Frage zu True RMS Multimeter

Normalerweise auch die Ströme.

Der Eingangsstrom ist alles andere als Sinusförmig. Die Norm sagt nur, 
dass die Oberwellen zu einem gewissen Prozentsatz kompensiert werden 
müssen. Ein Sinus ist das also noch lange nicht.
Ich habe schon etliche Messungen gemacht, oftmals besteht ein nicht 
gerade geringer Unterschied zwischen Wirk und Scheinleistung, vor allem 
wenn noch eine Phasenverschiebung dazu kommt (z.B. bei Eisentrafos oder 
bei Netzfiltern am Eingang). Die Unterschiede vor allem im Leerlauf 
erreichen dann schnell einige 100%.

Hier mal ein paar Screenshots von Messungen an meinem PC mit passiver 
PFC. Zwischen Strom (grün) und Spannung (rot) ist ein ziemlicher 
Unterschied in der Kurvenform. Man sieht es ja auch an der 
Scheinleistung, dass diese höher ist als die Wirkleistung.

Matthias L. wrote:
> Deshalb gibts ja auch active-pfc. die regeln!

Das mag sein. Trotzdem verbauen viele Hersteller aber passive PFCs, da 
diese einfach billiger sind.

Matthias L. wrote:
>>>rotzdem verbauen viele Hersteller aber passive PFCs, da
>>>diese einfach billiger sind....
>
> Deshalb kaufe ich sowas nicht. active-PFC oder garnicht. So viel teurer
> sind die auch nicht.

Was du kaufst interessiert aber nicht, sondern die Masse zählt, und die 
hat eben nunmal passive PFCs gekauft, da diese billiger sind. In 
nächster Zeit wird sich das vermutlich aber ändern, denn aktive PFCs 
werden immer billiger aufgrund von speziellen ICs und besseren 
Leistungshalbleitern.
Aber das ist alles Off-Topic. Das einzige was ich damit sagen will: Wenn 
PFC drauf steht, bedeutet dass noch lange nicht, dass die Stromaufnahme 
komplett sinusförmig ist. Selbst bei aktiven PFCs gibt es manchmal noch 
einen Bereich in der Nähe des Nulldurchgangs, in dem der Strom Null ist. 
Kein Hersteller wird etwas besser machen, als er es vom Gesetz her muss, 
denn das steigert die Kosten und einen Nutzen hat er davon keinen.

@Stefan
Ein Messgerät mit TrueRMS heißt nicht, dass dieses auch die Wirkleistung 
messen kann. Bestes Beispiel ist ein Kondensator: Durch diesen fließt 
nur Blindleistung, das TrueRMS Messgerät zeigt einen Strom an, aber eine 
Leistung verbraucht der Kondensator trotzdem nicht.

Normalerweise interssiert nur das Messgerät, die Stromzange ist an sich 
egal, aber:
Manche (TrueRMS) Multimeter lassen bei der AC Messung aber den DC Anteil 
weg, was streng genommen falsch ist, denn der Effektivwert schließt 
eigentlich DC und AC ein. Die meisten Zangenmultimeter können vom 
Prinzip her nur AC messen (da diese wie ein Trafo funktionieren).
Wenn man also einen DC Anteil hat, und diesen mit messen möchte, dann 
benötigt man eine Stromzange die auch DC kann.
Außerdem wäre es vielleicht noch hilfreich darauf zu achten, dass die 
Stromzange nicht nur bei 50Hz messen kann, sondern einen erweiteren 
Messbereich bis mindestens 1kHz hat.

@ Benedikt K.
Mit welchem Messgerät/Software hast du denn die Aufzeichnung und den 
Screenshot gemacht?

Thomas W. wrote:
> @ Benedikt K.
> Mit welchem Messgerät/Software hast du denn die Aufzeichnung und den
> Screenshot gemacht?

Das ganze Gerät + Software ist selbstgemacht. Der Grund warum ich mir 
dieses Ding gebaut habe, war ein Energiekostenmessgerät, dass mir 
erzählen wollte, mein PC brauche 30W im ausgeschalteten Zustand.
Also einen 2 Kanal 16bit ADC besorgt, ein AVR errechnet Effektivwert von 
Spannung, Strom und Wirkleistung und sendet diese Werte zum PC. Im 
Bereich ab etwa 10W aufwärts  passen die Werte ziemlich gut vergleichen 
mit einem teuren Power Analyser.

Stefan wrote:
> Danke. Wenn man z.B ein symmetrisches PWM Signal hat (0V, 10V) und
> dieses  Signal mit 100 Ohm belastet dann fließt durch diesen 100 Ohm
> Widerstand ein mittlerer Strom von 50mA. kann man das auch mit einem
> normalen Multimeter messen in dem man Gleichstrom misst?

Jein.
Der mittlere Strom beträgt 50mA, der Effektivwert aber 70mA ! Die 
Erklärung:
Bei 10V hätte man 100mA, macht 1W am Widerstand. Da diese aber nur zur 
halben Zeit anliegen, sind es nur 0,5W. Wenn man jetzt aus 0,5W und 
100Ohm Spannung und Strom berechnet, kommt man auf 7V und 70mA.
Je nachdem ob das Messgerät im AC Bereich den DC Anteil mit misst oder 
nicht, könnte man mit einem True RMS Messgerät die Werte direkt messen, 
oder müsste AC und DC Anteil getrennt messen und addieren:
Effektivwert=Wurzel(DC Anteil² + AC Anteil²)


> Wann genau braucht man dann True Rms Messung? Soabld man auch negative
> Spannungen dabei hat?

Sobald man eine Spannung oder Strom messen möchte, die nicht sinusförmig 
sind.

> Um nochmal auf die Eingangsleistung vom PC-NT zurückzukommen. Wie kann
> man die Leistung messen um z.B den Wirkungsgrad zu bestimmen?

Mit einem Wirkleistungsmessgerät oder auch einem Stromzähler. Alles 
andere kann richtig sein, muss aber nicht.

Stefan wrote:
>> nimm einfach so einen netz-leistungs-mess-dingsda
>
> Messen die auch was vernünftiges wenn ich nicht-sinusförmigen Verlauf
> habe wie beim Strom vom PC-NT? Oder kommt da nur Müll raus?

Die billigen (für 5-20€) messen meistens Mist. Einige messen die 
Scheinleistung, andere berücksichtigen zwar die Phasenlage aber nicht 
die Kurvenform. Es mag ein paar geben die wirklich die Wirkleistung 
messen, aber die meisten die ich kenne, machen das nicht.

Stefan wrote:
> Ein Stromzähler misst immer nur die tatsächliche Wirkleistung? egal
> welche Kurvenform?

Ja. Zumindest in dem vorkommenden Frequenzbereich (damit meine ich, dass 
ein Stromzähler z.B. bei 1MHz mit Sicherheit nicht mehr richtig 
funktioniert, aber diese Frequenz kommt ja normalerweise auch nicht in 
der Netzspannung bzw. dem dort fließenden Strom vor, außer vielleicht in 
einem Powerline Modem Signal.)

> Ist jetzt aber 50mA oder 70mA richtig?

Beides. 50mA ist der Mittelwert, 70mA der Effektivwert.

>Wenn man wissen will wie viel Leistung man braucht dann nimmt man den 
Effektivwert?

Genau. Die einfachen Multimeter messen den Mittelwert oder Spitzenwert, 
der ein wenig vom Effektivwert abweicht. Daher wird der Wert 
entsprechend geteilt um bei einem Sinussignal den Effektivwert 
anzuzeigen.

In diesem Fall kann man einfach P=U*I rechnen, da beides die gleiche 
Kurvenform hat und die Phasenverschiebung 0° beträgt.

Hier nochmal zusammengefasst:
Strom und Spannung sinusförmig und ohne Phasenverschiebung -> 
Wirkleistung kann mit jedem normalen Multimeter gemessen bzw. berechnet 
werden.

Strom und Spannung beliebig, aber ohne Phasenverschiebung -> 
Wirkleistung kann mit einem TrueRMS Multimeter gemessen bzw. berechnet 
werden.

Strom und Spannung beliebig -> Wirkleistungsmessgerät notwendig, dass 
Strom und Spannung multipliziert und das Ergebnis mittelt. Der Messwert 
kann negativ werden !

Stefan wrote:
> Ok super.
>
>> Strom und Spannung beliebig -> Wirkleistungsmessgerät notwendig, dass
>> Strom und Spannung multipliziert und das Ergebnis mittelt. Der Messwert
>> kann negativ werden
>
> Was bedeutet ein negativer Messwert?

Wenn du Strom und Spannung hast, beide sind z.B. sinusförmig und ohne 
Phasenverschiebung, dann erhälst du immer positive Ergebnisse nach der 
Multiplikation der einzelnen Messwerte zu jedem Zeitpunkt (denn + mal + 
ergibt + und - mal - ergibt auch +).
Ist dagegen der Strom um 90° verschoben, erhält man in den 4 Quadranten:
+ * + = +
+ * - = -
- * - = +
- * + = -

All die Ergebnisse gemittelt ergibt in diesem Fall 0, denn die Energie 
die der Spannungsquelle entnommen wurde, wird phasenverschoben wieder 
zurückgespeist.
Noch extremer wird das ganze, wenn man einen Generator anschließt: Dann 
sind Spannung und Strom immer um 180° Phasenverschoben, alle 
Multiplikationen liefern daher negative Werte: Die entnommene 
Wirkleistung ist daher negativ, d.h. es wurde Energie eingespeist.