Vrijwel alle apparaten om ons heen gebruiken energie. Daarnaast is er energie nodig voor huizen, productieprocessen en transport. De gebruikte elektronica zoals voedingen (power supply), omvormers (inverters), motoren, transformatoren, LED-verlichting en accusystemen (laden/ontladen) hebben alle een bepaalde efficiency. Hierbij gaat altijd energie verloren, vaak in de vorm van warmte, die afgevoerd moet worden.
Om deze verliezen nauwkeurig in kaart te brengen, is een power analyzer essentieel voor vermogensmetingen. Met deze meetinstrumenten, zoals energieanalyzers of vermogensanalysers, is productoptimalisatie mogelijk.
Het meten van vermogen of efficiency gebeurt regelmatig op locatie, waar vaak weinig ruimte kan zijn. Een compact en portable meetsysteem is hier gewenst.
In het R&D lab en bij proefstanden is er over het algemeen meer ruimte om apparatuur op te stellen en heeft men wensen zoals: één of meerdere grote beeldschermen en een koppeling met de testopstelling
Moderne vermogenselektronica maakt gebruik van componenten die op hoge schakelfrequenties werken, waardoor meetsystemen compacter en efficiënter zijn. Voor storingsonderdrukking worden passieve en actieve filters toegepast, maar soms verschuift het probleem naar een hoger frequentiegebied, wat de netimpedantie kan beïnvloeden. Deze harmonischen, hogere harmonischen en zelfs suprahamonischen vervuilen het energienet, wat problemen kan veroorzaken voor andere systemen.
Daarnaast is netcongestie een bekend probleem dat de stabiliteit van onze energievoorziening vermindert, wat kan leiden tot storingen en uitval van installaties. Met een geavanceerde power analyzer kunnen dergelijke problemen nauwkeurig worden geanalyseerd en opgelost.
Een van de betekenissen van het woord ‘vermogen’ is volgens Van Dale ‘KRACHT’. Een Power Analyzer (in het Nederlands vermogensmeter) meet het elektrisch vermogen (P).
In het geval van gelijkspanning is dit eenvoudig te meten: het systeem meet de analoge spanning en de stroom, en zet deze om naar een digitale waarde door middel van een Analoog-naar-Digitaal converter (A/D converter). De processor in de meetunit kan vermenigvuldigen, om het vermogen te berekenen.
De grootheid van vermogen wordt uitgedrukt in W (Watt) en omdat het gaat om een overdracht van de stroombron naar een verbruiker, wordt het ook wel uitgedrukt in Joule/seconde.
Voor AC-circuits zoals 50Hz (Europa) en 60Hz (USA, UK, Japan) wordt de berekening van het vermogen complexer, omdat dan eerst de True RMS waarde (Root Mean Square) over een bepaalde tijd bepaald moet worden, op basis van de zgn. grondfrequentie (de fundamentele frequentie).
DEWETRON Power Analyzers detecteren op hoge snelheid, cyle-per-cyle, de grondfrequentie en berekenen hieruit de verschillende vermogensparameters.
Frequentie gestuurde systemen hebben echter een snel wisselende, fundamentele frequentie, waardoor de bemonsteringssnelheid (Sample Rate) van de A/D omzetter veel hoger moet zijn om alle berekeningen accuraat uit te voeren. DEWETRON analyzers hebben dit.
De basis data waarmee gewerkt wordt zijn meestal: spanning, stroom, frequentie en vermogen inclusief blind- en schijnvermogen. Geavanceerde vermogensanalysatoren meten niet alleen dit, maar ook andere waarden van mechanische energie, zoals: koppel en snelheid.
Deze gegevens zijn essentieel voor het onderzoeken van de prestaties en efficiëntie van elektromechanische systemen.
DEWETRON Power Analyzers zijn zgn. multi-signal analyzers, die synchroon en in parallel ook andere signalen en sensoren kunnen meten, waaronder: toerental, snelheid, CAN-bus, temperatuur, druk, trilling, geluid en videobeelden. Tevens kan één toestel gelijktijdig meerdere Power Analyzers bevatten, en kan er zelfs decentraal gemeten worden.
Meet 1-fase tot 16-fase systemen en registreer, indien gewenst, zelfs de ruwe data op hoge snelheid.
Graag helpen wij u bij de keuze van het meest geschikte power analyzer.
In het algemeen kan men stellen dat een Power Analyzer in de basis erop gericht is het elektrisch vermogen inzichtelijk te maken, waarbij vaak alleen de berekende waarden worden opgeslagen. De wijze van berekenen kan door de gebruiker zelf vrijelijk worden ingesteld; hij kiest zelf hoe hij de berekeningen maakt.
Bij een Power Quality Analyzer, typisch voor monitoring van 50Hz/60Hz systemen, ligt de meetmethodiek evenals de rapportage vast in diverse IEC normen (b.v. EN-50160). De PQA (Power Quality Analyzer) slaat berekende waarden op voor een trendanalyse, en kan daarnaast vaak over een korte periode golfvorm data vastleggen.
De Power Fault Recorder zal in eerste instantie trendwaarden vastleggen, maar kan bij een event of storing (Fault) ook eventueel de ruwe golfvorm data over een langere periode op een solid-state drive (SSD) vastleggen, voor latere analyse van het event. De opgeslagen data beslaat dan tevens een stuk tijd van voor het event/de storing (pre-trigger data), zodat geanalyseerd kan worden wat er precies aan het event voorafging.
Vermogensoptimalisatie begint met een goede vermogensanalyse. Door het monitoren en analyseren van elektrische parameters zoals spanning, stroom, frequentie en harmonischen, kun je inzicht krijgen en eventuele afwijkingen detecteren. Dit komt ten goede aan de stabiliteit en het energieverbruik. Bovendien kunnen vermogensanalysegegevens gebruikt worden voor evaluatie.
Meten is weten, dat weet iedere engineer 😊.
Maar, bij het gebruik van meetmiddelen met een beperkte functionaliteit, zoals een multimeter (DMM), paneelmeter of oscilloscoop, zie je slechts een klein deel van het grote geheel.
Om een goede analyse te maken zal naast berekende data met korte interval, in een aantal gevallen ook de ruwe golfvorm data geregistreerd moeten worden; dit uiteraard zonder onderbrekingen! Een geavanceerde Power Analyzer kan dat.
Onnauwkeurige metingen leiden tot fouten die niet altijd direct in het oog springen.
Hieronder verstaan we niet alleen fouten in het meetinstrument zelf, bijvoorbeeld in de meetwaarde omvormer of de A/D converter; het meetprincipe, een beperkte bandbreedte en een verkeerd gebruikte tijdsinterval kunnen zeer zeker ook een negatieve invloed op de meetresultaten hebben.
Metingen aan 50/60Hz systemen worden over het algemeen wel nauwkeurig uitgevoerd (mits de juiste apparatuur wordt gebruikt), al zijn ook hier meetfouten mogelijk wanneer alleen de berekende waarden worden opgeslagen.
Hier zie je een voorbeeld van een meetregistratie per 1 periode en 10 periodes, ten opzichte van het werkelijke sinus signaal.
Hier is duidelijk te zien dat er een verschil in registratie is. Bij de snellere meting (per periode) is duidelijk te zien dat de spanning even compleet weg is geweest. Daarentegen is bij de langzamere meting (berekend over 10 periodes) slechts een beperkte dip zichtbaar. Door het kiezen van een verkeerde meetsnelheid en/of calculatie interval kan data verkeerd worden geïnterpreteerd.
Frequentie omvormers van elektromotoren vereisen dat de Power Analyzer de variabele grondfrequentie kan bepalen. Wanneer dit wordt gedaan middels FFT analyse, is er enige tijd nodig om genoeg data te verzamelen voor de calculatie van de omvormer frequentie.
Bij snel wisselende frequenties/toerentallen, vooral bij kleine elektromotoren, zal door de traagheid van de calculatie een fout gemaakt worden. DEWETRON Power Analyzers bepalen de fundamentele frequentie cyle-per-cyle en zijn daarom het snelst en meest accuraat.
Daarnaast kan bij de DEWETRON ook gebruik gemaakt worden van een counter/encoder ingang, om toerentallen te meten. Dit laatste is vooral interessant bij het maken van zgn. efficiency maps.
Wanneer niet de volledige bandbreedte inzichtelijk is, kunnen ook hiermee meetfouten gemaakt worden. Want het elektrisch vermogen (P) is in de praktijk niet het enige vermogen. In de harmonischen is ook vermogen aanwezig. Door de hoge analoge bandbreedte van de DEWETRON systemen is naast vermogen P_fund ook het totale vermogen P_t inzichtelijk te maken, waardoor ook in dit meetbereik fouten vermeden kunnen worden.
Het is belangrijk dat de Power Accuracy, die uiteindelijk de bepalende factor is voor de nauwkeurigheid van een vermogensmeter, hoog is over een groot bereik van de fundamentele frequentie. Alle DEWETRON meetapparatuur heeft een vermogensnauwkeurigheid van 0,03% tot 1000Hz, wat van grote invloed is op de nauwkeurigheid van uw vermogensmeting.
Uiteraard zal de keuze van de stroomopnemer ook een grote rol spelen in de te behalen nauwkeurigheid. Standaard ‘clamp-on’ stroomtangen en Rogowski stroomlussen, hebben over het algemeen een nauwkeurigheid van ± 1% en dat alleen in een beperkt frequentiegebied. De fase-nauwkeurigheid laat soms te wensen over.
Zero-Flux opnemers zijn veel breedbandiger èn nauwkeuriger.
Foto (van links naar rechts): stoomtang, Rogowski flexibele stroomlus, zero-flux coil
Een overzicht van de harmonischen gebaseerd op een lange tijd interval, kan bij een storingsanalyse een vertekend beeld geven. Denk hierbij aan een Power Quality meting, waarbij na 1 week een overzicht van de harmonischen wordt gepresenteerd. Een harmonische die enige tijd ‘inkomend’, maar ook enige tijd ‘uitgaand’ is geweest zal ‘aan het eind van de rit’ veel lager worden weergegeven dan wat de werkelijke trend-grafiek (recorder) zal tonen.
De standaard Power Analyzer met registratie functie legt meestal alléén de berekende waarden vast zoals RMS, Vermogen en Harmonischen over een langere tijdsspan. Om opslagruimte te besparen worden dan slechts iedere x-seconden (of zelfs x-minuten) de meetwaarden vastgelegd.
Voor het opsporen van fouten en in R&D applicaties kan het wenselijk zijn, om tevens de ruwe data (de golfvorm) voor detailanalyse op te slaan.
High-end systemen hebben de mogelijk om nog meer signalen te meten en berekeningen uit te voeren, waardoor post-processing van meetdata vaak niet meer nodig is.
DQ analyse middels Park- en Clark Transformation voor het opsplitsen van een abc-coördinaten systeem naar een dq-coördinaat system. DQ-analyse kan zeer eenvoudig worden uitgevoerd om de gemeten waarden te controleren.
Ontworpen voor het analyseren van snelle veranderingen in het elektriciteitsnet (grid). Bijvoorbeeld het testen van invloeden op het spanningsnet door hernieuwbare energie afkomstig van zonneparken en windmolens. Standaard berekening per periode (20ms @ 50Hz) zijn dan niet snel genoeg om deze invloeden zichtbaar te maken. Door de berekeningen tevens per interval van 1ms uit te voeren, zijn deze invloeden wel zichtbaar te maken.
DEWETRON Power Analyzers onderscheiden zich op verschillende vlakken van andere systemen. Wat zoekt u allemaal in een Power Analyzer? Bekijk onze checklist.
Prinsenhil 29
4825 AX Breda
Nederland
BTW. NL.8179.13.464.B01
Kvk. Breda H 20087025
Stel je vraag via WhatsApp!