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Groups > de.sci.electronics > #290722
| From | Dieter Michel <dmichel@prosound.de> |
|---|---|
| Newsgroups | de.sci.physik, de.sci.electronics |
| Subject | Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung |
| Date | 2020-10-16 14:32 +0200 |
| Message-ID | <huti6pFoi6oU1@mid.individual.net> (permalink) |
| References | (4 earlier) <rm2585$b25$1@tota-refugium.de> <hujr7mFngklU1@mid.individual.net> <rm7shi$hji$1@tota-refugium.de> <hura2eFa8c5U1@mid.individual.net> <rma9i6$7p5$1@tota-refugium.de> |
Cross-posted to 2 groups.
Hallo Stephan,
>> Hm das "kurz" war wahrscheinlich etwas zu kurz. Soweit
>> ich weiß, kommt diese Definition des Effektivwertes daher,
>> dass man diese Leistungsäquivalenz reinnehmen möchte
>> (warum auch immer).
> Weil man dabei schön anschaulich mit den gleich hell leuchtenden
> Glühlampen argumentieren kann :-) .
Ja, zum Beispiel. Ich meinte mit dem "warum auch immer",
dass es für die Definition nicht so wichtig ist, warum
man sie auf die Leistungsäquivalenz bezieht. Das ist für
viele Anwendungen zwar sinnvoll (deshalb hat es sich so
wohl auch durchgesetzt), aber bei einer Definition könnte
man theoretisch auch nicht-nützliche Beziehungen zugrunde
legen. Das setzt sich dann halt nicht durch ;-)
>> Die Natur der Definition ist ja erstmal, dass Du das machen
>> kannst wie Du willst. Je nachdem, was Du Dir definierst,
>> kann es natürlich sein, dass es nicht besonders nützlich ist,
>> aber machen kannst Du's erstmal.
> Genau, man könnte z.B. "irgendwie" definieren.
> U_eff = U_max/sqrt{3} und
> I_eff = I_max/sqrt{5},
> oder
> U_eff = I_max und
> I_eff = I_max
> oder
> U_eff = U_max + 3V und
> I_eff = I_max + 4A.
Ja, das könntest Du machen. Es wäre natürlich nicht so
furchtbar sinnvoll, das dann einfach auch "Effektivwert"
zu nennen, weil dann jede Menge Missverständnisse zu
befürchten wären.
Aber vielleicht mal ein anderes Beispiel: Du könntest zum
Beispiel eine Größe "Sicherheitsgeschwindigkeit" definieren
als v_sich = ("echte" Geschwindigkeit) * 1,05
Wenn Du dann Tachometer so kalibrierst, dass sie anstelle
der echten Geschwindigkeit diese Sicherheitsgeschwindigkeit
anzeigen, dann kannst Du dafür sorgen, dass beim Fahren
nach Tachometer die Geschwindigkeitsbegrenzung eingehalten
wird, auch wenn die Geschwindigkeitsmessung mit einem kleinen
Fehler behaftet sein sollte.
>> > Man will doch die Effektivwerte für eine bestimmte Schaltung wissen,
>> > die neben einem "normalen" ohmschen Widerstand (Wirkwiderstand) auch
>> > noch Blind- und Scheinwiderstand haben könnte, und an der periodische
>> > Wechselgrößen (Stromstärke & Spannung) vorliegen.
>> Will man das?
> Ja. Die Frage ist z.B.
> "wie sind die Effektivwerte in einer Schaltung mit
> U(t) = 2V * sin(omega * t + pi/3)
> I(t) = 4A * sin(omega * t) ".
Ueff = 1,4159... V
Ieff = 2,8318... A
Die üblichen Messgeräte, die evtl. sogar den echten Effektivwert
messen, also das Zeitintegral auswerten, messen in der Regel nur
die Spannung oder nur den Strom. Die Wirkleistung ist in Deinem
Beispiel natürlich _nicht_ 4W (1,4159 * 2,8318), dazu brauchst
Du ein Leistungsmessgerät, das den Zeitverlauf von Spannung und
Strom gleichzeitig auswertet (oder im Fall von Sinussignalen den
Phasenwinkel misst).
> Ohne(!) einfach die Formel für ohmsche Verbraucher zu übernehmen, muß
> man die Leistungs-Äquivalenz-Definition irgendwie anpassen, um auch z.B.
> eine Schaltung mit obigen Spannungs-/Stromstärke-Verläufen zu erfassen.
Nein, man muss die Definition nicht anpassen, weil die
sich nur auf die Spannung oder nur den Strom bezieht.
Man müsste die Definition anpassen, wenn man fordern würde,
dass bei beliebigen Lastimpedanzen immer gelten müsste:
Peff = Ueff * Ieff
Die bestehende Definition fordert das aber nicht. Zudem
wird, wie es jemand anders hier schon geschrieben hat,
bei der Effektivwertberechnung durch das Zeitintegral die
Phaseninformation verworfen. Wenn man also eine Lesitungs-
messung machen will, braucht man deshalb mehr als nur
zwei Messgeräte, die jeweils Ueff und Ieff unabhängig
voneinander messen.
> Wie groß die "echten Effektivwerte" in einer beliebigen (nicht ohmschen)
> Schaltung sind (und dann auf einem entsprechen zu konstruierenden
> Meßgerät angezeigt werden sollen), hängt ja eben von deren Definition ab.
Ja natürlich. Es kommt das heraus, was die Definition sagt.
Es bedeutet nicht, dass es das ist, was man eigentlich wissen wollte ;-)
> Wenn man nun sagt "der echte Effektivwert U_eff ist das, was ein
> Meßgerät anzeigt", dann stellt sich dennoch die Frage, warum das
> auch in einer *beliebigen Schaltung* gerade das 1/sqrt{2}-fache der
> Maximalspannung ist.
Weil es für reine Sinussignale so definiert ist, bzw.
über die Messung durch Asuwertung des Zeitintegrals
dasselbe herauskommt.
Einfache Messgerät machen ja einfach eine Spitzenwert-
gleichrichtung und zeigen das Ergebnis dann mit einem
Korrekturfaktor an. Das funktioniert natürlich nur bei
reinen Sinussignalen.
Man kann natürlich die Nützlichkeit der Definition in Frage
stellen, aber nicht das Ergebnis der Messung nach dieser
Definition. Dafür ist die Definition ja gerade gemacht.
Die Definition ist ja auch nur dafür gemacht, dass alle
dasselbe meinen, wenn sie von Effektivwert reden. Man
kann da eigentlich nicht Informationen daraus ableiten,
die sich nicht aus der Definition ergeben.
> BTW müßte die Anzeige eines "idealisiertes" Meßgerät im
> Wechselstromkreis ständig oszillieren?!
Nein, wieso? Bei einem reinen Sinussignal sollte ein Messgerät,
das den Effektivwert misst, Werte anzeigen, die dem Hüllkurven-
verlauf (mit Gewichtungsfaktor) folgen. Darüber hinaus macht die
Definition keine Aussagen.
>> Ich glaube, das ist schon etwas zu kompliziert gedacht.
>> Das "Widerstand" in der Definition meint einen ohmschen,
>> also reellen Widerstand.
> Und damit wäre/ist für eine Schaltung mit Spulen und Kondensatoren die
> Definition in der Form(!) nicht anwendbar.
Warum nicht? Du misst in irgendeiner Schaltung, die Du im
Detail vielleicht gar nicht kennst, zum Beispiel eine
Wechselspannung, deren Effektivwert (nach Definition) Dir
das Messgerät anzeigt. Kannst Du mit praktisch jedem
Multimeter machen, mit True-RMS-Geräten sogar für nicht-
sinusförmige Signale.
> Dennoch gibt's in solchen Schaltungen Effektivwerte.
Die zeigt Dir das Messgerät ja auch an.
> Es geht schon letztenendes um Effektivwerte in beliebigen Schaltungen:
> Warum gilt dort U_eff = U_max/sqrt{2}?
Weil die Definition das für rein sinusförmige Signale
so ergibt.
> Entweder man definiert das einfach so, [...]
Ja, genau!
> oder man muß in die Definition irgendwie die beliebige
> Schaltung mit einbeziehen.
Nein, muss man nicht. Das könnte man vielleicht machen, wenn
man aus der Messung des Effektivwertes mehr Informationen gewinnen
wollte, als es die bisherige Definition hergibt. Dann täte man
aber gut daran, die neue Größe nicht ebenfalls "Effektivwert" zu
nennen, weil es sonst Missverständnisse geben könnte, die eine
Definition ja gerade vermeiden soll.
> Die Scheinleistung sollte aber bestimmbar sein?!
> Für die gilt doch letztenendes einfach P_s = U_eff*I_eff?!
Ja, das ist ja auch eine Definition. Wenn P_s so definiert
ist, dass P_s = U_eff*I_eff, dann kannst Du natürlich
einfach die von den Messgeräten angezeigten Werte für
U_eff und I_eff multiplizieren.
Die Frage ist dann, ob Dir das die Information liefert,
die Du haben wolltest, oder ob die Definition das evtl.
nicht hergibt.
>>> Trivial-Beispiel: Nur 1 idealer Kondensator in der Schaltung.
>>> Da sind alle Wirk-Größen Null; trotzdem sind U_eff und I_eff
>>> aber nicht Null.
>> Genau: U_eff und I_eff sind entsprechend der Definition nicht Null, ...
> Nur, wenn man die fertige Formel als Definition nimmt.
> Wenn man die (unmodifizierte) Definition über die Leistungsäquivalenz
> nimmt, die sich nur auf ohmsche Verbraucher bezieht, sagt die
> Definition gar nichts über U_eff und I_eff aus.
Wieso nicht? Die Definition sagt aus, dass der Effektivwert von
Spannung (Strom) derjenige einer Gleichspannung (Gleichstrom) sein
soll, die an einem (ohmschen) Widerstand dieselbe (Wirk-)Leistung
erzeugt wie die Wechselspannung, deren Effektivwert ermittelt werden soll.
Der (ohmsche) Widerstand in der Definition hat nichts mit
den tatsächlichen Komponenten in Deiner Schaltung zu tun.
Er dient nur dazu, für die Definition eine Rechenvorschrift
abzuleiten, nach der man Effektivwerte aus der jeweiligen
Wechselspannung (Wechselstrom) berechnen kann.
Ein Multimeter, das eine echte Effektivwertmessung macht,
weiß auch nichts von den Komponenten der Schaltung - es misst
eine Wechselspannung, berechnet daraus den Effektivwert
und zeigt ihn an (Ich weiß, dass Du das weißt).
Mehr steckt nicht dahinter. Mehr an Informationen als dies
liefert die Messung aber auch nicht, auch wenn das Wort
"Effektivwert" das möglicherweise suggeriert.
> In diesem Fall wäre sinnvoll:
>
> Für eine beliebige Schaltung [S] wird definiert:
> "U_eff ist diejenige Gleichspannung, die ich an ein fiktives ohmsches
> Bauelement [R] anschließen müsste, dessen Widerstand genausogroß ist wie
> der Betrag der Impendanz von [S], so daß an [R] eine gleich große
> Wirkleistung hervorgerufen wird wie die Scheinleistung bei U(t) im
> Wechselstromkreis."
Das kannst Du definieren, wenn Du willst, es geht aber
eigentlich schon deutlich über die gängige Definition
eines Effektivwertes hinaus, indem es die Schaltung mit
einbezieht, in der gemessen wird.
Die existierende Definition vergleicht die zu messende
Wechselspannung (Strom sinngemäß mitgemeint) mit einer
Gleichspannung, und zwar an einem fiktiven Widerstand R.
An diesem soll der Effektivwert der Wechselspannung im
zeitlichen Mittel dieselbe Wirkleistung erzeugen wie die
Gleichspannung. Der Wert von R spielt keine Rolle, weil
er beim Vergleich herausfällt.
Die reale Schaltung [S] kommt dabei überhaupt nicht vor.
Bei Deiner Definition wäre der fiktive Messwiderstand
genauso groß wie der Betrag der Impedanz von [S], den
man ja erstmal gar nicht kennt. Warum würdest Du die
Wirkleistung an R mit der Scheinleistung an [S] vergleichen
wollen? Ich meine, welche Information liefert dieses
Verfahren, die das gängige Verfahren nicht liefert?
Viele Grüße
Dieter
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Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2020-10-17 15:25 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Dieter Michel <dmichel@prosound.de> - 2020-10-16 16:43 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2020-10-15 23:52 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Stephan Gerlach <mam99hes@studserv.uni-leipzig.de> - 2020-10-16 14:42 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Sebastian Wolf <invalid@invalid.net> - 2020-10-16 14:39 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Leo Baumann <ib@leobaumann.de> - 2020-10-16 14:44 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Stephan Gerlach <mam99hes@studserv.uni-leipzig.de> - 2020-10-16 18:59 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2020-10-16 15:35 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Stephan Gerlach <mam99hes@studserv.uni-leipzig.de> - 2020-10-16 19:08 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2020-10-16 20:26 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Sebastian Wolf <invalid@invalid.net> - 2020-10-17 00:17 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Erika Ciesla <abc@xyz.invalid> - 2020-10-17 02:13 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2020-10-17 14:35 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Sebastian Wolf <invalid@invalid.net> - 2020-10-17 14:37 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2020-10-17 15:03 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Sebastian Wolf <invalid@invalid.net> - 2020-10-17 15:09 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2020-10-17 15:43 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Erika Ciesla <abc@xyz.invalid> - 2020-10-17 18:08 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung schabrackendompteur@invalid.invalid (Schabracken-Dompteur) - 2020-10-17 18:50 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2020-10-18 00:09 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung schabrackendompteur@invalid.invalid (Schabracken-Dompteur) - 2020-10-17 15:42 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Sebastian Wolf <invalid@invalid.net> - 2020-10-17 00:24 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Dieter Michel <dmichel@prosound.de> - 2020-10-16 16:20 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Dieter Michel <dmichel@prosound.de> - 2020-10-16 14:32 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Dieter Michel <dmichel@prosound.de> - 2020-10-16 16:10 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Dieter Michel <dmichel@prosound.de> - 2020-10-16 17:16 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Leo Baumann <ib@leobaumann.de> - 2020-10-13 00:29 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Klaus Butzmann <kb.individual@butzomail.de> - 2020-10-12 21:23 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Axel Berger <Spam@Berger-Odenthal.De> - 2020-10-12 21:31 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Klaus Butzmann <kb.individual@butzomail.de> - 2020-10-12 21:41 +0200
Re: Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung Peter Thoms <dl6lat@darc.de> - 2020-10-12 22:05 +0200
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