PowerGenerator (mobile 230V Versorgung) zeigt anderen Stromverbrauch an als Wattmeter

[KloMeister]

Hallo,

ich habe mir einen sogenannten "Power Generator" gekauft. Das sind mobile, leichte Geräte, meist mit Lithium oder LiPo Akkus, die 230V AC, 5V und 12V Ausgänge zur Verfügung stellen.

Bei einer Akku-Stromversorgung muss man natürlich genau planen, wie lange man diese mit einer bestimmten Last betreiben kann, da die Kapazität des Akkumulators irgendwann erschöpft ist und damit der "Spaß" zu Ende ist.

Und da kommen wir auch schon direkt zum Problem. Der Power Generator hat eine Verbrauchsanzeige, diese zeigt bei einer ohmschen Last in etwa das gleiche an wie mein Wattmeter das ich besitze. Schließe ich allerdings eine Last an die z.B. ein eigenes Schaltnetzteil besitzt, dann zeigt der Powergenerator ein etwa 2,5 bis 3,5 Fach höheren Wert an als das Wattmeter. Wer hat nun recht und wie kommt diese Differenz zu Stande?


Zu beachten ist, dass das Wattmeter selber ungefähr 10 Watt verbraucht.

Ohmsche Last (Heißklebepistole)
35165


Schaltnetzteil Last (Class-D Verstärker betrieben mit einem Meanwell Schaltnetzteil)
35166


Vielen Dank für eure Hilfe!

[HaWe]

hallo,
kann dein Wattmeter denn grundsätzlich (laut Datenblatt) zuverlääsig nicht-ohmsche (induktive, kapazitive) Leistungen/Lasten messen?

[KloMeister]

Das ist eine gute Frage, das hier ist die Anleitung. Dort stehen leider nichts über Lastentypen.
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/D100/BDAKD302.pdf

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Jetzt kommt der Brüller:

Ich habe neben dem Schaltnetzteil noch eine kleine LED Lampe angeschlossen. Wenn ich diese einschalte, dann zeigt das Wattmeter 3 Watt mehr an (sollte ja auch mehr werden), der Power Generator zeigt aber 3 Watt weniger an...

Ich bin am Ende mit meinen elektrotechnischen Kenntnissen... Ich schaffs nichtmehr!

Video:
http://klomeister.eimer-24.de/Daten/Verbrauch_Unlogik.mp4

[HaWe]

dann pack doch mal ein simples Amperemeter vor den Verbraucher (seriell) und schließ ein Voltmeter an die Ausgänge (parallel). und dann rechne mal Ampere*Volt manuell aus 8)

[KloMeister]

Ich hab leider nur ein Multimeter das Gleichstrom messen kann.

Ich mache jetzt einfach den Praxistest, indem ich die Last mit dem Schaltnetzteil einfach mal anschließe und schaue wann der Akku leer ist. Den Unterschied von 60 und 18 Watt kann ich so eindeutig feststellen und dann weiß ich zumindest auf welchen Leistungsmesser (intern, extern) ich vertrauen kann.

Wenn der Akku eine effektive nutzbare Kapazität von 420 Wh hat, heißt das, dass der Akku entweder nach 7h leer ist (60W Verbrauch, Anzeige vom Power Generator), oder aber nach 23 Stunden (18W Verbrauch, Anzeige vom Leistungsmessgerät).

- - - Aktualisiert - - -

Wie es scheint, ist die Anzeige am Power-Generator falsch und das Steckdosen-Leistungsmessgerät war korrekt. Ich habe jetzt seit etwa 2,5 Stunden die Last dran und die 5 Schritte Anzeige ist noch nicht bei 80%. Bei 60 Watt/h hätte ich jetzt schon 150W verbraucht, da hätte der Akkustand sich schon bewegen müssen. Es scheinen wohl wirklich die 18W zu sein und ich habe erst 45W verbraucht, damit macht es auch Sinn, dass der Akkustand immernoch "voll" ist.


Damit hat sich das Thema geklärt. Schade das dieser relativ teure Power Generator, keine Leistung bei nicht ohmschen Lasten messen kann.

[Siro]

Hallo Klomeister,

Eine Leistungsmessung stellt oftmals ein echtes Problem dar weil:

Wenn Du eine Ohmsche Last hast, dann fliesst immer ein konstanter Strom(eine statische Last), hier kann man die Leistung sehr exakt messen/berechnen.

Ein riesen Problem tritt aber auf wenn man geschaltete (oder sogenannte dynamische) Lasten hat, wozu auch ein Schaltnetzteil gehört.
Hier hat man keinen konstanten Strom mehr, die Stromkurve kann völlig wilde Verformungen haben und genau das ist das Problem.
Welchen Strom zu welcher Zeit soll man messen um die Leistung zu berechnen. Hier versuchen die Geräte einen mittleren Strom zu berechnen.
Es könnte sein, dass z.B. für 10ms ein Strom von 1 Ampere fliesst und dann für 100ms ein Strom von nur 0,1 Ampere fliesst.
Was habe ich dann für eine Leistung ? Das stellt ein riesen Problem dar.

Hier mal Hinweis, ohne jetzt das mathematische Modell zu verstehen: kann ich auch nicht...es soll nur die Problematik verdeutlichen:
https://www.elektroniknet.de/elektronik/messen-testen/leistungsmessung-aber-wie-134855.html
(https://www.elektroniknet.de/elektronik/messen-testen/leistungsmessung-aber-wie-134855.html)https://www.ptb.de/cms/nc/ptb/fachabteilungen/abt8/fb-84/ag-842/dynamischemessungen-842.html

[White_Fox]

Ich denke, deine Spannungsversorgung leidet unter einem ähnlichen Problem wie dieser moderne Smartmeterscheiß:

https://www.tagesspiegel.de/wirtschaft/studie-in-den-niederlanden-digitale-stromzaehler-messen-voellig-falsche-werte/19501142.html

Wenn da einfach nur stumpf Spannung und Strom gemessen werden, kommt da natürlich Käse raus.

Schließe mal einen AC-Motor an deine Versorgung an und schaue, was sie anzeigt. Ein AC-Motor im Leerlauf nimmt fast nur Blindleistung auf (wenn auch immerhin sinusförmig, produziert keine Oberwellen). Wenn deine Versorgung weitaus mehr als 0W plus etwas für Verlustleistung über Leitererwärmung, Streufeldverluste, Magnetisierungsverluste und Lagerreibung, dann weißt du Bescheid.

Ich vermute mal, daß die Leistungsberechnung von irgendeinem armen Milchmädchen programmiert wurde. So etwas wie den höchsten gemessenen Strom innerhalb einer Netzperiode gepuffert und das als Scheitelwert eines Sinus angenommen und schnöde mit dem Strom multipliziert. Vielleicht ist man mit der Spannung genauso verfahren und hat über die zeitliche Differenz einen Phasenwinkel berechnet (und könnte damit, sinusförmige Ströme vorrausgesetzt, sogar Blind- und Wirkleistung separat berechnen), aber dann haben die Baster dieser Kiste schon weitergedacht als ich ihnen zutrauen würde.

Allerdings machen gerade Kleinverbraucher wie LED-Leuchten und Energiesparlampen solch naive Messungen vollkommen zunichte, vor allem da sie typischerweise gleich in Rudeln vorkommen. Kein Mensch hat eine einzelne Energiesparlampe in seiner Wohnung.

Größere Lasten haben wieder den Vorteil, daß diese reguliert sind und halbwegs sinusförmige Ströme aufnehmen müssen. Bei dem Rudelkleinkram machen die Hersteller, was am billigsten ist.

[HaWe]

was schlägst du stattdessen für ein Leistungsmessgerät vor? Es muss allerdings sicher auch für Ottonormalhobbyuser bezahlbar sein... :confused:

[White_Fox]

Wenn ich eine halbwegs vernünftige Messung unter diesen Umständen haben will (und die Entwicklung eines ernsthaften Messgerätes nicht in Frage kommt, aber vielleicht mach ich sowas irgendwann mal), würde ich die Last anpassen. Anders gesagt: eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur davorschalten.

Eine elektronische PFC wird wohl meistens nicht in Frage kommen da diese hinten typischerweise Gleichspannung ausgeben und das wäre für Geräte, die 230V~ erwarten, ungeeignet. Aber eine passive PFC-Drossel würde vieles verbessern, die sind übrigens eigens zur Lösung für solcherlei Probleme konstruiert.

[HaWe]

ich meinte keine Drossel, sondern ein Leistungs-Messgerät, das zuverlässig misst
(BTW, "PFC" kenne ich nur als Abkürzung für Perfluorcarbon)

[021aet04]

PFC => Power Factor Correction => Leistungsfaktorkorrektur => Der Strom wird sinusförmig gemacht. Ist ab einer gewissen Leistung (z.B. PC-Netzteilen) sogar Vorschrift.

Durch eine PFC misst auch das Leistungsmessgerät wieder richtig.

MfG Hannes

[HaWe]

und was für ein Messgerät (!) würdest du dann dem OP für seine Zwecke in diesem Leistungssegment empfehlen? (am besten ein Link)

[Klebwax]

Wenn ich eine halbwegs vernünftige Messung unter diesen Umständen haben will (und die Entwicklung eines ernsthaften Messgerätes nicht in Frage kommt, aber vielleicht mach ich sowas irgendwann mal), würde ich die Last anpassen. Anders gesagt: eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur davorschalten.

Für eine vernünftige Messung kann das so nicht angehen. Ich kann doch nicht das Messobjekt ändern, z.B. eine PFC davor schalten, und dann behaupten, meine Messung ist vertrauenswürdig. Umgekehrt wird ein Schuh draus. Die Messung darf den Vorgang, der gemessen werden soll, möglichst gar nicht beeinflussen.


Durch eine PFC misst auch das Leistungsmessgerät wieder richtig.

Eher nicht. Du misst, wie gut deine PFC funktioniert.

MfG Klebwax

[White_Fox]

Die Frage ist doch, was man erreichen will. Der TS will wissen, wieviel Leistung seine Spannungsquelle abgibt. Ein großer Aufriss mit Fourierreihenzerlegung usw. wäre nötig, aber das leistet seine Meßtechnik nicht.

Also biegt man das so hin, daß sein Meßgerät wieder brauchbare Ergebnisse liefert. Eigentlich rüstet man an der Leistungssenke ja nur nach, was der Hersteller eingespart hat. Was ist, in diesem konkreten Fall, daran verkehrt?


Eher nicht. Du misst, wie gut deine PFC funktioniert.
Ist das so? Ich denke nicht.




und was für ein Messgerät (!) würdest du dann dem OP für seine Zwecke in diesem Leistungssegment empfehlen? (am besten ein Link)

PFC -> Power Factor Correction -> Leistungsfaktorkorrektur
Der Sinn ist, daß der TS eben keine teure Meßtechnik benötigt, sondern mit der Billigmessung die der Hersteller eingebaut hat, weiterarbeiten kann.

[HaWe]

nein, das ist nicht das, was ich wissen wollte: Ich will kein Gerät, das das Signal ändert, sondern ein korrektes extra/externes Messgerät, das exakt misst!

[White_Fox]

Nein, du wolltest kein Gerät das exakt mißt.
Du wolltest ein Gerät, das exakt mißt UND billig ist. Und beides kannst du nunmal nicht gleichzeitig haben.

Und der TS will wissen, wieviel Leistung seine Spannungsquelle liefert und ich sehe nicht, warum eine Signalanpassung da unzulässig sein sollte, sofern der gewünschte Meßwert nicht oder tolerabel wenig verändert wird.

[HaWe]

naja, billig ist relativ, aber ein Messgerät sollte schon universell als (einigermaßen genaues) Messgerät einsetzbar sein, Messtoleranzen gibt es ja überall im richtigen Leben.
Was gibt's denn da nun an Messgeräten, auf die man sich verlassen kann? Vielleicht stellt sich ja sogar heraus, dass zumindest 1 von den 2 Messverfahren des OP dennoch ziemlich nah am "richtige(re)n" Wert liegt.
(PS, mich interessiert das auch, wegen einer Powerbank, die ich für einen Raspi mit Zusatzgeräten für den mobilen Einsatz verwenden möchte)

[White_Fox]

Es geht ja nicht um Meßtoleranzen. Sondern um fehlerhafte/ungeeignete Meßverfahren. Klassisches Beispiel: Du willst eigentlich AC-Spannung messen, hast dein Multimeter aber auf DC-Spannung eingestellt.
Natürlich kommt dabei Mist raus, und du siehst eindeutig warum, und es hat absolut nichts mit der Meßgenauigkeit zu tun. Sondern damit, daß bei DC eine Effektivwertberechnung entfällt die bei AC aber notwendig ist.

Und genauso ist das auch hier:
Du hast ein Meßverfahren, das nur mit der Sinusgrundwelle klarkommt. Wirfst diesem aber ein Signal mit breitbrandigem Spektrum zum Fraß vor. Das kann nicht funktionieren.

Du schriebst ja irgendwo mal, daß du Naturwissenschaftler bist, dann gehe ich davon aus daß du Folgendes nachvollziehen kannst:
Es gibt ein Verfahren, um mit der Überlagerung von Cosinusfunktionen einen Diracimpuls anzunähern. Damit es aber irgendwann mal halbwegs nach Dirac aussieht, brauchst du schon ein paar hundert Cosinusfunktionen. Dann hast du deinen schön schmalen Puls.
Jetzt gehst du den umgekehrten Weg: Wirf diesen angenäherten Diracimpuls als reales Signal einer Meßeinrichtung hin, die aber nur die erste Cosinusfunktion auflösen kann, und alle anderen Cosinusfunktionen rutschen durch. Und von dem, was deine Meßeinrichtung auflösen kann, gibt sie dir den Effektivwert zurück.
Es ist vielleicht verständlicher, warum da nur Unsinn herauskommt.

Für eine vernünftige Messung müßtest du die Meßsignale erst vom Zeit- in den Frequenzbereich transformieren, dort die eigentliche Leistungsberechnung durchführen, und dann den Effektivwert berechnen.
Aber das kann halt längst nicht mehr jeder Entwickler, und die die das können, kosten. Und dann kosten die Geräte. Hier wären mal ein paar Beispiele:
https://de.farnell.com/w/c/messtechnik/prufgerate-fur-elektroinstallationen-gerateprufer/leistungsmessung-gerateprufung/leistungsanalyse/prl/ergebnisse?searchref=searchlookahead

[HaWe]

ja, ich verstehe ja, dass es nicht ganz einfach ist, aber ein paar Fourier-Transformationen kann locker ein kleiner SAMD51 oder ein Raspi 3 machen, die kosten keine 40 EUR. Soll's auf einem anderen Weg gehen: bitte gerne!
Dein Link aber funktioniert nicht, zumindest finde ich da keine solchen Messgeräte. Wo gibts denn nun solch Messgeräte zu kaufen, für den OP und für mich? 8)

[Klebwax]

Eher nicht. Du misst, wie gut deine PFC funktioniert.
Ist das so? Ich denke nicht.

Nun, eine PFC versucht den Leistungsfaktor zu verbessern. Einen Faktor von 1, d,H. der Strom ist sinusförmig, wird sie nur mehr oder weniger gut erreichen. Sie hat außerdem einen Eigenverbrauch. Daher wird durch sie die Messanordnung stark gestört. Die Messung mit zusätzlicher PFC wird andere Ergebnisse als ohne liefern, vertrauenswürdig sind beide nicht.


Eigentlich rüstet man an der Leistungssenke ja nur nach, was der Hersteller eingespart hat

Das ist so simpel nicht richtig. Warum sollte ein Verbraucher einen Powerfaktor von 1 wollen? Ein Verbraucher soll einen möglichst hohen Wirkungsgrad haben. Dieses Ziel führt typisch zu einem Powerfaktor kleiner als 1, z.B. bei Schaltnetzteilen, einem Class-D Verstärker oder einer PWM Steuerung. Das Korrigieren des Powerfaktors kostet Leistung und verschlechtert den Wirkungsgrad wieder, den man gerade versucht hat zu erhöhen. Nicht der Hersteller hat gespart, sondern der Benutzer spart Strom.


Ein großer Aufriss mit Fourierreihenzerlegung usw. wäre nötig,

Das ist nicht nötig. Jede zeitlich veränderliche Spannung bzw Strom lässt sich sowohl in der Zeitdomäne als auch in der Frequenzdomäne nach Fourier vollständig beschreiben. Wenn ich die Daten in der Zeitdomäne vorliegen habe, gesampelt von meinem ADC, kann ich alle Werte daraus errechnen ohne sie vorher durch eine Fouriertransformation in die Frequenzdomäne umzurechnen. Wenn ich mich recht erinnere gab es diese Diskussion aber schon mal hier im Forum.

Um die Leistung zu bestimmen, muß man Strom mal Spannung rechnen. So ist die Leistung definiert. Die Samplerate muß natürlich hoch genug sein, um die möglicherweise komplexe Forme der Stromkurve zu berücksichtigen. Das ergibt die Leistung als Funktion der Zeit. Diese kann auch mal negativ werden, wenn Strom und Spannung unterschiedliche Vorzeichen haben. Mittelt man über die Leistung bekommt man die (Wirk)Leistung. Mittelt man über den Absolutwert der Leistung erhält man die Scheinleistung.

Generell ist eine Leistungsmessung, eigentlich ist da eher eine Energiemessung gemeint, problematisch. Es werden da Ergebnisse von 1W bis 1kW erwartet. Das macht schon mal eine Auflösung von 0,1%. Da man die Leistung nicht direkt messen kann sondern sie aus der Messung von Strom und Spannung errechnet wird, muß man beide Werte mit noch besserer Auflösung messen, um die 0,1% zu erreichen. Dazu benötigt man Bauteile, die ebenfalls besser als 0,1% sind. Das macht so einen Leistungsmesser grundsätzlich nicht preiswert. Wenn man aus der Leistung, die ja eine Funktion der Zeit ist, auch noch eine einfache Zahl generieren will, holt man sich weitere Verfälschungen ins Ergebnis.



Aber das kann halt längst nicht mehr jeder Entwickler, und die die das können, kosten. Und dann kosten die Geräte.

Das ist zwar grundsätzlich richtig, trifft es aber nicht. Typische Multimeter haben eine sehr geringe Abtastrate von einigen Samples pro Sekunde. Das macht den Analogteil und das Ausfiltern von Störungen einfach. Für eine brauchbare Leistungsmessung benötigt man aber Abtastraten von 2 bis dreistelligen Kilohertz. Das macht wiederum die analogen Eingangsschaltungen aufwändiger, da man nicht mehr so einfach filtern kann. So werden am Ende solche Geräte teuer.

MfG Klebwax

[White_Fox]

@HaWe:
Wenn der µC etwas Zeit hat, dann hast du Recht, dann schafft das auch ein kleiner µC. Nur für die Anzeige reicht es ja, für ein paar Perioden mitzuloggen und den Anzeigewert einmal je Sekunde zu aktualisieren.
Wenn dabei aber noch z.B. der Regelalgorythmus für den Wechselrichter mitläuft, dann blockiert sich da durchaus Einiges.
Ich habe keine Ahnung warum der Link nicht geht, aber mit dem Stichwort Leistungsanalysator wirst du bei Farnell fündig. Aber dafür legst du dann schnell mehrere k€ hin.
Ich weiß gerade nicht wie Dreheiseninstrumente mit Stromverzerrungen klarkommen, wenn ja wäre aber so etwas das Richtige für dich.

@Klebwax:
Der Leistungsfaktor hat mit dem Wirkungsgrad nichts zu tun. Und der Wirkungsgrad einer PFC ist mit 1 für diesen Fall hinreichend gut angenähert. Dem Verbraucher kann sein Leistungsfaktor egal sein, das ist richtig, aber der Quelle und dem Meßgerät halt nicht.


Um die Leistung zu bestimmen, muß man Strom mal Spannung rechnen. So ist die Leistung definiert.
Ja, aber nur für Gleichspannung und Gleichstrom. Bei Wechelspannung OHNE Stromverzerrungen ist das aber schon die Scheinleistung, und die nähert sich auch nicht der Wirkleistung an, wenn du beliebig lange mittelst.

Und mit Stromverzerrung kannst du es gleich ganz vergessen. Oder meinst du, Leistungsmessung wäre sonst so aufwändig, wenn es auch so einfach ginge?


Typische Multimeter haben eine sehr geringe Abtastrate von einigen Samples pro Sekunde. Das macht den Analogteil und das Ausfiltern von Störungen einfach. Für eine brauchbare Leistungsmessung benötigt man aber Abtastraten von 2 bis dreistelligen Kilohertz. Das macht wiederum die analogen Eingangsschaltungen aufwändiger, da man nicht mehr so einfach filtern kann.
Du kannst ein typisches Multimeter gerne mal an einen Funktionsgenerator hänge und mit 100Hz Sinusspannung füttern. Da unterscheiden sich bereits die 10-Euro-Baumarktmultimeter vom 100-Euro-Fluke-DMM.

Und nein, der Analogteil bei einer Leistungsmessung sind, zumindest bei elektronischen Messungen, relativ simple Tiefpassfilter. Wobei ich mit simplem Tiefpassfilter. durchaus auch Butterworthfilter und OPVs mit einschließe. Da ist nichts kompliziert.

[021aet04]

Bei mir funktioniert der Link.

MfG Hannes

[Klebwax]

Und der Wirkungsgrad einer PFC ist mit 1 für diesen Fall hinreichend gut angenähert.

Na ja, schon das Vorschalten einer Drossel als simpler PFC kostet die Widerstandsverluste und die Ummagnetisierung. Alle anderen PFC sind auch nur Schaltregler mit einem Wirkungdsgrad < 100%.



Um die Leistung zu bestimmen, muß man Strom mal Spannung rechnen. So ist die Leistung definiert.

Ja, aber nur für Gleichspannung und Gleichstrom. Bei Wechelspannung OHNE Stromverzerrungen ist das aber schon die Scheinleistung, und die nähert sich auch nicht der Wirkleistung an, wenn du beliebig lange mittelst.


Nein, zu jedem Zeitpunkt. Du scheinst nicht zu kapieren, daß die Leistung keine Zahl sondern eine Funktion der Zeit ist, solange entweder Strom oder Spannung ebenfalls eine Funktion der Zeit (auch Wechselspannung oder Wechselstrom genannt) sind. Bei Gleichstrom ist die Funktion eine (horizontale) Gerade, daher reicht die Angabe einer Zahl. Und dir scheint auch nicht klar zu sein, daß es Zeitpunkte gibt, zu denen die Leistung negativ wird. Das ist die Blindleistung. Und du brauchst nicht lange zu mitteln, eine Periode reicht.


Und mit Stromverzerrung kannst du es gleich ganz vergessen. Oder meinst du, Leistungsmessung wäre sonst so aufwändig, wenn es auch so einfach ginge?

Es geht so einfach, aber nur wenn man schnell genug abtastet (das kost dann am Ende das Geld). Wenn du Fourier machen willst, musst du das aber auch. In Wirklichkeit spielen die Formen der Strom und der Spannugskurve gar keine Rolle. Eine Phasenanschnittsteuerung oder eine PWM lassen sich ebenso messen. Du kannst das aber auch leicht selbst probieren. Gib auf den einen Kanal deines Scopes den Strom, auf den anderen die Spannung und wähle ' * ' als Math-Funktion. Schon hast du die Leistung als Funktion der Zeit auf dem Schirm. Dann noch den Mittelwert anzeigen lassen.

Solange du simple Tiefpassfilter am Eingang hast, kann dein Fluke auch nur bei 100Hz Sinus punkten. Ein elektronischer Halogentrafo oder ein Induktionsherd wird aber mit einigen zehn Kilohertz getaktet. Deren Leistung könntest du wie ich beschrieben habe aber leicht bestimmen, du musst nur mit 100kHz oder mehr abtasten und Strom und Spannung gleichzeitig messen.

Ich will eigentlich die Diskussion nicht weiter fortsetzen, kann aber auch nicht alles so stehen lassen.

MfG Klebwax

[White_Fox]

Na ja, schon das Vorschalten einer Drossel als simpler PFC kostet die Widerstandsverluste und die Ummagnetisierung. Alle anderen PFC sind auch nur Schaltregler mit einem Wirkungdsgrad < 100%.

Wie gesagt, Kleinkram. Das Einbaumeßgerät des TS ist schließlich sicherlich auf <0,1% genau kalibriert, sodaß diese geringen Verluste schon sehr hart ins Gewicht fallen.



Nein, zu jedem Zeitpunkt. Du scheinst nicht zu kapieren, daß die Leistung keine Zahl sondern eine Funktion der Zeit ist, solange entweder Strom oder Spannung ebenfalls eine Funktion der Zeit (auch Wechselspannung oder Wechselstrom genannt) sind. Bei Gleichstrom ist die Funktion eine (horizontale) Gerade, daher reicht die Angabe einer Zahl. Und dir scheint auch nicht klar zu sein, daß es Zeitpunkte gibt, zu denen die Leistung negativ wird. Das ist die Blindleistung. Und du brauchst nicht lange zu mitteln, eine Periode reicht.
Genau genommen ist die Leistung die Differentiation der Energie nach der Zeit. Aber danke, das du meine Analysiskenntnisse etwas auffrischen wolltest. Ich kann dir versichern, daß das zumindest in diesem Rahmen hier nicht notwendig ist. Erst recht nicht von jemandem, der Wirkungsgrad und Leistungsfaktor nicht trennen kann.



Es geht so einfach, aber nur wenn man schnell genug abtastet (das kost dann am Ende das Geld). Wenn du Fourier machen willst, musst du das aber auch. In Wirklichkeit spielen die Formen der Strom und der Spannugskurve gar keine Rolle. Eine Phasenanschnittsteuerung oder eine PWM lassen sich ebenso messen. Du kannst das aber auch leicht selbst probieren. Gib auf den einen Kanal deines Scopes den Strom, auf den anderen die Spannung und wähle ' * ' als Math-Funktion. Schon hast du die Leistung als Funktion der Zeit auf dem Schirm. Dann noch den Mittelwert anzeigen lassen.
Davon abgesehen daß deine Rechnung Unsinn ist: Du meinst wohl eher den Effektivwert, nicht den Mittelwert.
Ansonsten würde mich noch interessieren, was du unter schnell genug abtasten verstehst. Jeder popelige Mikrocontroller schafft heutzutage mindestens ein MS/s, zwei oder drei MS/s sind auch absolut keine Seltenheit. Ich glaube nicht, daß schnelles Abtasten Leistungsmessung so aufwendig macht.

Ansonsten hast du hier mal ein Beispiel, wie die Stromaufnahme einer Energiesparlampe aussieht:
35169

Du kannst gerne mal schauen, wie weit du mit deiner Rechnung dabei kommst. Ich persönlich würde schonmal sagen, daß da ein nicht unwesentlicher Anteil kapazitiver Blindleistung dabei ist. Wenn man bedenkt, wie eine Energiesparlampe aufgebaut ist, macht kapazitive Blindleistung auch Sinn. Ich sehe aber nicht, wie du das mit deinem Rechenansatz herausfinden willst.

Eigentlich habe ich auf die Diskussion auch keine Lust mehr, aber auf deine Rechnung bin ich trotzdem gespannt.



Solange du simple Tiefpassfilter am Eingang hast, kann dein Fluke auch nur bei 100Hz Sinus punkten. Ein elektronischer Halogentrafo oder ein Induktionsherd wird aber mit einigen zehn Kilohertz getaktet. Deren Leistung könntest du wie ich beschrieben habe aber leicht bestimmen, du musst nur mit 100kHz oder mehr abtasten und Strom und Spannung gleichzeitig messen.
Wir haben das im Studium damals mit Multimetern verschiedener Hersteller verschiedener Preisklassen mal ausprobiert. Irgendein Fluke war da auch dabei, das - gemeisam mit einem Modell von Gossen - bis zuletzt nur mit geringer Abweichung gemessen hat. Ich weiß nicht mehr wo wir aufgehört haben, mindestens 1kHz waren es auf jeden Fall.
Ich glaube zwar nicht daß dich das interessiert, aber falls du doch mal wissen willst warum man Tiefpässe vor einen ADC baut empfehle ich dir, dir etwas über das Nyquist-Shannon-Theorem anzulesen. Auf Wikipedia findest du auch eine bestechend großartige bildliche Veranschaulichung. Vielleicht verstehst du sogar, was es mit Fourierreihenbildung auf sich hat, bringst das mit Nyquist in Verbindung und sind dann vielleicht doch noch irgendwann mal einer Meinung bei diesem Thema. Wie gesagt, vielleicht...vielleicht auch nicht.


Ich kenne dich ja eigentlich nicht als Pöbelbacke, aber seis drum. Diese Diskussion scheint tatsächlich sinnlos mit dir zu sein, und deshalb bin ich an dieser Stelle raus mit dir.

Ich baue auf Arbeit übrigens gerade eine elektronische PFC. Da mache ich zwar keine Leistungsermittlung, aber ich maße mir dennoch einfach mal an, ein wenig darüber Bescheid zu wissen.

[Manf]

Die Leistung ist tatsächlich das Produkt aus Spannung und Stom. Multipliziert man die beiden Funktionen dann kann man die mittlere Leistung als Mittelwert über die Produktfunktion ermitteln.
Bei einer ohmschen Last geht es besonders einfach, da kann man die Leistung schon aus dem Quadrat einer der beiden Größen (Strom oder Spannung als Zeitfunktion) und dem Lastwiderstand bestimmen, eben über den Effektivwert.

Die Kurve des Stroms bei der Energiesparlampe zeigt deutlich das Problem im allgemeinen Fall, wenn man Strom und Spannung grundsätzlich mit hoher Auflösung messen muss. Der Strom ändert sich hier sehr schnell und muss mit hoher zeitlicher Auflösung gemessen werden.

Um die Aufgabe für Verbrauchsmessungen am Netz etwas zu vereinfachen kann man den Vorteil nutzen, dass sich die Spannung nur mit der 50Hz Sinunsfunktion ändert. Bei einer zeitlichen Auflösung von hundert Werten pro Periode (oder entsprechend der Anforderung) kann man die Spannung als abschnittsweise konstant ansehen und die jeweiligen Werte mit dem Strom multiplizieren. Hierfür reicht dann der Mittelwert des Stroms im entsprechenden Zeitabschnitt wodurch man beliebig hohe Abtastraten vermeiden kann.

Wie die Diskussion zeigt ist die Aufgabe nicht trivial, es sollte aber so gut es geht an der Sache orientiert diskutiert werden.

[White_Fox]

Wie gesagt - bei reim ohmscher linearer Last funktioniert das. Bei einer reinen linearen Blindlast funktioniert auch das, was Klebwax geschrieben hat. Aber das sind theoretische Sonderfälle, die in der Praxis nur selten auftauchen. Heizstäbe und Motoren im Leerlauf fallen mir da nur ein, allenfalls noch leerlaufende Freileitungen oder Kabel.

Aber mal als einfaches Gegenbeispiel, wo man mit einfacher Multiplikation nicht mehr weiterkommt:
Es seien eine rein ohmsche und eine rein induktive Last parallel an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen, die Ströme seien vom gleichen Betrag.

Beide Ströme, Sinusfunktionen mit 90° Phasenverschiebung zueinander resp. eine Sinus- und eine Cosinusfunktion in Bezug zur Spannung, überlagern sich dabei vor dem Knotenpunkt. Das Ergebnis ist wieder eine Sinusfunktion mit demselben Betrag, aber um 45° phasenverschoben (und auch 45° phasenverschoben zur Spannung).

Die Leistung soll an dieser Stelle allgemeingültig bestimmt werden, daher entfällt die Betrachtung mit den Besonderheiten von linearen Lasten. Und da steht man jetzt vor einem Problem: Wenn man über beliebig viele Abtastwerte Strom und Spannung über eine Netzperiode multipliziert (und diese dann integriert, je nach Geschmack vorher noch den Absolutwert nimmt oder nicht, und dann mit dem Kehrwert der Periodendauer...): Wie willst du bestimmen, welcher Anteil des Stroms gerade Wirk- und welcher Blindstrom ist?
Wie gesagt: ein allgemeingültiges Verfahren ist gesucht, die Besonderheiten bei linearen Lasten müssen unberücksichtigt bleiben.

Was auch zu bedenken ist: Gegensinnige Vorzeichen von Strom und Spannung muß nicht Blindleistung bedeuten. Sondern kann z.B. auch Rückspeisung von Wirkleistung sein, bsp. wenn Motoren in den Generatorbetrieb gehen. Ob Blind- oder Wirkleistung vorliegt, geht aus der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung hervor, aber die ist nicht mit einer simplen Multiplikation der Momentanwerte zu ermitteln.

Und um das nochmal auf das Beispiel mit der Energiesparlampe zurückzukommen: Diese Lampe zieht nicht nur Wirkleistung aus dem Netz, sondern auch Blindleistung. Kapazitive Blindleistung. Ich sehe jedoch nach wie vor nicht, wie man Wirk- und Blindleistung über die Multiplikation der Momentanwerte auseinanderhalten will.
Die Scheinleistung kann man so berechnen, aber die interessiert ja fast niemals jemanden.

Ich gebe gerne zu daß das mit der PFC aus meßtechnischer Sicht eine dreckige Sauerei ist, Meßsignale verbiegen ist normalerweise nicht in Ordnung. Aber wie gesagt, ich betrachte diesen Fall als Ausnahme und es ist immer noch besser, als mit einem Meßmittel das nur für lineare Lasten gebaut ist breitbandige Signale auswerten zu wollen.