inbetriebnahme

Inbetriebnahme-Messungen.tex

+\chapter{Inbetriebnahme und Messungen}\label{chap:inbetriebnahme-messungen}
+
+Für die im Folgenden beschriebenen Arbeitschritte wurden mit den in \ref{tab:geraete} durchgeführt.
+Aufgrund der hohen Spannungen wurden sämtliche Messungen unter Aufsicht durchgeführt.
+Zusätzlich wurde ein Plexiglaskasten eingesetzt um Berührungsschutz herzustellen.
+
+\begin{table}[h]
+    \begin{center}
+        \begin{tabular}{|l|l|}
+            \hline
+            Verwendungszweck & Hersteller \& Modell \\
+            \hline
+            \hline
+            Spannungsmessungen & Metraline DM41 \\
+            \hline
+            Strommessungen & Fluke 175 \\
+            \hline
+            DC Spannungsversorgung & Agilent Technologies N8742A \\
+            \hline
+            Trennstelltrafo & Thalheimer LTS602 \\
+            \hline
+            Oszilloskop & Rigol MSO5204 \\
+            \hline
+            Differenzieller Tastkopf & Micsig DP10007 \\
+            \hline
+            Elektronische Last & RND 320-KEL103 \\
+            \hline
+            AC-Leistungsmessung & GW Instek GPM-8213 \\
+            \hline
+        \end{tabular}
+        \caption{Liste der benutzten Messgeräte}
+        \label{tab:geraete}
+    \end{center}
+\end{table}
+
+\section{Inbetriebnahme}\label{sec:inbetriebnahme}
+Die erste Inbetriebnahme wurde mit der DC-Versorgung durchgeführt, da diese eine feine Strombegrenzung zulässt.
+So können Fehler gegebenenfalls erkannt werden bevor Bauteile thermisch zerstört werden.
+Am Ausgang wurde eine geringe Last von $\SI{50}{\milli\ampere}$ angelegt.
+In diesem Betriebspunkt ist die Leistungsaufnahme begrenzt und
+die Funktionsfähigkeit der Regelung kann besser erfasst werden als im Leerlauf.
+Mit dem Oszilloskop wurde die Spannung der Hilfswicklung überwacht.
+Zusätzlich wurde über den differenziellen Tastkopf die Drain-Source-Spannung am MOSFET überwacht.
+Der Tastkopf wurde wegen seiner höheren Spannungsfestigkeit eingesetzt.
+
+Unter Strombegrenzung wurde die Betriebsspannung langsam erhöht.
+Dabei war ab $\approx\SI{30}{\volt}$ das in Abb. \ref{fig:Inb-VFault} gezeigte Verhalten sichtbar.
+Die Erklärung ergibt sich aus dem Kapitel Fault Protection des Datenblatts §cite Datenblatt§.
+Die Zwischenkreisspannung wird während der Einschaltphase mit den Widerstand RS101 gemessen.
+Kann der Strom durch RS101 einen Schwellwert nicht überschreiten,
+so liegt die Betriebsspannung unterhalb des definierten Betriebsbereiches.
+
+Bei weiterer Erhöhung der Spannung geht die Schaltung in ein ähnliches Verhalten über, siehe \ref{fig:Inb-IFault}.
+Die Betriebsspannung ist ausreichend, allerdings kann die Ausgangsspannung nicht innerhalb von drei Schaltzyklen erreicht werden.
+Dieses Verhalten ist ebenfalls in §cite Datenblatt mit Seite§ beschrieben und dient dem Kurzschlussschutz.
+
+Ab einem recht hohen Schwellwert von $\ge \SI{110}{\volt}$ ging die Schaltung in den Regelbetrieb über.
+Die Ausgangsspannung wurde auf einen Wert von $\approx\SI{8,5}{\volt}$ geregelt.
+Damit war die Grundfunktion der Schaltung gegeben.
+An dieser Stelle ist auch die Erklärung für die hohe Einschaltspannung ersichtlich:
+Nach mehreren Iterationen des Trafowickelns ist der verlötete Spannungsteiler aus RS101 und RS102 nichtmehr korrekt eingestellt.
+
+Nach dem Umlöten der beiden Widerstände auf die in \ref{ssec:Impl-Vsense} errechneten Werte
+konnte der Betreib bei entsprechend niedrigerer Spannung aufgenommen werden,
+die Ausgangsspannung beträgt $\SI{15}{\volt}$.
+
+Der Wirkungsgrad wurde zunächst auf unter $\SI{70}{\percent}$ geschätzt.
+Allerdings standen dafür nur die Angaben auf Netzteil und Last zur Verfügung, die zusätzlich durch lange Leitungen verzerrt wurden.
+Deshalb wurde anschließend eine genauere Messreihe durchgeführt.
+
+\section{Wirkungsgrad}\label{sec:inb-wirkungsgrad}
+Die Messung des Wirkungsgrades erfolgt mit vier Multimetern, die jeweils Spannung und Strom an Eingang und Ausgang erfassen.
+Dabei ist die Position der Amperemeter unerheblich,
+die Voltmeter müssen allerdings so nah wie möglich am Anschluss der Schaltung erfolgen um
+Abweichungen durch Leiterwiderstände vernachlässigen zu können.
+
+Die Messreihen wurden in 50V Schritten über den gesamten Lastbereich hinweg durchgeführt.
+Sämtliche Messergebnisse sind in \ref{ap:wirkungsgrad-tabelle} zu finden,
+Abb. \ref{fig:wirkungsgrad} zeigt den Verlauf in den wichtigsten Arbeitspunkten.
+Dabei wurde sowohl der Wirkungsgrad als $\eta = \frac{P_{out}}{P_{in}}$ ermittelt,
+als auch die Differenz $\Delta P = P_{in} - P_{out}$.
+Die Differenz ist für ein sicheres Inbetriebnehmen ein guter Indikator für aufkommende Fehlfunktionen.
+Denn $\Delta P$ beschreibt die Leistung, die als Verlust beziehungsweise Hitze in der Schaltung verbleibt.
+Steigt diese unerwartet auf ein zu hohes Niveau kann schnell eingegriffen werden.
+Dieser Fall trat während der gesamten Arbeiten nicht auf.
+
+\section{Betrieb an Wechselstrom}\label{sec:inb-wechselstrom}
+Da der Trennstelltrafo keine integrierte Strombegrenzung besitzt
+muss der Spitzenwert von $\SI{325}{\volt}$ zuerst mit der DC-Versorgung angefahren werden.
+Zur Messung an Wechselspannung kam ein Leistungsmessgerät zum Einsatz, dass zusätzlich zu Effektivspannung und
+-Strom
+auch den Leistungsfaktor $\lambda$ und die Wirkleistung erfassen kann.
+Wie in \ref{sec:impl-acdc} erwartet fällt $\lambda$ mit $\approx 0,5$ sehr schlecht aus.
+Die Begründung liegt in der pulsartigen Aufladung der Zwischenkreiskapazität,
+die nur während der Spitzen der Versorgungsspannung erfolgt.
+Der Trenntrafo diente hier zusätzlich als Filter um andere, im Labor angeschlossene, Geräte nicht zu stören.
+
+\section{Spannungen über $\SI{325}{\volt}$}\label{sec:inb-hohe-spannung}
+Im Labor ist kein Trenntransformator für Dreiphasenwechselstrom vorhanden ist
+konnte dieser Arbeitspunkt nur mit der DC-Versorgung angefahren werden.
+Die Versorgungsspannung wurde wieder in $\SI{50}{\volt}$ Schritten erhöht und die Verlustleistung in verschiedenen Arbeitspunken erfasst.
+Es ist zu erwarten, dass der erzielte Wirkungsgrad von maximal §XXXXXXX§percent im realen Betrieb nicht erreicht werden kann,
+da die schwankende Zwischenkreispannung und die höheren Ströme im Gleichrichter den Wirkungsgrad drücken werden.
+
+ 
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 \input{Implementierung-Bauteile.tex}
 \input{Einleitung}