4.4 Messung und Darstellung der Kennwerte

Messung:

Mit einem Drehspulinstrument kann man wegen der Trägheit des Messwerks keine Wechselgrößen messen. Dazu ist eine Gleichrichterschaltung (siehe Abb. 4.4.1) erforderlich, die anschaulich gesprochen „die negative Welle der Sinuskurve in die positive Richtung umklappt“.


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Abbildung 4.4.1: Gleichrichterschaltung Schaltung mit Spannungen vor und nach der Gleichrichtung

Durch die Trägheit des Messwerks wird bei der Messung von pulsierenden Gleichgrößen der Gleichrichtwert der zugehörigen Wechselgröße angezeigt.

Eichung:

Mit einem Drehspulmessgerät läßt sich nur der Gleichrichtwert messen. Zur Anzeige des Effektivwertes muss eine Eichung des Messgerätes mit dem Formfaktor als Maßstabsfaktor berücksichtigt werden.

Handelsübliche Messgeräte sind für die Effektivwertmessung bei Wechselgrößen auf einen Scheitelfaktor von √ --
  2 = 1,414 geeicht.

Für andere Wechselgrößen ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Scheitelfaktoren Fehler bei der Messung von Effektivwerten.

Zeitverlauf:

Die Darstellung des zeitlichen Verlaufs einer Wechselgröße erfolgt mit einem Elektronenstrahloszilloskop, bei dem der trägheitslose Elektronenstrahl die Wechselgröße auf einem Leuchtschirm anzeigt. Damit kann der Spitze-Spitze-Wert Uss = 2û einer Wechselgröße bestimmt werden.

Netzteil:

Durch Ergänzung einer Vollweg-Gleichrichterschaltung um

erhält man ein einfaches Gleichspannungs-Netzteilwie es in Abb. 4.4.2 dargestellt ist .


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Abbildung 4.4.2: Einfaches Netzteil mit Gleichrichterschaltung mit einfacher Siebung und Stabilisierung

Behauptung:

Die Nullphasenwinkel eines Zeigers gegen die Bezugsachse ändern ihren Zahlenwert mit der Wahl der Bezugsachse.

Stimmt das? Warum ist das so? Schauen wir uns dazu ein bekanntes Beispiel aus der Gleichspannungstechnik an, wie es in Abb. 4.4.3 dargestellt ist .


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Abbildung 4.4.3: Spannungswerte in einer Gleichspannungsschaltung

Werte:

Die Spannung zwischen den Punkten 1 und 2 wechselt ihr Vorzeichen je nach Bezugspunkt:

U12 = UR  = − U ′R
U   = − U   = U ′
  21       R     R
Achse:

Die Nullphasenwinkel eines Zeigers gegen die Bezugsachse ändern ihren Zahlenwert mit der Wahl der Bezugsachse.


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Abbildung 4.4.4: Phasenwinkel zwischen Zeigern und Bezugsachse

Zeiger:

Die vorzeichenbehafteten Phasenwinkel zwischen zwei Zeigern ändern ihr Vorzeichen mit der Wahl des Bezugszeigers.

Die Aussage der Strom eilt der Spannung voraus“ ist unabhängig von der Wahl des Bezugszeigers gültig!

Kennwerte:

Für Zeigerdiagramme sind 4 Kennwerte interessant:

  1. Die Art der Winkelgröße (z.B. Spannung, Strom), wobei das Formelzeichen für einen Zeiger unterstrichen wird.
  2. Der Betrag der Winkelgröße (z.B. Scheitelwert, Effektivwert), der durch die Länge des Zeigers gegeben ist. Es ist ein Maßstabsfaktor (z.B. 1 cm=1 A) notwendig!
  3. Den Phasenwinkel zwischen zwei Zeigern (z.B. Spannung und Strom an einem Bauelement), die gleichzeitig rotieren.
  4. Die Frequenz der Wechselgröße, die die Winkelgeschwindigkeit ω = 2πf der drehenden Zeiger bestimmt. Ein gezeichnetes Zeigerdiagramm ist eine Momentaufnahme.

Für Wechselgrößen mit gleicher Frequenz sind die Phasenwinkel zwischen den Zeigern konstant. Daher wird die synchrone Drehung der Zeiger i.a. nicht dargestellt!