Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik berührungslose Spannungsmessung


von Fernet Branca (Gast)


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ist es möglich, mit einer Stromzange auch Spannungen zu messen und zu 
bestimmen? In der Stromzange messe ich eine Spannung im 
Sekundärstromkreis, die proportional zum Prümärstromkreis ist, meine 
Stromzange liefert 1mV pro Ampere Strom (Peektech 4200, 
http://www.reichelt.de/Zangenmessgeraete/PEAKTECH-4200/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=75325&GROUPID=542&artnr=PEAKTECH+4200).

Wenn ich also jetzt umgedreht nicht die Spannung messe, sondern den 
Strom, kann ich dann daraus Rückschlüsse auf die Spannung in dem 
Primärstromkreis ziehen?

von Wolfgang (Gast)


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Fernet Branca schrieb:
> Wenn ich also jetzt umgedreht nicht die Spannung messe, sondern den
> Strom, kann ich dann daraus Rückschlüsse auf die Spannung in dem
> Primärstromkreis ziehen?

Nein, oder meinst du, der Hersteller verheimlicht dir im Datenblatt 
etwas.

von Fernet Branca (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Nein, oder meinst du, der Hersteller verheimlicht dir im Datenblatt
> etwas.

schade :-(

von ich (Gast)


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Fernet Branca schrieb:
> ist es möglich, mit einer Stromzange auch Spannungen zu messen und
> zu
> bestimmen? In der Stromzange messe ich eine Spannung im
> Sekundärstromkreis, die proportional zum Prümärstromkreis ist, meine
> Stromzange liefert 1mV pro Ampere Strom (Peektech 4200,
> http://www.reichelt.de/Zangenmessgeraete/PEAKTECH-...).
>
> Wenn ich also jetzt umgedreht nicht die Spannung messe, sondern den
> Strom, kann ich dann daraus Rückschlüsse auf die Spannung in dem
> Primärstromkreis ziehen?

Ich würde sagen, da fehlen dir noch wichtige Grundkenntnisse.
Eine Spannung ist nicht einfach "da". Eine Spannung ist immer der 
Potentialunterschied zwischen zwei Punkten in einer Schaltung. Man kann 
also nicht sagen: Die Schaltung hat 12V. Sondern man muß beispielsweise 
sagen: Die Spannung zwischen VCC und GND beträgt 12V.
Stell dir einfach mal zwei in Reihe geschaltete 12V-Batterien vor. Wenn 
du die beiden in Summe mißt (Minuspol der einen und Pluspol der 
anderen), dann mißt du eine Spannung von 24V. Wenn du jetzt eine deiner 
Meßspitzen auf den Verbindungspunkt zwischen den Batterien setzt, wirst 
du 12V messen.
Jetzt hältst du deine Strommesszange um die Zuleitung einer der beiden 
Batterien. Wenn kein Verbraucher an den Batterien angeschlossen ist, 
wirst du einen Strom von Null Ampere messen. Wenn die Batterien aber in 
einem LKW eingebaut sind und der Fahrer gerade den Motor des LKW anläßt, 
dann wirst du am gleichen Punkt einen Strom von einigen hundert Ampere 
messen. Und jetzt überleg mal. Es sind die gleichen Batterien und es ist 
die gleiche Stromzange. Du hast einmal Null gemessen und einmal sagen 
wir 300 Ampere. Wie willst du jetzt aus der Anzeige der Stromzange auf 
die Spannung der Batterien schließen? Überleg dir das ganze mal in Ruhe, 
ok?

von ich (Gast)


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Tom schrieb im Beitrag #3294351:
> Selbstverständlich geht das. Oder meinst du, Wolfgang hat von
> irgendwas
> ne Ahnung?

Unsinn. Lies mal meinen Beitrag und dann begründe mal deine Meinung, daß 
es doch geht...

von MaWin (Gast)


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> ist es möglich, mit einer Stromzange auch Spannungen zu messen und zu
> bestimmen?

Nein, mit einer Stromzange natürlich nicht, die heisst ja nicht 
Spannungszange.

Aber man kann schon berührungslos Spannungen messen

http://www.fluke.com/fluke/dede/Elektrische-Messgerate/Spannungsprufer/Tester-fur-Elektrotechnik/Spannungsprufer/Fluke-1AC-II.htm?PID=56048

wen auch eher ungenau (Spannung da, Spannung fehlt).

von Fernet Branca (Gast)


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ich schrieb:
> Eine Spannung ist nicht einfach "da". Eine Spannung ist immer der
> Potentialunterschied zwischen zwei Punkten in einer Schaltung. Man kann
> also nicht sagen: Die Schaltung hat 12V. Sondern man muß beispielsweise
> sagen: Die Spannung zwischen VCC und GND beträgt 12V.

cool, also ist das ähnlich, wie bei dieser potentiellen Energie, die 
zwei Körper haben? Im Physikunterricht hatte unser Lehrer immer gesagt, 
dass Sachen, die auf dem Tisch liegen, eine geringere Energie zu der 
Lampe an der Decke haben wie ein Gegenstand der auf dem Boden liegt? 
Meinst Du sowas, dass es von der "Entfernung" abhängt?

Dann ist das ja bei den Batterien logisch, denn wenn man die Spannung 
von einer Batterie misst, dann kommen 12 Volt raus, schaltet man zwei 
Batterien hintereinander, dann hat man die doppelte Entfernung, also 
misst man 24 Volt.

von ich (Gast)


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Dann sag mir doch mal, wie du aus der Anzeige der Stromzange 
(beispielsweise "20A") auf die Spannung schließen willst.
In einem Auto-Stromkreis können 20A fließen (bei 12V) und in einer 
Umspannstation können auch 20A fließen (bei 380kV). Beide Male zeigt die 
Stromzange 20A an. Und jetzt kommst du...

von du (Gast)


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Im nächsten Kapitel lernen wir, warum Kondensatoren nach dem Aufladen an 
Gewicht zunehmen.

von ich (Gast)


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Fernet Branca schrieb:

> cool, also ist das ähnlich, wie bei dieser potentiellen Energie, die
> zwei Körper haben? Im Physikunterricht hatte unser Lehrer immer gesagt,
> dass Sachen, die auf dem Tisch liegen, eine geringere Energie zu der
> Lampe an der Decke haben wie ein Gegenstand der auf dem Boden liegt?
> Meinst Du sowas, dass es von der "Entfernung" abhängt?
>
> Dann ist das ja bei den Batterien logisch, denn wenn man die Spannung
> von einer Batterie misst, dann kommen 12 Volt raus, schaltet man zwei
> Batterien hintereinander, dann hat man die doppelte Entfernung, also
> misst man 24 Volt.

Genau so kann man das vergleichen. Die "Fallhöhe" ist mit der Spannung 
vergleichbar, ist also in der Mechanik die potentielle Energie. Die 
Geschwindigkeit, mit der der Gegenstand auf dem Boden aufschlägt, die 
abhängig ist von der Masse, ist dann die kinetische Energie.

Laß dich von blöden Kommentaren hier nicht verunsichern und lerne 
einfach, was dich interessiert. Jeder hat mal angefangen, das ist kein 
Problem :-)

von du (Gast)


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ich schrieb im Beitrag #3294383:
> nein, das kannst du eher mit der freien energie vergleichen, die unseren
> gesamten kosmos ausfüllt

... hier spricht der Thermodynamiker. Schon mal einen exergetischen 
Wirkungsgrad berechnet?

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

es gibt zwei Arten von Strommesszangen. Die "einfache" Ausführung die du 
hast ist nur in der Lage Wechselströme zu messen, da es vom Konzept her 
ein Transformator ist. Dabei ist der Draht, in dem du den Strom messen 
willst die Primärwicklung und der Teil der Zange, den du um den Draht 
schließt ist die Sekundärwicklung. Da das vorhandensein einer 
Potenzialdifferenz (auch Spannung genannt) kein Magnetfeld produziert 
kanns du auch nichts messen. Es ist damit nur möglich wechselnde 
Magnetfelder (die durch einen Wechselstrom entstehen) zu messen.
Die zweite Art der Strommesszangen ist etwas komplizerter und kann auch 
Gleichströme messen, da sie Hallsensoren verwenden und damit direkt die 
Magnetfeldstärke bessen können. Aber auch für ein konstantes Magnetfeld 
wird ein Strom benötigt, eine Spannung alleine genügt nicht.
In der Analogie zur Mechanik könnte man es so betrachten:
Die Strommesszangen sind Bewegungssensoren. Wenn ein Stein aber nur auf 
dem Tisch liegt (eine Potenzialdifferenz zum Boden hat) kannst du ihn 
damit nicht messen.

Gruß Kai

von Fernet Branca (Gast)


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Kai S. schrieb:
> Hallo,
>
> es gibt zwei Arten von Strommesszangen. Die "einfache" Ausführung die du
> hast ist nur in der Lage Wechselströme zu messen, da es vom Konzept her
> ein Transformator ist. Dabei ist der Draht, in dem du den Strom messen
> willst die Primärwicklung und der Teil der Zange, den du um den Draht
> schließt ist die Sekundärwicklung.

Genau so hab ich auch schon mal einen ganz kleinen Strom gemessen, weil 
die Stromzange von mir ja nur in 1A-Schritten brauchbar misst und wenn 
ich weniger Strom hab, dann war das unpraktisch. Ich hab einfach das 
Kabel 10mal im Kreis durch die Stromzange gewickelt und damit glaub ich 
den Strom verzehnfacht, so dass dann eben 1mV nicht 1A bedeuteten, 
sondern 0,1A.

An das Magnetfeld hab ich nicht gedacht.

Aber mal andersrum gedacht, ich greife im Sekundärstromkreis die 
Spannung ab, die auf Grund des Primärstromkreises erzeugt wird, ist denn 
in der Stromzange ein kleiner Shunt, der den Strom dann in eine 
proportionale Spannung im Sekundärstromkreis "wandelt"?

von Wolfgang (Gast)


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Fernet Branca schrieb:
> Aber mal andersrum gedacht, ich greife im Sekundärstromkreis die
> Spannung ab, die auf Grund des Primärstromkreises erzeugt wird, ist denn
> in der Stromzange ein kleiner Shunt, der den Strom dann in eine
> proportionale Spannung im Sekundärstromkreis "wandelt"?

Nein, der Primärstrom erzeugt ein Magnetfeld und bei den einfachen 
Zangen erzeugt die Änderung des Magnetfeldes eine Spannung entsprechend 
dem Induktionsgesetz [1].
[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Induktionsgesetz

Bei gleichstromfähigen Zangen wird direkt das Magnetfeld mit einem 
Hallsensor gemessen oder es wird ein Gegenfeld aufgebaut, so dass sich 
als Magnetfeldsumme Null ergibt.

von Kai S. (kai1986)


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Fernet Branca schrieb:
> Aber mal andersrum gedacht, ich greife im Sekundärstromkreis die
> Spannung ab, die auf Grund des Primärstromkreises erzeugt wird, ist denn
> in der Stromzange ein kleiner Shunt, der den Strom dann in eine
> proportionale Spannung im Sekundärstromkreis "wandelt"?

Hier musst du etwas vorsichtig sein. Ideal betrachtet hast du keinen 
Sekundärstromkreis (dafür müsste er geschlossen sein) sondern lediglich 
die Sekundärspule mit offenen Enden. Ideal bedeutet, dass das 
Spannungsmessgerät einen unendlich großen Eingangswiderstand hat. 
Praktisch ist das nicht gegeben, allerdings haben Multimeter 
Megaohmbereich haben und die Spule nur im Bereich Ohm liegt ist die 
Verzerrung des Messwerts kleiner, als die anderen Störgrößen und kann 
damit vernachlässigt werden.

Deine Strommesszange ist somit einfach ein Messwandler, der die 
Messgröße Stromfluss direkt in die Messgröße Spannung überführt, ohne 
nochmal eine Stromfluss daraus zu machen.

Gruß Kai

von ich (Gast)


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Fernet Branca schrieb:
>
> Aber mal andersrum gedacht, ich greife im Sekundärstromkreis die
> Spannung ab, die auf Grund des Primärstromkreises erzeugt wird, ist denn
> in der Stromzange ein kleiner Shunt, der den Strom dann in eine
> proportionale Spannung im Sekundärstromkreis "wandelt"?

Bei deiner Stromzange ist es ja so, daß die "Primärwicklung" die beiden 
Zangen-Hälften sind, die du um das Kabel legst. Also im Prinzip eine 
Windung. Die "Sekundärwicklung" ist dann eine Spule, die das Magnetfeld 
der Zange aufnimmt und dadurch, daß sie viele Windungen hat, 
hochtransformiert. Diese Spannung der Sekundärspule wird dann entweder 
an die Ausgangsklemmen rausgeführt (wie bei dir) oder auf eine Anzeige 
in der Stromzange gebracht, wo du dann den Stromwert ablesen kannst. 
Also brauchst du dort keinen Shunt, sondern die Sekundärspule stellt dir 
schon eine Spannung zur Verfügung, die der Stromstärke im Kabel 
entspricht.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Prinzipiell kann man Spannung schon "berührungslos" messen. Dazu 
benötigt man aber anderes Werkzeug. Wie schon geschrieben mißt eine 
Stromzange den Strom über das Magnetfeld. Um die Spannung zu messen 
benötigt man ein Werkzeug welches das elektrische Feld messen kann. Dazu 
benötigt man aber zusätzlich noch einen Bezugspunkt, wohingegen die 
Stromzange für die Strommessung nur einen Leiter benötigt. Ein einzelner 
Punkt reicht für die Spannungsmessung also nicht. Man mißt ja immer die 
Spannung zwischen zwei Punkten.

Eines dieser Geräte ist folgendes.
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrofeldmeter

Ferner ist eine Stromzange auch nicht wirklich berührungslos. Daher 
formuliere ich die Frage von "berührungslos" nach "elektrisch isoliert" 
um. Es gibt noch andere Methoden. Aber es ist die Frage ob die Geräte 
für die jewilige Anwendung geeignet ist. So ist obiges Gerät kaum dazu 
geeignet die Spannungsdifferenz zweier benachbarter Leitungen auf einer 
Platine miteinander zu vergleichen. Ferner sind die "berührungslosen" 
Methoden im Allgemeinen bei gleichem Aufwand nicht so genau bzw. ist die 
Grenze des machbaren eher erreicht. Aus diesem Grunde sind solche 
Geräte, falls für die konkrete Anwendung überhaupt geeignet/verfügbar, 
teurer und weit weniger verbreitet.

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