www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strom mitel Verlustleistung messen


Autor: Gromit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Forum.
Ich suche gerade nach einer Idee einen Strom, nach Möglichkeit ohne 
galvanische Verbindung zum Stromkreis zu messen. Es gibt da diverse 
Möglichkeiten z.B. mit Hall-Sensoren oder Stromwandlern, ich suche aber 
eien andere Lösung.
Folgende Idee:
Der zu messende Strom fließt durch einen Leiter, welcher sich gegenüber 
seiner Umgebung erwärmt.
Über die Temperaturdifferenz und noch irgend etwas müßte es doch möglich 
sein, zumindest die Verlustleistung zu bestimmen?
Hat jemand zufällig ein Formel parat, ggf auch der Weg rückwärtts, ein 
Halbleiter erwärmt ein Kühlkörper xxx um xxx ° bei xxx W 
Verlustleistung?

Autor: 2920 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Thermische Messungen haben einen kleinen dynamischen Bereich. Und erst 
noch viel aufwendiger und daher teurer als die messung des Feldes.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nimm einen linearen Optokoppler, dessen LED Du parallel zu einem 
Shuntwiderstand schaltest. Nachteil: ein Totbreich, bis die LED 
leuchtet, abhängig von ihrer Flußspannung.

Autor: nemon (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
der weg über die erwärmung ist kompliziert und aufwändig, shau mal nach 
dem "iso 124", ist ein isolationsverstärker. wenn du den ggf. mit einem 
dc/dc-konverter speist, der ebenfalls galvanisch getrennt ist, bist du 
mit ca. 25 euro dabei

Autor: gromit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das es diverse anderer Möglichkeiten gibt, ist mir klar.
Das die Bestimmung über die Verlustleistung mit gossen Problemen und 
Ungenauigkeiten behaftet ist, ist mir auch klar.
Ich möchte es aber über die Temperaturdifferenz machen um das Ergebnis 
zu sehen.
Darum würde mir eine Berechnung wirklich helfen ...

Autor: JensG (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Im Grunde ist dies nichts anderes als eine Berechnung über den 
themischen Widerstand des heizenden Objekt zur Umgebung (Luft) - 
zumindest bei relativ niedrigen Temparaturen. Man könnte da so anfangen, 
wie bei der Kühlkörper/blechberechnung. Aber das sind meines Erachtens 
nur Pi-mal-Daumen-Formeln.
Problem Nr. eins ist aber sicherlich, den thermischen R eines Leiters zu 
kennen - den kannst Du wohl nur selbst ermitteln über die 
Temp.-Differenz zur Umgebung bei definierter Leistung bzw. Strom, (oder 
es gibt irgendwelche Tabellen dazu).
Nächstes Problem: mit höherer Temperatur nimmt die Wärmestrahlung 
gegenüber der Konvektion der Luft signifikant zu, und das auch noch 
nichtlinear.
Was ich damit sagen will: du wirst vermutlich keinen linearen 
Zusammenhang haben. Ich vermute aber, dir geht es wohl nicht so sehr um 
höhere Temperaturen.

Letztendlich könnte folgendes praktikabel sein: nimm einen 
Leistungswiderstand mit Kühlfahne, den man auf einen Kühlkörper pappen 
kann. Bei solchen Widerständen werden in der Regel die Wärmewiderstände 
mit spezifiziert. Bei größeren zu erwartenden Leistungen kannste den 
auch tatsächlich auf einen Kühlkörper schrauben. und bei Kühlkörpern 
werden ebenfalls die therminschen R's angegeben in der Regel.
 Dann kannste ja über die thermischen R's und gemessener Temp. die 
Verlustleistung des Leistungswiderstands bestimmen

Autor: nemon (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wenn eine differenztemperaturmessung interessant wär: einen shunt mit 
bekannter t/w-kennlinie einbauen, an diesen thermisch schlüssig eine 
diode anschrauben und eine thermisch nicht gekoppelte diode woanders 
hinpflanzen und dann über die variable diodenspannung eine 
differenzspannung ermitteln und die auswerten

Autor: gromit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Vorschläge sind alle nicht schlecht, trotzdem nicht das was ich 
suche. Alles was mit einbauen zu tun hat ist schon mal Käse.
Es geht eben darum nix einauen zu müssen. 2 - 3 Temperaturfühler 
anpappen, 2 ans Kabel, einen in die Umgebung, dT ermitteln und nun über 
einen mathemtischen Zaubertrick die Verlustleistung ermitteln.
Wir reden hier von Temperaturunterschieden zwischen 5° und 30° (max 50°) 
wobei das absolute Maximum bei 50° (max 60°)C liegt, darüber braucht man 
nichts mehr zu messen, alles was darüber liegt riecht man.

Autor: JensG (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also wenn dein Kabel die einzige Wärmequelle sein soll, dann gibt's mit 
Sicherheit keine Formel genau für dieses Kabel. Denn Du bräuchtest dazu 
ja den Wärmewiderstand von der Kabeloberfläche zur Luft. Und bei Kabeln 
ist dies meist nicht spezifiziert.
Das einzige, was Du da machen kannst, ist, den Widerstand selbst 
auszumessen, indem Du die Temp. (Kabel und Luft) bei einem bestimmten 
Strom mißt. Da die Temp. mehr oder weniger linear zur Leistung ist, wenn 
niedrige Temp., und Leistung quadratisch mit dem Strom steigt, dürfte 
(Tluft-Tkabel) proportional zu P bzw. I^2 sein.
Damit hast Du den Proportionalitätsfaktor (Tluft-Tkabel)/P oder 
(Tluft-Tkabel)/(I^2) (letzteres ist zwar nicht direkt der 
Wärmewiderstand, weil wir nicht direkt die Leistung drin haben, aber wir 
haben zumindest was ähnliches erfunden ;-)
Nennen wir den Faktor Rt (thermischer R)
Dann brauchst Du nur noch rechnen:

   P=(Tluft-Tkabel)/Rt

oder (wenn Rt mit I^2 gemacht wurde, weil der Strom vielleicht 
interessanter ist)

   I=((Tluft-Tkabel)/Rt)^(1/2)

Hier gibt's noch die Basics zu diesem Thema:

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand

Hoffe, das ist das, was du suchst.

Autor: Jörg B. (manos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das müssen aber schlechte Kabel sein die sich aufgrund des 
Innenwiderstandes um max. 60° erwärmen.

Wenn das Kabel nicht zu einer fertigen Schaltung gehört auf die man 
keinen Einfluss mehr hat kann man vielleicht auch einfach eine Messreihe 
machen indem Du das Delta bei einem bestimmten Strom ermittelst und dann 
die Zwischenwerte interpolierst. Aber ich würde im Endeffekt mit einer 
Messungenauigkeit im zweistelligen Bereich rechnen. Vielleicht hat ja 
auch die Luftfeuchtigkeit oder irgendwas anderes Einfluss auf die 
Ergebnisse...

Autor: JensG (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
naja, ich gehe mal davon aus, daß er das Kabel mit Absicht ein klein 
wenig überstrapazieren will, um sinnvolle Temp.-Differenzen zu bekommen 
...
Aber selbst übliche 10/16A Kabel werden üblicherweise schon merklich 
warm, wenn man den erlaubten Strom ausnutzt.

Autor: 2920 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Moeglichkeit, Leistung ueber Waerme zu messen wird hin und wieder 
angewandt. Als Nachteil muss man den geringen dynamischen Bereich in 
Kauf nehmen. Wenn man 100:1 erreicht ist man schon gut. Das uebliche 
Vorgehen beruht auf Vergleichen mit einer Referenzheizung. Man hat die 
Unbekannte Waermequelle gleich gut thermisch isoliert wie die Referenz, 
ueblicherweise in einem symmetrischen Aufbau, Dann misst man die 
Temperaturdifferenz dazwischen und regelt die Leistung der Referenz 
sodass die Temperatudifferenz Null ist. Wenn die Temperaturdifferenz 
Null ist, verbraucht die Referenzheizung  gleich viel Leistung wie die 
Unbekannte Quelle. Da die Referenzheizung mit Gleichstrom gespiesen 
wird, kann man somit die Leistung gut ablesen.

Autor: Gromit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Aber selbst übliche 10/16A Kabel werden üblicherweise schon merklich
warm, wenn man den erlaubten Strom ausnutzt.

Nun ja, wenn sie warm werden ist in der Regel etwas falsch, wobei es 
eben genau darum geht festzustellen ob es falsch ist / und was.
Eine Erwärmung infolge des Kupferwiderstandes ist immer gegeben. Nehmen 
wir das Beispel, darf zwischen VT und Gerät nach TAB ein Uv von 3% also 
6,9V auftreten. Bei 16 A sind das 110,4 Watt!. Die werden in Wärme 
umgesetzt und wer schon mal eine 100W Glühlampe während des Betriebes in 
der Hand gehalten hat, weiss dass das nicht wenig ist. Natürlich wird 
auf der Leitung die Erwärmung entsprechend geringer ausfallen, schon 
wegen der deutlich größeren Kühlfläche. Bei Bündelungen sieht das ganz 
anders aus.
Problematisch wird es besonders bei richtigen Kabeln, 35qmm 95qmm usw. 
Häufig wird hier ein Kabel nach Spannungsfall / Kurzschlussstrom und 
nicht nach seiner Strombelastbarkeit dimensioniert, was bei 
Nachinstallationen nicht berücksichtit wird. Da sieht man nur "Och der 
Querschnitt reicht doch dickke" und rein mit der fetten 
Sicherungspatrone. Dann hat das Kabel plötzlich keine dT von 10 oder 15° 
zu Ta mehr sondern 30 oder 40. Das sind an warmen Sommertagen 60 - 70°C.
Die 70° lassen sich thermographisch messen und dass das für ein NYY zu 
viel ist, steht im Datenblatt. Der Strom lässt sich an der VT mit einer 
Zange messen ...
Was ich haben möchte ist ein Messgerät das anhand der Temperatur der 
Kabel ohne eine 30kEuro teure Thermographiekamera zu bemühen das dT 
ermitelt, und mithilfe des Kabelquerschnitts aussagen zur Belastung der 
Kabel treffen kann.

Autor: JensG (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja - wurde gern vor allem in der HF-Leistungsmessung gern genutzt. Da 
wird einfach die HF in einem R verheizt, und mit dieser oder jener 
Methode die Temp. gemessen.
Damit entkoppelt man praktisch 100%ig die Meßschaltung von der HF, was 
sonst kaum möglich ist. Wenn der R gut gemacht ist, hat er auch fast 
keine komplexen  Widerstände, sondern nur real, und nicht 
spannungsabhängig, ist kaum frequenzabhängig, usw. Ist also auch eine 
'ideale' Last für die HF-Schaltung.

Autor: JensG (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mit warm werden meinte ich ja auch nur sowas wie handwarm (wenn 
überhaupt), nicht 50°C. Zumindest bei ortsveränderlichen Geräten, bei 
denen das Kabel meist frei hängt. Bei einem 2KW Gerät (Ofen o. sowas) 
mit den üblichen Anschlußleitungen merkt man schon etwas die 'Abwärme' 
(weswegen man die Kabel dann auch nicht bei voller Belastung 
zusammenrollen sollte wegen der konzentrierten Wärmeentwicklung) (steht 
ja bei Verlängerungsleitungen auf Rollen meist auch drauf).
Insofern würde ich nicht sagen, daß da was falsch ist, wenn da ein 
bißchen Wärme entsteht. Die Dinger sind halt so dimensioniert.

Wieso kommt denn der Kabelquerschnitt jetzt ins Spiel. Soll das auch 
einer der Ausgangsgrößen für die Leistungsmessung via Temp-Messung sein?
Kannste doch weglassen, wenn der Wärmewiderstand bekannt ist. (ohne 
Wärmewiderstand geht's doch eigentlich gar nicht)

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.