Hallo, kann man die Phasenverschiebung cos(phi) eines Verbrauchers am 50Hz Netz mit einem Oszilloskop messen? In der Schule hatten wir dazu bisher ein Messegerät das Wirkleistung und Blindleistung (mit Anzeige ob Kapazitiv oder Induktiv) messen konnte und haben dann die Zeiger gezeichnet und daraus Phi bestimmt. Würde das auch mit einem Oszilloskop (2 Kanalbetrieb) gehen? Nur wie? Muss ich dazu noch ein ohmschen Messwiderstand in Reihe einbauen oder wo nehme ich die Referenzkurve her? Ich habe mir das etwa so vorgestellt: Oszilloskop (an Trenntrafo wegen PE-Schluss!) über Messewiderstand und Verbraucher (Ground des Scopes natürlich zwischen beiden - eine Kurve muss dann natürlich noch invertiert werden). Ist die Spannung über den Verbrauchen mit der Spannung über den ohmschen Messwiderstand dann entsprechend Phasenverschoben? Oder liege ich falsch oder "das" Phi kann man mit einem 2Kanal Oszilloskop gar nicht messen, weil es sich um Leistungen handelt? Danke im voraus, Kermit
Du kannst mit Shunt oder Messwandler den Strom messen und im XY-Betrieb eine Lissajous-Figur zeichnen lassen. Mehr als 10° Genauigkeit würde ich aber selbst bei einem großen Bildschirm nicht erwarten. Wenn es ein digitales Oszi ist und man die Daten an den PC übertragen kann geht es vielleicht noch ein bissl besser. Viele Grüße, Martin L.
Du kannst die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung mit einem Oszilloskope so messen. Das kannst du mit einem 2 Kanalskope machen es geht aber auch mit einem 1 Kanalskope. Bei einem 1 Kanalskope kannst du das im X-Y betrieb ausmessen. Stichwort: Lissajousfiguren. Auch wie du schon richtig bemerkt hast brauchst du um den Strom zu messen einen Shunt Widerstand Gruss Helmi
An den Lissajousfiguren kann ich aber doch die Phasenverschiebung nicht genau ablasen (am Raster). Zum Problem: Wir sollen die Phasenverschiebung eines 3Phasen Asynchronmotors in Sternschaltung oszilloskopieren. Dazu sollen wir in der Tat einen Shunt in Reihe zu einer Wicklung einbauen. Nun sollen wir auf Kanal1 die Spannung über den Shunt oszilloskopieren (soweit so gut) und(!) die Spannung über Shunt UND Motorwicklung (Also zwischen L1+ und Sternpunkt) auf Kanal2. Ist das überhaupt richtig? Da kann ich ja gleich die Spannung zwischen L1 und N oszilloskopieren? Ich hätte nur die Spannung über der Motorwicklung ohne den Shunt oszilloskopiert (Masse halt in die Mitte gesetzt und den 1.Kanal invertiert). Mein Lehrer meint, der 1Ohm Shunt würde dabei keinen großen Unterschied machen. Das irritiert mich ein wenig. Um die Potentialtrennung und Berührungsspannungen muss ich mir übrigens keine Gedanken mehr machen, da wir zwischen Oszilloskop und Schaltung noch Messwandler nutzen, die angeblich (galvanisch) trennen.
Wenn der Spannungsabfall über den Shunt im Vergleich zur Speisespannung vernachlässigbar ist, hat Dein Leherer schon recht. Je nachdem, welcher Strom da drüber geht, ist der Fehler eben vernachlässigbar. Angenommen, der Motor zieht 1A, dann sind das 1V bei 1Ohm-Shunt - eigentlich total verrnachlässigabr bei 230V oder gar 400V. Zumal, wenn es mit dem Oszi geschehen soll, dann hast Du ohnehin keine extreme Genauigkeit - da fallen die paar Volt Fehlspannung gar nicht auf. Also immer im Hinterkopf haben - welchen Fehler kann ich mir leisten, bzw. ist der mit dieser Anordnung überhaupt meß/sichtbar.
Genauere Methode ohne Lissajous, aber mit 2 Kanaelen: Den voreilenden Sinus vertikal zentrieren. Zeitablenkung und x-Position so einstellen, dass eine Periode des Sinus die 10 div genau ausfuellt, bei Bedarf auch mit dem stufenlosen Knopf fuer die Zeitablenkung. Den zweiten Sinus auch vertikal zentrieren. Wenn die Periode des zweiten Sinus bei 2.8 div beginnt, sind die beiden um 2.8/10 * 360 Grad = 108 Grad verschoben. Gruesse.
Wieso die Zeitablenkung auf eine ganze Periode einstellen? Bei einer halben-, viertel-, oder gar achtel- Periode (so dass man die Phasenverschiebung halt gerade noch sehen kann auf einem Schirmbild) wird's doch noch genauer? Aber zum Messfehler. Mir ist schon klar, dass an den 1Ohm Widerstand nur eine geringe Spannung abfällt. Trotzdem wundert mich das: Nehmen wir zur Vereinfachung mal an, dass wir an nur einer Phase mit einem (einphasigen) Verbraucher und einem Shunt in Reihe messen wollen. Wenn ich die Spannung über Shunt und Verbraucher zusammen messe, dann messe ich doch direkt die Netzspannung? Kann ich dann überhaupt noch eine sinnvolle Aussage über die Phasenverschiebung von Spannung und Strom dieses Verbrauchers treffen? An der Phase können ja zeitgleich etliche andere Verbraucher parallel am Netz hängen? Wo liegt da mein Denkfehler? Vielen Dank, Kermit
>Wenn ich die Spannung über Shunt und Verbraucher zusammen messe, dann >messe ich doch direkt die Netzspannung? Kann ich dann überhaupt noch >eine sinnvolle Aussage über die Phasenverschiebung von Spannung und >Strom dieses Verbrauchers treffen? Damit alleine nicht. Du musst noch die Spannung am Shunt zusätzlich messen. Diese beiden Spannungen setzt Du dann mit der Lissayuuuuu....figur in Beziehung.
Denkfehler? Bis jetzt sprachen wir wohl nur von einem Verbraucher (nach dem Shunt), nicht mehreren. Der Spannungs-Sinuns wird als Referenz genommen (auf einem Kanal), und der Strom-Sinus (welcher am Shunt als Spannung abgreifbar ist) wird dann auf den Spannungssinus bezogen (also die Phase dazu bestimmt. Da stören andere Verbraucher vor dem Shunt überhaupt nicht, weil die den Strom nicht beeinflussen .
Der Strom durch den Shunt fliesst dann nur noch durch Deinen Verbraucher. Durch die anderen nicht. Die sind parallel geschaltet.
Den Strom messe ich am Shunt nur von dem einem Verbraucher, der in Reihe geschaltet ist, soweit klar. Aber die Spannung (Kanal2) messe ich doch von ALLEN Verbraucher die am Netz hängen, wenn ich parallel zum Shunt und Verbraucher messe? Macht das nichts aus?
Ok, mein Denkfehler ist wohl, dass ich den Strom als Referenz nehme. In Reihenschaltungen haben wir bisher immer den Strom als Referenz betrachtet, da dieser sich ja nicht ändert (und dann Aussagen über vor- und nacheilende Spanungen an Induktivitäten und Kapazitäten getroffen).
Tom schrieb: > Genauere Methode ohne Lissajous, aber mit 2 Kanaelen: > > Den voreilenden Sinus vertikal zentrieren. Zeitablenkung und x-Position > so einstellen, dass eine Periode des Sinus die 10 div genau ausfuellt, > bei Bedarf auch mit dem stufenlosen Knopf fuer die Zeitablenkung. > > Den zweiten Sinus auch vertikal zentrieren. Wenn die Periode des zweiten > Sinus bei 2.8 div beginnt, sind die beiden um 2.8/10 * 360 Grad = 108 > Grad verschoben. > Genau so macht man das. Ist auch sehr schön beschrieben z.B. bei Tektronix, 2465 Operating Manual (downloaden bei BAMA) Dann nochmal fix den x10 Magnifier Knopf der Horizontal-Ablenkung gedrückt. Und so erreicht man mit einigermaßen soliden Analogoszilloskopen Genauigkeiten von 2 bis 3 Grad in der Phasneverschiebung. hth, Andrew
@Kermit >Ok, mein Denkfehler ist wohl, dass ich den Strom als Referenz nehme. In >Reihenschaltungen haben wir bisher immer den Strom als Referenz >betrachtet, da dieser sich ja nicht ändert (und dann Aussagen über vor- >und nacheilende Spanungen an Induktivitäten und Kapazitäten getroffen). genau - die Spannung ist die Ursache des Stroms - nicht umgekehrt ...
>Wieso die Zeitablenkung auf eine ganze Periode einstellen? Bei einer >halben-, viertel-, oder gar achtel- Periode (so dass man die >Phasenverschiebung halt gerade noch sehen kann auf einem Schirmbild) >wird's doch noch genauer? sehe ich auch so.
faraday schrieb: >>Wieso die Zeitablenkung auf eine ganze Periode einstellen? Weil man das mit recht geringem Fehler sauber einstellen kann: Zweckmäßigerweise an den Nulldurchgängen des Signals. Die kriegt man zügig und sauber definiert "einjustiert" auf dem Bildschrim. Beim Spanungsmaximum ist eher schwieriger. Bei einer >>halben-, viertel-, oder gar achtel- Periode (so dass man die >>Phasenverschiebung halt gerade noch sehen kann auf einem Schirmbild) >>wird's doch noch genauer? > > sehe ich auch so. Tja, dann schau mal genau hin. Denn Nulldurchgang kriegste noch. Aber dann beim Maximum des 4tel Periode wird's schon schlecht. 8tel erst recht. Darum: Ganze Periode einstellen. Wenn dann genau werden soll: x10 drücken (siehe Beschreibung weiter oben).
>Denn Nulldurchgang kriegste noch. >Aber dann beim Maximum des 4tel Periode wird's schon schlecht. Das verstehe ich nicht. Ist Maximum genauer als Nulldurchgang? Wurde doch auch gesagt, daß es auf den Schirm passen soll.
faraday schrieb: >>Denn Nulldurchgang kriegste noch. >>Aber dann beim Maximum des 4tel Periode wird's schon schlecht. > > Das verstehe ich nicht. Ist Maximum genauer als Nulldurchgang? Nö. Da steht doch das das Maximum ungenauer abzulesen ist. Eben der Nulldurchgang ist die genauere Möglichkeit. > Wurde doch auch gesagt, daß es auf den Schirm passen soll. Nö. Da steht: "Wieso die Zeitablenkung auf eine ganze Periode einstellen? Bei einer halben-, viertel-, oder gar achtel- Periode (so dass man die Phasenverschiebung halt gerade noch sehen kann auf einem Schirmbild)" Da steht das man die Phasneverscheibung noch sehen kann auf dem Schirm. Die nutzt Dir aber nix wenn Du die Periode nicht genau genug kennst/ablesen kannst. D.h. wen Du "irgendwas " zwischen 0.22 und 0.27 einer Periode hast (und so was als 1/4 Periode nimmst). Ergobleibt: ... ganze Periode oder halbe Periode - eben wegen des Nulldurchgangs...
Andrew, für die gesamte Periode stimmt das schon. Aber er meint wahrscheinlich, die Phasendifferenz zwischen den Nulldurchgängen lässt sich mit dem kurzen Zeitraster besser auflösen. Vor allem dann, wenn der Winkel sehr viel kleiner ist als 360°. Dieter
>Die nutzt Dir aber nix wenn Du die Periode nicht genau genug >kennst/ablesen kannst. ja klar, hast Recht. Man muß ja die gesamte/halbe Periode sowieso mit kleinerer Auflösung messen.
Der Nulldurchgang ist quasi nur ein Punkt deutlich sichtbar, wo er durch die x-Achse (Zeit) geht (starke Steigung). Eigentlich sehr genau lokalisierbar, weil sich dort zwei Linien im großen Winkel kreuzen. Das Maximum ist eher so ein WischiWaschi-Bereich auf dem Dach der Sinuskurve. Da haste paar mm links und rechts des Maximums, wo der Sinus kaum abfällt (geringe Steigung) - also schlechter bzw. mit weit höherem Unsicherheitsfaktor nur bestimmbar. Deshalb den Nulldurchgang als Referenz nehmen, und nicht das Maximum.
Dieter S. schrieb: > Andrew, > > für die gesamte Periode stimmt das schon. Aber er meint wahrscheinlich, > die Phasendifferenz zwischen den Nulldurchgängen lässt sich mit dem > kurzen Zeitraster besser auflösen. Vor allem dann, wenn der Winkel sehr > viel kleiner ist als 360°. > > Dieter Dieter, tja genau das was du bestätigst schreibe ich doch oben: Erst die Periode einstellen. Phasendifferenz ist ja ein relatives Maß. Dann x10 dehnen um im kurzen Zeitraster bestmöglich aufzulösen. Und für alle die es nachlesen möchten: http://bama.edebris.com/manuals/tek/2465/ Schöner als dort kann man es eigentlich nicht erklären. Andrew
Jens G. schrieb: > Der Nulldurchgang ist quasi nur ein Punkt deutlich sichtbar, wo er > durch die x-Achse (Zeit) geht (starke Steigung). Eigentlich sehr genau > lokalisierbar, weil sich dort zwei Linien im großen Winkel kreuzen. Yo. Für alle die das mal in der Schule hatten: Nullstellendiskussion, Extremwertberechnung, etc. Anderes Thema, aber identischer Denkansatz. > Das Maximum ist eher so ein WischiWaschi-Bereich auf dem Dach der > Sinuskurve. Da haste paar mm links und rechts des Maximums, wo der Sinus > kaum abfällt (geringe Steigung) - also schlechter bzw. mit weit höherem > Unsicherheitsfaktor nur bestimmbar. > Deshalb den Nulldurchgang als Referenz nehmen, und nicht das Maximum. Voll d'accord.
Setzt natürlich voraus, daß der Oszi möglichst genau genullt ist (also Sinus mit der Null-Verstelung schön symmetrisch auf der x-Achse platzieren, so daß pos. und neg. Halbwellen genau gleich "schwer" sind.
Jens G. schrieb: > Setzt natürlich voraus, daß der Oszi möglichst genau genullt ist (also > Sinus mit der Null-Verstelung schön symmetrisch auf der x-Achse > platzieren, so daß pos. und neg. Halbwellen genau gleich "schwer" sind. Nö. Eben das mit der x Achse ist für diese Messung (siehe dazu ganz oben was der TE als Aufgabenstellung eigentlich messen wollte) vollkommen schnuppe. Denn sonst würde es nicht mit einer 1/2 Periode genausogut funktionieren. Ergo: Du kannst das Signal genausogut 1 Div. rechts oder 2 links plazieren. Oder irgendwas was angenehm ist, um die 2 bzw. 3 Nulldurchgänge auf dem Bildschirm zu haben. Aber "trace-rotation" sollte man schon korrigert haben ;-)
ich sprach nicht von 1 Div. rechts oder 2 links, sondern wenn schon, dann von 1 Div. oben oder 2 unten (genau die x-Achse muß man ja nicht nehmen, aber irgendeine Parallele davon) (ich hoffe, x-Achse ist die waagerechte Linie auf dem Schirm ;-)
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