Inhaltsverzeichnis1. Vorgangsweise und Ziel der Laborübung.........................................................................................2

2. Der Messaufbau................................................................................................................................2

3. Messungen und Auswertung.............................................................................................................4

3.1 Glühbirne 60 Watt - E14............................................................................................................4

3.2 Energiesparlampe – „Mini Lynx“ 11 W – E 14.........................................................................6

3.3 Energiesparlampe – Osram Dulux EL Longlife 11 Watt - E14.................................................9

3.4 Marsway LED Leuchtstofflampe E 14....................................................................................12

3.5 Energiesparlampe Osram Dulux EL dimm 20 Watt E27.........................................................14

3.6 Kombinationen mit Glühlampe / Energiesparlampe................................................................16

3.6.1 Dimmer mit Verbraucher – Glühlampe............................................................................16

3.6.2 Dimmer mit Verbraucher – Energiesparlampe.................................................................21

3.7 Kombination Dimmer mit Energiesparlampe und Glühbirne..................................................23

3.8 Leuchtstofflampe mit elektronischem Vorschaltgerät EVG (Zumtobel ZE 1/58W T26 EVG)

.......................................................................................................................................................24

3.9 Leuchtstofflampe mit kapazitivem Vorschaltgerät VVG C(Zumtobel ZE 1/58W T26 VVG C)

.......................................................................................................................................................26

3.10 Leuchtstofflampe mit induktivem Vorschaltgerät VVG C(Zumtobel ZE 1/58W T26 VVG I)

.......................................................................................................................................................28

3.11 Kombination VVGI mit VVG C............................................................................................30

3.12 Laptop - Acer Aspire 5520-402G16Mi, Netzteil LITEON PA-1650-02 ..............................32

3.13 Mobiltelefonnetzteil – Nokia AC3E......................................................................................35

3.14 Bohrmaschine........................................................................................................................38

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1. Vorgangsweise und Ziel der LaborübungIm Rahmen der Laborübung sollten die Netzrückwirkungen von verschiedenen elektrischen Verbrauchern, wie zum Beispiel Glühbirnen, Energiesparlampen, Dimmer, Leuchtstofflampen usw. anhand von Messungen in idealen und realen Stromnetzen analysiert und verglichen werden. Dabei wurde das Messgerät Euro-Quant Netzqualitäts-Analysator EWS 130 verwendet, welches in Abbildung 2 dargestellt ist.

Es wurden der Reihe nach unterschiedliche Verbraucher an das Messgerät angeschlossen. In einem ersten Schritt wurde als Versorgungsquelle eine sinusförmige Spannung aus einem Verstärker herangezogen und in einem zweiten Schritt wurde der Verbraucher mit der verzerrten "realen" Spannung aus dem Verbundstromnetz gespeist.

Die Software zum Messgerät EWS 130 wurde im Zuge der Laborübung für die Messungen mit Anzeigen für den Zeitverlauf von Strom und Spannung, das Zeigerdiagramm der 1. und 3. Oberschwingung, sowie die FFT für Strom und Spannung und einige weitere Parameter, wie THDI, IHDI, Wirk-, Blind-, und Scheinleistung konfiguriert und ermöglichte somit eine Bestimmung der unterschiedlichen Parameter des jeweiligen angeschlossenen Verbrauchers.Die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse sollte im Laborprotokoll erfolgen, dabei war Teamwork und Arbeitsteilung erwünscht. Auch zusätzliche Verbraucher durften im Rahmen der Übung gemessen werden. Diese zusätzlichen Verbraucher werden in dem Kapitel 3.12 sowie Kapitel 3.13 behandelt.

2. Der Messaufbau

In Abbildung 1 ist der verwendete Messaufbau dargestellt.

Die Komponenten bilden hierbei das Netz, der Verbraucher sowie das Messgerät, der Euro-Quant Netzqualitäts-Analysator EWS130.

Als Netz dienen wie bereits in Kapitel 1 erwähnt eine ideale sinusförmige Spannungsquelle sowie einen realer Verbraucher.

Die einzelnen Verbraucher sind in Form eines Messplatzes nebeneinander angeordnet, die elektrisch parallel zueinander angeordnet waren.

Das Messgerät, der Euro-Quant Netzqualitäts-Analysator EWS130, diente dazu, die Netzrückwirkungen in Form von Strom- und Spannungswerten zu analysieren. Zu jedem Zeitpunkt

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Abbildung 1: Schematischer Messaufbau

wurden hierbei die drei Außenleiterströme- sowie die Sternspannungen und die dazugehörigen Werte des Hilfssystems per Wandler (Spannungs-/Strom-/Schutzwandler) gewandelt und danach mit einem 16 bzw. 12 bit A/D Wandler erfasst.

Von einem PC konnte in der Folge in Form einer Software über LAN auf das Messgerät zugegriffen werden.

Mittels der Software konnten, wie bereits in Kapitel 1 erwähnt, der Zeitverlauf von Spannung und Strom, deren Zeigediagramme, bei 50 und 150 Hz, deren abgeleitete Größen (P, Q,S, λ) sowie deren Fast-Fourier Transformation dargestellt werden.

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Abbildung 2: Messgerät

3. Messungen und Auswertung

3.1 Glühbirne 60 Watt - E14Im ersten Messversuch wurde eine Glühlampe an den Messaufbau angeschlossen und zunächst die Auswirkungen auf ein ideales Netz beobachtet. Danach wurde die Glühlampe stattdessen an das reale Stromnetz angeschlossen. Die Resultate sind in Abbildung 3 und Abbildung 4 dargestellt.

Wie auch aus der Schaltfläche „Standard“ in Abbildung 3 erkennbar ist, handelt es sich bei der vorliegenden Glühbirne um ein Leuchtmittel mit einem Leistungsverbrauch von 50MW. Da mit 1Var der Blindleistungsbedarf verschwindend gering ist, ist der cos(φ) nahezu 1. Der vom Leuchtmittel benötigte Strom der 3. Oberschwingung ist – in Vergleich zu der 1. Oberschwingung - mit 2,5mA verschwindend gering.

In Abbildung 4 , dem Ergebnis für einen Betrieb am realen Netz, zeigt sich eine Abflachung des ursprünglich rein sinusförmigen Spannungsverlaufes - aufgrund von Beeinträchtigungen anderer linearer Verbraucher. Vor allem Computernetzteile, die nicht über die gesamte Periode Strom aus dem Netz beziehen, verursachen einen Abfall an Netzimpedanzen. Diese Ströme wirken in der Folge auf ohmsche Verbraucher, wie die Glühbirne einen darstellt, zurück und verursachen bei diesen in der Folge auch Oberschwingungen im Spannungsverlauf. Die Blindleistungsentnahme aus dem Netz ist mit 1Var weiterhin verschwindend gering, der Leistungsfaktor also beinahe 1.

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Abbildung 3: 60W Glühlampe, angeschlossen an eine ideale Spannungsquelle

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Abbildung 4: Glühlampe, angeschlossen an eine reale Spannungsquelle

3.2 Energiesparlampe – „Mini Lynx“ 11 W – E 14

Als erste Energiesparlampe wurde die in Abbildung 4 dargestellte Energiesparlampe „Mini Lynx, 11W“ , einer älteres Modell, analysiert.

Kurz vorweg:

Bei Energiesparlampen im Allgemeinen werden Gleichrichter mit kapazitiver Glättung Vorschaltgerät verwendet. Es entsteht ein impulsförmige Belastung des Netzes (siehe den rampenförmig abfallenden Strombedarf im Fenster I(t) im Abbildung 6) und eine hohe Belastung in Form von vielfache bei ungeradzahlig Harmonischen (3., 5., 7. 9. usw. Oberwelle). Diese Oberschwingungen im Strombedarf sind auch in der in dem Fenster Ifft derselbigen Abbildung, die den Strombedarf bei idealen Versorgung des Leuchtmittels darstellt, dargestellt.

Die Amplitude der 3. Oberschwingung im Strombedarf - unter idealen Bedingungen - ist mit 46,6mA beinahe so groß wie jene der Grundwelle, die 53,4mA beträgt. Da Irms nur 89,4mA beträgt ist ersichtlich, dass die anderen Oberschwingungen im Stromverlauf- in Vergleich zu den vorhin genannten- an Irms einen geringen Anteil haben. Durch diesen Sachverhalt entstehen erhöhte Ströme auf Neutralleiter, die – nicht überwacht – zum Problem werden können.

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Abbildung 5: Energiesparlampe „Mini Lynx 11 W“

In Abbildung 7 ist schließlich der Betrieb am realen Stromnetz dargestellt. Der darin dargestellte Spannungsverlauf weist – im Zuge der Netzrückwirkungen – gegenüber den idealen Verhältnissen eine deutliche Abflachung auf. Einem Effektivwert von 230V beim idealen Netz steht beim realen Netz also einen Effektivwert von 233,9 V gegenüber.Diese Abflachung der Spannung beim realen Netz hat auf die Form des Stromimpulses eine deutliche Auswirkung. Und zwar hat die Form, bei gleich bleibender Energiebereitstellung durch das Netz (gleiche Strom-Zeitfläche) deutlich an Linearität verloren.

Der THDI ist in Vergleich zu der Stromform ohne Netz gestiegen (137 in Vergleich zu 134). Der Einfluss der dritten Oberschwingung hat sich – bezogen auf die Grundschwingung – von 87,3 auf 77,39 verringert. Diesen Sachverhalt kann man auch in der Ifft erkennen, bei der – im Vergleich zum idealen Netz - eine Schwächung sämtlicher zuvor aufgetretenen Amplituden - ersichtlich ist. Die Zunahme des THDIs erfolgt also durch neu auftretende Oberschwingungen.

Der cos(φ) unter realen Verhältnissen beträgt nur niedrige 0,54.

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Abbildung 6: Energiesparlampe „Mini Lynx 11 W“, angeschlossen an eine ideale Spannungsquelle

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Abbildung 7: Energiesparlampe „Mini Lynx 11 W“ , angeschlossen an eine reale Spannungsquelle

3.3 Energiesparlampe – Osram Dulux EL Longlife 11 Watt - E14

Als zweite Energiesparlampe wurde eine, in Abbildung 8 dargestellte Lampe, die OSRAM Dulux El Longlife, als aktuelles Modell für eine Energiesparlame verwendet.

In und Abbildung 9 und Abbildung 10 sind die Ergebnisse für die Verwendung der Energiesparlampe dargestellt. Wie aus dem Leistungsverbrauch ersichtlich handelt es sich um eine Kompaktleuchtstofflampe mit einem Leistungsbedarf von 11 W.

Wie bereits in 3.2 erklärt, zeigt sich bei den in Abbildung 9 dargestellten idealen Verhältnissen, ein rampenförmig abnehmender Stromverlauf, der jedoch eine deutlichere Spitze aufweist. Jedoch liefert in der Periode, in der der Glättungskondensator der Innenschaltung den Strombedarf deckt, der Rippel im Strombedarf gegenüber der anderen Energiesparlampe ab. Der THDI ist – aufgrund der geringeren Amplituden der Oberwellen - deutlich reduziert. Dafür treten vielfache bei höheren Frequenzen auf.

Der Blindleistungsbedarf dieser Energiesparlampe ist unter idealen Verhältnissen geringer als jene der Mini Lynx 11 W.

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Abbildung 8: OSRAM Dulux El Longlife, 11 Watt

Bei den in Abbildung 10 dargestellten realen Verhältnissen stehen auch hier die durch Netzrückwirkung verursachten Abflachungen in der Spannungsamplitude des Netzes im Vordergrund. Diese rufen Veränderung des impulsförmigen Stromverlaufes – in Vergleich zu idealen Verhältnissen – hervor. Diese Änderungen gehen, aus der Ifft nach zu Urteilen, aus dem Auftreten neuer, höherfrequenter Harmonischer bei rektion des Einflusses niederfrequenter harmonischer hervor.

Vergleicht man die bisher behandelte Energiesparlampe unter realen Verhältnissen, so weist das OSRAM Modell mit 109% in Vergleich zu 137% einen verringerten THDI Einfluss auf. Somit wird das Netz weniger Stark belastet.

Die Verringerte Belastung – in Vergleich mit realen Verhältnissen der anderen untersuchten Energiesparlampe – ist vor allem durch den mit 0,8 (in Vergleich zu 0,54) hohen cos(φ) erklärbar.

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Abbildung 9: Osram Dulux EL Longlife 11 Watt – E14, angeschlossen an eine ideale Spannungsquelle

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Abbildung 10: Osram Dulux EL Longlife 11 Watt – E14, Betrieb am realen Netz

3.4 Marsway LED Leuchtstofflampe E 14

Die getestete LED Energiesparlampe nimmt eine Leistung von 3.5 W auf und weißt mit 227.52 % einen sehr hohen THDI auf. Die Oberschwingungen sind bis in den Frequenzbereich von 2000 Hz noch sehr hoch, klingen dann jedoch schnell ab, wie in Abbildung 12 bei Anschluss an einer ideale Spannungsquelle gemessen. Bei Anschluss an ein reales Spannungsnetz, dargestellt in Abbildung13, bilden sich beim Stromverlauf der LED Lampe zwei aufeinander folgende Spitzen aus. Bei Betrachtung der 3. Oberschwingung bildet sich im realen Netz ein Spannungszeiger von 4.8 V aus, während dieser bei einer idealen Spannungsquelle bei 100 mV liegt. Im realen Netz zeigt sich, dass Oberschwingungen des Stromes in der Ifft Box in Abbildung 13 bis in den Bereich von etwa 800 Hz weitaus abgeschwächter sind. Das lässt sich Aufgrund der Rückwirkungen anderer elektronischer Geräte, die am Netz beteiligt sind, erklären.

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Abbildung 11: Marsway LED Leuchtstofflampe E14

Abbildung 12: LED Energiesparlampe bei idealer Spannungsquelle

Abbildung 13: LED Energiesparlampe bei realer Spannungsquelle

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3.5 Energiesparlampe Osram Dulux EL dimm 20 Watt E27Es wurde eine Klatsch-Energiesparlampe mit idealer Spannungsquelle getestet. Die Eigenheit dieser Energiesparlampe ist, dass bei 3-maligem schnellem Ein-Aus-Schalten der Lampe, diese in den Enerigesparmodus geht, was bedeutet, dass die aufgenommene Leistung von 20 W auf 7 W fällt. Die Messungen der Lampe in normalen bzw. Energiesparmodus werden in Abbildung 14 und Abbildung 15 dargestellt.

Abbildung 14: Klatsch-Energiesparlampe bei 7 W Betrieb

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Abbildung 15: Klatsch-Energiesparlampe bei 20 W Betrieb

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3.6 Kombinationen mit Glühlampe / Energiesparlampe

3.6.1 Dimmer mit Verbraucher – GlühlampeEs wurde zunächst in der Messung eines Dimmers mit Verbraucher eine 60 W-Glühlampe verwendet. In einem zweiten Schritt wurde dann statt einer Glühlampe auch eine Energiesparlampe in Kombination mit dem Dimmer gemessen, was im folgenden 3.6.2 behandelt wird. Der Dimmer wurde mit der Software jeweils an drei Stufen Stellungen gemessen, zunächst wurde die minimale Dimmer Stellung bei 16.1 W, dann die Stellung etwa halber Stufe mit 32.2 W und letztlich der voll aufgedrehte Dimmer mit gemessenen 59.8 W mit der Software erfasst. In Abbildung 17, Abbildung18 und Abbildung 19, werden die 3 Dimmerstellungen im idealen Netz dargestellt.

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Abbildung 16: Glühlampe / Energiesparlampe

Abbildung 17: Werte für eine Glühlampe mit Dimmer, angeschlossen an eine ideale Spannungsquelle, wenn der Dimmer minimal eingestellt ist.

Abbildung 18: Werte für eine Glühlampe mit Dimmer, angeschlossen an eine ideale Spannungsquelle, wenn der Dimmer auf die halbe Stufe eingestellt ist.

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Abbildung 19: Werte für eine Glühlampe mit Dimmer, angeschlossen an eine ideale Spannungsquelle, wenn der Dimmer auf die maximale Stufe eingestellt ist.

Es lässt sich beim Vergleich der drei Abbildungen gut erkennen, dass bei minimaler Schalterstellung, der ursprünglich sinusförmige Strom stark verzerrt wird. Es entstehen kurze Spitzen; erst bei Annäherung an die maximale Schalterstellung wird der Strom zunehmend sinusförmiger. Die Total harmonic distortion des Stromes (THDI) hat somit bei der Minimalstellung des Dimmers mit 113.03 % ihr Maximum. Bei einem Vergleich der FFTs der drei Schalterstellungen, zeigt sich deutlich, dass die Oberschwingungen bei der minimalsten Dimmerstellung sehr stark ausgeprägt sind.Bei der Betrachtung der Glühlampe mit Dimmer im "realen" Stromnetz,lässt sich, wie bereits früher erwähnt, die abgeflachte Sinusspannung erkennen. Die 3 aufgenommenen Dimmerstellungen von minimal bei 18.9 W, halb bei 36.9 W und maximal bei 62.1 W werden in den Abbildung 20, Abbildung 21 und Abbildung 22 dargestellt. Bei maximaler Dimmerstellung beträgt der THDI 110.65 %. Im Zeitverlauf des Stromes des "realen" Stromnetzes zeigt sich im Vergleich zu jenem, mit idealer Versorgung, eine hochfrequente Überlagerung. Im realen Netz zeigt sich außerdem ein leichter Spannungseinbruch durch die Rückwirkung der steilen Flanke des Stromes.

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Abbildung 20: Werte für eine Glühlampe mit Dimmer, angeschlossen an das "reale" Stromnetz, wenn der Dimmer auf die minimale Stufe eingestellt ist

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Abbildung 21: Glühlampe mit Dimmer, angeschlossen an das reale Stromnetz auf halber Stufe

Abbildung 22: Werte für eine Glühlampe mit Dimmer, angeschlossen an das "reale" Stromnetz, wenn der Dimmer auf die maximale Stufe eingestellt ist.

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3.6.2 Dimmer mit Verbraucher – EnergiesparlampeDie Abbildungen Abbildung 23, Abbildung 24, und Abbildung 25 illustrieren die Veränderung des Stromverlaufes bei verstellen eines Dimmers in Zusammenhang mit einer Energiesparlampe. Es wird hierbei eine ideale Spannungsquelle verwendet. Es wurden drei Stufen für den Dimmer aufgenommen. Die minimale Stufe liegt bei 6.3 W, die nächste bei 10 W und die maximale Stufe bei 20.3 W Wirkleistung. Bei kleinster Dimmerstufe ist die THDI mit 275.38 % sehr groß und es zeigen sich sehr starke Oberschwingungen. Verglichen mit der Energiesparlampe ohne Dimmer aus Abbildung 9 sind vor allem die Oberschwingungen sehr viel Stärker und sind selbst bei sehr hohen Frequenzen noch deutlich. Auf maximaler Stufe des Dimmers zeigt sich noch immer ein THDI von 102.4 %, was mit dem THDI der Energiesparlampe ohne vorgeschaltenen Dimmer vergleichbar ist. Es sind bei Abbildung Abbildung 25 im Vergleich zu Abbildung 9 jedoch noch immer deutlich mehr Oberschwingungen auf den gesamte Frequenzbereich verteilt. Außerdem sind keine kurzen Stromspitzen, sondern Spitzen mit anschließendem Rechteckverlauf erkennbar. Mit Veränderung des Dimmers bei der Energiesparlampe ändert sich die THDI von 275.28 % auf 102.4 % je größer Stufe gestellt wird.

Abbildung 23: Dimmer in Kombination mit einer Energiesparlampe auf minimaler Stufe

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Abbildung 24: Dimmer in Kombination mit einer Energiesparlampe auf halber Stufe

Abbildung 25: Dimmer in Kombination mit einer Energiesparlampe auf maximaler Stufe

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3.7 Kombination Dimmer mit Energiesparlampe und GlühbirneAbbildung 26 zeigt die Kombination von Dimmer, Glühlampe und Energiesparlampe bei einer idealen Spannungsquelle und bester Auslöschung. Der THDI liegt in dem Fall bei 34.33 % und die Wirkleistung bei 53.3 W. Der Stromverlauf zeigt, zwei aufeinander folgenden Spitzen. Vergleicht man mit einer einfachen Energiesparlampe aus Abbildung 9 so ist dort nur die zweite Spitze vorhanden. Durch die Auslöschung klingen die Oberschwingungen in Abbildung Abbildung 26 jedoch sehr viel schneller ab als bei den Dimmerschaltungen nur mit Energiesparlampe bzw. Glühbirne, bleiben jedoch über den gesamten Frequenzbereich leicht vorhanden.

Bei der 3. Oberschwingung fließt durch teilweise Kompensation ein Strom von 48.1 mA .

Abbildung 26: Kombination von Dimmer mit Glühlampe und Energiesparlampe bei einer idealen Spannungsquelle

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3.8 Leuchtstofflampe mit elektronischem Vorschaltgerät EVG (Zumtobel ZE 1/58W T26 EVG)

Wie das in Abbildung 27 dargestellte Typenschild zeigt, handelt es sich bei der Leuchtstofflampe um eine 58 Watt Leuchtstofflampe, die einen cos(φ) von 0,97 besitzt. Diese Angabe kann auch mit einem Screenshot der Software unter idealen Bedingungen, der in Abbildung 28 dargestellt wird (siehe Fenster „Standard“) verifiziert werden.

Verlustarm heißt dieses Leuchtmittel deshalb, da es unter idealen Bedingungen betrachtet einen hohen cos(φ) von 0,97 besitzt. Der Blindleistungsbedarf ist hierbei mit Q=12,5 Var in Vergleich zu den gemessenen P=49,4 Watt ungefähr ein Drittel.

Die Amplituden der Oberschwingungen sind, wie die Ifft zeigt, sehr gering – was sich in dem mit 9,08 % niedrigen THDI widerspiegelt. (Größenordnung 10 %).

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Abbildung 28: verlustarmes, konventionelles Vorschaltgerät ideal

Abbildung 27: Typenschild - Zumtobel ZE 1/58W T26 EVG

Abbildung 29 zeigt die Ergebnisse unter realen Bedingungen. In dem Spannungsverlauf kann man wieder den Einfluss des kapazitiven Gleichrichters in Form einer Änderung des Spannungsverlaufes feststellen. Dieser bewirkt jedoch keine auffälligen Änderungen beim THDI, der von 9 auf 7 Prozent abnimmt. Auch die Ifft zeigt ein nahezu identes Bild. Lediglich bei der dritten Oberschwingung lässt sich – von 13 auf 7,9mA ein etwas geändertes Verhalten feststellen.

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Abbildung 29: verlustarmes, konventionelles Vorschaltgerät real

3.9 Leuchtstofflampe mit kapazitivem Vorschaltgerät VVG C(Zumtobel ZE 1/58W T26 VVG C)

Bei Kompaktleuchtstofflampen klingen die Oberschwingungen im Vergleich zu anderen Lichtquellen wie Glühlampen und Energiesparlampen extrem schnell ab. Während der Strom der 1. Oberschwingung noch bei 711 mA liegt, klingt er, wie in Abbildung 26 ersichtlich, bei der 3. Oberschwingung bereits auf 91 mA ab, wenn man eine kapazitiv vorgeschaltene Kompaktleuchtstofflampe mit idealer Spannungsquelle betrachtet.

Abbildung 31 und Abbildung 32 zeigen die Werte und Parameter einer Kompaktleuchtstofflampe mit kapazitivem Vorschaltgerät. Es zeigt sich im Vergleich zur idealen Spannungsquelle, da das reale Netz, dargestellt in Abbildung 32 einen abgeflachten Spannungsverlauf darstellt. Die THDI wird auf 15.83 % verstärkt und die Wirkleistung beträgt 74.1 W im Vergleich zu einem THDI von 13.13 % und einer Wirkleistung von 64.5 % bei Anschluss an eine ideale Spannungsquelle.

Abbildung 31: Kompaktleuchtstofflampe mit kapazitivem Vorschaltgerät und idealer Spannungsquelle

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Abbildung 30: kapazitives Vorschaltgerät ZE 1/58W T26 EVG

Abbildung 32: Kompaktleuchtstofflampe mit kapazitivem Vorschaltgerät und realer Spannungsquelle

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3.10 Leuchtstofflampe mit induktivem Vorschaltgerät VVG C(Zumtobel ZE 1/58W T26 VVG I)

Bei einer induktiv vorgeschalteten Kompaktleuchtstofflampe ist in den Zeigerdiagrammen die Phasenverschiebung zur kapazitiv vorgeschalteten Kompaktleuchtstofflampe erkennbar. In der 3. Oberschwingung hat die induktiv vorgeschaltete Kompaktleuchtstofflampe mit 200 mV im Vergleich zur kapazitiven mit 400 mV (jeweils bei idealer Spannungsquelle) eine deutlich geringere Spannung: Abbildung 34 und Abbildung 35 stellen diese Sachverhalte dar.

Abbildung 34: Kompaktleuchtstofflampe mit induktivem Vorschaltgerät und idealer Spannungsquelle

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Abbildung 33: induktives Vorschaltgerät ZE 1/58W T26 EVG

Vergleicht man die Kompaktleuchtstofflampe bei idealer und realer Spannungsquelle dargestellt in Abbildung 34 und Abbildung 35, so zeigt sich vor allem bei der Spannung der 3. Oberschwingung ein Unterschied von 200 mV zu 4.9 V. Die THDI ist mit 9.04 % bzw. 10.74 % relativ gering. Es ergibt sich eine nur leicht veränderte Sinusschwingung des Stromverlaufes.

Abbildung 35: Kompaktleuchtstofflampe mit induktivem Vorschaltgerät und realer Spannungsquelle

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3.11 Kombination VVGI mit VVG C

Kombiniert man, die kapazitiven und induktiven Kompaktleuchtstofflampen, so stellen sich die Verhältnisse wie in Abbildung 36 dar. Man erkennt am zeitlichen Verlauf des Stromes zwei Schwingungsbäuche, die sich teilweise überlagern. Aufgrund der Netzrückwirkungen ist im realen Spannungsnetz der Anteil der Oberschwingungen wiederum deutlicher ausgeprägt und über einen größeren Frequenzbereich verteilt, wie in Abbildung 38 in den Fenstern der UFFT und IFFT zu sehen. Das zeigt sich auch in der stärkeren Ausprägung des THDU mit 3.13 %.

Abbildung 36: Kombination induktive und kapazitive Kompaktleuchtstofflampen bei idealer Spannungsquelle.

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Abbildung 37: Kombination induktive und kapazitive Kompaktleuchtstofflampen bei realer Spannungsquelle

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3.12 Laptop - Acer Aspire 5520-402G16Mi, Netzteil LITEON PA-1650-02 Im folgenden wird der Leistungsverbrauch des Laptop - Acer Aspire 5520-402G16Mi betrachtet.

Das Netzgerät wurde – bei einem Ladestand des Notebooks von ungefähr 90 Prozent- mittels des Netzgerätes LITEON PA-1650-02 mit dem Stromnetz verbunden. Dieses besitzt laut Hersteller eine Netzbelastung von 65MW.

Bei dem Notebook selbst wurde eine Ressourcen benötigende Software - „Sam & Max – Season One“ ausgeführt.

Abbildung 39, Abbildung 40 und Abbildung 41 stellen den Leistungsbedarf des Notebooks unter idealen Bedingungen dar. Bei Betrachtungen der Abbildungen ist erkennbar, dass die Netzbelastung unter idealen Bedingungen in Form der vom Netz bezogenen Scheinleistung stark schwankt. Diese liegt, wie in Tabelle 1 zusammengefasst ist, zwischen 64,9 und 127,5 VA. Die Blindleistungskomponenten liegen jeweils in der doppelten Größenordnung der Wirkleistungskomponenten. λ liegt somit im wesentlichen konstanten Bereich zwischen 0,43 und 0,5.

In den Abbildungen ist bei I(t) auch eine starke Abhängigkeit des bezogenen Stromes von der Last erkennbar. Bei nahezu identer Kurvenform des bezogenen Stromes ändert sich der Spitzenwert zwischen 1 und 2 Ampere – also um das Doppelte.

Die THDI liegt für alle 3 Fälle im Bereich von 160 %. Die Oberschwingungsströme liegen im wesentlichen in einem Bereich von bis zu 2000 Ordnung. Die größten Amplituden treten bis um das 500te Vielfache der Grundschwingung auf. Auch die dazugehörigen Amplituden sind nicht vernachlässigbar.

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Abbildung 38: Acer Aspire 5520-402G16Mi

Tabelle 1: Zusammenfassung der Messergebnisse

Fall 1 Fall 2 Fall 3S [VA] 73 127,5 64,9P [W] 31,6 63,7 29,5

Q [Var] 65,8 110,4 57,8λ 0,43 0,5 0,45

I[mA] 317 553,6 281,8I^[mA] 999,6 1971,9 1149,4

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Abbildung 39: LITEON PA-1650-02 mit Acer Aspire 5520-402G16Mi Fall 1 an idealer Spannungsquelle

Abbildung 40: Fall 2 an idealer Spannungsquelle

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Abbildung 41: LITEON PA-1650-02 mit Acer Aspire 5520-402G16Mi Fall 3 (Leerlauf) an idealer Spannungsquelle

3.13 Mobiltelefonnetzteil – Nokia AC3E

Im Allgemeinen wird von Verbrauchern mit kapazitiver Glättung bei niedrigem Ladestand zuerst ein konstanter Strom benötigt. Erst später, kurz vor dem Endladezustand, wird mit konstanter Spannung geladen

Betrachtet wurde das vorliegende Handynetzteil, das Nokia AC3E unter drei Fällen. Einerseits wurde das Netzgerät bei idealem Leerlauf, sowie beim idealen Laden im eher Leeren sowie bei der Ladung im ziemlich vollen Zustand eines Angeschlossenen Mobiltelefons betrachtet. Die Ergebnisse sind in de Abbildung 43, Abbildung 44 sowie Abbildung 45 dargestellt.

Das Nokia AC3E hat einen Leistungsbedarf von 3 Watt, der Anteil der Blindleistung beträgt mit 7 VA ungefähr das doppelte.

In allen drei Fällen wird ein Strom von 30-33 mA benötigt. Aus der Ifft ist ersichtlich, dass unabhängig vom Ladezustand die Verteilung der Oberschwingungen in einem Bereich bis zur 4000ten Oberschwingung stattfindet. Der THDI liegt in allen drei dargestellten Fällen bei 233,50 %.

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Abbildung 42: Nokia AC3E

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Abbildung 43: Nokia AC3E, Zustand: idealer Leerlauf

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Abbildung 45: Nokia AC3E – Zustand: ideal laden, eher leerer Akkustand

Abbildung 44: Nokia AC3E – Zustand: Ideal laden, ziemlich voll

3.14 Bohrmaschine

Es wurde schließlich eine Handbohrmaschine an den Messaufbau angeschlossen um deren Rückwirkungen auf das Netz zu untersuchen. Zunächst wurde die Bohrmaschine mit geringer Drehzahl laufen gelassen. Das Ergebnis der Messung ist in Abbildung 47 dargestellt. Die aufgenommene Leistung betrug in dem Fall 75.2 W und die THDI war mit 81.14 % stark ausgeprägt, was auch im Zeitverlauf des Stromes ersichtlich ist, dass die Sinusschwingung stark verzerrt wurde. Im Vergleich wurde darauf hin die Bohrmaschine auf maximale Drehzahl gebracht, wobei das Ergebnis in Abbildung 48 gezeigt wird. Hierbei ist die THDI auf 11.58 % gesunken, der Stromverlauf ist also nur mehr leicht verzerrt. Es ist vor allem deutlich, dass die Spitzen der Sinusschwingung sowohl beim Spannungs- als auch beim Stromverlauf stark verzerrt sind. Bei Vollast wurde eine Leistung von 224.2 W aufgenommen.

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Abbildung 46: Bohrmaschine

Abbildung 47: Bohrmaschine bei geringer Drehzahl angeschlossen an eine reale Spannungsquelle

Abbildung 48: Bohrmaschine bei voller Motorlast angeschlossen an eine reale Spannungsquelle

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