Was ist ein Leistungsmessgerät?
Ein Leistungsmessgerät (englisch: Wattmeter) ist ein Gerät zur Messung der von elektrischen und elektronischen Geräten (Lasten) verbrauchten Leistung. Leistungsmessgeräte werden zwischen die Stromversorgung und die Last geschaltet und können die Leistung aus dem Produkt der angelegten Spannung und des fließenden Stroms (Spannung x Strom) berechnen.
Bei Wechselstrom gibt es eine Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom, die sich auf die Leistung auswirkt, weshalb es wichtig ist, beide gleichzeitig zu messen. In den letzten Jahren ist auch die Qualität der Stromversorgung immer wichtiger geworden, und einige Messgeräte verfügen über Funktionen zur Auswertung der Wellenformen von Spannung, Strom und Leistung.
Anwendungen von Leistungsmessgeräten
Die Senkung des Energieverbrauchs ist in den letzten Jahren zu einem wichtigen Thema geworden, um die globalen Umweltprobleme anzugehen, und es besteht ein wachsender Bedarf an Leistungsmessgeräten zur Überprüfung des Stromverbrauchs verschiedener elektrischer und elektronischer Geräte. Die Anwendungen reichen von allgemeinen Haushalten zum Zweck des Stromsparens bis hin zu Stromüberwachungssystemen in Fabriken und Gebäuden. Neben der Leistungsmessung werden in Entwicklungs- und Produktionsstätten auch hochpräzise und hochentwickelte Leistungsmessgeräte benötigt, um verschiedene Auswertungen wie Phasenwinkel, Leistungsfaktor, Oberschwingungen, Flicker, Verzerrungen und Rauschen durchzuführen.
Funktionsweise von Leistungsmessgeräten
Da elektrische Leistung das Produkt aus Spannung und Strom ist, kann sie durch Messung der Spannung bzw. des Stroms berechnet werden. Bei Gleichstrom sind sowohl Spannung als auch Strom konstant, sodass die Leistung durch getrennte Messung berechnet werden kann. Bei Wechselstrom hingegen muss die Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom berücksichtigt werden, sodass die Momentanwerte beider Größen kontinuierlich und gleichzeitig gemessen werden müssen.
Die aus dem Produkt der Momentanwerte von Spannung und Strom berechnete Momentanleistung wird integriert und über einen Zyklus gemittelt, um die Leistung zu ermitteln. Dies ist die tatsächlich von der Last verbrauchte Leistung und wird als Wirkleistung bezeichnet. Wenn der Effektivwert der Spannung V, der Effektivwert des Stroms I und die Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom θ ist, kann die Wirkleistung auch als V x I x cos(θ) berechnet werden.
Andere Arten der Wechselstromleistung sind die Blindleistung und die Scheinleistung. Die Blindleistung ist die Leistung, die zwischen der Stromquelle und dem Gerät hin und her fließt, ohne von der Last verbraucht zu werden, und die auf die Spulen- und Kondensatorkomponenten der Last zurückzuführen ist. Die Blindleistung kann als V x I x sin(θ) berechnet werden. Die Scheinleistung ist die Leistung, die von der Stromquelle geliefert werden muss, und die Beziehungsgleichung lautet: Scheinleistung im Quadrat = Wirkleistung im Quadrat + Blindleistung im Quadrat.