Komponenten elektrischer Leistung, Kalibriermethoden
Die elektrische Spannung und der Strom sind die Komponenten der elektrischen Leistung. Durch gleichzeitige Messung beider Messgrößen gelangt man zur Messgröße elektrische Leistung.
Abgeleitet davon können zwei Kalibriermethoden in Betracht gezogen werden:
In der Vergangenheit war die Komponentenkalibrierung die einzige Methode zur Kalibrierung von Leistungsmessgeräten und Leistungsmesssystemen. Heute sind im Bereich Niederspannung und Kleinspannung hochpräzise Leistungsquellen verfügbar, welche die gleichzeitige Kalibrierung des Spannungsmessstrangs und des Strommessstrangs erlauben. Diese Kalibriermethode ist mittlerweile so etabliert, dass eine separate Kalibrierung des Spannungsmesskanals, gefolgt durch die Kalibrierung des Strommesskanals heutzutage praktisch nicht mehr verwendet wird.
Kalibriermethoden eines Leistungsmesssystems in der Hochspannungstechnik
In der Hochspannungsmesstechnik besteht ein Leistungsmesssystem aus
- Spannungswandler (Hochspannungsteiler, Hochspannungssensor)
- Stromwandler (Stromsensor, Strommonitor)
- Leistungsmessgerät für Niederspannungs-Messgrößen
Dieses Ensemble nennt man Messsystem und es kann als eine untrennbare Einheit angesehen werden.
Die Komponentenmethode war bis vor Kurzem die einzige Methode der Leistungskalibrierung in der Hochspannungstechnik. Dabei werden die Hochspannungs-Messinstrumente mit einer hochspannungsgerechten Kalibrierprozedur und die Niederspannungskomponenten mit einer separaten Kalibrierprozedur kalibriert. Die zwingende Notwendigkeit der Kalibrierung der Leistungsmesssysteme, beispielsweise der Verlustleistungsmesssysteme der Transformatorenhersteller, im Bereich von hohen Spannungen und Strömen, führte dazu, dass diese Kalibriermethode eine breite Anwendung in Hochspannungsprüffeldern fand.
Die Systemkalibrierung eines Leistungsmesssystems wurde nur dank der Entwicklung der Hochspannungstechnik und Leistungselektronik der vergangenen Jahre möglich. Die Herstellung eines mobilen Leistungskalibrators, welcher mit hohen Spannungen und Strömen arbeitet, ist bis heute eine konstruktive Herausforderung und Spitzenleistung. Die technisch anspruchsvolle Realisierung einer mobilen Hochleistungsquelle ist die Ursache für die zurzeit noch äußerst seltene Anwendung dieser Kalibriermethode. Die Systemkalibrierung eines Leistungsmesssystems ist direkt vergleichbar mit der oben erwähnten Kalibrierung eines Leistungsmessgeräts mit einem Leistungskalibrator. Die Systemkalibrierung eines Leistungsmesssystems bringt eine deutliche Vereinfachung des Kalibrierprozesses und führt zwangsläufig zu kleineren Messunsicherheiten.
Der Vergleich der Kalibriermethoden der Leistungsmesssysteme erläutert die Details der Methoden und deren prinzipiellen Ablauf.
Mehr erfahrenVorteile der Systemkalibrierung auf einen Blick
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Die Systemkalibrierung liefert kleinere Messunsicherheiten
gegenüber der Komponentenkalibrierung bei vergleichbarem Aufwand.
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Der Ablauf einer Systemkalibrierung
ist einfacher gegenüber der Komponentenkalibrierung.
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Eine Systemkalibrierung des Leistungsmesssystems berücksichtigt Effekte,
welche bei der Komponentenkalibrierung nicht berücksichtigt werden können. Das beste Beispiel dafür ist der Interferenzeinfluss der Hochspannung auf die Messkabel.
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Der Kalibrierschein der Systemkalibrierung
des Verlustleistungsmesssystems bescheinigt die Messunsicherheiten des gesamten Messsystems. Das Ergebnis unserer Systemkalibrierung entspricht dem Ergebnis der Komponentenkalibrierung und der anschließenden Anwendung der Norm ISO/IEC 60076-19.
