Transfer-Normal für Wirkleistung im Frequenzbereich bis 150 kHz

The aim of this study is the construction of a precision reference instrument for active power. With its low measurement uncertainty, the instrument is appropriate for the use as a transfer standard for active power in the frequency range up to 150 kHz.
Based on the precision power analyzer LMG600 series manufactured by ZES ZIMMER Electronic Systems GmbH, a high-precision measuring channel REF600 is developed, a reference load for the phase adjustment is constructed and estimated with reasonable accuracy.

Within the scope of the development the topics that will be addressed include:
- Development of a wideband divider for the voltage channel with the measuring range dynamic nominal from 30 mV to 500 V and small uncertainty in the frequency range up to 150 kHz.
- Construction of a wideband shunt module for the current channel with the measuring range dynamic nominal from 2.5 mA to 10 A in this frequency range.
- Modification of the signal path in the analog to digital converter unit with programmable gain amplifier, signalfilter, AD-converter and reference voltages, to the accuracy requirements for current-, voltage and power measurement.
- To estimate the measurement accuracy during the development process and for the phase adjustment a toroidal air-core coil is being built and the accuracy is estimated. Ziel dieser Arbeit ist ein präzises Referenzmessgerät für Wirkleistung zu konstruieren, das mit sehr kleinen Messunsicherheiten im Frequenzbereich bis 150 kHz als Sekundär- oder Gebrauchsnormal nutzbar ist.
Aufbauend auf der modularen Leistungsmessgeräteserie LMG600 der Firma ZES ZIMMER Electronic Systems GmbH wird ein hochpräziser Messkanal entwickelt, Referenzlasten für den Abgleich konstruiert und die erreichbare Genauigkeit abgeschätzt.

Im Rahmen der Entwicklung werden folgende Themen bearbeitet:
- Entwicklung eines breitbandigen Eingangsspannungsteilers für den Spannungsmesskanal mit großer Messbereichsdynamik der Messbereichsnominalwerte von 30 mV bis 500 V und mit kleiner Messunsicherheit im Frequenzbereich bis 150 kHz.
- Konstruktion eines breitbandigen Shuntmoduls für den Strommesskanal mit der Messbereichsdynamik der Messbereichsnominalwerte von 2,5 mA bis 10 A in diesem Frequenzbereich.
- Anpassen des Signalpfads im Leistungsmessgerät, der Signalkonditionierung, Messbereichsumschaltung, Signalfilter und der Analog-Digital-Wandler sowie deren Referenzspannungsquellen auf die hohen Genauigkeitsanforderungen für die Strom-, Spannungs-und Wirkleistungsmessung.
- Für den Phasenabgleich wird eine Toroidluftspule als Referenzlast aufgebaut und deren Unsicherheit abgeschätzt.