Rohde&Schwarz HM8115-2 User Manual

HM8115-2 8 kW Power-Meter

Benutzerhandbuch User Manual

*5800444002*

5800444002

Version 03

Test & Measurement

Benutzerhandbuch / User Manual

Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung

KONFORMITÄTSERKLÄRUNG

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

nden die für den Industriebereich geltenden Grenzwerte Anwendung.

HAMEG Instruments GmbH Industriestraße 6 · D-63533 Mainhausen

Die HAMEG Instruments GmbH bescheinigt die Konformität für das Produkt:

Bezeichnung: Leistungsmessgerät Typ: HM8115-2 mit: HO820 Option: HO880

mit den Bestimmungen des Rates der Europäischen Union zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten

betreffend elektrische Betriebsmittel zur Verwendung

z

innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen (2006/95/ EG) [LV D]

z über die elektromagnetische Verträglichkeit

(2004/108/EG) [EMCD]

z über die Beschränkung der Verwendung bestimmter

gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten (2011/65/EG) [RoHS] übereinstimmt.

Die Übereinstimmung mit LVD und EMCD wird nachgewiesen durch die Einhaltung folgender Normen:

EN 61010-1: 04/2015 EN 61326-1: 07/2013 EN 55011: 11/ 2014 EN 61000-4-2: 12/2009 EN 61000-4-3: 04/2011 EN 61000-4-4: 04/2013 EN 61000-4-5: 03/2015 EN 61000-4-6: 08/2014 EN 61000-4-11: 02/2005

Bei der Beurteilung der elektromagnetischen Verträglichkeit wurden die Störaussendungsgrenzwerte für Geräte der Klasse B sowie die Störfestigkeit für Betrieb in industriellen Bereichen zugrunde gelegt.

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:

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 IEEE-Bus Kabel ist das von HAMEG beziehbare doppelt geschirmte Kabel HZ72 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 benden.

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

Datum 8.6.2015

Unterschrift

Holger Asmussen General Manager

2

Änderungen vorbehalten

Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung

InhaltsverzeichnisAllgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung

English 23

Deutsch

Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung 2

8 kW Leistungs-Messgerät HM8115-2 4

Technische Daten 5

1 Wichtige Hinweise 6

1.1 Symbole 6

1.2 Auspacken 6

1.3 Aufstellen des Gerätes 6

1.4 Transport 6

1.5 Lagerung 6

1.6 Sicherheitshinweise 6

1.7 Gewährleistung und Reparatur 7

1.8 Bestimmungsgemäßer Betrieb 7

1.9 Wartung 7

1.10 Netzspannungsumschaltung 7

1.11 Sicherungswechsel der Gerätesicherung 7

2 Bezeichnung der Bedienelemente 8

3 Messgrundlagen 9

3.1 Arithmetischer Mittelwert 9

3.2 Gleichrichtwert 9

3.3 Effektivwert 9

3.4 Formfaktor 9

3.5 Crestfaktor 9

3.6 Leistung 10

3.7 Leistungsfaktor 11

4 Gerätekonzept des HM8115-2 12

5 Einführung in die Bedienung des HM8115-2 12

6 Bedienelemente und Anzeigen 12

7 Schnittstellen 18

8 Befehlsliste der Gerätesoftware 19

9 Software 20

9.1 Installation 20

9.2 Das Programm 20

9.3 Deinstallation 20

10 Stichwortverzeichnis 21

Änderungen vorbehalten

3

HM8115-2

8kW Leistungs-Messgerät

HM8115-2

8 kW Leistungsmessgerät HM8115-2

HM8115-2

R Großer Leistungsmessbereich 1 mW…8 kW R Spannungsmessung 100 mV…500 V, Strommessung 1 mA…16 A R Frequenzbereich DC…1 kHz R Simultane Anzeige von Spannung, Strom und Leistung R Messung von Schein-, Wirk- und Blindleistung R Anzeige des Leistungsfaktors R Automatische Messbereichswahl, einfachste Bedienung R Monitorausgang (BNC) zur Ausgabe der Momentanleistung R Für Messungen an Frequenzumrichtern geeignet R Software zur Steuerung und Messdatenerfassung inklusive R Galvanisch getrennte USB/RS-232 Dual-Schnittstelle,

optional IEEE-488 (GPIB)

8kW Leistungs-Messgerät

HM8115-2

8kW Leistungs-Messgerät

HM8115-2

Adapter HZ815

Effektivwert

Wirkleistung

 Großer Leistungsmessbereich 1 mW…8 kW  Spannungsmessung 100 mV…500 V, Strommessung 1 mA…16 A  Frequenzbereich DC…1 kHz  Simultane Anzeige von Spannung, Strom und Leistung  Messung von Schein-, Wirk- und Blindleistung  Anzeige des Leistungsfaktors  Automatische Messbereichswahl, einfachste Bedienung  Monitorausgang (BNC) zur Ausgabe der Momentanleistung  Für Messungen an Frequenzumrichtern geeignet  Software zur Steuerung und Messdatenerfassung inklusive  Galvanisch getrennte USB/RS-232 Dual-Schnittstelle,

optional IEEE-488 (GPIB)

8 kW Leistungs-Messgerät HM8115-2

4

Änderungen vorbehalten

8 kW Leistungs-Messgerät HM8115-2

Alle Angaben bei 23 °C nach einer Aufwärmzeit von 30 Minuten.

Spannung Echteffektivwert (AC + DC)

Messbereiche: 50 V 150 V 500 V Auflösung: 0,1 V 1 V 1 V Genauigkeit: 20 Hz…1 kHz: ±(0,4 % + 5 Digit)

Eingangsimpedanz: 1 MΩ II 100 pF Crestfaktor: max. 3,5 am Messbereichsende Eingangsschutz: max. 500 V

Strom Echteffektivwert (AC + DC)

Messbereiche: 160 mA 1,6 A 16 A Auflösung: 1 mA 1 mA 10 mA Genauigkeit: 20 Hz…1 kHz: ±(0,4 % + 5 Digit)

Crestfaktor: max. 4 am Messbereichende Eingangsschutz Input: Sicherung 16 A Superflink (FF), 6,3 x 32 mm

Wirkleistung

Der Messbereich ergibt sich aus dem Produkt des eingestellten Strombzw. Spannungsmessbereichs.

Messbereiche: 8 W 24 W 80 W 240 W 800 W 2400 W 8000 W Auflösung: 1 mW 10 mW 10 mW 100 mW 100 mW 1 W 1 W Genauigkeit: 20 Hz…1 kHz: ±(0,8 % + 10 Digit)

Anzeige: 4stellig, 7-Segment LED

Blindleistung

Messbereiche: 8 var 24 var 80 var 240/800 var 2400/8000 var Auflösung: 10 mvar 100 mvar 100 mvar 1 var 1 var Genauigkeit: 20…400 Hz: ±(2,5 % + 10 Digit + 0,02 x P)

Anzeige: 4-stellig, 7-Segment LED

Scheinleistung

Messbereiche: 8 VA 24 VA 80 VA 240/800 VA 2400/8000 VA Auflösung: 1 mVA 10 mVA 10 mVA 100 mVA 1 VA Genauigkeit: 20 Hz…1 kHz: ±(0,8 % + 5 Digit) Anzeige: 4-stellig, 7-Segment LED

DC: ±(0,6 % + 5 Digit)

S

DC: ±(0,6 % + 5 Digit)

DC: ±(0,8 % + 10 Digit)

P = Wirkleistung

Bedienung/Anzeigen

Messfunktionen: Spannung, Strom, Leistung, Leistungs-

faktor

Messbereichswahl: automatisch/manuell Überlaufanzeige: optisch, akustisch Anzeigeauflösung:

Spannung 3-stellig, 7-Segment LED Strom 4-stellig, 7-Segment LED Leistung 4-stellig, 7-Segment LED Leistungsfaktor 3-stellig, 7-Segment LED

Schnittstelle

Schnittstelle: Dual-Schnittstelle USB/RS-232 HO820,

IEEE-488 (GPIB) (optional)

Anschluss RS-232: D-Sub-Buchse (galvanische Trennung

v. Messkreis und Monitorausgang)

Protokoll: Xon/Xoff Übertragungsraten: 9600 Baud Funktionen: Steuerung/Datenabfrage

Verschiedenes

Schutzart: Schutzklasse I (EN 61010-1) Netzanschluss: 115/230 V ±10 %, 50…60 Hz, CAT II Leistungsaufnahme: ca. 15 W bei 50 Hz Arbeitstemperatur: +5…+40 °C Lagertemperatur: -20…+70 °C Rel. Luftfeuchtigkeit: 5…80 % (ohne Kondensation) Abmessungen (B x H x T): 285 x 75 x 365 mm Gewicht: ca. 4 kg

Im Lieferumfang enthalten: Netzkabel, Bedienungsanleitung, CD, Software Empfohlenes Zubehör:

HO880 IEEE-488 (GPIB) Schnittstelle, galvanisch getrennt HZ10S 5 x Silikon-Messleitung (Schwarz) HZ10R 5 x Silikon-Messleitung (Rot) HZ10B 5 x Silikon-Messleitung (Blau) HZ13 Schnittstellenkabel (USB) 1,8 m HZ14 Schnittstellenkabel (seriell) 1:1

HZ33 Messkabel 50 Ω, (BNC/BNC), 0,5 m HZ34 Messkabel 50 Ω, (BNC/BNC), 1,0 m

HZ42 19" Einbausatz 2HE HZ72 IEEE-488 (GPIB) Schnittstellenkabel 2 m HZ815 Netzadapter

Leistungsfaktor

Anzeige: 0,00…+1,00 Genauigkeit: 50…60 Hz: ±(2 % + 3 Digit) (Sinuskurve)

Spannung und Strom >1/10 v. Messbereich

Monitorausgang (analog)

Anschluss: BNC-Buchse (galvanische Trennung

v. Messkreis und RS-232 Schnittstelle)

Bezugspotenzial: Schutzleiteranschluss Pegel: 1 V Genauigkeit: typ. 5 %

bei Bereichende (2.400/8.000 Digit)

AC

Ausgangsimpedanz: ca. 10 kΩ Bandbreite: DC…1 kHz Fremdspannungsschutz: ±30 V

Technische Daten

Änderungen vorbehalten

5

Wichtige Hinweise

1 Wichtige Hinweise

1.1 Symbole

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

Symbol 1: Achtung - Bedienungsanleitung beachten Symbol 2: Vorsicht Hochspannung Symbol 3: Masseanschluss Symbol 4: Hinweis – unbedingt beachten Symbol 5: Tipp! – Interessante Info zur Anwendung Symbol 6: Stop! – Gefahr für das Gerät

1.2 Auspacken

Prüfen Sie beim Auspacken den Packungsinhalt auf Vollständigkeit. Ist der Netzspannungsumschalter entsprechend der vorhandenen Netzversorgung eingestellt? 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 genommen werden.

1.3 Aufstellen des Gerätes

Das Gerät kann in zwei verschiedenen Positionen aufgestellt werden: Die vorderen Gerätefüße werden wie in Bild 1 aufgeklappt. Die Gerätefront zeigt dann leicht nach oben. (Neigung etwa 10°).

1.4 Transport

Bewahren Sie bitte den Originalkarton für einen eventuell späteren Transport auf. Transportschäden aufgrund einer mangelhaften Verpackung sind von der Gewährleistung ausgeschlossen.

1.5 Lagerung

Die Lagerung des Gerätes muss in trockenen, geschlossenen Räumen erfolgen. Wurde das Gerät bei extremen Temperaturen transportiert, sollte vor dem Einschalten eine Zeit von mindestens 2 Stunden für die Akklimatisierung des Gerätes eingehalten werden.

1.6 Sicherheitshinweise

Diese Gerät ist gemäß VDE0411 Teil1, 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. Um diesen Zustand zu erhalten und einen gefahrlosen Betrieb sicherzustellen, muss der Anwender die Hinweise und Warnvermerke, in dieser Bedienungsanleitung, beachten. Das Gerät entspricht der Schutzklasse 1, somit sind alle Gehäuse- und Chassisteile mit dem Netzschutzleiter verbunden. Das Gerät darf aus Sicherheitsgründen nur an vorschriftsmäßigen Schutzkontaktsteckdosen oder an Schutz-Trenntransformatoren der Schutzklasse 2 betrieben werden.

Sind Zweifel an der Funktion oder Sicherheit der Netzsteckdosen aufgetreten, so sind die Steckdosen nach DIN VDE0100,Teil 610, zu prüfen.

Bild 1

Bild 2

Bild 3

Bleiben die vorderen Gerätefüße eingeklappt, wie in Bild 2, lässt sich das Gerät mit vielen weiteren Geräten von HAMEG sicher stapeln. Werden mehrere Geräte aufeinander gestellt sitzen die eingeklappten Gerätefüße in den Arretierungen des darunter liegenden Gerätes und sind gegen unbeabsichtigtes Verrutschen gesichert. (Bild 3). Es sollte darauf geachtet werden, dass nicht mehr als drei bis vier Geräte übereinander gestapelt werden. Ein zu hoher Geräteturm kann instabil werden und auch die Wärmeentwicklung kann bei gleichzeitigem Betrieb aller Geräte, zu groß werden.

Das Auftrennen der Schutzkontaktverbindung innerhalb oder außerhalb des Gerätes ist unzulässig!

Beim Anlegen von berührungsgefährlichen Spannungen an die Eingangsbuchsen INPUT alle diesbezüglichen Sicherheitsvorschriften beachtet werden! Gleichspannung ist erdfrei zu machen! Wechselspannung ist mit einem Schutztrenntrafo erdfrei zu machen!

Vor dem Abziehen der Sicherheitsstecker am

12

INPUT frei sind. Ansonsten besteht Unfallgefahr, im schlimmsten Fall Lebensgefahr!

Werden Geräte der Schutzklasse I an OUTPUT angeschlossen, ist der Schutzleiter PE am Prüing separat anzuschließen. Wird dies nicht beachtet, besteht Lebensgefahr!

Bei Strömen > 10 A ist nur eine maximale Betriebsdauer von 15 Minuten zulässig!

Die Sicherheitsstecker können durch hohe Ströme heiß werden!

– Der Netzspannungsumschalter muss entsprechend der

vorhandenen Netzversorgung eingestellt sein.

– Das Öffnen des Gerätes darf nur von einer entsprechend

ausgebildeten Fachkraft erfolgen.

– Vor dem Öffnen muss das Gerät ausgeschaltet und von allen

Stromkreisen getrennt sein.

ist sicherzustellen dass diese spannungs-

12

müssen

14

6

Änderungen vorbehalten

In folgenden Fällen ist das Gerät außer Betrieb zu setzen und gegen unabsichtlichen Betrieb zu sichern:

– Sichtbare Beschädigungen am Gerät – Beschädigungen an der Anschlussleitung – Beschädigungen am Sicherungshalter – Lose Teile im Gerät – Das Gerät arbeitet nicht mehr – Nach längerer Lagerung unter ungünstigen Verhältnissen

(z.B. im Freien oder in feuchten Räumen)

– Schwere Transportbeanspruchung

1.7 Gewährleistung und Reparatur

Nenndaten mit Toleranzangaben gelten nach einer Anwärmzeit von min. 30 Minuten, im Umgebungstemperaturbereich von 23 °C. Werte ohne Toleranzangabe sind Richtwerte eines durchschnittlichen Gerätes.

1.9 Wartung

Die Außenseite des Gerätes sollte regelmäßig mit einem weichen, nicht fasernden Staubtuch gereinigt werden.

Bevor Sie das Gerät reinigen stellen Sie bitte

sicher, dass es ausgeschaltet und von allen Spannungsversorgungen getrennt ist.

Unsere Geräte unterliegen einer strengen Qualitätskontrolle. Jedes Gerät durchläuft vor dem Verlassen der Produktion einen 10-stündigen „Burn in-Test“. Anschließend erfolgt ein umfangreicher Funktions- und Qualitätstest, bei dem alle Betriebsarten und die Einhaltung der technischen Daten geprüft werden. Die Prüfung erfolgt mit Prüfmitteln, die auf nationale Normale rückführbar kalibriert sind. Es gelten die gesetzlichen Gewährleistungsbestimmungen des Landes, in dem das Produkt erworben wurde. Bei Beanstandungen wenden Sie sich bitte an den Händler, bei dem Sie das Produkt erworben haben.

Abgleich, Auswechseln von Teilen, Wartung und Reparatur darf nur von autorisierten Fachkräften ausgeführt werden. Werden sicherheitsrelevante Teile (z.B. Netzschalter, Netztrafos oder Sicherungen) ausgewechselt, so dürfen diese nur durch Originalteile ersetzt werden. Nach jedem Austausch von sicherheitsrelevanten Teilen ist eine Sicherheitsprüfung durchzuführen (Sichtprüfung, Schutzleitertest, Isolationswiderstands-, Ableitstrommessung, Funktionstest). Damit wird sichergestellt, dass die Sicherheit des Produkts erhalten bleibt.

Das Produkt darf nur von dafür autorisiertem

Fachpersonal geöffnet werden. Vor Arbeiten am Produkt oder Öffnen des Produkts ist dieses von der Versorgungsspannung zu trennen, sonst besteht das Risiko eines elektrischen Schlages.

1.8 Bestimmungsgemäßer Betrieb

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 zulässige Umgebungstemperatur während des Betriebes reicht von +5 °C...+40 °C. Während der Lagerung oder des Transportes darf die Temperatur zwischen –20 °C und +70 °C betragen. Hat sich während des Transportes oder der Lagerung Kondenswasser gebildet, muss das Gerät ca. zwei Stunden akklimatisiert werden, bevor es in Betrieb genommen wird.

Das Gerät darf aus Sicherheitsgründen nur an vorschriftsmäßigen Schutzkontaktsteckdosen oder an Schutz-Trenntransformatoren der Schutzklasse 2 betrieben werden. Die Betriebslage ist beliebig. Eine ausreichende Luftzirkulation (Konvektionskühlung) ist jedoch zu gewährleisten. Bei Dauerbetrieb ist folglich eine horizontale oder schräge Betriebslage (vordere Gerätefüße aufgeklappt) zu bevorzugen.

Die Lüftungslöcher und die Kühlkörper des Gerätes dürfen nicht abgedeckt werden !

Keine Teile des Gerätes dürfen mit Alkohol oder

anderen Lösungsmitteln gereinigt werden!

Die Anzeige darf nur mit Wasser oder geeignetem Glasreiniger (aber nicht mit Alkohol oder Lösungsmitteln) gesäubert werden, sie ist dann noch mit einem trockenen, sauberen, fusselfreien

Tuch nachzureiben. Keinesfalls darf die Reinigungsﬂüssigkeit in

das Gerät gelangen. Die Anwendung anderer Reinigungsmittel

kann die Beschriftung oder Kunststoff- und Lackoberﬂächen

angreifen.

1.10 Netzspannungsumschaltung

Das Gerät arbeitet mit einer Netzwechselspannung von 115 V oder 230 V 50/60 Hz. Die vorhandene Netzversorgungsspannung wird mit dem Netzspannungsumschalter der Netzspannungsumschaltung ist ein Wechsel der Netzeingangssicherungen notwendig. Die Nennströme der benötigten Sicherungen sind an der Gehäuserückwand abzulesen.

eingestellt. Mit

1.11 Sicherungswechsel der Gerätesicherung

Die Netzeingangssicherungen sind von außen zugänglich. Kaltgeräteeinbaustecker und Sicherungshalter bilden eine Einheit. Das Auswechseln der Sicherung darf nur erfolgen wenn zuvor das Gerät vom Netz getrennt und das Netzkabel abgezogen wurde. Sicherungshalter und Netzkabel müssen unbeschädigt sein. Mit einem geeigneten Schraubenzieher (Klingenbreite ca. 2mm) werden die an der linken und rechten Seite des Sicherungshalters bendlichen Kunststoffarretierungen nach innen gedrückt. Der Ansatzpunkt ist am Gehäuse mit zwei schrägen Führungen markiert. Beim Entriegeln wird der Sicherungshalter durch Druckfedern nach außen gedrückt und kann entnommen werden. Die Sicherungen sind dann zugänglich und können ggf. ersetzt werden. Es ist darauf zu achten, dass die zur Seite herausstehenden Kontaktfedern nicht verbogen werden. Das Einsetzen des Sicherungshalters ist nur möglich, wenn der Führungssteg zur Buchse zeigt. Der Sicherungshalter wird gegen den Federdruck eingeschoben, bis beide Kunststoffarretierungen einrasten.

Ein Reparieren der defekten Sicherung oder das Verwenden anderer Hilfsmittel zum Überbrücken der Sicherung ist gefährlich und unzulässig. Dadurch entstandene Schäden am Gerät fallen nicht unter die Garantieleistungen.

Sicherungstype: Größe 5 x 20 mm; 250V~, C; IEC 127, Bl. III; DIN 41 662 (evtl. DIN 41 571, Bl. 3).

Netzspannung Sicherungs-Nennstrom 230 V 100 mA träge (T) 115 V 200 mA träge (T)

Änderungen vorbehalten

7

Bezeichnung der Bedienelemente

2 Bezeichnung der Bedienelemente

1 2

5

Gerätefrontseite

POWER – Netzschalter

6

3 4

7

8

9

10

11

FUNCTION Tasten – Bereichsumschalter Messfunktion

FUNCTION LED – Anzeige Messfunktion

12 14

13

VOLT Display – Spannungsanzeige

AMPERE Display – Stromanzeige

FUNCTION Display – Anzeige für Leistung u. PF (power

factor)

MONITOR – Monitorausgang

VOLT Tasten – Bereichsumschalter für Spannung

VOLT LED – Anzeige Spannungsbereich

AMPERE Tasten – Bereichsumschalter für Strom

AMPERE LED – Anzeige Strombereich

INPUT – Eingang Stromversorgung für Prüﬂing

FUSE – Sicherung für den Messkreis

OUTPUT – Ausgang zum Prüﬂing

Geräterückseite

USB/RS-232 Schnittstelle

(beim HM8115-2G: IEEE-488 GPIB)

Netzspannungsumschalter

Kaltgeräteeinbaustecker mit Netzsicherung

16 1715

8

Änderungen vorbehalten

3 Messgrundlagen

Messgrundlagen

Verwendete Abkürzungen und Zeichen

W Wirkleistung P VA Scheinleistung S var Blindleistung Q

u(t) Spannung Momentanwert u²(t) Spannung quadratischer Mittelwert IÛI Spannung Gleichrichtwert U

eff

Spannung Effektivwert

û Spannung Spitzenwert

I

eff

Strom Effektivwert

î Strom Spitzenwert

ϕ Phasenverschiebung (Phi) zwischen U und I cos ϕ Leistungsfaktor bei sinusförmigen Größen PF Leistungsfaktor (power factor) bei nichtsinusförmigen Größen

Arithmetischer Mittelwert

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleich- spannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root Mean Square) deﬁ niert. Der Effektivwert eines Wechselsi- gnals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspan- nung von 230 V

eff

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genauso hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleich- spannung von 230 V

DC

.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitel- wertes.

Messgrundlagen

_

T

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T

x

eff

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

Messgrundlagen

Verwendete Abkürzungen und Zeichen

W Wirkleistung P VA Scheinleistung S var Blindleistung Q

u(t) Spannung Momentanwert u²(t) Spannung quadratischer Mittelwert IÛI Spannung Gleichrichtwert U

eff

Spannung Effektivwert

û Spannung Spitzenwert

I

eff

Strom Effektivwert

î Strom Spitzenwert

ϕ Phasenverschiebung (Phi) zwischen U und I cos ϕ Leistungsfaktor bei sinusförmigen Größen PF Leistungsfaktor (power factor) bei nichtsinusförmigen Größen

Arithmetischer Mittelwert

Der arithmetische Mittelwert eines periodischen Signals ist der gemittelte Wert aller Funktionswerte, die innerhalb einer Per iode T vor kommen. 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 Gleichan-

teil

Gleichrichtwert

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleich- spannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root Mean Square) deﬁ niert. Der Effektivwert eines Wechselsi- gnals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspan- nung von 230 V

eff

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genauso hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleich- spannung von 230 V

DC

.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitel- wertes.

0

t

u (t)

2

U

eff

Messgrundlagen

_

1

T

x

(t)

= —

∫ x

(t)

| · dt

T

0

I_

1

T

∫

T

0

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T

x

eff

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T û

U =

—

∫ (û sin

ωt)

2

dt = — = 0,707û

T

0

2

û

t

0

t

IuI

0

Messgrundlagen

Verwendete Abkürzungen und Zeichen

W Wirkleistung P VA Scheinleistung S var Blindleistung Q

u(t) Spannung Momentanwert u²(t) Spannung quadratischer Mittelwert IÛI Spannung Gleichrichtwert U

eff

Spannung Effektivwert

û Spannung Spitzenwert

I

eff

Strom Effektivwert

î Strom Spitzenwert

ϕ Phasenverschiebung (Phi) zwischen U und I cos ϕ Leistungsfaktor bei sinusförmigen Größen PF Leistungsfaktor (power factor) bei nichtsinusförmigen Größen

Arithmetischer Mittelwert

Der arithmetische Mittelwert eines periodischen Signals ist der gemittelte Wert aller Funktionswerte, die innerhalb einer Per iode T vor kommen. 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 Gleichan-

teil

Gleichrichtwert

Der Gleichrichtwert ist das arithmetische Mittel der Beträge der Augenblickswerte. Die Beträge der Augenblickswerte er- geben sich durch Gleichrichtung des Signals. Der Gleichricht- wert wird berechnet durch das Integral über eine Periode von Beträgen der Spannungs- oder Stromwerte.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin

ωt ist

der Gleichrichtwert das 2/π-fache (0,637fache) des Scheitel- wertes. Hier Formel sinusförmiger Gleichrichtwert

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleich- spannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root Mean Square) deﬁ niert. Der Effektivwert eines Wechselsi- gnals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspan- nung von 230 V

eff

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genauso hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleich- spannung von 230 V

DC

.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitel- wertes.

Formfaktor

Wird der vom Messgerät ermittelte Gleichrichtwert mit dem Formfaktor des Messsignals multipliziert ergibt sich der Ef fek ti v wert des Signals. Der Formfaktor eines Signals ermit- telt sich nach folgender Formel:

Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt der Formfaktor:

Crestfaktor

Der Crestfaktor (auch Scheitelfaktor genannt) beschreibt um welchen Faktor die Amplitude ( Spitzenwert) eines Signals grö- ßer ist als der Effektivwer t. Er ist wichtig bei der Messung von impulsförmigen Größen.

Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt

û

t

0

t

IuI

0

t

u (t)

2

u(t)

U

eff

TiPP

Messgrundlagen

_

1

T

x

(t)

= —

∫ x

(t)

| · dt

T

0

I_

1

T

IxI

(t)

= —

∫ Ix

(t)

I · dt

T

0

π

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T

x

eff

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T û

U =

—

∫ (û sin

ωt)

2

dt = — = 0,707û

T

0

2

U

eff

Effektivwert

F = ——

= ——————————

IûI Gleichrichtwert

π

——

= 1,11

2

TiPP

û

Spitzenwert

C = ——

= ——————————

U

eff

Effektivwert

Messgrundlagen

_

T

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Messgrundlagen

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

t

u (t)

2

u(t)

U

eff

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleich- spannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root Mean Square) deﬁ niert. Der Effektivwert eines Wechselsi- gnals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspan- nung von 230 V

eff

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genauso hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleich- spannung von 230 V

DC

.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitel- wertes.

Messgrundlagen

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T

x

eff

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

T

Verwendete Abkürzungen und Zeichen

W Wirkleistung P VA Scheinleistung S var Blindleistung Q

u(t) Spannung Momentanwert u²(t) Spannung quadratischer Mittelwert IÛI Spannung Gleichrichtwert U û Spannung Spitzenwert

I î Strom Spitzenwert

ϕ Phasenverschiebung (Phi) zwischen U und I cos ϕ Leistungsfaktor bei sinusförmigen Größen PF Leistungsfaktor (power factor) bei nichtsinusförmigen Größen

Spannung Effektivwert

eff

Strom Effektivwert

eff

3.3 Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

1

2

x

= —

(t)

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

1 T

x

= —

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleichspannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektiv wert (engl. RMS – Root Mean Square) deniert. Der Effektivwert eines Wechselsignals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspannung von 230 V

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genau-

eff

so hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleichspannung von 230 V

DC

.

∫ x

0

T

(t)

∫ x

0

2

| · dt

(t)

2

| · dt

eff

3.1 Arithmetischer Mittelwert

x

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 Gleichan-

teil

1

= —

∫ x

(t)

| · dt

(t)

0

3.2 Gleichrichtwert

IxI

= —

Ix

I · dt

(t)

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.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Gleichrichtwert das 2/π-fache (0,637fache) des Scheitelwertes. Daraus ergibt sich die Formel für den sinusförmigen Gleichrichtwert:

I_

1

IuI = —

T

∫ Iû sin

0

ωtI dt = — û = 0,637û

2

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitelwertes.

1 T û

U =

—

∫ (û sin

0

2

ωt)

dt = — = 0,707û

3.4 Formfaktor

Wird der vom Messgerät ermittelte Gleichrichtwert mit dem Formfaktor des Messsignals multipliziert ergibt sich der Effektivwert des Signals. Der Formfaktor eines Signals ermittelt sich nach folgender Formel:

3.5 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.

F = ——

Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt der Formfaktor:

π

——

= 1,11

2

C = ——

Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt das Verhältnis: √2 = 1,414

U

eff

= ——————————

IûI Gleichrichtwert

û

U

eff

= ——————————

Effektivwert

Spitzenwert

2

Änderungen vorbehalten

9

eff

· I

eff

· cosϕ

Die Momentanleistung ist die Leistung zum Zeit- punkt (t) und errechnet sich aus dem Produkt des Stromes und der Spannung zum Zeitpunkt (t).

(t)

= i

(t)

· u

(t)

bei Sinus gilt:

(t)

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

I cos ϕ

ϕ

ω

U

I

ϕ

ωt

û

î

Messgrundlagen

Wird bei einem Messgerät der maximal zulässige

Crestfaktor überschritten 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 Messbereich-ende. Wird nur ein Teil des Messbereiches genutzt (z.B. 230 V im 500 V-Bereich), darf der Crestfaktor größer sein.

Formfaktoren

Crest- Formfaktor faktor

C F

2 = 1,11

2 = 1,57

3 = 1,15

3.6 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 Power Meter lässt sich der Mittelwert der augenblicklichen Leistung unabhängig von der Kurvenform messen. Voraussetzung hierfür ist, dass die bezüglich Crestfaktor und Frequenz spezizierten 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.

u

i

û

î

ω

ϕ

Icos ϕ

ϕ

ωt

U

I

ergibt sich für die Wirkleistung

2

P = U

π

2

Der Ausdruck cosϕ wird als Leistungsfaktor bezeichnet.

· I

· cosϕ

eff

Die Momentanleistung ist die Leistung zum Zeitpunkt (t) und errechnet sich aus dem Produkt des Stromes und der Spannung zum Zeitpunkt (t).

2

π

2

p

= i

(t)

· u

(t)

bei Sinus gilt:

p

π

2

Die effektive Leistung, die sogenannte Wirkleistung, ist der zeitliche arithmetische Mittelwert der Momentanleistung. Wird

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

(t)

über eine Periodendauer integriert und durch die Periodendau-

2

3

er dividiert ergibt sich die Formel für die Wirkleistung.

1 T

P = —

= ——————— 2

= U

∫ î sin

T

0

ωt · û sin ( ωt + ϕ) dt

î · û · cosϕ

· I

eff

· cos ϕ

eff

Das Maximum des Leistungsfaktors cos ϕ = 1 ergibt sich bei einer Phasenverschiebung von ϕ = 0°. Die wird nur in einem Wechselstromkreis ohne Blindwiderstand erreicht.

In einem Wechselstromkreis mit einem idealen Blindwiderstand beträgt die Phasenverschiebung ϕ = 90°. Der Leistungsfaktor cos ϕ = 0. Der Wechsel- strom bewirkt dann keine Wirkleistung.

Blindleistung (Einheit var, Kurzzeichen Q)

Die Blindleistung errechnet sich aus der effektiven Spannung und dem Blindstrom. Im Zeigerdiagramm ist der Blindstrom die Stromkomponente senkrecht zur Spannung. (var = Volt Ampere réactif)

Wenn: Q = Blindleistung U I

= Spannung Effektivwert

eff

= Strom Effektivwert

eff

ϕ = Phasenverschiebung zwischen U und I

ergibt sich für die Blindleistung

Wenn: P = Wirkleistung U I

= Spannung Effektivwert

eff

= Strom Effektivwert

eff

ϕ = Phasenverschiebung zwischen U und I

10

Änderungen vorbehalten

Q = U

· I

· sinϕ

eff

Blindströme belasten das Stromversorgungsnetz.

Blindleistung geben,

Wirkleistung ist. Da der

spricht man davon, dass der Strom gegenüber der Spannung

Blindleistung auch

Ist zum Beispiel der Strom rechteckförmig und die Spannung sinusförmig errechnet sich der Leistungsfaktor aus dem Ver- hältnis 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.

û = 325,00 V; î = 12,25 A

Messgrundlagen

Um die Blindleistung zu senken muss der Phasenwinkel ϕ verkleinert werden. Da Transformatoren, Motoren, etc. das Stromversorgungsnetz induktiv belasten, werden zusätzliche kapazitive Widerstände (Kondensatoren) zugeschaltet. Diese kompensieren den induktiven Blindstrom.

Beispiel für Leistung mit Blindanteil

Bei Gleichgrößen sind Augenblickswerte von Strom und Spannung zeitlich konstant. Folglich ist auch die Leistung konstant. 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.

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.

û = 325,00 V; î = 12,25 A

Rechenbeispiel Leistungsfaktor

Der Effektivwert der Spannung beträgt:

û

= —— = 229,8 V ≈ 230 V

U

eff

√2

Der Effektivwert des Stromes ergibt sich aus:

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 I

ergibt sich für die Scheinleistung

S = P

= Spannung Effektivwert

eff

= Strom Effektivwert

eff

2

+ Q2 = U

eff

x J

eff

3.7 Leistungsfaktor

Der Leistungsfaktor PF (power factor) errechnet sich nach der Formel:

PF = ——

PF = Leistungsfaktor S = Scheinleistung P = Wirkleistung û = Spannung Spitzenwert î = Strom Spitzenwert

P S

1 I

= ——

eff

2π

î

—— ·

= 2π 3 3

2 2 = î 3 3

2 I

= 12,25 A · —— = 10,00 A

eff

3

2π

2

∫î

· dϕ

0

2

· —— = î · ——

π 4π

π – —— ) + (2π – ——

[(

)]

Die Scheinleistung S entspricht:

S = U

· I

= 230 V · 10,0 A = 2300 VA

eff

Die Wirkleistung errechnet sich aus:

1 û · î P =

û · î 1,5

P =

1,5

=

π

——

∫ û · î sin ϕ · dϕ = ———

π

3

———

– (-1)) – (-0,5)] = —— · û · î

[(

π π

—— · 325 V · 12,25 A = 1900 W

π

– cos ϕ

[

π

]

3

Der Leistungsfaktor PF berechnet sich aus:

P 1900 W PF = —— = —————— = 0,826

S 2300 VA

Strom und Spannung sind in unserem Beispiel nicht phasenverschoben. Dennoch muss es eine da die Scheinleistung größer als die Strom eine andere Kurvenform als die Spannung besitzt,

„verzerrt“ ist. Deshalb heißt diese Art von „Verzerrungsblindleistung“.

Nur für sinusförmige Ströme und Spannungen gilt: PF = cos ϕ

Q = S2 – P2 = (2300 VA)2 – (1900 W)2 = 1296 var

Änderungen vorbehalten

11

Gerätekonzept

4 Gerätekonzept des HM8115-2

Das Power-Meter HM8115-2 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

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.

PF = ——

P

· I

eff

2

S

5 Einführung in die Bedienung des HM8115-2

Achtung - Bedienungsanleitung beachten

Beachten Sie bitte besonders bei der ersten Inbetriebnahme des Gerätes folgende Punkte:

– Der Netzspannungsumschalter

ist auf die verfügbare

16

Netzspannung eingestellt und die richtigen Sicherungen benden sich im Sicherungshalter des Kaltgeräteeinbausteckers

.

17

– Vorschriftsmäßiger Anschluss an Schutzkontaktsteckdose

oder Schutz-Trenntransformatoren der Schutzklasse 2 – Keine sichtbaren Beschädigungen am Gerät – Keine Beschädigungen an der Anschlussleitung – Keine losen Teile im Gerät

Selbsttest

Einschalten des HM8115-2 mit dem Netzschalter Power 1 LED-Anzeige für FUNCTION Firmware (z.B. „2.01“).

LED-Anzeige für FUNCTION gungsrate der seriellen Schnittstelle (z.B. „9600“)

zeigt die Versionsnummer der

4

zeigt die eingestellte Übertra-

4

Die Momentanleistung kann am Monitorausgang mit einem Oszilloskop betrachtet werden. Das Gerät selbst ist mit der seriellen Schnittstelle steuerbar. Die gemessenen und errechneten Werte lassen über die Schnittstelle auslesen und in der dazugehörigen Software bearbeiten. Messkreis, Monitor und Schnittstelle sind galvanisch getrennt.

Das Gerät schaltet in den Modus Wirkleistung messen. Die bei FUNCTION

mit WATT beschriftete LED leuchtet. Die

11

AUTO-Funktion wird eingeschaltet und für die Spannungs- und Stromanzeige der beste Messbereich automatisch eingestellt.

6 Bedienelemente und Anzeigen

POWER

1

Netzschalter mit Symbolen für Ein (I) und Aus (O). Mit dem Einschalten des Gerätes zeigt die LED-Anzeige für FUNCTION „2.01“), danach die Übertragungsrate der seriellen Schnittstelle (z.B. 9600). Anschließend schaltet das Gerät in den Modus Wirkleistung. Die bei FUNCTION leuchtet. Die AUTO- Funktion wird eingeschaltet und für die Spannungs- und Stromanzeige der beste Messbereich automatisch eingestellt.

VOLT Display

2

Die Spannungsanzeige zeigt die Spannung am Ausgang des Messkreises. Die Spannung ist, bedingt durch den Spannungsabfall am Shunt, geringfügig kleiner als die Eingangsspannung. Ist die Spannung für den Messbereich zu hoch (Overrange), zeigt die Anzeige drei blinkende horizontale Striche „ – – – „. Um eine Spannungsanzeige zu erhalten, muss mit der rechten VOLT-Taste Funktion gewählt werden.

kurz die Versionsnummer der Firmware (z.B.

4

mit WATT beschriftete LED

11

ein größerer Spannungsbereich oder die AUTO-

6

12

Änderungen vorbehalten

Bezeichnung der Bedienelemente

2 Bezeichnung der Bedienelemente

1 2

3 4

5

AMPERE Display

3

6

7

8

9

Die Stromanzeige zeigt den Strom an, der im Messkreis ﬂießt. Ist der Strom für den Messbereich zu hoch (Overrange), zeigt die Anzeige vier blinkende horizontale Striche „ - - - - „ . Um eine Stromanzeige zu erhalten, muss mit der rechten AMPERETaste

ein größerer Strombereich oder die AUTO-Funktion

8

gewählt werden.

FUNCTION Display

4

Das FUNCTION Display zeigt den Messwert der aktuellen Funktion an. Wählbar sind: Wirkleistung in Watt Blindleistung in var Scheinleistung in VA Leistungsfaktor PF (power factor)

Die Funktionswahl wird mit den FUNCTION Tasten

10

vorgenommen. Die Einstellung wird mit der zugehörigen LED angezeigt.

Im Falle fehlerhafter Messungen im falschen Messbereich bei VOLT oder AMPERE zeigt die Funktionsanzeige drei/vier horizontale Striche „ - - - - „ , unabhängig von der eingestellten Funktion.

10

11

12 14

13

Die neue Einstellung wird permanent gespeichert bis wieder eine Änderung erfolgt.

VOLT

6

Drucktasten und Messbereichs LED für die manuelle oder automatische Wahl des Spannungsbereiches. Nach dem Einschalten des HM8115-2 leuchtet sofort die AUTO-LED. Das Gerät wählt automatisch entsprechend der am Messkreis anliegenden Spannung den geeigneten Spannungsbereich. Dieser wird zusätzlich zur AUTO-LED mit einer weiteren LED angezeigt. Ändert sich die Spannung am Messkreis und ein anderer Messbereich ist geeigneter, schaltet die Messbereich-Automatik selbständig um. Mit dem Betätigen einer der Tasten zum Umschalten des Messbereichs wird die Messbereich-Automatik abgeschaltet und die AUTO-LED erlischt. Danach kann der Messbereich manuell mit einer der VOLT-Tasten gewählt werden. Die Messbereich-Automatik kann mit Betätigen der rechten VOLT-Taste wieder eingeschaltet werden. Die AUTO-LED leuchtet wieder. Die VOLT- Anzeige

zeigt die am Messkreis anliegende Span-

2

nung an. Wird manuell ein zu niedriger Messbereich gewählt, signalisiert das HM8115-2 durch Blinken von 3 waagrechten Strichen „- - -„ und einem Warnsignal „Overrange“.

Bei PF-Messung zeigt das Display 4 horizontale Striche „ - - - - „ wenn kein Phasenwinkel bestimmbar ist. Das kann folgende Ursachen haben:

1. Es ﬂießt kein Strom

2. Im Messkreis ﬂießt nur Gleichstrom.

3. Wechselspannung und/oder Wechselstrom im Messkreis

sind zu klein.

4. Manuell gewählte Messbereiche für VOLT und/oder AMPERE

sind zu klein oder zu groß.

Warnsignal bei Messbereichsüberschreitung

Messbereichsüberschreitungen werden vom POWER METER durch Blinken der jeweiligen Anzeige und einem akustischen Warnsignal angezeigt.

Warnsignal EIN/AUS

HM8115-2 mit POWER

ausschalten

1

HM8115-2 einschalten und die rechte Taste der FUNCTION Tasten Die rechte FUNCTION Taste

drücken

10

erst loslassen, wenn die FUNC-

10

TION LED WATT leuchtet.

AMPERE

8

Drucktasten und Messbereichs LED für die manuelle oder automatische Wahl des Strombereiches. Nach dem Einschalten des HM8115-2 leuchtet sofort die AUTO-LED. Das Gerät wählt automatisch entsprechend des im Messkreis ﬂießenden Stromes den geeigneten Strombereich. Dieser wird zusätzlich zur AUTO-LED mit einer weiteren LED angezeigt. Ändert sich der Strom im Messkreis und ein anderer Messbereich ist geeigneter, schaltet die MessbereichAutomatik selbständig um. Mit dem Betätigen einer der Tasten zum Umschalten des Messbereichs wird die Messbereich-Automatik abgeschaltet. Die AUTO-LED erlischt. Danach kann der Messbereich mit einer der AMPERE- Tasten gewählt werden. Die Messbereich-Automatik kann mit Betätigen der rechten AMPERE- Taste wieder eingeschaltet werden. Die AUTO-LED leuchtet wieder.

Die AMPERE- Anzeige

zeigt den im Messkreis ﬂießenden

3

Strom an. Wird manuell ein zu niedriger Messbereich gewählt, signalisiert das HM8115-2 durch Blinken von 4 waagrechten Strichen „- - - -„ und einem Warnsignal „Overrange“.

Änderungen vorbehalten

13

eff

· I

eff

· cosϕ

Die Momentanleistung ist die Leistung zum Zeit- punkt (t) und errechnet sich aus dem Produkt des Stromes und der Spannung zum Zeitpunkt (t).

(t)

= i

(t)

· u

(t)

bei Sinus gilt:

(t)

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

I cos ϕ

ϕ

ω

U

I

ϕ

ωt

û

î

Bedienelemente und Anzeigen

10

FUNCTION Drucktasten und Anzeige LED für die Auswahl der Messfunktion. Wählbar sind: Wirkleistung in Watt Blindleistung in V Scheinleistung in VA Leistungsfaktor PF (power factor)

WATT (Wirkleistung)

Nach dem Einschalten

des HM8115-2 bendet

sich das Gerät immer im Modus Wirkleistungsmessung. Die WATT-LED leuchtet und das FUNCTION Dis-

4

play

zeigt die Wirkleistung an. Mit Betätigen der FUNCTION-

10

Tasten

werden die anderen Messfunktionen ausgewählt.

ar

Geräteanschlüsse

5

MONITOR (BNC-Buchse) Der Monitorausgang ermöglicht die Anzeige der Augenblickswerte der Leistung (Momentanleistung) mit einem Oszilloskop.

Die Momentanleistung ist die Leistung zum Zeitpunkt (t) und errechnet sich aus dem Produkt des Stromes und der Spannung zum Zeitpunkt (t).

p

= i

(t)

· u

(t)

bei Sinus gilt:

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

(t)

Var (Blindleistung)

Mit dieser Messfunktion wird die Blindleistung gemessen. Es leuchtet die Var-LED und das FUNCTION Display Blindleistung an. Die Blindleistung wird sowohl bei kapazitiven Lasten und als bei induktiven Lasten als positiver Wert (ohne Vorzeichen) angezeigt.

Die Blindleistungsanzeige zeigt auch dann korrekte Werte an, wenn Strom und Spannung nicht sinusförmig sind. Da die Scheinleistung (U (arithmetischer Mittelwert von u

· I

) und die Wirkleistung

eff

· i

) unabhängig von

(t)

der Kurvenform sind, kann die Blindleistung aus diesen Messwerten errechnet werden.

PF (Leistungsfaktor)

Mit dieser Messfunktion wird der Leistungsfaktor PF (power factor) gemessen. Mit dem Aufruf dieser Funktion leuchtet die zugeordnete LED und die FUNCTION-Anzeige Verhältnis von Wirkleistung / Scheinleistung an. Mit dem Power Meter läßt sich der Mittelwert der augenblicklichen Leistung unabhängig von der Kurvenform messen. Voraussetzung hierfür ist, dass die bezüglich Crestfaktor und Frequenz spezizierten Grenzen nicht überschritten werden. Der Leistungsfaktor PF ist unabhängig von der Kurvenform der gemessenen Größen, solange der Crestfaktor und die Frequenz die spezizierten Grenzen des Power Meter nicht überschreiten.

PF = ——

Die FUNCTION-Anzeige 4 zeigt nur bei Wechselgrößen

P S

einen Wert für PF an. Beide Wechselgrößen (Strom und Spannung) müssen in ausreichender Höhe vorliegen (s. technische Daten). Bei nicht ausreichender Höhe und bei Gleichgrößen (Gleichstrom, Gleichspannung) werden 4 waagrechte Striche angezeigt.

Würde statt dem Leistungsfaktor PF die Phasenver-

schiebung ϕ von Strom und Spannung gemessen, lässt sich daraus auch der Leistungsfaktor cosϕ bestimmen. Dieser ist aber nur für echte sinusförmige Verläufe der Messgrößen direkt anwendbar. Sind die Spannung und/ oder Strom im Versorgungsnetz verzerrt entspricht die Größe cosϕ nicht dem „wirklichen“ Leistungsfaktor. Bei verzerrten Messgrößen ist die Verzerrungsblindleistung zu berücksichtigen. Strom und die Spannung haben sinusförmigen Verlauf. Nur dann entspricht der Leistungsfaktor PF dem cos ϕ des Winkels der Phasenverschiebung zwischen der Spannung an der Last und dem, durch die

Last ießenden, Strom.

4

zeigt die

4

zeigt das

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.

1 T

P = —

= ——————— 2

= U

∫ î sin

T

0

ωt · û sin ( ωt + ϕ) dt

î · û · cosϕ

· I

eff

· cos ϕ

eff

Positive Leistung wird als positives Strom-Spannungs-Produkt auf dem Oszilloskop angezeigt, negative Leistung als negatives Strom-Spannungs-Produkt. Unabhängig davon ob die Funktion WATT, Var, VA oder PF am Gerät ausgewählt wurde zeigt der Monitorausgang die Momentanleistung an. Werden Gleichspannung und Gleichstrom gemessen zeigt der Monitorausgang ein Gleichspannungssignal.

Der Schirmanschluss der BNC-Buchse ist galvanisch mit dem Chassis verbunden. Das Ausgangssignal an der Buchse ist durch einen Transformator galvanisch vom Messkreis und der RS-232 Schnittstelle getrennt.

Es erfolgt eine automatische Korrektur der temperaturabhängigen Drift. Die Häugkeit der Korrektur hängt von der Tempe- ratur ab. Während der Korrektur (ca. 100 ms) liegt kein Signal am Monitorausgang an und die Ausgangsspannung beträgt 0 Volt. Die automatische Korrektur erfolgt zu Beginn ca. alle 3 Sekunden innerhalb der ersten Minute. Danach erfolgt die Korrektur in einem Abstand von etwa 2 Minuten.

Die Ausgangsspannung an der MONITOR-Buchse be-

trägt im arithmetischen Mittel 1 V

am Bereichsende

av

der WATT- Anzeige. Der Bereich der Leistungsanzeige wird nicht angezeigt, kann aber leicht errechnet werden. Er ist das Produkt des Spannungs-(VOLT) und des Strom- (AMPERE) Bereiches.

Leistungsbereich berechnen: 50 V x 0,16 A = 2408 W ➔ 1 V (Mittelwert) 150 V x 16,0 A = 2400 W ➔ 1 V (Mittelwert) 500 V x 1,6 A = 800 W ➔ 1 V (Mittelwert)

Bei maximal sinusförmiger Spannung und Strom im Messbereich zeigt der Monitorausgang ein sinusförmiges Signal mit 2 V

. Bei reinem Wirkanteil ist die

pp

Nulllinie bei 0 V und das Monitorsignal schwingt zwi-

14

Änderungen vorbehalten

schen 0 V und 2 V. Im arithmetischen Mittel entspre-

100 V

50 V

GND

Monitorsignal

2 V

GND

Spannung an R-Last

R-Last: U = 50 V; I = 161 mA ; R = 311

eff

Ω

1 V

chend 1 V

(avarage). Bei maximaler Gleichspannung

av

und Gleichstrom im Messbereich zeigt der Monitorausgang ein Gleichsignal mit 1 V.

Beispiel 1:

Ein Draht-Widerstand mit 1,47 kΩ wird als Last an eine Spannung von 70 V

/ 50 Hz angeschlossen. Die Abbildung zeigt den

eff

Spannungsverlauf an der R-Last und das Signal am Monitorausgang.

Die Messung mit dem HM8115-2 erfolgt im 150 VOLT- und 0,16 AMPERE-Bereich. Das Produkt der beiden Bereiche beträgt

24 W. Entsprechend der Spezikation beträgt die Spannung am

MONITOR-Ausgang 1 V

, wenn dem Messkreis eine Leistung

ar

von 24 Watt entnommen wird.

8 W. Entsprechend der Spezikation beträgt die Spannung am

MONITOR- Ausgang 1 V (Mittelwert), wenn dem Messkreis eine Leistung von 8 Watt entnommen wird.

Da es sich um eine rein ohmsche Last handelt kommt es zu keiner Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. Das Oszilloskop zeigt die Leistungsaufnahme in Form einer unverzerrten sinusförmigen Wechselspannung an. Der negative Scheitelwert entspricht der Null-Volt-Position des Kathodenstrahles, während der positive Scheitelwert ca. 2 V beträgt. Die mittlere Spannung während einer Periode beträgt somit 1 V.

Da es sich um eine rein ohmschen Last handelt kommt es zu keiner Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.

Das Oszilloskop zeigt die Leistungsaufnahme in Form einer unverzerrten sinusförmigen Wechselspannung an. Der negative Scheitelwert entspricht der Null-Volt-Position des Kathodenstrahles, während der positive Scheitelwert ca. 0,27 V beträgt. Die mittlere Spannung während einer Periode beträgt somit 0,135 V.

Mit den zuvor genannten Werten: 24 Watt Messbereich, 1V (Mittelwert) bei 24 Watt und einer tatsächlichen mittleren Spannung von 0,135 Volt am MONITOR-Ausgang ergibt sich die Gleichung

X = 24 · 0,135

Die mittlere Leistung beträgt somit ca. 3,24 Watt. (Ablesegenauigkeit Oszilloskop!)

Das HM8115-2 zeigt folgende Messwerte: U I

eff

= 0,048 A S = 3,32 VA

eff

P = 3,34 W PF = 1,00

Beispiel 2:

Ein Draht-Widerstand mit 311 Ω wird als Last an eine Spannung von 50 V den Spannungsverlauf an der R-Last und das Signal am Monitorausgang.

= 70 V Q = 0,2 var

/ 50 Hz angeschlossen. Die Abbildung zeigt

eff

Mit den zuvor genannten Werten: 8 Watt Messbereich, 1V (Mittelwert) bei 8 Watt und einer tatsächlichen mittleren Spannung von 1 Volt am MONITOR- Ausgang ergibt sich die Gleichung:

X = 8 · 1

Die mittlere Leistung beträgt somit 8 Watt.

Das HM8115-2 zeigt folgende Messwerte: U I

= 50 V Q = 0,73 var

eff

= 0,161 A S = 8,038 VA

eff

P = 8,010 W PF = 1,00

Beispiel 3:

Ein Widerstand mit 92 Ω und ein Kondensator mit 10,6 µF wird

als Last an eine Spannung von 50 V

1 1

2

Z = R2 – X

mit X

c

2πf · c ω · c

/ 50 Hz angeschlossen.

eff

= ———– = —–—

c

Der Scheinwiderstand Z der Reihenschaltung errechnet sich zu

314 Ω, so dass die Größenverhältnisse der Messwerte ähnlich

Beispiel 2 sind. Die Abbildung zeigt den Spannungsverlauf an der RC-Last und das Signal am Monitorausgang.

Die Messung mit dem HM8115-2 erfolgt ebenfalls im 50 VOLTund 0,16 AMPERE- Bereich. Das Produkt der Bereiche beträgt

8 W. Entsprechend der Spezikation beträgt die Spannung am

MONITOR- Ausgang 1 V, wenn dem Messkreis eine Scheinleistung von 8 Watt entnommen wird.

Die Messung mit dem HM8115-2 erfolgt im 50 VOLT- und 0,16 AMPERE-Bereich erfolgen. Das Produkt der Bereiche beträgt

Änderungen vorbehalten

15

100 V

50 V

GND

Monitorsignal

2 V

GND

Spannung an RC-Last

RC-Last: U =R = 92 Ω ; C = 10,6 µF50 V; I = 161 mA ;

eff

1 V

100 V

50 V

GND

Monitorsignal

2 V

GND

Spannung an R-Last

R-Last: U = 50 V; I = 161 mA; R = 311Ω

1 V

Bedienelemente und Anzeigen

Das HM8115-2 zeigt folgende Messwerte: Ueff = 50 V Q = 7,67 var Ieff = 0,161 A S = 8,042 VA P = 2,416 W PF = 0,30

Obwohl die Frequenz, der am Messkreiseingang anliegenden Spannung, 50 Hz beträgt, zeigt das Oszilloskop die Leistung mit einer Frequenz von 100 Hz an. Bezogen auf eine 50 Hz Periode, gibt es zwei Augenblickswerte in denen die maximale Leistung entnommen wird. Das ist zum Zeitpunkt des positiven und des negativen Scheitelwertes der Fall. Zu zwei Augenblickswerten fließt kein Strom und es liegt keine Spannung an (Nulldurchgang). Dann kann keine Leistung entnommen werden und die Spannung am MONITOR-Ausgang beträgt 0 Volt.

Beispiel 4:

Ein Widerstand mit 311 Ω wird als Last an eine Gleichspannung

von 50 V angeschlossen.

12

INPUT / 14 OUTPUT (4mm Sicherheitsbuchse) Der Messkreis des POWER METER 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.

Beim Anlegen von berührungsgefährlichen Spannungen an die Eingangsbuchsen INPUT

12

müssen alle diesbezüglichen 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 ange-sehen:

1. 30,0 V Effektivwert

2. 42,4 V Spitzenwert

3. 60,0 V 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!

Vor dem Abziehen der Sicherheitsstecker am IN-

12

PUT

ist sicherzustellen dass diese spannungsfrei sind. Ansonsten besteht Unfallgefahr, im schlimmsten Fall Lebensgefahr!

Werden Geräte der Schutzklasse I an OUTPUT

14

angeschlossen und ohne Trenntrafo versorgt, ist der Schutzleiter PE am Prüing separat anzuschließen. Wird dies nicht beachtet, besteht Lebensgefahr!

16

Änderungen vorbehalten

Die Sicherheitsstecker können durch hohe Ströme heiß werden!

Die beiden oberen Buchsen (rot) sind galvanisch

miteinander verbunden (0 Ω). Zwischen den beiden

oberen Buchsen darf deshalb keine Spannung angelegt werden (Kurzschlussgefahr)!

Der Messwiderstand bendet sich im Gerät zwischen den unteren Buchsen (blau, schwarz). Auch zwischen diesen Buchsen darf keine Spannung angelegt werden (Kurzschlussgefahr)!

Der Messwiderstand wird durch eine von außen zugängliche Sicherung geschützt, die sich im Sicherungshalter

13

bendet.

Ein Reparieren der defekten Sicherung oder das Verwenden anderer Hilfsmittel zum Überbrücken der Sicherung ist gefährlich und unzulässig!

Dieser Messkreis ist für einen maximal zulässigen Messstrom von 16 Ampere ausgelegt (Sicherungsspezikation: 16 A Super-

ﬂink FF). Das Auswechseln dieser Sicherung darf nur erfolgen,

wenn an den Messkreisanschlüssen keine Spannung anliegt!

Die zwischen den beiden INPUT-Buchsen maximal zulässige Spannung beträgt 500 Volt. Bezogen auf das Bezugspotential des Gerätes (Masseanschluss

= Schutzleiteranschluss PE), darf an keiner der bei-

Bezeichnung der Bedienelemente

2 Bezeichnung der Bedienelemente

den INPUT-Buchsen der Spitzenwert der Spannung größer als 500 V sein.

13

Sicherung für Messkreis

Mit der im Sicherungshalter bendlichen Sicherung (ZeitStrom Charakteristik: Superﬂink FF) wird der Messwiderstand

geschützt. Dieser Messkreis ist für einen maximal zulässigen Messstrom von 16 Ampere ausgelegt (Sicherungsspezikation:

Superﬂink (FF)).

Sicherungstype: Größe 6,3 x 32 mm; 250V

Das Auswechseln dieser Sicherung darf nur er-

folgen, wenn an den Messkreisanschlüssen keine Spannung anliegt!

; US-Norm: UL198G; CSA22-2 Nr.590

AC

15

Schnittstellen Auf der Rückseite des POWER METER befindet sich eine USB/RS-232 Schnittstelle. Über diese Schnittstelle kann das POWER METER Daten (Befehle) von einem externen Gerät (PC) empfangen und Daten (Messwerte und Parameter) senden.

Die Geräteversion HM8115-2G verfügt über eine IEEE-488 (GPIB) Schnittstelle.

16

Netzspannungsumschalter Das Gerät arbeitet mit einer Netzwechselspannung von 115 V oder 230 V 50/60 Hz. Die vorhandene Netzversorgungsspannung wird mit dem Netzspannungsumschalter eingestellt. Mit der Netzspannungsumschaltung ist ein Wechsel der Netzeingangssicherungen notwendig. Die Nennströme der benötigten Sicherungen sind an der Gehäuserückwand abzulesen.

Das Reparieren einer defekten Sicherung oder das

Verwenden anderer Hilfsmittel zum Überbrücken der Sicherung ist gefährlich und unzulässig!

Dadurch entstandene Schäden am Gerät fallen

nicht unter die Gewährleistungen der Fa. Hameg Instruments GmbH.

Sicherungswechsel der Messkreissicherung

Die Messkreissicherung Auswechseln der Sicherung darf nur erfolgen wenn an den Messkreisanschlüssen keine Spannung anliegt! Dazu werden alle Verbindungen zu INPUT HM8115-2 ist vom Netz zu trennen. Mit einem Schraubendreher mit entsprechend passender Klinge wird die Verschlusskappe des Sicherungshalters vorsichtig gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Damit sich die Verschlusskappe drehen lässt, wird diese zuvor mit dem Schraubendreher in den Sicherungshalter gedrückt. Die Verschlusskappe mit der Sicherung lässt sich dann einfach entnehmen. Tauschen Sie die defekte Sicherung gegen eine neue Sicherung, vorgeschriebenen Auslösestromes und Typs, aus.

13

ist von außen zugänglich. Das

12

und OUTPUT 14 getrennt. Das

17

Kaltgeräteeinbaustecker mit Sicherungshalter Kaltgeräteeinbaustecker zur Aufnahme des Netzkabels mit Kaltgerätekupplung nach DIN 49457 und der Netzeingangssicherung des HM8115-2.

15 16 17

1 2

5

6

7

3 4

8

9

10

11

12 14

13

Änderungen vorbehalten

17

Software

7 Schnittstellen

Der HM8115-2 ist für den Einsatz in automatischen Testsystemen bestens vorbereitet. Standardmäßig ist der HM8115-2 mit einer USB/RS-232 Schnittstelle ausgestattet. Die verwendete RS-232 Schnittstelle ist vom Messkreis durch einen Optokoppler galvanisch getrennt.

Schnittstellenparameter RS-232

N, 8, 1, Xon-Xoff (kein Paritätsbit, 8 Datenbits, 1 Stoppbit, Xon-Xoff)

Die Datenübertragung kann mit einem Terminalprogramm wie z.B. HyperTerminal durchgeführt werden. Nachdem die Einstellungen im Terminalprogramm vorgenommen wurden, muss vor dem Senden des ersten Befehls an das POWER METER einmal die ENTER-Taste auf der PC-Tastatur betätigt werden.

Baudrate

Die Datenübertragung kann mit 1200 Baud oder 9600 Baud erfolgen.

Änderungen der Schnittstellenparameter

Es kann nur die Übertragungsrate zwischen 1200 und 9600 Baud umgeschaltet werden. Dies geschieht folgendermaßen: – HM8115-2 mit POWER – HM8115-2 einschalten und die linke FUNCTION Taste

drücken

– Die linke FUNCTION Taste

FUNCTION LED WATT leuchtet.

1

ausschalten

10

erst loslassen, wenn die

10

Durch die 1:1 Verbindung des Schnittstellenkabels wird der Datenausgang des einen Gerätes mit dem Dateneingang des anderen Gerätes verbunden. Bei PC‘s mit 25poligem COM-Port wird empfohlen, einen handelsüblichen Adapter von 9polig D-Sub auf 25polig D-Sub zu verwenden. Von den Leitungen des Verbindungskabels werden nur 3 benutzt.

Anschlussbelegung RS-232 am POWER METER und am COMPort (9polig) des PC:

POWER METER PC COM Port (9polig)

Pin Name / Funktion Pin Name / Funktion 2 Tx Data / Datenausgang 2 Rx Data / Dateneingang 3 Rx Data / Dateneingang 3 Tx Data / Datenausgang 5 Bezugspotential für Pin 2 u. 3 5 Bezugspotential für Pin 2 u.

USB-Schnittstelle

Der Funktionsgenerator muss nicht konguriert werden. Bei

Bedarf kann die Baudrate geändert werden. Verbinden Sie den HM8115-2 mit einem USB-Kabel mit Ihrem PC und installieren Sie die Treiber der USB-Schnittstelle wie im Handbuch der USB-Schnittstelle beschrieben.

IEEE-488 (GPIB)-Schnittstelle (HM8115-2G)

Sie müssen lediglich die GPIB-Adresse des HM8115-2 an der GPIB-Schnittstelle auf der Geräterückseite einstellen und ihn mit einem GPIB-Kabel an Ihren PC anschließen. Einstellungen können nur vor dem Starten des Gerätes erfolgen, während des Betriebs ist dies nicht möglich.

3

Die neue Einstellung wird permanent gespeichert bis wieder eine Änderung erfolgt.

Die Verbindung vom PC (COM Port) zum POWER METER (RS-

232) kann mit einem handelsüblichen Verbindungskabel (1:1) mit 9poligem D-Sub Stecker und 9poliger D-Sub Kupplung hergestellt werden. Die Länge darf 3 Meter nicht überschreiten und die Leitungen müssen abgeschirmt sein.

18

Änderungen vorbehalten

8 Befehlsliste der Gerätesoftware

Die Befehle müssen als Buchstaben- bzw. Ziffern-Zeichenkette im ASCII-Format gesendet werden. Buchstaben können in Großund Kleinschreibung gesendet werden. Abgeschlossen wird jeder Befehl mit dem Zeichen 0Dh (= Enter-Taste).

Befehl Antwort Beschreibung

PC > HM8115-2 HM8115-2 > PC

Gerätestatus

*IDN? HAMEG HM8115-2 Abfrage der Identikation VERSION? version x.xx Abfrage der Softwareversion. Antwort z.B.: version 1.01 STATUS? Funktion; Abfrage der aktuellen Geräteeinstellungen:

Messbereich: Funktion: WATT, VAR, VA, PF Voltbereich: U1 = 50 V, U2 = 150 V, U3 = 500 V Amperebereich: I1 = 0,16 A, I2 = 1,6 A, I3 = 16A

Allgemeine Befehle

VAL? Messbereiche und

Messwerte

VAS? Messbereiche; Einzelabfrage der Parameter und des Messwertes FUNCTION.

Funktion mit Meswert

Abfrage der aktuellen Geräteeinstellungen und Messwerte. Beispiel für VAR aktiv: U3= 225.6E+0 (225,6 V gemessen im 500 V-Bereich) I2= 0.243E+0 (0,243 A gemessen im 1,6 A-Bereich) VAR= 23,3E+0 (Blindleistung von 23,3 W)

Messbereichsüberschreitungen sind mit „OF“ (Overﬂow) gekennzeichnet. Falls das

Kommando innerhalb eines Messzyklus gesendet wird, kommt die Antwort erst am Ende des Messzyklus.

Beispiel für PF aktiv: U3, I2, PF= 0.87E+0.

Busbefehle

FAV0 keine Sperren aller Bedienelemente VOLT, AMPERE und FUNCTION. FAV1 keine Freigabe aller Bedienelemente VOLT, AMPERE und FUNCTION.

Geräteeinstellung BEEP keine Erzeugt einmal ein akustisches Signal. BEEP0 keine Akustisches Signal abgeschaltet BEEP1 keine Akustisches Signal möglich

Betriebsarten WATT keine Wirkleistung VAR keine Blindleistung VAMP keine Scheinleistung PFAC keine Leistungsfaktor PF AUTO:U keine AUTORANGE- Funktion für Spannungsmessung (VOLT) ein. AUTO: I keine AUTORANGE- Funktion für Strommessung (AMPERE) ein. MA1 Wert / Funktion Ständige Übertragung der Parameter und Messwerte zum PC.

Beispiel für PF aktiv: U3, I2, cos=0.87E+0. Bereichsüberschreitungen sind mit „OF“ (Overﬂow) gekennzeichnet. Jedes Messergebnis wird an den PC gesendet, bis die Funktion mit dem Befehl „MA0“ beendet

wird. MA0 keine Beendet den kontinuierlichen Messwerttransfer, der mit „MA1“ gestartet wird. SET:Ux keine Wählt einen Spannungsmessbereich x (VOLT) und schaltet die AUTORANGE- Funktion

für Spannungsmessung (VOLT) ab: SET:U1 50 V Bereich SET:U2 150 V-Bereich SET:U3 500 V-Bereich SET:Ix keine Wählt einen Strommessbereich x (AMPERE) und schaltet die AUTORANGE- Funktion

für Strommessung (AMPERE) ab: SET:I1 0,16 A-Bereich SET:I2 1,6 A-Bereich SET:I3 16 A-Bereich

Änderungen vorbehalten

19

Software

9 Software

9.1 Installation

Zur Installation der Software HM8115-2 starten Sie bitte die Datei setup.exe und folgen Sie den Anweisungen des Installationsassistenten.

9.2 Das Programm

Die Software HM8115-2 ist für das gleichnamige programmierbare HAMEG Leistungsmessgerät HM8115-2 entwickelt worden. Das Leistungsmessgerät kann über 3 verschiedene Schnittstellen mit dem PC verbunden werden: Serielle / USB-Schnittstelle (HO820) und GPIB (HO880). Bei Verwendung der USB-Schnittstelle muss ein virtueller COM-Port verwendet werden. Dieser wird durch den im Lieferumfang der USB-Schnittstelle enthaltenen Treiber erzeugt.

in den Feldern angezeigt werden. Die Anwendung steht dann still. Diese Option sollte nur benutzt werden, wenn einzelne, manuelle Befehle über das „Command“-Feld geschickt werden!

Sollte das Gerät korrekt erkannt werden, erscheint in der darunter liegenden Statusleiste die ID des Gerätes. Bei fehlerhafter Erkennung wird „NO DEVICE DETECTET“ angezeigt. Bitte beachten Sie, dass die Erkennung 4-5 Sekunden dauern kann! Die vorgenommenen Einstellungen werden nach der Beendigung des Programms abgespeichert (außer die Einstellung „Autotransfer“).

9.2.2 Bedienfeld (Control Panel)

Im Bedienfeld werden die aktuellen Werte des Gerätes angezeigt und jede Sekunde neu aktualisiert. Durch Betätigung einer der Knöpfe unterhalb der Anzeigen wird das Gerät in den jeweiligen Modus umgeschaltet! Bei Auswahl der „Auto“-Funktion stellt das Gerät automatisch den passenden Spannungs-/ Strombereich ein.

9.2.3 Messung (Measurement)

In diesem Teil des Fensters können automatische Messungen generiert und die Messergebnisse in einer csv-Datei (csv = Comma Separated Values) gespeichert werden. Bei Betätigung des Knopfes „Start“ werden im Abstand des eingestellten Messintervalls („Loop time“) Messwerte in das nebenstehende Fenster aufgenommen. Diese Messwerte können dann über das Menü: „File – Save (to...)“ abgespeichert werden. Die Option „rotational measurement“ bietet außerdem die Möglichkeit, die Messgröße automatisch zu wechseln. Ist diese Option und z.B. alle vier Messgrößen aktiviert, werden Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung und der Leistungsfaktor abwechselnd gemessen. Mit dem Stop-Knopf wird die laufende Messung abgebrochen und die Taste „Clear List“ löscht den Inhalt des Text-Fensters.

Programmoberﬂäche

WICHTIG BEI GPIB! ES WERDEN NUR GPIB-

SCHNITTSTELLEN VON NATIONAL INSTRUMENTS (ODER KOMPATIBLE) UNTERSTÜTZT!

Das Programm ist in 4 Bereiche (Settings, Control Panel, Measurement, Instruction) unterteilt, die im Folgenden erläutert werden:

9.2.1 Einstellungen (Settings)

In der aktuellen Version (1.0) können sechs verschiedene Parameter eingestellt werden: Interface: Mit diesem Kombinationsfeld kann die Schnittstelle

ausgewählt werden, an dem das Gerät an den PC an-

geschlossen ist. Mögliche Einstellungen: Com1-9, GPIB GPIB address: Dieses Kombinationsfeld dient zur Einstellung

der primären GPIB-Adresse (nur bei GPIB).

Beep enable: Akustisches Signal aktivieren / deaktivieren. Show data traffic: Diese Option bietet die Möglichkeit, den

Datenverkehr in den Editierfeldern “Command” und

„Answer“ anzeigen zu lassen. Device locked: Bei Aktivierung kann das Gerät nur noch per

Software gesteuert werden. Die Bedienelemente am

Gerät sind dann gesperrt! Autotransfer: Durch Betätigung dieses Knopfes können sie den

automatischen Transfer von Gerät zu PC abschalten.

Dies hat allerdings zur Folge, dass keine aktuellen Werte

9.2.4 Befehle (Instructions)

Mit diesen beiden Feldern und dem „Send“-Knopf ist es möglich, einzelne Befehle an das Gerät zu schicken. Die Befehle hierzu

nden Sie im Benutzerhandbuch. Die hier abgesendeten befehle

gehen ohne Filterung direkt an das Gerät! Die zu erwartende Antwort wird kurz darauf im „Answer“-Feld angezeigt. Sollten diese einzelnen Befehle benutzt werden, ist es empfehlenswert, durch Betätigen des Autotransfer-Schalters, den ständigen Datentransfer zwischen Gerät und PC zu deaktivieren. Außerdem wird in diesen beiden Feldern auch der Datentransfer angezeigt, wenn die Option in den Einstellungen aktiviert wurde!

9.3 Deinstallation

So deinstallieren Sie die HM8115-2 Software:

1. Klicken Sie auf Ihrem Windows-Desktop auf die Schaltﬂäche

„Start“.

2. Wechseln Sie zum Deinstallieren zu „Programme“ > „HAMEG Instruments“ > „HM8115-2“ > „Uninstall“.

3. Klicken Sie auf „OK“, um zu bestätigen, dass das Programm entfernt werden soll.

oder

1. Klicken Sie im Startmenü auf Einstellungen und anschließend auf Systemsteuerung.

2. Doppelklicken Sie auf Software.

3. Wählen Sie in der Liste der zurzeit installierten Programme „HM8115-2 Ver.: X.XX“ aus, und klicken Sie dann auf Entfernen bzw. Ändern/Entfernen. Wenn ein Dialogfeld angezeigt wird, folgen Sie den Anweisungen, um das Programm zu entfernen.

4. Klicken Sie auf OK, um zu bestätigen, dass das Programm entfernt werden soll.

20

Änderungen vorbehalten

Stichwortverzeichnis

10 Stichwortverzeichnis

A AMPERE: 8, 13, 14, 15, 19 Ampere: 10, 16, 17 Analogmultiplizierer: 12 Arithmetischer Mittelwert: 9 arithmetischer Mittelwert: 14 Augenblickswert: 9

B Baudrate: 18 Befehlsliste: 19 Betriebsarten: 19 Blindleistung: 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19 Blindstrom: 10, 11

C COM-Port: 18 Crestfaktor: 5, 9, 10, 14

D Drift: 14

E Echteffektivwertwandler: 12 Effektivwert: 9, 10, 11, 16

Polari t ät: 11 power factor: 8

Q quadratischer Mittelwert: 9

R Root Mean Square: 9 RS-232 Schnittstelle: 5, 8, 14, 17, 18

S Scheinleistung: 5, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 19, 20 Scheitelwert: 15 Schnittstellenparameter: 18 Schutzleiter: 6, 16 Selbsttest: 12 Spitzenwert: 9, 11, 16, 17, 9

V Verzerrungsblindleistung: 11, 14

W Wechselstromkreis: 10, 11 Wirkleistung: 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19

F Formfaktor: 9 Frequenz: 10, 14, 16 FUSE: 8

G Gerätestatus: 19 Gleichrichtwert: 9

I induktiv: 11 INPUT: 6, 8, 16, 17

K kapazitiv: 11 Kurzschlussgefahr: 16

L Leistungsfaktor: 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19, 20

M Messbereich: 10, 12, 13, 14, 15, 19 Messbereichsüberschreitung: 13 Messkreis: 5, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 Messwiderstand: 16, 17 Mittelwert: 9, 10, 14, 15 Momentanleistung: 10, 12, 14 Momentanwert: 9 Monitorausgang: 5, 8, 12, 14, 15

N Netzspannungsumschalter: 6, 7, 8, 12, 17

O ohmsche Last: 15 OUTPUT: 6, 8, 16, 17

P Phasenverschiebung: 9, 10, 11, 14, 15 Phasenwinkel: 11, 13

Änderungen vorbehalten

21

DECLARATION OF CONFORMITY

HAMEG Instruments GmbH Industriestraße 6 · D-63533 Mainhausen

General remarks regarding the CE marking

HAMEG measuring instruments comply with the EMI norms. Our tests for conformity are based upon the relevant norms. Whenever different maximum limits are optional HAMEG will select the most stringent ones. As regards emissions class 1B limits for small business will be applied. As regards susceptibility the limits for industrial environments will be applied.

All connecting cables will inﬂuence emissions as well as susceptability considerably. The cables used will differ substantially depending on the application. During practical operation the following guidelines should be absolutely observed in order to minimize EMI:

The HAMEG Instruments GmbH herewith declares conformity of the product:

Product name: Power Meter Typ e: H M 8115 -2 with: HO820 Option: HO880

complies with the provisions of the Directive of the Council of the European Union on the approximation of the laws of the Member States

z relating to electrical equipment for use within dened

voltage limits (2006/95/EC) [LVD]

z relating to electromagnetic compatibility (2004/108/

EC) [EMCD]

z relating to restriction of the use of hazardous

substances in electrical and electronic equipment (2011/65/EC) [RoHS].

Conformity with LVD and EMCD is proven by compliance with the following standards:

EN 61010-1: 04/2015 EN 61326-1: 07/2013 EN 55011: 11/ 2014 EN 61000-4-2: 12/2009 EN 61000-4-3: 04/2011 EN 61000-4-4: 04/2013 EN 61000-4-5: 03/2015 EN 61000-4-6: 08/2014 EN 61000-4-11: 02/2005

Data connections

Measuring instruments may only be connected to external associated equipment (printers, computers etc.) by using well shielded cables. Unless shorter lengths are prescribed a maximum length of 3 m must not be exceeded for all data interconnections (input, output, signals, control). In case an instrument interface would allow connecting several cables only one may be connected.

In general, data connections should be made using doubleshielded cables. For IEEE-bus purposes the double screened

cable HZ72 from HAMEG is suitable.

Signal connections

In general, all connections between a measuring instrument and the device under test should be made as short as possible. Unless a shorter length is prescribed a maximum length of 3 m must not be exceeded, also, such connections must not leave the premises.

All signal connections must be shielded (e.g. coax such as RG58/U). With signal generators double-shielded cables are mandatory. It is especially important to establish good ground connections.

External inuences

In the vicinity of strong magnetic or/and electric elds even a careful measuring set-up may not be sufcient to guard

against the intrusion of undesired signals. This will not cause destruction or malfunction of HAMEG instruments, however,

small deviations from the guaranteed specications may occur

under such conditions.

HAMEG Instruments GmbH

For the assessment of electromagnetic compatibility, the limits of radio interference for Class B equipment as well as the immunity to interference for operation in industry have been used as a basis.

Date: 8.6.2015

Signature:

Holger Asmussen General Manager

22

Subject to change without notice

General remarks regarding the CE marking

ContentGeneral information regarding the CE marking

Deutsch 3

English

General remarks regarding the CE marking 22

8 kW Power Consumption Meter HM8115-2 24

Specications 25

1 Important hints 26

1.1 Symbols 26

1.2 Unpacking 26

1.3 Positioning 26

1.4 Transport 26

1.5 Storage 26

1.6 Safety instructions 26

1.7 Operating conditions 27

1.8 Warranty and Repair 27

1.9 Maintenance 27

1.10 Line voltage selector 27

1.11 Change of fuse 27

2 Designation of operating controls 28

3 Basics of Power Measurement 29

3.1 Arithmetic mean value (average) 29

3.2 Rectied mean value 29

3.3 Root-Mean-Square Value (RMS) 29

3.4 Form factor 29

3.5 Crest factor 29

3.6 Power 30

3.7 Power factor 31

4 Concept of the HM8115-2 32

5 Introduction to the Operation 32

6 Operating controls and Displays 32

7 Listing of software commands 37

8 Interface 38

9 Software 38

9.1 Installation 38

9.2 The program 38

9.3 Deinstallation 39

10 Glossary 39

Subject to change without notice

23

HM8115-2

8kW Leistungs-Messgerät

HM8115-2

8 kW Power Meter HM8115-2

HM8115-2

R Wide Measurement Range 1 mW…8 kW R Voltage Range 100 mV…500 V, Current Range 1 mA…16 A R Frequency Range DC…1 kHz R Simultaneous Display of Voltage, Current and Power R Display of apparent, active and reactive Power R Power Factor Display R Autoranging for simple Operation R Monitor Output (BNC) representing the instantaneous Power R Suitable for Measurements on Frequency Converters R Software for Remote Control and Data Acquisition included R Galvanically isolated USB/RS-232 Dual-Interface,

optional IEEE-488 (GPIB)

8kW Power Meter

HM8115-2

Power Consumption Meter (8kW)

HM8115-2

HZ815 Power Adapter

 Wide measurement range: 1 mW to 8 kW  Voltage range from 100 mV to 500 V, current range from 1 mA to 16 A  Frequency range: DC to 1 kHz  Simultaneous display of voltage, current and power (W, var, VA or

power factor) values

 Auto-ranging for easy measurement  Suitable for measurements on frequency converters  Monitor output (BNC) shows active power level  RS-232/USB dual interface for remote control,

GPIB (IEEE488) optional

 Free PC software for automated long-term data acquisition included

RMS Value

Active Power

8 kW Power Consumption Meter HM8115-2

24

Subject to change without notice

8 kW Power Meter HM8115-2

All data valid at 23 °C after 30 minutes warm-up.

Voltage True RMS voltage measurement (AC + DC)

Ranges: 50 V 150 V 500 V Resolution: 0.1 V 1 V 1 V Accuracy: 20 Hz…1 kHz: ±(0.4 % + 5 digit)

Input impedance: 1 MΩ II 100 pF Crest factor: max. 3.5 at full scale Input protection: max. 500 V

Current True RMS current measurement (AC + DC)

Ranges: 160 mA 1.6 A 16 A Resolution: 1 mA 1 mA 10 mA Accuracy: 20 Hz…1 kHz: ±(0.4 % + 5 digit)

Crest factor: max. 4 at full scale Input protection: fuse, FF 16A 6.3 x 32mm (superfast)

Active power measurement

The measurement range is the product of the selected voltage respective current ranges.

Ranges: 8 W 24 W 80 W 240 W 800 W 2,400 W 8,000 W Resolution: 1 mW 10 mW 10 mW 100 mW 100 mW 1 W 1 W Accuracy: 20 Hz…1 kHz: ±(0.8 % + 10 digit)

Display: 4-digit, 7-segment LED

DC: ±(0.6 % + 5 digit)

p

DC: ±(0.6 % + 5 digit)

DC: ±(0.8 % + 10 digit)

SpecificationsHM8115-2

Miscellaneous

Safety Class: Safety Class I (EN 61010-1) Power supply: 115/230 V ±10 %, 50…60 Hz, CAT II Power consumption: approx. 15 W at 50 Hz Operating temperature: +5…+40 °C Storage temperature: -20…+70 °C Rel. humidity: 5…80 % (non condensing) Dimensions (W x H x D): 285 x 75 x 365 mm Weight: approx. 4 kg

Accessories supplied: Line cord, Operating manual, CD, Software Recommended accessories:

HO880 Interface IEEE-488 (GPIB), galvanically isolated HZ10S 5 x silicone test lead (measurement connection in black) HZ10R 5 x silicone test lead (measurement connection in red) HZ10B 5 x silicone test lead (measurement connection in blue) HZ13 Interface cable (USB) 1.8 m HZ14 Interface cable (serial) 1:1

HZ33 Test cable 50 Ω, BNC/BNC, 0.5 m HZ34 Test cable 50 Ω, BNC/BNC, 1.0 m

HZ42 19" Rackmount kit 2RU HZ72 GPIB-Cable 2 m HZ815 Socket adapter

Reactive power measurement

Ranges: 8 var 24 var 80 var 240/800 var 2,400/8,000 var Resolution: 10 mvar 100 mvar 100 mvar 1 var 1 var Accuracy: 20…400 Hz: ±(2.5 % + 10 digit + 0.02 x P)

P = active power

Display: 4-digit, 7-segment LED

Apparent power measurement

Ranges: 8 VA 24 VA 80 VA 240/800 VA 2,400/8,000 VA Resolution: 1 mVA 10 mVA 10 mVA 100 mVA 1 VA Accuracy: 20 Hz…1 kHz: ±(0.8 % + 5 digit) Display: 4-digit, 7-segment LED

Power factor measurement

Display: 0.00…+1.00 Accuracy: 50…60 Hz: ±(2 % + 3 digit) (sine wave)

voltage and current >1/10 of full scale

Monitor output (analog)

Connection: BNC connector (galvanic isolation

to test circuit and RS-232 interface)

Reference potential: protective earth Level: 1 V Accuracy: typ. 5 %

at full scale (2,400/8,000 digit)

ac

Output impedance: approx. 10 kΩ Bandwidth: DC…1 kHz Protected up to: ±30 V

Functions and displays

Measurement functions: voltage, current, power, power factor Range selection: automatic/manual Overrange alarm: visual and acoustic Display resolution:

Voltage 3-digit, 7-segment LED Current 4-digit, 7-segment LED Power 4-digit, 7-segment LED Power factor 3-digit, 7-segment LED

Specications

Interface

Interface: Dual interface USB/RS-232 (HO820),

IEEE-488 (GPIB) (optional)

Connection RS-232: D-sub connector (galvanic isolation to test

circuit and monitor output)

Protocol: Xon/Xoff Data rate: 9,600 Baud Functions: control / data fetch

Subject to change without notice

25

Important hints

1 Important hints

1.1 Symbols

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

Symbol 1: Attention, please consult manual Symbol 2: Danger! High voltage! Symbol 3: Ground connection Symbol 4: Important note Symbol 5: Hints for application Symbol 6: Stop! Possible instrument damage!

1.2 Unpacking

Please check for completeness of parts while unpacking. Also check for any mechanical damage or loose parts. In case of transport damage inform the supplier immediately and do not operate the instrument.

Check setting of line voltage selector whether it corresponds to the actual line voltage.

1.4 Transport

Please keep the carton in case the instrument may require later shipment for repair. Improper packaging may void the warranty!

1.5 Storage

Dry indoors storage is required. After exposure to extreme temperatures 2 h should be allowed before the instrument is turned on.

1.6 Safety instructions

The instrument conforms to VDE 0411/1 safety standards applicable to measuring instruments and left the factory in proper condition according to this standard. Hence it conforms also to the European standard EN 61010-1 resp. to the international standard IEC 61010-1. Please observe all warnings in this manual in order to preserve safety and guarantee operation without any danger to the operator. According to safety class 1 requirements all parts of the housing and the chassis are connected to the safety ground terminal of the power connector. For safety reasons the instrument must only be operated from 3 terminal power connectors or via isolation transformers. In case of doubt the power connector should be checked according to DIN VDE 0100/610.

1.3 Positioning

Two positions are possible: According to picture 1 the front feet are used to lift the instrument so its front points slightly upward. (Appr. 10 degrees)

If the feet are not used the instrument can be combined with many other Hameg instruments.

In case several instruments are stacked the feet rest in the recesses of the instrument below so the instruments can not be inadvertently moved. Please do not stack more than 3 instruments. A higher stack will become unstable, also heat dissipation may be impaired.

picture 1

picture 2

Disconnecting the protective earth internally or

externally is absolutely prohibited!

As soon as the voltages applied to the INPUT termi-

nals

exceed levels accepted as safe to the touch

all applicable safety rules are to be observed! DC voltages must be disconnected from earth. AC voltages shall be derived from a safety isolation

transformer and must also be disconnected from

earth.

Before the safety connectors on the INPUT termi-

nals

are pulled off it must be assured that the voltage has been switched off, otherwise there may be danger of accident, even danger of life!

If instruments of protective class I are connected

to the OUPUT terminals must be connected separately to the test object. If this is not observed there is danger of life!

This instrument may only be opened by qualied

personnel. Before opening all voltages have to be removed!

For currents of >10A the maximum operating time

is limited to 15 minutes!

the protective earth PE

picture 3

26

Subject to change without notice

The safety connectors may become quite hot at high

current levels!

– The line voltage selector must be properly set for the line

voltage used.

– Opening of the instrument is allowed only to qualied per-

sonnel

– Prior to opening the instrument must be disconnected from

the line and all other inputs/outputs.

In any of the following cases the instrument must be taken out of service and locked away from unauthorized use: – Visible damages – Damage to the power cord – Damage to the fuse holder – Loose parts – No operation – After longterm storage in an inappropriate environment,

e.g. open air or high humidity.

– Excessive transport stress

1.7 Operating conditions

The instruments are destined for use in dry clean rooms. Operation in an environment with high dust content, high humidity, danger of explosion or chemical vapors is prohibited. Operating temperature is +5 °C ... +40 °C. Storage or transport limits are –20 °C ... +70 °C. In case of condensation two hours are to be allowed for drying prior to operation.

For safety reasons operation is only allowed from 3 terminal connectors with a safety ground connection or via isolation transformers of class 2. The instrument may be used in any

position, however, sufcient ventilation must be assured as

convection cooling is used. For continuous operation prefer a horizontal or slightly upward position using the feet.

Do not cover either the holes of the case nor the

cooling ns.

Nominal specs are valid after a warm-up period of min. 30 min. in the interval of +23 °C. Values without a tolerance are typical of an average production instrument.

1.8 Warranty and Repair

Our instruments are subject to strict quality controls. Prior to leaving the manufacturing site, each instrument undergoes a 10-hour burn-in test. This is followed by extensive functional quality testing to examine all operating modes and to guarantee

compliance with the specied technical data. The testing is

performed with testing equipment that is calibrated to national standards. The statutory warranty provisions shall be governed by the laws of the country in which the product was purchased. In case of any complaints, please contact your supplier.

The product may only be opened by authorized and

qualied personnel. Prior to working on the product

or before the product is opened, it must be disconnected from the AC supply network. Otherwise, personnel will be exposed to the risk of an electric shock.

Clean the outer case using a dust brush or a soft, lint-free dust cloth at regular intervals.

No part of the instrument should be cleaned by the

use of cleaning agents (as f.e. alcohol) as they may adversely affect the labeling, the plastic or lacquered surfaces.

The display can be cleaned using water or a glass cleaner (but not with alcohol or other cleaning agents). Thereafter wipe the

surfaces with a dry cloth. No ﬂuid may enter the instrument.

Do not use other cleaning agents as they may adversely affect the labels, plastic or lacquered surfaces.

1.10 Line voltage selector

The instrument is destined for operation on 115 or 230 V mains, 50/60 Hz. The proper line voltage is selected with the line voltage selector. It is necessary to change the fuse observing the proper values printed on the back panel.

1.11 Change of fuse

The mains fuse is accessible on the back panel. A change of the fuse is only allowed after the instrument was disconnected from the line and the power cord removed. Fuse holder and power cord must not show any sign of damage. Use a screw driver to loosen the fuse holder screw counterclockwise while pressing the top of the fuse holder down. The top holding the fuse will then come off. Exchange the defective fuse against a correct new one. Any „repair“ of a defective fuse or bridging is dangerous and hence prohibited. Any damages to the instrument incurred by such manipulations are not covered by the warranty.

Type of fuse:

5 x 20 mm; 250V~, C; IEC 127/III; DIN 41662 (DIN 41571/3).

Value 115 V: 200 mA slow blow 230 V: 100 mA slow blow

Any adjustments, replacements of parts, maintenance and repair may be carried out only by authorized technical personnel. Only original parts may be used for replacing parts relevant to safety (e.g. power switches, power transformers, fuses). A safety test must always be performed after parts relevant to safety have been replaced (visual inspection, PE conductor test, insulation resistance measurement, leakage current measurement, functional test). This helps ensure the continued safety of the product.

1.9 Maintenance

Before cleaning please make sure the instrument

is switched off and disconnected from all power supplies.

Subject to change without notice

27

Designition of operating controls

Bezeichnung der Bedienelemente

2 Bezeichnung der Bedienelemente

2 Designation of operating controls

1 2

5

Front panel

POWER – Mains switch

VOLT Display – Voltage display

6

3 4

7

8

9

10

11

FUNCTION LED – Show function selected

INPUT – Input for test object

FUSE – Fuse for measurement circuit

12 14

13

AMPERE Display – Current display

FUNCTION – Display

MONITOR – Monitoring output

VOLT pushbuttons – Selection of voltage ranges

VOLT LED – Show range selected

AMPERE pushbuttons – Selection of current ranges

AMPERE LED – Show range selected

FUNCTION pushbuttons – Select function desired

OUTPUT – Output to test object

Rear panel

Interface

USB/RS-232

Mains voltage selector

Mains input connector combined with fuse holder

16 1715

28

Subject to change without notice

Messgrundlagen

_

T

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Messgrundlagen

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleich- spannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root Mean Square) deﬁ niert. Der Effektivwert eines Wechselsi- gnals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspan- nung von 230 V

eff

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genauso hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleich- spannung von 230 V

DC

.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitel- wertes.

Messgrundlagen

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T

x

eff

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

û

0

t

u (t)

2

u(t)

U

eff

3 Basics of Power Measurement

Messgrundlagen

Verwendete Abkürzungen und Zeichen

W Wirkleistung P VA Scheinleistung S var Blindleistung Q

u(t) Spannung Momentanwert u²(t) Spannung quadratischer Mittelwert IÛI Spannung Gleichrichtwert U

eff

Spannung Effektivwert

û Spannung Spitzenwert

I

eff

Strom Effektivwert

î Strom Spitzenwert

ϕ Phasenverschiebung (Phi) zwischen U und I cos ϕ Leistungsfaktor bei sinusförmigen Größen PF Leistungsfaktor (power factor) bei nichtsinusförmigen Größen

Arithmetischer Mittelwert

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleich- spannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root Mean Square) deﬁ niert. Der Effektivwert eines Wechselsi- gnals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspan- nung von 230 V

eff

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genauso hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleich- spannung von 230 V

DC

.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitel- wertes.

Messgrundlagen

_

T

0

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T

x

eff

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

Messgrundlagen

Verwendete Abkürzungen und Zeichen

W Wirkleistung P VA Scheinleistung S var Blindleistung Q

u(t) Spannung Momentanwert u²(t) Spannung quadratischer Mittelwert IÛI Spannung Gleichrichtwert U

eff

Spannung Effektivwert

û Spannung Spitzenwert

I

eff

Strom Effektivwert

î Strom Spitzenwert

ϕ Phasenverschiebung (Phi) zwischen U und I cos ϕ Leistungsfaktor bei sinusförmigen Größen PF Leistungsfaktor (power factor) bei nichtsinusförmigen Größen

Arithmetischer Mittelwert

Der arithmetische Mittelwert eines periodischen Signals ist der gemittelte Wert aller Funktionswerte, die innerhalb einer Per iode T vor kommen. 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 Gleichan-

teil

Gleichrichtwert

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleich- spannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root Mean Square) deﬁ niert. Der Effektivwert eines Wechselsi- gnals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspan- nung von 230 V

eff

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genauso hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleich- spannung von 230 V

DC

.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitel- wertes.

0

t

u (t)

2

U

eff

Messgrundlagen

_

1

T

x

(t)

= —

∫ x

(t)

| · dt

T

0

I_

1

T

∫

T

0

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T

x

eff

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T û

U =

—

∫ (û sin

ωt)

2

dt = — = 0,707û

T

0

2

û

t

0

t

IuI

0

Messgrundlagen

Verwendete Abkürzungen und Zeichen

W Wirkleistung P VA Scheinleistung S var Blindleistung Q

u(t) Spannung Momentanwert u²(t) Spannung quadratischer Mittelwert IÛI Spannung Gleichrichtwert U

eff

Spannung Effektivwert

û Spannung Spitzenwert

I

eff

Strom Effektivwert

î Strom Spitzenwert

ϕ Phasenverschiebung (Phi) zwischen U und I cos ϕ Leistungsfaktor bei sinusförmigen Größen PF Leistungsfaktor (power factor) bei nichtsinusförmigen Größen

Arithmetischer Mittelwert

Der arithmetische Mittelwert eines periodischen Signals ist der gemittelte Wert aller Funktionswerte, die innerhalb einer Per iode T vor kommen. 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 Gleichan-

teil

Gleichrichtwert

Der Gleichrichtwert ist das arithmetische Mittel der Beträge der Augenblickswerte. Die Beträge der Augenblickswerte er- geben sich durch Gleichrichtung des Signals. Der Gleichricht- wert wird berechnet durch das Integral über eine Periode von Beträgen der Spannungs- oder Stromwerte.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin

ωt ist

der Gleichrichtwert das 2/π-fache (0,637fache) des Scheitel- wertes. Hier Formel sinusförmiger Gleichrichtwert

Effektivwert

Der quadratische Mittelwert x²(t) eines Signals entspricht dem Mittelwert des quadrierten Signals.

Wird aus dem quadratischen Mittelwert die Wurzel gezogen, ergibt sich der Effektivwert des Signals X

eff

Bei Wechselspannungssignalen möchte man wie bei Gleich- spannungssignalen die selben Formeln zur Berechnung von Widerstand, Leistung, etc verwenden. Wegen der wechselnden Momentangrößen wird der Effektivwert (engl. „RMS“ – Root Mean Square) deﬁ niert. Der Effektivwert eines Wechselsi- gnals erzeugt den selben Effekt wie ein entsprechend großes Gleichsignal.

Beispiel: Eine Glühlampe, versorgt mit einer Wechselspan- nung von 230 V

eff

, nimmt die gleiche Leistung auf und leuchtet genauso hell, wie eine Glühlampe versorgt mit einer Gleich- spannung von 230 V

DC

.

Bei einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/√2-fache (0,707-fache) des Scheitel- wertes.

Formfaktor

Wird der vom Messgerät ermittelte Gleichrichtwert mit dem Formfaktor des Messsignals multipliziert ergibt sich der Ef fek ti v wert des Signals. Der Formfaktor eines Signals ermit- telt sich nach folgender Formel:

Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt der Formfaktor:

Crestfaktor

Der Crestfaktor (auch Scheitelfaktor genannt) beschreibt um welchen Faktor die Amplitude ( Spitzenwert) eines Signals grö- ßer ist als der Effektivwer t. Er ist wichtig bei der Messung von impulsförmigen Größen.

Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt

û

t

0

t

IuI

0

t

u (t)

2

u(t)

U

eff

TiPP

Messgrundlagen

_

1

T

x

(t)

= —

∫ x

(t)

| · dt

T

0

I_

1

T

IxI

(t)

= —

∫ Ix

(t)

I · dt

T

0

π

_

1

T

x

(t)

2

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T

x

eff

= —

∫ x

(t)

2

| · dt

T

0

1 T û

U =

—

∫ (û sin

ωt)

2

dt = — = 0,707û

T

0

2

U

eff

Effektivwert

F = ——

= ——————————

IûI Gleichrichtwert

π

——

= 1,11

2

TiPP

û

Spitzenwert

C = ——

= ——————————

U

eff

Effektivwert

Abbreviations and symbols used:

W active, true power P VA apparent power S var reactiv power Q

u(t) voltage as a variable of time u²(t) voltage squared as a variable of time

IÛI rectied voltage

V û peak value of voltage

I î peak value of current

ϕ phase angle between voltage and current cos ϕ power factor, valid only for sine waveform PF power factor in general for arbitrary waveforms

rms value of voltage

rms

rms value of current

rms

3.3 Root-Mean-Square Value (RMS)

The quadratic mean value of a signal is equal to the mean of the signal squared integrated for a full period

x

The rms value is derived by calculating the square root

The purpose of the rms value was to create a value which allows the use of the same formulas as with DC for resistance, power etc. The rms value of an AC signal generates the same effect as a DC signal of the same numerical value.

Example:

If an AC rms signal of 230 V is applied to an incandescent lamp (purely resistive at 50/60 Hz) the lamp will be as bright as powered by 230 V DC.

1

2

= —

(t)

T

1 T

x

= —

eff

∫ x

0

T

(t)

∫ x

0

2

| · dt

2

(t)

| · dt

3.1 Arithmetic mean value (average)

x

The arithmetic mean value of a periodic signal is the average calculated for a full period T, it is identical to its DC content.

– If the average = 0 it is a pure AC signal – If all instantaneous values are equal to the average it is pure

DC

– Otherwise the average will constitute the DC content of the

signal

1

= —

∫ x

(t)

| · dt

(t)

3.2 Rectied mean value

IxI

= —

Ix

I · dt

(t)

The rectied mean is the average of the absolute values. The

absolute values are derived by rectifying the signal. In general

the rectied mean is calculated by integrating the absolute

values for a period T.

In case of a sine wave u(t) = û sin ωt the rectied mean will amount to 2/π = 0.637 of the peak value according to:

I_

1

IuI = —

T

∫ Iû sin

T

0

ωtI dt = — û = 0,637û

2

For a sine wave u(t) = û sin ωt the rms value will be 1/√2 = 0.707 of the peak value:

1 T

U =

—

∫ (û sin

T

0

2

ωt)

dt = — = 0,707û

V

rm

s

3.4 Form factor

The form factor multiplied by the rectied value equals the rms

value. The form factor is derived by:

3.5 Crest factor

The crest factor is derived by dividing the peak value by the rms value of a signal. It is very important for the correct measure-

ment of pulse signals and a vital specication of a measuring

instrument.

F = ——

For a sine wave the form factor is

π

—— 2

C = ——

For sinusoidal signals the crest factor is √2 = 1.414

V

rms

= 1,11

2

= ——————————

IûI  rectiedvalue

û

= ——————————

V

rms value

rms

rms value

peak value

Subject to change without notice

2

29

Icos ϕ

ϕ

ω

U

I

ϕ

ωt

u

i

û

î

Basics of Power Measurement

Please note that erroneous results will show if the

crest factor of a signal is higher than that of the measuring instrument because it will be overdri- ven.

Hence the accur acy of the rm s value measurement will depend on the crest factor of the signal, the higher the crest factor the less the accuracy. Please note also that the crest factor speci- ﬁ cation relates to the full scale value, if the signal is below full scale its crest factor may be proportionally higher.

is calculated from the rms voltage and the real component of the current as shown in the vector diagram above.

Deﬁ ning: P = active power V

rms

= rms value of voltage

I

rms

= rms value of current

ϕ = phase angle

the active power is derived as follows:

P = V

rms

· I

rms

· cosϕ

cosϕ is the socalled power factor (valid for sine waves only).

The instantaneous power is the power at time t equal to the product of voltage and current both at time t.

p

(t)

= i

(t)

· u

(t)

For sine waves the instantaneous power is given by:

p

(t)

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

The active power or true power is equal to the arithmetic mean of the instantaneous power. The active power is derived by inte- grating for a period T and dividing by the period T as folllows:

Basics of Power Measurement

HINT

1 T

P = —

∫ î sin

ωt · û sin ( ωt + ϕ) dt

T

0

î · û · cosϕ

= ——————— 2

= U

eff

· I

eff

· cos ϕ

eff

· I

eff

· cosϕ

Die Momentanleistung ist die Leistung zum Zeit- punkt (t) und errechnet sich aus dem Produkt des Stromes und der Spannung zum Zeitpunkt (t).

(t)

= i

(t)

· u

(t)

bei Sinus gilt:

(t)

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

I cos ϕ

ϕ

ω

U

I

ϕ

ωt

û

î

1 T

Please note that erroneous results will show if the

crest factor of a signal is higher than that of the measuring instrument because it will be overdriven.

Hence the accuracy of the rms value measurement will depend on the crest factor of the signal, the higher the crest factor the less the accuracy. Please note also that the crest factor speci-

cation relates to the full scale value, if the signal is below full

scale its crest factor may be proportionally higher.

Form factors

Crest- Formfactor factor

C F

�2 = 1,11

π

2

�

2 = 1,11

2

2 = 1,57

�3 = 1,15

�

3.6 Power

With DC power is simply derived by multiplying voltage and current. With AC the waveform and the phase angle resp. time relationship between voltage and current have also to be taken into account. For sine waves the calculation is fairly simple, as the sine is the only waveform without harmonics. For all other waveforms the calculation will be more complex. As long as the instrument specications for frequency and crest factor are observed the power meter will accurately measure the average of the instantaneous power.

3.6.1 Active, true Power (unit W, designation P)

As soon as either the source or the load or both contain inductive or capacitive components there will be a phase angle or time difference between voltage and current. The active power is

30

Subject to change without notice

calculated from the rms voltage and the real component of the current as shown in the vector diagram above.

Dening: P = active power V I

= rms value of voltage

rms

= rms value of current

rms

ϕ = phase angle

the active power is derived as follows:

· I

P = V

rms

· cosϕ

cosϕ is the socalled power factor (valid for sine waves only).

The instantaneous power is the power at time t equal to the product of voltage and current both at

�

2

p

time t.

= i

(t)

· u

(t)

For sine waves the instantaneous power is given by:

π

�

2

p

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

(t)

The active power or true power is equal to the arithmetic mean of the instantaneous power. The active power is derived by in-

π

tegrating for a period T and dividing by the period T as folllows:

2

P = —

2

3

= ——————— 2

= U

∫ î sin

T

0

ωt · û sin ( ωt + ϕ) dt

î · û · cosϕ

· I

eff

· cos ϕ

eff

The power factor will be maximum cos ϕ = 1 at zero phase shift. This is only the case with a purely

3.6.2 Reactive Power (unit VAr, designation Q)

Reactive power equals rms voltage times reactive current.

With the designations: Q = reactive Power V I ϕ = phase angle between

resistive circuit. In an ac circuit which contains only reactances the phase shift will be ϕ = 90° and the power factor hence cos ϕ = 0. The active power will be also zero.

rms

= rms voltage

rms

= rms current

voltage and current

a vector diagramm can be drawn as follows:

The reactive power is derived by:

Q = V

· I

rms

· sinϕ

rms

Reactive currents constitute a load on the public mains. In order to reduce the reactive power the phase angle ϕ must be made smaller. For most of the reactive power transformers, motors etc. are responsible, therefore capacitors in parallel to these loads must be added to compensate for their inductive currents.

Example of power including reactive power

If e.g. the current is rectangular while the voltage is sinusoi- dal the power factor will be P/S. Also in such case the reacti- ve power can be determined as demonstrated in the following example:

û = 325,00 V î = 12,25 A

With DC the instantanesous values of voltage and current are constant with respect to time, hence the power is constant.

If e.g. the current is rectangular while the voltage is sinusoidal the power factor will be P/S. Also in such case the reactive power can be determined as demonstrated in the following example:

In contrast to this the instantaneous value of power of AC or

AC + DC signals will ﬂuctuate, its amplitude and polarity will

periodically change. If the phase angle is zero this is the special case of pure active power which remains positive (exclusively directed from source to load) at all times.

If there is a reactive component in the circuit there will be a phase difference between voltage and current. The inductive or capacitive element will store and release energy periodically which creates an additional current component, the reactive part. The product of voltage and current will therefore become negative for portions of a period which means that energy will

ﬂow back to the source.

3.6.3 Apparent power (unit VA)

û = 325,00 V î = 12,25 A

û

= —— = 229,8 V ≈ 230 V

U

eff

= ——

eff

√2

2

—— ·

2π

2

∫î

· dϕ

0

π 4π

π – —— ) + (2π – ——

[(

1 I 2π

î = 2π 3 3

)]

The apparent power is equal to the product of voltage and current. The apparent power is further equal to the geometric sum of active and reactive power as shown in this diagram:

With the designations: S = apparent power P = active power Q = reactive power V I

the apparent power is derived:

S = P

= rms voltage

rms

= rms current

rms

2

+ Q2 = U

x J

eff

3.7 Power factor

In general the power factor PF is derived:

P PF =

––––

PF = power factor S = apparent power P = active power

S

2 2 = î 3 3

2 I

eff

3

active power is derived from:

power factor thus becomes:

P 1900 W PF = —— = —————— = 0,826

S 2300 VA

2

· —— = î · ——

= 12,25 A · —— = 10,00 A

· I

rms

1 û · î

——

P =

û · î 1,5

———

P =

1,5

=

—— · 325 V · 12,25 A = 1900 W

= 230 V · 10,0 A = 2300 VA

rms

π

∫ û · î sin ϕ · dϕ = ———

π

3

– (-1)) – (-0,5)] = —— · û · î

[(

π π

π

active power:

π

– cos ϕ

[

π

]

3

In the very special case of sinusoidal voltage and current the power factor equals

PF = cos ϕ

Q = S2 – P2 = (2300 VA)2 – (1900 W)2 = 1296 var

Subject to change without notice

31

Concept of the HM8115-2

4 Concept of the HM8115-2

The HM8115-2 uses true rms converters for measuring voltage and current. The instantaneous power is measured using an analog multiplier. The active power is derived by integrating the instantaneous power for a period T. All other values are calculated.

The apparent power:

S = V

The reactive power

Q = S2 – P

The power factor PF = P/S. This will always yield the correct power factor because the cosϕ is only dened for purely sinusoidal signals. However, in SMPS, motor controls etc. nonsinusoidal signals are prevalent.

The instantaneous power can be taken off the rear panel terminal and shown on a scope. The HM8115-2 can be remotely controlled via the serial interface, also all values can be read via the interface. Measuring circuit, monitor output and serial interface are isolated from each other.

rms

x I

rms

.

2

The instrument will automatically go into the active power measurement mode, the LED located near FUNCTION

11

and labelled WATT will light up. The AUTO range function will select the optimum ranges for voltage and current.

6 Operating controls and Displays

Power

1

This is the mains switch labelled “I“ = On and “0“ = Off. After turn-on the LED display for FUNCTION

moment the number of the version of rmware installed , e.g.

“2.01“, then the baud rate of the serial interface, e.g. “9600“, then it will go into the active power measurement mode. The LED near FUNCTION

labelled WATT will light up. Autoran-

11

ging will be active and select the optimum ranges for voltage and current.

VOLT display

2

This display will indicate the voltage on the output . Due to the drop across the shunt this voltage will be slightly reduced with respect to the input voltage. In case of overrange the display will show blinking horizontal bars. In order to go to the appropriate range the righthand VOLT pushbutton

6

autorange function selected.

will show for a

4

must be used or the

5 Introduction to the Operation

Please read the instruction manual carefully.

At rst time operation please observe the following recom-

mendations:

– The mains voltage selector

has been set to the correct

16

voltage, and the correct fuse has been installed inside the mains connector

17

– Proper connection to an outlet with safety ground contact

or an isolation transfomer has been made. – There are no visible damages to the instrument – There are no loose parts ﬂoating around inside the instru-

ment.

Self Test

After turn-on with power switch 1 the 3rd display 4 for the

FUNCTION will show the nuber of the rmware implemented,

e.g. „2.01“.

The LED display interface, e.g. „9600“.

FUNCTION shows the baud rate of the serial

4

AMPERE display

3

This displays shows the current. In case of overrange the display will show blinking horizontal bars. In order to go to the appropriate range the righthand AMPERE

pushbutton must

8

be activated or the autorange function selected.

FUNCTION display

4

The FUNCTION display will indicate the measurement result of the selected function.

These function can be chosen:

– Active power in watts – Reactive power in voltamperes reactive – Apparent power in voltamperes – Power factor PF

The function desired can be selected using the FUNCTION

pushbuttons, the selected function will be indicated by the

10

proper LED.

If either the voltage or the current range or both too low or high in order to achieve a meaningful result the FUNCTION display will show 3 to 4 horizontal bars irrespective of the function selected.

In PF mode such bars indicate that no meaningful power factor can be calculated. There are several possible reasons:

1. No current or pure DC current.

2. No voltage or pure DC voltage.

3. Either the voltage or the current or both are too low.

4. Manually selected voltage or/and current ranges are too low or too high.

32

Subject to change without notice

Bezeichnung der Bedienelemente

2 Bezeichnung der Bedienelemente

1 2

3 4

5

6

7

Warning signal in case of overrange

Overrange will be indicated by blinking horizontal bars in the respective display(s) and an acoustical signal.

Warning signal setting

Switch off HM 8115-2 with switch

1

Switch HM8115-2 back on and push the righthand pushbutton of the FUNCTION

pushbutton set.

10

Keep this button depressed until the LED WATT will light up. This function will remain stored unless changed.

VOLT

4

Pushbuttons and a LED are provided for the manual or automatic selection of the voltage ranges. After turn-on the AUTO LED will light up, the instrument will automatically select the appropriate range. The selected range will be indicated by the associated LED. If the voltage changes the range will automatically follow.

If any of the manual select pushbuttons is depressed the autorange mode will be left, the AUTO LED will extinguish. Then any of the ranges can be manually selected. Pressing the AUTO button will return the instrument to the autoranging function, the AUTO LED will light.

The VOLT display

will show the voltage at the terminals. If an

2

inappropriate range was selected manually this will be shown by blinking horizontal bars in the display(s) and an acoustical warning.

8

9

10

11

The AMPERE display

12 14

will show the current through the

3

13

terminals. If an inappropriate range was selected manually blinking horizontal bars will be displayed, and an acoustical warning signal will sound off.

.

FUNCTION

10

The following functions can be selected by the FUNCTION pushbuttons and shown on the associated display:

Active power (Watt) Reactive power (CAr) Apparent power (VA) Power factor PF

WATT (Active power)

After turn-on the instrument will automatically select the active power mode, the LED will light up, the display

will show

4

10 11

the active power. By using the FUNCTION pushbuttons other functions may be chosen.

AMPERE

8

Pushbuttons and LEDs are provided for the manual or automatic range selection. After turn-on of the HM8115-2 the AUTO LED will light up, the instrument will automatically select the optimum range. The range selected will be indicated by the associated LED. If the current changes the range will automatically follow. If any of the manual select pushbuttons is depressed the AUTO function will be left, the AUTO LED will extinguish. Then the desired range can be selected manually. Pressing the AUTO button will return the instrument to the autoranging function.

Var (Reactive power)

In this mode the reactive power will be measured, the LED will light up, the display

will show the reactive power.

4

The reactive power will be displayed as a positive value irrespective of any capacitive or inductive loads.

The reactive power display will also show correct values if voltage or current are non-sinusoidal. The apparent power (U

rms

x I

) and the active power

rms

(arithmetic mean of u(t) x i(t) ) are independent of the waveform, the reactive power is calculated from both.

Subject to change without notice

33

100 V

50 V

GND

Monitor Signal

100 Vm

GND

Voltage at R

L

R: 1,47 kLΩ

Operating controls and displays

eff

· I

eff

· cosϕ

Die Momentanleistung ist die Leistung zum Zeit- punkt (t) und errechnet sich aus dem Produkt des Stromes und der Spannung zum Zeitpunkt (t).

(t)

= i

(t)

· u

(t)

bei Sinus gilt:

(t)

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

I cos ϕ

ϕ

ω

U

I

ϕ

ωt

û

î

Power factor (PF)

In this mode the power factor will be measured, the LED will light up, the display

4

will show the power factor = active/ by apparent power. The HM8115-2 allows the measurement of the average of the instantaneous power irrespective of the

waveform as long as the specications for crest factor and

frequency are observed.

Please note that a power factor can only be shown

for AC or AC + DC signals of sufcient minimum

amplitu-des. If the signal amplitude of either

voltage or current or both is insufcient horizontal

bars will be displayed, this will also be the case if DC is being measured.

cos ϕ is only dened for truly sinusoidal signals. As soon as at least one of the signals is distorted a cos ϕ derived from the phase shift between voltage and current will not be identical to the true power factor.

Connectors

5

MONITOR (BNC) This is an analog output representing the instantaneous active power e.g. for display on a scope.

Examples:

50 V x 0,16 A = 2408 W ➔ 1 V (average) 150 V x 16,0 A = 2400 W ➔ 1 V (average) 500 V x 1,6 A = 800 W ➔ 1 V (average)

If both voltage and current are equal to their full scale values in the ranges selected and if both are sinusoidal the monitor output signal will be 2 V

. If

pp

the power is purely active the signal will oscillate between 0 and 2 V

, the average of this is 1 V.

p

For DC full scale values the monitor output will be 1 V

.

DC

Example 1:

A wirewound resistor of 1.47 kΩ is connected to 70 V

rms

. The picture shows the voltage across the resistor and the monitor output. The ranges selected are 150 V and 0.16 A which yields a 24 W full scale 1 V average signal at this output. There is no phase shift.

The instantaneous power is the product of voltage and current at time (t)

p(t) = i(t) · u(t)

in case of sine wave: p

The active power is the average of the instantaneous power integrated over the interval T = period divided by the period T:

The monitor output will always deliver the instantaneous power no matter which function was selected. For positive instanta-

= û sin (ωt + ϕ) · î sin ωt

(t)

1 T

P = —

= ——————— 2

= U

∫ î sin

T

ωt · û sin ( ωt + ϕ) dt

0

î · û · cosϕ

· I

eff

· cos ϕ

eff

neous power the output will be positive, for negative instantaneous power it will be negative. If DC is being measured the monitor output will hence deliver a DC signal.

The BNC terminal outer conductor is connected to the instrument housing, however, the signal is isolated by a transformer.

The temperature dependent drift is automatically corrected for by disconnecting the input/output terminals, during this interval (100 ms) there will thus be no monitor signal. After instrument turn-on the autozero will be activated every 3 se-

conds for the rst minute, after warm-up the breaks will occur

every 2 minutes.

The average of the monitor output voltage will be 1

V if the input signals are such that the WATT display shows full scale. There is no indication of the power range, the range has to be calculated and is the product of the VOLT and AMPERE ranges.

34

Subject to change without notice

51

The scope shows an undistorted instantaneous power signal. The negative peak is equal to 0 V, the positive peak equals 0.27 V, thus the average equals 0.135 V.

This average value multiplied by the full scale value 24 W equals

3.24 W which is the average power.

The HM8115-2 displays the following results:

V I P = 3,34 W PF = 1,00

Example 2:

A wirewound resistor of 311 ohms is connected to 50 Vrms/50 Hz. The picture shows the voltage across the resistor and the monitor output.

The ranges are 50 V and 0.16 A, the full scale power is hence 8 W corresponding to 1 V average at the monitor output.

There is no phase shift with this purely resistive load. The scope shows an undistorted signal. The negative peak equals 0 V, the positive peak 2 V, the average is thus 1 V.

= 70 V Q = 0,2 var

rms

= 0,048 A S = 3,32 VA

rms

As the monitor output is 1 V and the full scale value is 8 W The

100 V

50 V

GND

2 V

GND

R:

L

V = 50 V; I = 161 mA ; R = 311

rms rms

Ω

1 V

Monitor Signal

Voltage at R

L

100 V

50 V

GND

2 V

GND

R:

L

V = 50 V; I = 161 mA ; R = 311

rms rms

Ω

1 V

Monitor Signal

Voltage at R

L

100 V

50 V

GND

2 V

GND

R: V

L

= 50 V; I = 161 mA; R = 311Ω

1 V

Monitor Signal

Voltage at R

L

power equals 8 W. The HM 8115-2 displays:

The frequency of the instantaneous power output is twice the mains frequency of 50 Hz hence 100 Hz. During one period of 50 Hz the maximum power reaches twice its maximum, twice it will be zero.

Example 4:

A 311 ohm resistor is connected to a DC voltage of 50 V.

V I P = 8,010 W PF = 1,00

Example 3: A resistor of 92 ohms and a capacitor of 10.6 uF are connected in series to 50 V

Z =

The impedance of the series circuit Z = 314 ohms so that the levels are similar to those of the foregoing examples. The picture shows the voltage across the load and the monitor output.

The ranges selected are 50 V and 0.16 A, the full scale power range is again 8 W which is equivalent to 1 V average at the monitor output.

TheHM8115-2 displays:

V I P = 2,416 W PF = 0,30

= 50 V Q = 0,73 var

rms

= 0,161 A S = 8,038 VA

rms

/50 Hz.

rms

1 1

rms

2

R2 – X

c

= 50 V Q = 7,67 var

rms

= 0,161 A S = 8,042 VA

= ———– = —–—

with X

c

2πf · c ω · c

12

INPUT /

14

OUTPUT

(4 mm safety connectors) The measuring circuit of the HM8115-2 is separated from safety earth PE! The two lefthand connectors are labelled INPUT and are connected to the power supply. The object under test will be connected to the right-hand connectors OUTPUT.

12 1413

Please observe all relevant safety instructions

if voltages higher than the ones listed below are applied to the INPUT terminals.

Keep DC voltages disconnected from ground. Iso-

late AC voltages by inserting an isolation transformer.

Please note:

Voltages which exceed any of the following values

are considered dangerous:

st

1 2 3

30 V

nd

42.4 Vp;

rd

60 VDC.

rms

;

Voltages higher than those values may only be

applied by qualied personnel who know the appli-

cable safety rules.

Disconnect the input voltage before unplugging the

safety connectors at the input terminals. Disregar-

ding this can lead to accidents, in the worst case

there may be danger of life!

If objects specied for safety class I are connected

to the OUTPUT terminals without an isolation

transformer the safety earth must be separately

connected to the object under test, otherwise there

ist danger of life.

Subject to change without notice

35

Operating controls and displays

The safety plugs may become quite hot

at high currents.

The upper two terminals (red) are internally

connected. Do not apply any voltage, this would be short-circuited.

The shunt is connected internally between the two lo-

wer (black) terminals. Do not apply any voltage either because this would practically short-circuit it.

The shunt is protected by a fuse which is accessible from the front. Do not attempt to “repair“ a blown fuse or bridge it. Disconnect the input voltage before changing a fuse.

The current path is designed for a maximum of 16 A

, hence

rms

a FF 16 A is specied.

The maximum input voltage is 500 V. The maximum

peak voltage between any of the 4 terminals and the instrument housing = protectve earth is 500 V.

Please note: Any voltage higher than those listed is

considered dangerous: 1 2 3

st

30 V

nd

42.4 Vp;

rd

60 VDC.

rms

;

16

15

Interfaces

15 17

The USB/RS-232 interface is located on the rear panel. This interface allows to transfer data between the instrument and an external PC.

The Power meter HM8115-2G is equipped with the interface IEEE-488 (GPIB).

16

Mains voltage selector The instrument can be powered by 115 V or 230 V, 50 Hz or 60 Hz. The voltage selector switch is used to set the correct voltage. Any change requires that the mains fuse be changed to the appropriate value as indicated on the rear panel.

17

Mains voltage connector with integrated fuse holder The mains connector is a standard type accepting cables with plugs according to DIN 49457.

Only qualied personnel well aware of the poten-

tial dangers is authorized to apply voltages higher than those listed. The relevant safety rules must be observed.

13

Fuses in the measuring circuit

The Front panel fuse (FF 16 A) protects the shunt. The circuit is designed for 16 A

rms

.

Type of fuse: FF 16 A 250 V, size 6.3 x 32 mm, US standard: UL198G, CSA22-2 No. 590

12 1413

Before exchanging a blown fuse the input voltage must be disconnected. Do not attempt to „repair“ a blown fuse or to bridge it.

Changing the measuring circuit fuse

The measuring circuit fuse 13 is accessible on the front panel. Before exchanging the fuse remove all connections to the IN-

12

PUT

and OUTPUT 14 terminals. Disconnect the HM8115-2 from the mains. Use a suitable screwdriver to turn the top of the fuseholder counterclockwise while depressing it. The top

and the fuse can then be easily removed. Use only the specied

type of fuse and do not attempt to „repair“ a blown fuse or to bridge it. Any damage caused by using false fuses or by bridging it will void the warranty.

36

Subject to change without notice

7 Listing of software commands

These commands have to be transmitted as ASCII characters, they may be lower or upper key. Each command must use oDh (Enter) at its end.

Command Response Text PC > HM8115-2 HM8115-2 > PC

Instrument status

*IDN? HAMEG HM8115-2 Instrument identication request

VERSION? version x.xx Request for the software version installed Response e.g.: version 1.01 STATUS? function, range Request for outputting all present instrument settings functions: WATT, VAR, VA, PF voltage ranges: U1 = 50 V, U2 = 150 V, U3 = 500 V Current ranges: I1 = 0,16 A, I2 = 1,6 A, I3 = 16 A

General commands

VAL? ranges and results Request for outputting instrument settings and measurement results. Example of VAr: U3=225.6E+0 (225.6V in the 500 V range) I2=0.243E+0 (0.243 A in the 1.6 A range) VAR=23.3E+0 (Reactive power of 23.3 VAr) “OF“ indicates range overﬂow. In case the command was sent during a measurement cycle the response will come after its completion. VAS? ranges Selective request for the parameters and the result of FUNCTION.

function and Example if PF was selected: U3, I2, PF= 0.87E+0. result

Bus commands FAV0 none Disabling of all front panel controls VOLT, AMPERE, FUNCTION . FAV1 none Enabling of all front panel controls VOLT, AMPERE, FUNCTION

Instrument settings BEEP none Generates a single acoustic signal BEEP0 none Acoustic signal disabled BEEP1 none Acoustic signal enabled

Operating modes WATT none Active power VAR none Reactive power VAMP none Apparent power PFAC none Power factor PF AUTO:U none AUTORANGE- function voltage enabled AUTO: I none AUTORANGE- function current enabled

MA1 value / function Continuous transmission of parameters and results to the PC Example of PF selected: U3,I2,cos=0.87E+0 “OF“ designates overﬂow. Transmission will be continued until ended by MA0.

MA0 none Ends transmission started with MA1.

SET:Ux none Disables autoranging resp. changes the voltage range to „x(Volt)“

SET:U1 Sets 50 V range SET:U2 Sets 150 V range SET:U3 Sets 500 V range

SET:Ix none Disables autoranging resp. changes the current range to „x(Ampere)“

SET:I1 Sets 0.16 A range SET:I2 Sets 1.6 A range SET:I3 Sets 16 A range

Subject to change without notice

37

Serial interface

8 Interface

The HM8115-2 is well equipped for use in automated test systems. An optcoupler-isolated USB/RS-232 interface is standard. The respective drivers are available on the enclosed Product CD or can be downloaded at http://www.hameg.com. For using the USB interface you don´t have to change the

conguration.

To establish a basic communication a serial cable (1:1) as well as a terminal program like Windows HyperTerminal is required. The Windows HyperTerminal program is part of any Windows operating system. A detailed instruction how to setup a basic communication using HyperTerminal is available at the HAMEG Knowledge Base at http://www.hameg.com/hyperterminal.

For the serial connection between the HM8115-2 and a PC (COM port) any standard cable with 9 pin submin D on both sides may be used, provided it is shielded and < 3 m.

If a PC has a 25pin connector an adapter 25 to 9pin

has to be inserted, only 3 wires are used.

Connections

POWER METER PC COM Port (9poles) Pin name / function Pin name / function 2 Tx Data / output 2 Rx Data / input 3 Rx Data / input 3 Tx Data / output 5 Ground 5 Ground

9 Software

9.1 Installation

For the installation of the software HM8115-2 please start the

le setup.exe and follow the instructions of the installation

assistant.

9.2 The program

The software HM8115-2 was developed for the programmable Hameg Instruments Power Meter HM8115-2. The power meter can be connected with the PC by 3 different interfaces: Serial / USB interface (standard) HO820 and GPIB interface (HO880). If the USB interface is used, a virtual COM port has to be installed. The COM port driver can be downloaded from our website www.hameg.com

RS-232 Interface parameters

N, 8, 1, Xon-Xoff: (No parity bit, 8 data bits, 1 stop bit, Xon-Xoff. 1200 or 9600 Baud

Changing interface parameters

Only the baud rate can be selected as either 1200 or 9600 baud. In order to do this proceed as follows: – Turn off the HM8115-2. – Turn the instrument back on. – Press the lefthand FUNCTION pushbutton

10

– Press the lefthand pushbutton 10 and keep it depressed

until the LED WATT lights up.

This new baud rate will be stored permanently unless changed.

Picture 2.1: User interface

IMPORTANT WITH GPIB!

This software only supports National Instruments

GPIB cards and such cards, that are fully compatible with them.

The program is devided into 4 parts (Settings, Control panel, Measurement, Instruction), which are described in the following:

9.2.1 Settings

Six different parameters can be set:

Interface: In this eld the interface can be selected,

which is used for the connection to the PC. Available settings: Com1-4, GPIB GPIB address: Setting of the GPIB address the HM8115-2

(only with GPIB) Beep enable: Activation/Deactivation of acoustic signals Show data trafc: This option offers the possibility of letting the

data trafc in the editing elds ‘Command’

and ‘Answer’ indicate.

Device locked: With this option activated the instrument only

can be operated by software. The control

elements are locked! Autotransfer: With this button the automatic data transfer

between PC and HM8115-2 can be turned on

38

Subject to change without notice

Glossary

or off. If the autotransfer is off, the values in

the elds of the ‘Control Panel’ are not being

refreshed. This option should be only used, if individual, manual instructions are sent with

the ‘Command’ eld.

If the instrument is identied by the software, the ID of the isntrument is shown in the status eld below. If the instrument could not be identied the status eld displays NO DEVICE

DETECTET. After program exit the software settings are stored (except the setting of “autotransfer”).

Please note that the identication can take 4-5 seconds!

9.2.2 Control Panel

In the eld ‘Control Panel’ the current mesurement values are

displayed and are being refreshed every second. With the buttons below the data read-outs the measurement ranges can be selected. The actual range is indicated by a green button. With selection of the “Auto” function the HM8115-2 automatically switches to the suitable voltage/current range.

9.2.3 Measurement

In the ‘Measurement’ eld you can do automated measurements and store the values in a csv le (csv = Comma Separated

Values).

With the ‘Start’ button the test series is started. The measurement value can be set in the eld ‘Loop time’. After expiration

of the measurement intervall the software queries the values

from the power meter and displays the answer in the text eld

on the left hand side. These values can be stored by opening

the menu ‘File – Save measurement’. With the option ‘rotational measurement’ activated the

measurement function are automatically alternated. For example you can activate all options WATT, VAR, VA, PF. The functions will be successively polled from the power meter and

displayed in the text eld. With the ‘Stop’ button the current test series is stopped. With the button ‘Clear List’” the content of

the text window is deleted and a new test series can be started.

10 Glossary

A Active power: 25, 30, 31, 32, 33, 34 AMPERE: 28, 32, 33, 34 Analog multiplier: 25, 30, 31, 32, 33, 34 Apparent power: 25, 30, 31, 32, 33, 34 Arithmetic mean value: 25, 30, 31, 32, 33, 34 Autoranging: 25, 30, 31, 32, 33, 34 Average power: 25, 30, 31, 32, 33, 34

B Baud rate: 32, 38

C Change of fuse: 25, 30, 31, 32, 33, 34 COM port: 25, 30, 31, 32, 33, 34 Crest factor: 25, 29, 25

F Form factor: 29 Frequency: 24, 30, 34, 35 Front panel: 28, 36 Fuse: 29, 34

I Input: 25, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 38 Instrument status: 37 Interface parameters: 38 Interface parameters: 38

M Measuring circuit: 32, 35, 36

O Overrange: 25, 32, 33

9.2.4 Instructions

With these two elds and the ‘Send’ button you can send individual commands to the equipment. See the Operating Manual of HM8115-2 for the command reference. Please note, that the commands are sent to the instrument without being checked by the software. If the HM8115-2 sends

an answer, it will be displayed in the ‘Answer’ eld.

If you send the commands manually to the instrument, we

recommend to turn off the ‘autotransfer’ option. If the ‘Show data trafc’ option is selected, all commands and answers are shown in the elds ‘Command’ and ‘Answer’.

9.3 Deinstallation

For correct deinstallation of the software HM8115-2, please

open the option ‘Sofware’ of your ‘Windows Control Panel’. In the ‘Software’ window select the entry HM8115-2 and press ‘remove’. The deinstallation assistant will automatically deinstall

the software HM8115-2.

P Peak value: 29 Phase angle: 29, 30, 31 Phase shift: 30, 34 Power factor: 24, 25, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 37 Protective earth: 26

R

Range overﬂow: 37

Range selection: 33 Reactive current: 30 Reactive Power: 30

Rectied mean value: 29

Resistive load: 34

S Self Test: 32 Shunt: 32, 36

Subject to change without notice

39

Mühldorfstr. 15, 81671 München, Germany

Phone: +49 89 41 29 - 0

Fax: +49 89 41 29 12 164

E-mail: info@rohde-schwarz.com

Internet: www.rohde-schwarz.com

Customer Support: www.customersupport.rohde-schwarz.com

Service: www.service.rohde-schwarz.com

Subject to change – Data without tolerance limits is not binding.

®

is a registered trademark of Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG.

R&S

Trade names are trademarks of the owners.

5800.4440.02 │ Version 03 │HM8115-2

Rohde&Schwarz HM8115-2 User Manual

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual

InhaltsverzeichnisAllgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung

8 kW Leistungs-Messgerät HM8115-2

Technische Daten

1 Wichtige Hinweise

2 Bezeichnung der Bedienelemente

3 Messgrundlagen

4 Gerätekonzept des HM8115-2

5 Einführung in die Bedienung des HM8115-2

6 Bedienelemente und Anzeigen

7 Schnittstellen

8 Befehlsliste der Gerätesoftware

9 Software

10 Stichwortverzeichnis

General remarks regarding the CE marking

ContentGeneral information regarding the CE marking

8 kW Power Consumption Meter HM8115-2

SpecificationsHM8115-2

1 Important hints

1.1 Symbols

1.2 Unpacking

1.4 Transport

1.5 Storage

1.6 Safety instructions

1.3 Positioning

1.7 Operating conditions

1.8 Warranty and Repair

1.10 Line voltage selector

1.11 Change of fuse

1.9 Maintenance

2 Designation of operating controls

3 Basics of Power Measurement

3.3 Root-Mean-Square Value (RMS)

3.1 Arithmetic mean value (average)

3.4 Form factor

3.5 Crest factor

3.6 Power

3.7 Power factor

4 Concept of the HM8115-2

6 Operating controls and Displays

5 Introduction to the Operation

7 Listing of software commands

8 Interface

9 Software

9.1 Installation

9.2 The program

10 Glossary

9.3 Deinstallation