Ratgeber
Elektrische Energie ist bekanntlich eine der wichtigsten Ressourcen unseres Lebens. Sie ist aber auch eine der kritischsten. Um die Netzqualität aufrechtzuerhalten, sind sorgfältige Prüfungen unverzichtbar. Vor allem dann, wenn in der Stromversorgung Anomalien auftreten. Sie zu erkennen und für die Bewertung klar und eindeutig darzustellen, das ist die Aufgabe von Geräten für die Netzanalyse.
Wir zeigen Ihnen in unserem Ratgeber, was genau diese Geräte machen, wo Servicetechniker sie einsetzen und was bei der Beschaffung zu beachten ist.
Was sind Netzanalyse-Messgeräte?
Netzanalysatoren, wie Netzanalyse-Messgeräte auch genannt werden, sind zunächst normale Multimeter für die Überprüfung von Spannungen, Strömen und Frequenzen in ein- oder dreiphasigen Stromnetzen. Doch sie können noch viel mehr. Zur umfassenden Beurteilung der Netzqualität messen sie beispielsweise auch die Wirk-, Blind- und Scheinleistung in der Stromversorgung.
Da speziell diese Wechselstrommessungen eine hohe Aussagekraft besitzen, hier kurze Erklärungen zu diesen Parametern:
Wirkleistung
Die Wirkleistung – angegeben in Watt – bezeichnet die aufgenommene und vollständig in Wärme umgesetzte Leistung eines ohmschen Widerstands. Typische Beispiele sind Geräte mit Heiz- oder Glühdrähten.
Blindleistung
Eine Blindleistung ist dann vorhanden, wenn der angeschlossene Verbraucher neben dem ohmschen Widerstand auch induktive und kapazitative Lasten besitzt.
Die Blindleistung wird standardmäßig vom Stromlieferanten zur Verfügung gestellt aber nicht dem Stromverbrauch hinzugerechnet. Induktive Lasten finden sich immer dann, wenn der Strom durch ein induktives Element fließt, beispielsweise die Spulen in Transformatoren oder Elektromotoren.
Scheinleistung
Mit Scheinleistung wird die Gesamtleistung aus Wirk- und Blindleistung bezeichnet, ihre Einheit ist Voltampere, abgekürzt VA. Besitzt ein elektrisches Gerät eine solche Bezeichnung auf dem Typenschild, ist dies in der Regel auf den eingebauten Transformator für Wechselstrom zurückzuführen.
Neben der Messung der oben genannten Werte lassen sich mit Geräten für die Netzanalyse zahlreiche weitere Störfaktoren bestimmen. Dazu gehören zum Beispiel:
Transiente Spannungen
Spannungsanstiege
Spannungseinbrüche
Unterbrechungen
Frequenzschwankungen
Einschaltströme
Oberschwingungen
Die vom Stromlieferanten bereitgestellte elektrische Energie ist normalerweise keinen oder nur sehr geringen Schwankungen unterworfen. Auslöser für Anomalien in der Versorgung können allerdings dann auftreten, wenn Verbraucher stark variierende Energiemengen aufnehmen, dazu gehören zum Beispiel frequenzgeregelte Motoren oder industrielle Anlagen mit beträchtlich schwankenden elektrischen Lasten, beispielsweise Schmelzöfen.
Treten Probleme in der Stromversorgung auf, müssen diese in aller Regel schnell und umfassend gelöst werden. Im schlimmsten Fall drohen erhebliche Schäden zum Beispiel durch Produktionsstillstand, Datenverlust oder Produktbeschädigungen. Mit einem Netzanalyse-Messgerät ist es möglich, diese Störfaktoren zuverlässig aufzuspüren.
Einsatzbeispiele für Netzanalyse-Messgeräte
Analysieren von Problemen bei elektrisch betriebenen Maschinen
Netzanalysatoren erfassen das gesamte Spektrum von Anomalien der Stromversorgung, einschließlich kurzzeitiger Unterbrechungen, Spannungsabfälle und Frequenzschwankungen. Gleichzeitig können Trends aufgezeichnet werden, um die Ursachen unerwarteter Gerätefehlfunktionen und plötzlicher Ausfälle untersuchen zu können.
Aufzeichnung von Qualitätsdaten bei Stromversorgungssystemen
Hochvariable Systeme aus dem Bereich erneuerbarer Energien wie Windrad- oder PV-Anlagen erfordern eine regelmäßige Überwachung der Leistungsparameter. Messgeräte für die Netzanalyse ermöglichen eine umfassende Aufzeichnung der Schwankungen bei Spannung, Strom, Leistung, Oberschwingungen und bei so genannten Flickern, in rascher Abfolge auftretenden Spannungsänderungen.
Welche Bauarten gibt es unter den Netzanalyse-Messgeräten?
Netzanalyse-Messgeräte sind sowohl für einphasige als auch für dreiphasige Stromführungen erhältlich, einige Modelle decken auch beide Bereiche ab. Unterschieden wird zwischen Messgeräten für den mobilen Einsatz und für die stationäre Installation.
Mobile Geräte sind relativ klein und leicht, besitzen eine autonome Stromversorgung und ein großflächiges Display. Manche Modelle bieten eine integrierte Stromzange. Üblich ist auch eine Loggerfunktion zur Protokollierung aufgezeichneter Daten in einem internen oder auf einem externen Speicher beziehungsweise die direkte Datenübertragung per Schnittstelle an einen PC. Der Logger ist dann notwendig, wenn Störereignisse nur sporadisch oder für sehr kurze Zeit auftreten, eine kontinuierliche Betrachtung der Geräteanzeige wäre kaum praktikabel.
Fest installierte Analysatoren eigenen sich dagegen für den Einbau in Schalttafeln oder für die Befestigung an Hutschienen. Sie sind mit und ohne eigenes Display erhältlich und bieten in der Regel auch die Loggerfunktion.
Die Wahl des passenden Prüfgeräts hängt in erster Linie vom geplanten Einsatzzweck ab. Servicetechniker im Kundeneinsatz benötigen mobile handliche Geräte, im industriellen Umfeld sind dagegen stationäre Messgeräte vorteilhaft.
Um auch kurzfristige Anomalien erfassen zu können, ist eine ausreichend hohe Abtastrate des Geräts wichtig, vor allem bei der Überprüfung von Transienten. Diese Messgeräte benötigen allerdings einen entsprechend großen Speicher. Modelle mit Einschub für handelsübliche Wechselspeichermedien wie SD-Karten oder Buchsen für USB-Sticks bieten praktisch unbegrenzte Speicherkapazität.
Für den Serviceeinsatz ist ein großes, hochauflösendes und grafikfähiges Gerätedisplay wesentlich praktischer als eine rein numerische Anzeige. Eventuelle Störungen sind bei der Netzwerkanalyse sofort erkennbar und lassen sich schneller und einfacher eingrenzen.
Praktisch ist zudem eine angeschlossene Stromzange. Zur kontinuierlichen Überwachung und Langzeitauswertung ist zudem eine geeignete Software mit benutzerfreundlicher Oberfläche nötig. Ist eine Fernsteuerung oder Spiegelung des Bildschirminhaltes vorgesehen, sollte die Wahl auf Geräte mit eingebauter WLAN-beziehungsweise WiFi-Schnittstelle fallen.
FAQ – häufig gestellte Fragen
Benötigen Netzanalyse-Messgeräte für die Langzeitmessung eine eigene Stromversorgung?
Die meisten Geräte entnehmen die notwendige elektrische Leistung direkt aus der zu messenden Stromquelle, ein Netzkabel ist hier ebenso überflüssig wie ein Akku.
Lohnt sich der Kauf eines Analysatoren-Sets?
Ein solches Set besteht gewöhnlich aus dem eigentlichen Prüfgerät sowie sinnvollem Zubehör wie Stromwandler, Messleitungen und Software. Der Kauf eines kompletten Sets ist vielfach günstiger als die Beschaffung von Einzelkomponenten.
Was genau sind Transienten?
Mit Transienten werden elektrische Vorgänge bezeichnet, die kürzer als zehn Millisekunden andauern. Diese Störungen treten meist als Spannungsspitzen auf. Da ihr Wert oft mehrere Kilovolt beträgt, sind Spannungsdurchschläge in Geräten möglich.
Eine typische Ursache für Transienten ist in betriebsbedingten und nicht vermeidbaren Schalthandlungen im Netz begründet. Das Auslösen einer Schmelzsicherung kann ebenfalls eine erhebliche Spannungsspitze verursachen, da diese Sicherungen nach einem Kurzschluss oft auch den Strom herabsetzen und damit die Spannung erhöhen. Die Steilheit des Stromabrisses ist hier für die Transiente verantwortlich.