Drehstrom Leistung an Neutralleiter messen/berechnen?
Hallo, ich möchte mit einem Amperemeter die Leistungsaufnahme an einem Stromerzeuger messen/berechnen. Abgenommen wird Leistung nur über den 3 Phasen Drehstrom Anschluss und die Phasen werden aufgeteilt auf mehrere Schuko-Steckdosen (-> keine symmetrische Last) . Ist es nun möglich über den Neutralleiterstrom (Amperemeter in Reihe zu N) die abgenommene Leistung des Stromerzeugers zu messen/berechnen, und wenn ja wie ?
Vielen Dank für eure Hilfe
6 Antworten
Nein.
Du hast keinen "echten" Drehstromverbraucher, sondern lediglich 3 einzelne, unabhängige Wechselstromverbraucher.
Ein Stromerzeuger nimmt übrigens keine Leistung auf, denn er erzeugt den Strom. Aber das ist egal, da die verbrauchte Leistung der erzeugten Leistung entspricht (Von den geringen Wärme-Verlusten auf den Leitungen mal abgesehen)
Du musst folgendes tun:
Den Strom auf jedem Außenleiter messen (Sind 3 Stück: I1, I2, I3) (Strommessgerät in Reihe zu L, N oder irgendwo mittendrin ist hier egal, hauptsache es im jeweiligen Strang)
Die Spannung auf jedem Außenleiter messen (oder einfach als 230V festlegen, Wären U1, U2, U3)
Dann jeweils die Spannung und den zugehörigen Strom für jeden Strang multiplizieren:
z.B. S1 = U1 * I1
Vorsicht: Dies ist die Scheinleistung in VA.
Daher noch:
P1 = S1 * cos-phi1.
Dann hast du die Wirkleistung in Watt für den jeweiligen Strang.
Die Scheinleistung dient dir zur Dimensionierung der Leitungen und anderer Komponenten.
Die Wirkleistung ist die Leistung, die tatsächlich umgesetzt.
Bei ohmschen Verbrauchern ist cos-phi = 1. Dann ist S = P und du musst nicht nochmal rechnen.
Alternativ kannst du auch ein fertiges Wattmeter verwenden, welches die Wirkleistung ausspuckt, sofern du die Werte für die Scheinleistung nicht benötigst.
Die 3 Leistungen addieren und schon hast du die Gesamtleistung.
Bei einem echten, symmetrischen Drehstromverbraucher, der in Stern geschaltet ist, brauchst du nur einen Strang messen und berechnen und dann das ganze einfach *3 (Alle 3 Stränge haben ja die gleiche Leistung)
Der Strom, den du auf dem N eines assymetrischen Verbrauchers messen kannst, ist lediglich ein Differenzstrom. Je größer er ist, desto assymetrischer ist der Verbraucher. Dies ist in diesem Fall nutzlos. Wenn die Last doch symmetrisch ist, ist dieser nämlich 0 und trotzdem wird Leistung umgesetzt.
Du könntest auch wie folgt vorgehen, sofern du unbedingt den Strom am N für die Berechnung benutzen möchtest:
- Einen Strang messen und berechnen
- Den N-Strom in Höhe und Phasenlage ermitteln
- Damit die übrigen beiden Stränge berechnen (Hier wieder Vorsicht mit nicht-ohmschen Verbrauchern)
Aber das ist recht umständlich. :-)
Oder geht es dir nur darum, den Erzeuger nicht zu überlasten? Dann stelle sicher, dass die Leistung von diesem ausreichend ist und sichere entsprechend ab. Die Schukos dürfen dabei aber nicht mit mehr als 16A abgesichert werden. Dabei Charakteristik nicht zu hoch wählen, damit bei Kurzschluss die Abschaltbedingungen sicher gegeben sind.
Vielen Dank für diese ausführliche und sachliche Antwort ! Ich wollte das Stromaggregat über einen Arduino bzw. esp8266 Microcontroller ansteuern und diverse Werte wie Temperatur, Füllstand und eben Leistung auf ein Smartphone übertragen, daher meine Frage ;) Diese Antwort hat mir schon viel weiter geholfen !
Der große Störfaktor ist die Phasenverschiebung durch L bzw. C, also ist es nicht so einfach, die Ströme messen und dann hat man den Strom ist N-Leiter. Kannst Du nur Ohmsche Verbracuher, dann klappt es schon.
Der N-Leiter nimmt ja die "Restströme" auf.
Also ein Beispiel für Ohmsche Verbraucher...
Du weist ja, dass die Phasenverschiebung zwischen den Phasen 120° beträgt. Sagen wir mal I1=1A I2=2A I3=3A..
Nun zeichest Du den Strom I1. An der Spitze von I1 zeichest Du im Winkel von 120° den Strom I2 und an der Spitze von I2 zeichest Du im Winkel von 120° den Strom I3.
Nach Kirchhoff ist ja die Summe der Ströme 0, also muss der Strom von der Spitze von I3 zum Startpunkt von I1.
Diese Generatoren haben die Spulenelemente im Stern verschaltet, anders bekäme man keine 230 Volt zustande.
Nun denke mal vernünfig mit. Du müsstest in jeder Steckdose ein Ampermeter in den Neutralleiter einschleifen, um den jeweiligen "Strombezug" dieser Phase zu messen. Dann hättest du den jeweiligen Stromverbrauch dieser Phase. Falls du die Gesamtleistung ermitteln wolltest, müsstest du die 3 Phasenströme entsprechend Phasenwinkel anteilig addieren. ;-)
Woher weißt du, welche Steckdose von welcher Phase bedient wird, oder gibt es genau 3 Steckdosen?
Ist doch egal, wie die Steckdosen auf die Außenleiter verteilt sind, solange die max. Leistung auf keinem Strang und an keiner Steckdose überschritten wird. Sollte beides ausgeschlossen sein, wenn die Absicherung stimmt.
Die Leistung der an den Schukos angeschlossenen Geräte wird in jedem Fall umgesetzt. Nur eben mal mehr mal weniger symmetrisch.
Wenn er lediglich die einzelnen Phasenströme ermittelt und entsprechend des Winkels addiert, hat er wieder seinen Neutralleiter-Strom, den er auch direkt messen könnte. Für die Leistung muss er diese Ströme stattdessen mit den Spannungen multiplizieren und die Leistungen ohne Berücksichtigung der Phasenlage addieren.
nein, das geht nicht. du kannst lediglich "messen" wie weit der sternpunkt verschoben ist, aber auch nur wie weit er vom optimum weg ist, in welche richtung, dafür brauchts dann wieder amperemeter auf den phasen zusätzlich...
lg, Anna
Drehstrom hat eine Dreieck und eine sternschaltung.
Bei deinem Fall brauchst du den neutral Leiter wenn du Steckdosen abschließen willst. Die kannst du denn einzeln messen oder berechnen.
Wenn die Phasen aufgeteilt werden, welche Schaltung wird es denn sein? ;-)
Schuko-Steckdosen kennen keinen Drehstrom oder sonstige Schweinereien mit mehr als einem Außenleiter. Dreieck fällt also in jedem Fall aus. :-P
Gute Antwort!