Messung elektrischer Größen

Zusammenfassung

Zu den elektrischen physikalischen Größen, im Folgenden elektrische Größen genannt, werden Spannung, Stromstärke, elektrische Leistung und Arbeit, elektrischer Widerstand, Induktivität und Kapazität gezählt. Weiterhin sollen noch die Messung von Zeit und Frequenz behandelt werden, weil beide für die Bestimmung von Wechselgrößen notwendig sind. Ebenfalls erforderlich sind sie zur Ermittlung von Größen, die unmittelbar eine Funktion der Zeit darstellen, wie z. B. die Arbeit.

Die Messung elektrischer Größen wiederum ist die Grundlage nichtelektrische Größen mit elektrischen Messmethoden erfassen zu können. Sie bieten damit die maßgebliche Voraussetzung zur Ausführung von Mess‐ und Regelprozessen in der automatisierten Fertigung bzw. zur Realisierung rechnergesteuerter Mess‐ und Prüfsysteme im Prüffeld einer Erzeugnisse produzierenden Firma.

Glossar

Ausschlagverfahren

In der Messtechnik ein Messverfahren, bei dem der Messgröße Energie entzogen wird und in einen messgrößenproportionalen (Zeiger‐) Ausschlag überführt wird.

Balkenanzeige

Optisch über eine große Entfernung erkennbare analoge Messwertanzeige. Erlaubt keine hohe Genauigkeit der Messwertermittlung, aber Messwertänderungen können gut erkannt werden. Häufig in Anzeigetafeln mit vielen Messwertanzeigen verwendet. Früher elektromechanisch, heute vorrangig mit elektronischen Displays realisiert.

Blindleistung

Leistung, die in kapazitiven bzw. induktiven Verbrauchern zum Auf‐ und Abbau des elektrischen bzw. magnetischen Feldes benötigt wird. Die Blindleistung ruft zwar einen Stromfluss im elektrischen Leiter hervor, kann aber keinen realen Leistungsumsatz in Verbrauchern bewirken.

Brückenschaltung

Messschaltung zur Umsetzung des Differenz‐ bzw. des Kompensationsverfahrens. Die Brückenschaltung kann als Parallelschaltung von zwei Spannungsteilern aufgefasst werden. Zur Auswertung wird die Differenz der Ausgangsspannungen der zwei Spannungsteiler herangezogen. Diese Differenz ist im Kompensationsfall 0.

Dielektrikum

Ein Medium, das fast keine beweglichen Ladungsträger enthält und damit ein sehr guter Isolator ist. Der Begriff Dielektrikum wird vorrangig für das Isolationsmaterial zwischen Elektroden eines Kondensators und im Zusammenhang mit dem elektrischen Feld benutzt.

Drehspulmesswerk

Elektromechanisches Messwerk, das infolge der Kraftwirkung auf einen stromdurchflossen Leiter einen Zeigerausschlag, proportional zur Stromstärke liefert. Gilt als veraltet und wird nur noch in Ausnahmefällen verwendet.

Dreileiter‐Schaltung

Brückenschaltung mit einer Ankopplung der zu bestimmenden Impedanz über drei Leitungen, um den Einfluss der Messkabel auf das Messergebnis zu minimieren.

Effektivwertmesser

Messgerät, das den exakt berechneten Effektivwert einer periodisch sich ändernden Messgröße, unabhängig von deren zeitlichen Verlauf, ermitteln kann. Auch als echter Effektivwertmesser bzw. True RMS‐Messgerät bezeichnet (RMS – Root Mean Square).

Kompensationsverfahren

In der Messtechnik ein Messverfahren, bei dem der Messgröße eine gleichgroße, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen versehene Kompensationsgröße gegenübergestellt wird. Zur Auswertung wird die Differenz von Messgröße und Kompensationsgröße mit einem Nullindikator ermittelt. Im Abgleichfall ist die Kompensationsgröße gleich der Messgröße und die Belastung der Messsignalquelle gleich 0.

Phasenschieber

Eine Schaltung zur Verschiebung der Phasenlage eines Wechselsignals, vorzugsweise einer Wechselspannung. Dabei soll die Phasenverschiebung möglichst konstant, d. h. unabhängig von der Frequenz des Signals sein. Das gelingt in der Praxis nur in einen begrenzten Frequenzbereich. Im niederfrequenten Frequenzbereich, z. B. im Netzfrequenzbereich mit 50 Hz und ganzzahligen Vielfachen davon, kann ein Phasenschieber mit Kondensatoren und Induktivitäten aufgebaut werden. Im Hochfrequenzbereich ist eine gezielte Phasenverschiebung auch mit unterschiedlichen Leitungslängen für den Signalweg und den damit einhergehenden Laufzeitunterschieden möglich.

Polarisationsverluste

Sie treten in Isolatoren, in denen ein elektrisches Feld wirkt auf. Voraussetzung ist das Entstehen von Dipolen durch geringfügige Ladungsverschiebungen innerhalb von Molekülen des Isolators. Dadurch können die Moleküle durch das elektrische Feld innerhalb des Molekülverbandes entgegen ihrer energieärmsten Ausrichtung verschoben oder gedreht werden. Die dazu erforderliche Energie wird dem elektrischen Feld entzogen und kann als Polarisationsverluste aufgefasst werden.

Scheinleistung

Entspricht der Wurzel aus der Summe der Quadrate von Wirk‐ und Blindleistung. In einem Wechselstromkreis mit Kapazitäten bzw. Induktivitäten beschreibt das Produkt aus Strom und Spannung die Leistung die scheinbar umgesetzt wird, deshalb auch der Begriff Scheinleistung. Leistungsumsetzung ist aber nur mit der Wirkleistung möglich!

Shunt

Parallel‐ oder Nebenwiderstand, wird häufig zur indirekten Strommessung verwendet. Ein Stromfluss durch den hochgenauen Shunt liefert einen Spannungsabfall, der gemessen wird und über den Widerstand des Shunts in den fließenden Strom umgerechnet werden kann.

Thermostat

Einrichtung zum Halten der Temperatur an einem bestimmten Ort auf einen konstanten Wert.

Vierleiter‐Schaltung

Erweiterung der Zweileiter‐Schaltung zur Eliminierung des Einflusses der Messkabel auf das Messergebnis der Widerstandsmessung. Die Verbindung Widerstand – Messgerät erfolgt über vier Messkabel.

Wirkleistung

Der Teil der Leistung im Wechselstromkreis, die in andere Leistungen (z. B. Wärmeleistung) umgewandelt werden kann und über die Zeit Arbeit verrichteten kann.

Zweileiter‐Schaltung

Messschaltung zur Bestimmung eines Widerstandes mittels einer zeitgleichen Strom‐/Spannungsmessung. Die Verbindung Widerstand – Messgerät erfolgt über zwei Messkabel.

Zweipol

Bauelement oder elektronische Schaltung mit zwei Anschlüssen. Man kann passive und aktive Zweipole unterscheiden. Ein aktiver Zweipol nimmt Leistung aus seiner Umgebung auf, ein aktiver Zweipol kann Leistung an seine Umgebung abgeben.