Hallo folgendes: es geht darum den Leistungsverbrauch zweier ähnlicher Bauelemente zu testen. Es handelt sich um elektrisch schaltende Ventile. Verwendung finden soll LabViewSignalExpress zusammen mit einer AD-Wandler-Box, 12Bit auf 8 Kanälen quasi gleichzeitig. Die Schaltzeiten der Ventile liegen bei etwas mehr als 10ms, folglich müsste ich mit mindestens 200Hz abgetastet werden um den Schaltprozessen folgen zu können. Die Idee ist nun, einen Shuntwiderstand zwischen Versorgung und Ventil einzubauen und dann zum einen stets die Versorgungsspannung zu messen und mithilfe der Shuntspannung und dem bekannten Widerstandswert auf den dabei geflossenen Strom zurückrechnen zu können. Die Multiplikation dieser beiden Werte sollte den Leistungsverbrauch widergeben... sollte es eigentlich... tatsächlich ist mir aber nun aufgefallen, dass diese Vorgehensweise lediglich die Scheinleistung ergibt... Welche Möglichkeit habe ich denn nun, um den Cos-Phi zwischen Strom und Spannung ermitteln zu können? mfg
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Du misst die Spannung und den Strom. Was erwartest du? So als Denksport: Wie sehen die beiden Verläufe aus? :-)
sorry, hab das schaltbild deutlich zu stark vereinfacht. es ist nur für den einzelnen abgeschlossenen Moment gültig^^ ...also die Spule befindet sich in Wahrheit in einer H-Brücke und erhält positive wie negative Stromimpulse um das Umschalten des Ventils zu ermöglichen... folglich gilt das Schaltbild komplett für Wechselstrom...
Das Ventil erhält Schaltpulse von einer Dauer von 14ms. Dabei schaltet es insgeamt ca. 34 mal pro Sekunde, so dass es 14ms bestromt wird und dann 14ms stromlos ist. Danach komm der umgekehrte Stromimpuls von wiederum 14ms gefolgt von einer weiteren Pause von 14ms. also als Folge von jeweils 14ms Strömen: "+" "0" "-" "0" "+" "0" "-" ... usw.
Versteh ich nicht so ganz. Warum negativer Stromimpuls. Ist das dem Ventil nicht völlig egal? Ein Relais hat ja auch nicht Plus und Minus. Auf jeden Fall behaupte ich mal daß du das Ventil nicht wie eine Spule betrachten kannst. Im Anzugmoment wird ja eine gehörige Portion Arbeit verrichtet, die muß irgendwo herkommen. Also wird eine 'resultierende' Induktivität in dem Schaltzeitraum deutlich niedriger sein, als im stationären angezogenen Zeitraum. Wenn du das halbwegs genau messen willst musst du entweder eine Referenzmessung für eine Auslösung machen und dann nur noch die Anzahl der Auslösungen zählen, oder mit (ich sage einfach aus dem Bauch raus) mindestens 10 Messwerte pro Schaltzeit (also pro 10ms) messen, und zwar Strom und Spannung. Was anderes, wenn du alle 28ms das Teil aktivierst, wie lange ist dann die Gesamtlebensdauer des Systems? Wier reden doch von einem mechanischen bewegten System, oder?
das ventil ist quasi bistabil. zum zurückfallen braucht es einen negativen stromimpuls
Es ist ein bistabiles Ventil, welches elektrisch in die jeweils andere stabile Position gebracht wird. Der Spuleninnenwiderstand liegt bei ca. 10 Ohm. Durch die H-Brückenschaltung ist es möglich, trotz angelegter Gleichspannung Strom mit wechselnden Vorzeichen durch eine Spule fliessen zu lassen. Ich habe dies soeben "extern" erprobt, indem ich die entsprechenden kabelenden einer Batterie abwechselnd an die unterschiedlichen Pole einer Batterie geklemmt habe. Dabei habe ich keine Phasenverschiebung feststellen können... das verwundert mich nun doch sehr... Die wechselnden Pulse sind natürlich lahm wie ich bin, aber ich hätte dennoch für jeden einzelnen Puls eine Verspätung des Stromes erwartet, getreu dem motto: an Induktivitäten tun Ströme sich verspäten...gilt dies nicht für einzelne Stromimpulse? mfg
Großes Fragezeichen schrieb: > Dabei habe ich keine Phasenverschiebung feststellen können... Das hatte ich vermutet. Ich hatte ja schon geschrieben es verhält sich nicht wie eine Spule mkt konstanter Induktivität. Da muss ja einiges an Arbeit verrichtet werden beim Umsteuern, der Kern wird ja in der Spule bewegt. Diese Arbeit muss irgendwo herkommen, nämlich von einem entsprechend starken Stromimpuls.
Soll das eine einmalige Messung werden, zwecks Vergleich
Leistungsverbrauch?
Wenn ja, dann lass' doch die beiden Varianten je 1 Stunden laufen, und
häng' einen Energiemonitor davor ("Stromzähler").
Die Differenz ist der Mehrverbrauch (näherungsweise).
...aber wenn ich nun eine einfache Spule nehmen würde, würde ich dann bereits bei einzelnen Impulsen eine Verspätung feststellen?
ja es soll der Strom- bzw. Leistungsverbrauch der Ventile gemessen werden... Problem ist, dass die Dinger nur so kurzzeitig Energie verbrauchen und dann relativ lange "nix" tun als ihre Stellung zu halten...
Erich schrieb: > Wenn ja, dann lass' doch die beiden Varianten je 1 Stunden laufen, und > häng' einen Energiemonitor davor ("Stromzähler"). Genau, der misst bei nichtlinearen Impulsen im ms Bereich bestimmt noch genau... Großes Fragezeichen schrieb: > roblem ist, dass die Dinger nur so kurzzeitig Energie > verbrauchen und dann relativ lange "nix" tun als ihre Stellung zu > halten... Hatte ich doch oben schon gesagt. Einmal genau und hochauflösend einen Impuls messen und dann nur noch die Anzahl der Impulse mit dem Verbrauch von einem Schaltvorgang multiplizieren. Oder aber hochauflösend (mindestens 1x pro ms) Strom UND Spannung messen.
>Erich schrieb: >> Wenn ja, dann lass' doch die beiden Varianten je 1 Stunden laufen, und >> häng' einen Energiemonitor davor ("Stromzähler"). >Genau, der misst bei nichtlinearen Impulsen im ms Bereich bestimmt noch >genau... Ja, GENAU das tut der Stromzähler. Weil die in den Millisekunden nötige Energie auch irgendwoher kommen muss. Kommt aus den Kondensatoren der Schaltung oder der Stromversorgung. Und diese laden sich dann anschliessend wieder auf. Denn es ist ja kein Hamsterrad drin. Also beide Varianten je eine Stunde laufen lassen, dann wird man den Unterschied sehen, vorausgesetzt es gibt einen. (Einfacher) Versuch macht klug.
Guck dir die Spannungen über Spule und Shunt doch mal für einen Zyklus mit einem DSO an, damit du siehst, was passiert. Dort kannst du dir dann als Produkt auch gleich die Leistung über die Zeit anzeigen lassen.
Erich schrieb: > Ja, GENAU das tut der Stromzähler. > Weil die in den Millisekunden nötige Energie auch irgendwoher kommen > muss. Ach so du meinst nicht direkt an das Ventil, sondern vor die gesamte Elektronik incl. Netzteil. Wird bestimmt ziemlich genau. Veleicht linear geregeltes Netzteil, andere Verbraucher etc. Erich schrieb: > Versuch macht klug Schon, aber nur wenn man weiß was passiert.
> vor die gesamte Elektronik incl. Netzteil
> Wird bestimmt ziemlich genau.
Das macht Sinn, den anderen Mist mitzumessen!
@Großes Fragezeichen > ...abwechselnd an die unterschiedlichen Poleeiner Batterie geklemmt habe. > Dabei habe ich keine Phasenverschiebung feststellen können. Womit hast du das festgestellt, gemessen, gehört...?
>Das macht Sinn, den anderen Mist mitzumessen!
Besser aufpassen in Physik, Freunde !
Differenz =
( <anderer Mist> + <Variante_1> ) - ( <anderer Mist> + Variante_2 )
... na, dämmerts ?
Eben weil mir gedämmert ist, ist diese Methode nicht zu empfehlen. Es ist alleine > der Leistungsverbrauch zweier ähnlicher Bauelemente zu testen. und keine Differenz zu bilden. Er muss zwangsläufig direkt an jedem einzelnen Objekt messen.
Hallo Fragezeichen, eine Leistungsmessung an schnellen Schaltvorgängen ist immer etwas hakelig. Der statische Leistungsverbrauch sobald das Ventil seine Endstellung erreicht hat, ist erstmal leicht als U * I zu messen. Weil dann in der Regel ein konstanter Strom durch die Spule fließt, sieht man auch keinen Phasenwinkel mehr. Anders beim Ein- und Ausschalten der Spule. Wenn du hier etwas verläßliches messen willst, mußt du U und I wirklich gleichzeitig messen. Das ist nötig, damit du zu jedem Zeitpunkt U*I berechnen kannst. Mit mehrkanaligen A/D-Wandlern ist das aber oft schon nicht mehr so einfach. Behelfsweise kann man die Abtastrate deutlich erhöhen. Du bekommst dann zwei Meßreihen, die man mal übereinander plotten kann. Im Schaltmoment müßte man den Phasenwinkel deutlich sehen können. Die benötigte Schaltleistung ist dann die Summe aus U*I*dT über alle Meßpunkte (=das Integral) - du mußt also etwas rechnen (lassen). Und bitte nicht vergessen, daß auch beim Abschalten des Spulenstroms nochmal interessante Dinge passieren ,-) Viel Erfolg Elizar
Elizar schrieb: > Die benötigte Schaltleistung ist dann die Summe aus U*I*dT über alle > Meßpunkte (=das Integral) - du mußt also etwas rechnen (lassen). Die Leistung wird immer noch U*I sein. Was du vermutlich meinst, ist die mittlere Leistung, d.h. Integral (U*I dt) / T
Was gibt es denn, was mit einer Mechanik so schnell umgeschaltet wird? Viel Masse darf da nicht dranhängen, bei so kurzen Zeiten.
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