Die Messung der elektrischen Leistung ist ein wichtiges Element einer genauen Energieanalyse. Bei vielen Maschinen und Anlagen kann der wirkliche Energieverbrauch und die Einsparmöglichkeit nur mit einer Messung bestimmt werden.

  • Beim Gleichstrom ist die elektrische Leistung: Spannung mal Strom.
  • Beim Wechselstrom ergibt diese Berechnung (Spannung mal Strom) nur die Scheinleistung, nicht die Wirkleistung. Die Wirkleistung ist die, welche verrechnet wird. Die Scheinleistung ist die Wirkleistung bei Verbrauchern, welche keinen Blindstrom beziehen, wie Glühlampen und Elektroheizungen. Für die Messung der Wirkleistung benötigt man ein Leistungsmessgerät, welches gleichzeitig Spannung und Strom misst.

Aus der Messung der Motorenströme kann die Aufnahmeleistung von Maschinen nur ungenau bestimmt werden, weil sich im Teillastbereich der Leistungsfaktor (cos φ) erheblich verschlechtert. Bei den meisten Verbrauchern genügt die Messung mit einem mobilen einphasigen Leistungsmessgerät.

Temporäre Leistungsmessung im Drehstromnetz. In vielen Anlagen ist es schwierig, eine passende Stelle für den Spannungsabgriff zu finden. Die Sicherheitsvorschriften sind zu beachten! (Bild Gloor)
Prinzip der Leistungsmessung in einem Drehstromnetz.

Kosten

Messgerät und Lieferumfang Richtpreis
Alter Stromzähler (Direktmessung über den Zählerstand) ab 20 Franken
Leistungsmessgerät mit Stecker bis 10 A (Steckdosenmessgerät) ab 40 Franken
Einfaches Leistungsmessgerät mit Stromzange ab 500 Franken
Professionelles Leistungsmessgerät mit Stromzangen ab 3000 Franken

Vorgehen

Aktion Beschreibung Bemerkungen
Mobile Lastgangmessung

Das Gerät zur Aufnahme des Lastganges erhält vom Stromzähler für jede verbrauchte Energieeinheit ein Impuls. Dieser Impuls wird entweder mit einem Tastkopf von der drehenden Läuferscheibe oder über eine blinkende Leuchtdiode erfasst. Es gibt auch Zähler mit elektrischen Signalausgängen (Absprache mit dem Elektrizitätswerk).

Die graphische Darstellung des Lastgang, am besten gleichzeitig von mehreren Messkreisen, ist ein nützliches Werkzeug, um dem Kunden die Spitzenleistung zu erklären und vielleicht mit ihm zusammen grössere Energieverbraucher zu quantifizieren.

Die Installation kann auch von Laien durchgeführt werden, es besteht keine Gefahr mit Teilen unter Spannung in Kontakt zu kommen.

Bei der Aufnahme des Lastganges sollte vor und nach der Messung der Zählerstand notiert werden. Die Differenz ist mit dem Ergebnis der Auswertung zu vergleichen.
Permanente Lastgangmessung In grösseren Betrieben sind einzelne Abteilungen oder Maschinen mit einer eigenen Energiemesseinrichtung ausgerüstet. Über ein Bussystem werden die Daten regelmässig abgerufen, ausgedruckt und archiviert. Oft werden diese Energiedaten nur zur Verrechnung der Energiekosten und nicht zur Erhöhung der Energieeffizienz benötigt.
Leistungsmessung

Bei der temporären Leistungsmessung von einzelnen Verbrauchern besteht die Gefahr, mit spannungsführenden Teilen in Kontakt zu kommen. Diese Messung sollte aus diesem Grund nur von Fachleuten durchgeführt werden.

Bei dreiphasigen Verbrauchern wie Asynchronmotoren und grösseren Heizregistern genügt eine einphasige Messung, da die Leistung symmetrisch auf die drei Phasen verteilt ist.

Bei der Messung ist die Messstelle, die Einstellungen (Gerät, Stromzange) und der Ablesewert zu protokollieren, damit Messfehler nachvollzogen und korrigiert werden können. Während der Messung sind die Resultate auf ihre Plausibilität hin zu überprüfen.

In der Praxis ist die Suche nach einer geeigneten Stelle für die Spannungsanschlüsse oft der grösste Aufwand bei der Messung. Hier entsteht auch die grösste Gefahr einer Berührung, darum sind unbedingt die Sicherheitsvorschriften zu beachten.

Bei Motoren mit Stern/ Dreieck-Anlauf oder Regelgeräten sollte die Leistung auf der Netzseite gemessen werden.

Bei der Messung sollten gleichzeitig Prozessgrössen wie Temperatur, Geschwindigkeit oder Auslastung beobachtet und aufgenommen werden.
Schlupfmessung Bei Asynchronmotoren kann aus der Drehzahl die Leistungsaufnahme abgeschätzt werden. Der Motor gibt bei seiner Nenndrehzahl (z.B. 1460 U/min, Schlupf 40 U/min) seine Nennleistung (z.B. 22 kW) ab. Wenn der Motor seine Leerlaufdrehzahl (1500 U/min, Schlupf 0 U/min) hat, gibt er keine Leistung ab. Aus der aktuellen Drehzahl (z.B. 1470 U/min, Schlupf 30 U/min) lässt sich durch lineare Interpolation die Leistung (in diesem Fall 16,5 kW) aus dem Schlupf errechnen. Die erreichbare Genauigkeit liegt im Bereich von ± 10%, denn die Angaben über die Nenndrehzahl sind nicht so genau.