ist der Blindstrom die Strom-
12
Änderungen vorbehalten
STOP
Scheinleistung
(Einheit Voltampere, Kurzzeichen VA)
Werden die in einem Wechselstromkreis gemessenen Werte von Spannung
und Strom multipliziert, ergibt das stets
die Scheinleistung. Die Scheinleistung
ist die geometrische Summe von Wirkleistung und Blindleistung.
Wenn:
S = Scheinleistung
P = Wirkleistung
Q = Blindleistung
U
= Spannung Effektivwert
eff
I
= Strom Effektivwert
eff
Messgrundlagen
ergibt sich für die Scheinleistung:
P
2
= U
eff
x J
eff
S = P2 + Q
Leistungsfaktor
Der Leistungsfaktor PF (power factor)
errechnet sich nach der Formel:
PF =
––––
S
PF = Leistungsfaktor
S = Scheinleistung
P = Wirkleistung
û = Spannung Spitzenwert
î = Strom Spitzenwert
Nur für sinusförmige Ströme
und Spannungen gilt:
TiPP
Ist zum Beispiel der Strom rechteckförmig und die Spannung sinusförmig,
errechnet sich der Leistungsfaktor aus
dem Verhältnis von Wirkleistung zu
Scheinleistung. Auch hier lässt sich eine
Blindleistung bestimmen. Aufgrund dessen, dass
der Strom eine andere Kurvenform besitzt als die
Spannung, nennt man diese Blindleistung auch
Verzerrungsblindleistung.
PF = cos
ϕ
û = 325,00 V; î = 12,25 A
(vgl. nebenstehende Zeichnung)
Änderungen vorbehalten
13
Gerätekonzept und Inbetriebnahme
Gerätekonzept und Inbetriebnahme
Gerätekonzept
Das HM8015 misst je einmal die Spannung mit
einem Echteffektivwertwandler und den Strom
mit einem Echteffektivwertwandler. Die Momentanleistung wird mit einem Analogmultiplizierer
ermittelt. Die Spannung und der Strom zum Zeitpunkt (t) werden gemessen und multipliziert. Die
Wirkleistung wird dann durch Integration der
Momentanleistung über eine Periode T gebildet.
Alle weiteren Werte werden berechnet.
Die Scheinleistung S ergibt sich durch die Multiplikation der gemessenen Effektivspannung mit
dem Effektivstrom.
S= U
eff
· I
eff
transformatoren der Schutzklasse 2
– Keine sichtbaren Beschädigungen am Gerät
– Keine Beschädigungen an der Anschluss-
leitung
– Keine losen Teile im Gerät
Einschalten des HM8015
Nach dem Einschalten erscheint der Gerätetyp
„HM8015“ und dann die Versionsnummer der
Firmware (z.B. „1.01) auf dem Display. Das Gerät schaltet in den Modus „Wirkleistung“, die LED
„WATT“
Gerät in den kleinstmöglichen Strom- bzw.
Spannungsbereich, d.h. wenn kein Signal an den
INPUT – Buchsen anliegt, in den kleinsten Messbereich.
leuchtet. Anschließend wechselt das
Bitte beachten Sie die Sicherheitshinweise
auf Seite 17!
Die Blindleistung berechnet sich aus der Quadratwurzel von Scheinleistung minus Wirkleistung.
Q = S2 – P
Der Leistungsfaktor PF wird aus dem Quotienten von Wirkleistung und Scheinleistung berechnet. Dies hat den Vorteil, dass der „richtige“
Leistungsfaktor angezeigt wird. Würde über eine
Phasenwinkelmessung der cosϕ bestimmt, ist
der angezeigte Wert des Leistungsfaktors bei
verzerrten Signalen falsch. Dies ist der Fall bei
Schaltnetzteilen, Phasenanschnittsteuerungen,
Gleichrichterschaltungen, etc.
2
Inbetriebnahme
Achtung Bedienungsanleitung beachten
Beachten Sie bitte besonders bei der ersten Inbetriebnahme des Gerätes folgende Punkte:
– Der Netzspannungsumschalter am Grund-
gerät HM8001-2 ist auf die verfügbare Netzspannung eingestellt und die richtigen Sicherungen befinden sich im Sicherungshalter
des Kaltgeräteeinbausteckers .
– Vorschriftsmäßiger Anschluss an Schutz-
kontaktsteckdose oder Schutz-Trenn-
14
Änderungen vorbehalten
Bedienungselemente HM8015
POWERMETER HM8015
FUNCTION
PFVAVarWATTAMPVOLT
Made in Germany
VOLT AMP
300 10
150 1.6
50 0.16
INPUT
max
300 Vp
Instruments
F
max
300
Vp
F
OUTPUT
CAT
1 2 3 6 4 5
Der Messwiderstand wird durch zwei nicht
Bedienungselemente HM8015
von außen zugänglichen Sicherungen geschützt.
!
II
Anzeige (7-Segment LEDs)
Die digitale Messwertanzeige gibt den Messwert mit einer Auflösung von 5 Stellen
wieder. Der Messwert wird komma- und vorzeichenrichtig angezeigt.
FUNCTION – LEDs
Die LEDs zeigen die aktuelle Messfunktion
an. Die Auswahl erfolgt mit den Drucktasen
und
und
Drucktasten zur Auswahl der Messfunktion
(VOLT, AMP, WATT, Var, VA, PF). Die aktuelle
Messfunktion wird mit den FUNCTION–LEDs
angezeigt.
INPUT
OUTPUT
Eingangs- und Ausgangsbuchsen
(4mm Sicherheitsbuchse)
Bereichs-LEDs
Bereichsindikatoren für Spannung VOLT
(50 V, 150 V und 300 V) und Strom (0.16 A,
1.6 A und 10 A). Die Bereichswahl erfolgt automatisch.
Der Messkreis des Powermeters ist nicht mit
Erde (Schutzleiter, PE) verbunden! Die beiden linken Buchsen sind mit INPUT gekennzeichnet und werden mit der Stromversorgung für den Prüfling verbunden. Der Prüfling selbst wird an die beiden rechten Buchsen OUTPUT angeschlossen.
Änderungen vorbehalten
15
STOP
STOP
Messungen
Messungen
Mit dem HM8015 sind die folgenden Messungen
möglich:
Spannung VOLT
Der Effektivwert der am Messkreis anliegenden
Spannung wird mit einem Echtwerteffektivwandler gemessen und im Display
Die Bereichswahl erfolgt automatisch, der Messbereich wird von den Bereichsindikatoren
gezeigt.
Strom AMP
Der Effektivwert des im Messkreis fließenden
Stroms wird mit einem Echtwerteffektivwandler
gemessen und im Display
Bereichswahl erfolgt automatisch, der Messbereich wird von den Bereichsindikatoren
gezeigt.
Wirkleistung WATT
Messung der Wirkleistung P, die sich aus Integration der Momentanleistung (Produkt aus
Momentanwert der Spannung und des Stroms)
über eine Periode und Division durch die Periodendauer T errechnet. Die Bereichswahl erfolgt
automatisch, der jeweilige Messbereich von
Strom und Spannung wird von den Bereichsindikatoren
angezeigt.
Blindleistung Var
Messung der Blindleistung Q, die sich aus der
effektiven Spannung und dem Wirkstrom errechnet. Die Blindleistung wird sowohl bei kapazitiven Lasten als auch bei induktiven Lasten als positiver Wert (ohne Vorzeichen) angezeigt. Die
Bereichswahl erfolgt automatisch, der jeweilige
Messbereich von Strom und Spannung wird von
den Bereichsindikatoren
angezeigt.
Die Blindleistungsanzeige zeigt auch dann
korrekte Werte an, wenn Strom und Spannung nicht sinusförmig sind. Da die
Scheinleistung (U
x I
) und die Wirkleis-
eff
eff
tung (arithmetischer Mittelwert von u
i
) unabhängig von der Kurvenform sind,
(t)
kann die Blindleistung aus diesen Mess-
TiPP
werten errechnet werden.
angezeigt.
an-
angezeigt. Die
an-
x
(t)
Scheinleistung V
A
Messung der Scheinleistung VA, die sich aus der
Multiplikation der im Wechselstromkreis gemessenen Effektivwerte von Strom und Spannung
errechnet. Die Scheinleistung ist die geometrische Summe aus Blind- und Wirkleistung.
Die Bereichswahl erfolgt automatisch, der jeweilige Messbereich von Strom und Spannung wird
von den Bereichsindikatoren
angezeigt.
Leistungsfaktor PF
Mit dieser Messfunktion wird der Leistungsfaktor
PF (engl.: power factor) gemessen. Mit dem Aufruf dieser Funktion leuchtet die zugeordnete LED
PF
und das Display zeigt das Verhältnis
von Wirkleistung zu Scheinleistung an.
Die Bereichswahl erfolgt automatisch, der jeweilige Messbereich von Strom und Spannung wird
von den Bereichsindikatoren
angezeigt.
Mit dem Powermeter lässt sich der Mittelwert
der augenblicklichen Leistung unabhängig von
der Kurvenform messen. Voraussetzung hierfür
ist, dass die bezüglich Crestfaktor und Frequenz
spezifizierten Grenzen nicht überschritten werden.
Nur bei Wechselgrößen mit ausrei-
chend großem Effektivwert von Strom
und Spannung wird ein Wert für PF angezeigt.
Liegt Gleichstrom/Gleichspannung vor oder
sind die Effektivwerte von Strom und Spannung
<1/10 des Messbereichs werden 4 waagrechte
Striche angezeigt.
Für echte sinusförmige Verläufe der
Messgrößen Strom und Spannung kann
man mit dem Leistungsfaktor PF auch die
Phasenverschiebung ϕ bestimmen.
Für sinusförmige Ströme und Spannungen gilt: PF = cos ϕ
Sind Strom und/oder Spannung verzerrt,
gilt diese Beziehung nicht, da die Verzerrungsblindleistung zu berücksichtigen
TiPP
ist.
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Änderungen vorbehalten
Sicherheitshinweise
STOP
Bitte beachten Sie nachfolgend aufgeführte
Sicherheitshinweise!
Beim Anlegen von berührungsgefährlichen Spannungen an die Eingangsbuchsen INPUT
züglichen Sicherheitsvorschriften beachtet werden!
Gleichspannung ist erdfrei zu machen!
Wechselspannung ist mit einem Schutztrenntrafo erdfrei zu machen!
Achtung!
Spannungen, die einen der folgenden
Werte überschreiten, werden als berührungsgefährlich angesehen:
1. 30 Volt Effektivwert
2. 42,4 Volt Spitzenwert
3. 60 Volt Gleichspannung
Das Anlegen höherer Spannungen darf
nur durch Fachkräfte erfolgen, die mit den
damit verbundenen Gefahren vertraut
sind!
Die diesbezüglichen Sicherheitsvorschriften sind unbedingt zu beachten!
müssen alle diesbe-
Sicherheitshinweise
Die beiden oberen Buchsen (rot) sind
galvanisch miteinander verbunden
(0
). Zwischen den beiden oberen Buchsen darf
deshalb keine Spannung angelegt werden
(Kurzschlussgefahr)!
Der Messwiderstand befindet sich im Gerät zwischen den unteren Buchsen (blau, schwarz).
Auch zwischen diesen Buchsen darf keine Spannung angelegt werden (Kurzschlussgefahr)!
Messkreissicherung
Der Messkreis des HM8015 ist durch 2 Sicherungen geschützt. Diese Messkreissicherungen sind
nicht von außen zugänglich. Ein Auswechseln
durch den Kunden ist nicht vorgesehen. Sollte
eine dieser Sicherungen ausfallen, liegt ein
Reparaturfall vor.
STOP
Vor dem Abziehen der Sicherheitsstecker
an INPUT
diese spannungsfrei sind. Ansonsten besteht Unfallgefahr, im schlimmsten Fall
Lebensgefahr!
Werden Geräte der Schutzklasse I an
OUTPUT
Trenntrafo versorgt, ist der Schutzleiter
PE am Prüfling separat anzuschließen.
Wird dies nicht beachtet, besteht Lebensgefahr!
Die Sicherheitsstecker können durch
hohe Ströme heiß werden!
Die zwischen den beiden INPUT-Buchsen
maximal zulässige Spannung beträgt 300
Volt. Bezogen auf das Bezugspotential des
Gerätes (Masseanschluss = Schutzleiteranschluss PE), darf an keiner der beiden
INPUT-Buchsen der Spitzenwert der
Spannung größer als 500 V sein.
ist sicherzustellen dass
angeschlossen und ohne
Änderungen vorbehalten
17
General information
General information
regarding the CE marking
HAMEG instruments fulfill the regulations of the
EMC directive. The conformity test made by HAMEG
is based on the actual generic and pro-duct
standards. In cases where different limit values are
applicable, HAMEG applies the strictest standard.
For emission the limits for residential, commercial
and light industry are applied. Regarding the
immunity (susceptibility) the limits for industrial
environment have been used.
The measuring and data lines of the instrument
have much influence on emission and immunity
and therefore on meeting the acceptance limits.
For different applications the lines and/or cables
used may be different. For measurement operation
the following hints and conditions regarding
emission and immunity should be observed:
1. Data cables
For the connection between instruments resp. their
interfaces and external devices, (computer, printer
etc.) sufficiently screened cables must be used.
This will not cause damage or put the instrument
out of operation. Small deviations of the measuring value (reading) exceeding the instru-ment's
specifications may result from such conditions in
some cases.
HAMEG GmbH
Maximum cable length of data lines must not
exceed 3 m. The manual may specify shorter
lengths. If several interface connectors are
provided only one of them may be used at any time.
Basically interconnections must have a double
screening. For IEEE-bus purposes the double
screened cables HZ72S and HZ72L from HAMEG
are suitable.
2. Signal cables
Basically test leads for signal interconnection
between test point and instrument should be as
short as possible. Without instruction in the manual
for a shorter length, signal lines must be less than
3 meters long.
Signal lines must be screened (coaxial cable RG58/U). A proper ground connection is required.
In combination with signal generators double
screened cables (RG223/U, RG214/U) must be
used.
3. Influence on measuring instruments.
In the presence of strong high frequency electric
or magnetic fields, even with careful setup of the
measuring equipment an influence can not be
excluded.
18
Subject to change without notice
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