Wissenswertes - Stromwandler

Aufsteckstromwandler, Rohrstabstromwandler, Wickelstromwandler                                                 Zussammenfassung als PDF finden Sie  >>>>hier<<<<

Allgemeines

Stromwandler sind spezielle Transformatoren zur proportionalen Umsetzung von großen Strömen auf direkt messbare Werte. Mit Stromwandler erzielt man eine galvanische Trennung zwischen Primärkreis und Messkreis und erhält im Falle einer Störung eine Schutzwirkung für die nachgeschalteten Messgeräte. Stromwandler werden überwiegend dort eingesetzt wo Ströme nicht direkt gemessen werden können

Ein Stromwandler wandelt einen hohen Primärstrom in ein gut bearbeitbares elektrisches Signal um. Solch ein Stromwandler gibt als Ausgangssignal einen Sekundärstrom von Milliampere bis zu wenigen Ampere (in der Regel 1A oder 5A) ab. Der Sekundärstrom ist im Wesentlichen proportional zum Primärstrom.

Anwendung

Zum Einsatz im Stromnetz gibt es unterschiedliche Ausführungen von Stromwandlern für alle Spannungsebenen. Diese haben je nach Anwendung unterschiedliche Kennlinien:

• für Messzwecke, zur Erzeugung eines innerhalb des Messbereiches möglichst proportional herabgesetzten Stromes für Energiezähler, Strommessgeräte und Universalmessgeräte. Solche Wandler schützen sich und die angeschlossenen Messgeräte bei Überstrom, indem sie in die Sättigung gehen.
• für Schutzzwecke, zur Übertragung eines herabgesetzten Stromes an Schutzrelais, Steuer- und Regelgeräte. Solche Wandler liefern auch bei hohen Überströmen noch ein primärstromabhängiges Ausgangssignal.

Einbau/Anschluss - Stromwandler richtig anschließen

Die Anschlüsse der Primärwicklung sind mit den Großbuchstaben „K“ und „L“ oder „P1“ und „P2“ bezeichnet. Dabei hat die Polung so zu erfolgen dass der „Energiefluß“ von K nach L bzw. von P1 nach P2 fließt. Die Anschlüsse der Sekundärwicklung werden mit den Kleinbuchstaben „k“ und „l“ oder „s1“ und „s2“. Die Polung hat dabei so zu erfolgen, dass die „Energieflussrichtung“ von K nach L verläuft.

Werden die Anschlüsse S1 und S2 vertauscht führt das zu falschen Messergebnissen.

Die richtige Leistungsbestimmung eines Stromwandlers:

Bei der Leistungsbestimmung des Stromwandlers sind die Art der angeschlossenen Messgeräte und die Länge und Querschnitt der Leistungen zu berücksichtigen. Aus dem Leistungsbedarf der Messgeräte und der Leitung ergibt sich die Leistung die der Stromwandler aufbringen sollte.

Ein Stromwandler mit zu kleiner VA-Leistung, Überbürdung, kann die Klassengenauigkeit nicht einhalten und der Messfehler erhöht sich.

Beispiel:

Bei dem aufgeführten Beispiel haben Sie einen Leistungsbedarf von ca. 3,8VA. Dieser setzt sich aus dem Eigenverbrauch der Leitungen, hier z.B. 3VA und dem Eigenverbrauch des Strommessers von 0,8VA zusammen. Um die Klassengenauigkeit einzuhalten sollte der Eigenverbrauch der Messgeräte/Leitungen im Bereich von 25 bis 100% der Wandlerleistung liegen. Mit der Bemessungsleistung des gewählten Stromwandler liegen wir mit 5VA in diesem Bereich.

Kurzübersicht für die Leistungsaufnahme Cu-Stromkabel:

 5A

 1A 

Offenbetrieb von Stromwandler vermeiden

Ein sekundärseitig offen betriebener Stromwandler induziert sekundärseitig sehr hohe Spannungswerte. Diese Spannungshöhe kann Werte bis zu einigen Kilovolt erreichen und stellt somit eine große Gefahr für Mensch und Anlage dar.

Daher sollte der Sekundärstromkreis unter keinen Umständen geöffnet werden, solange im Primärkreis Strom fließt. Ein Offenbetrieb ist zu vermeiden und die Wandler müssen bei Anschluss/Austausch von Messgeräten an den Sekundärklemmen kurzgeschlossen werden.

Genauigkeitsklassen

Stromwandler werden entsprechend ihrer Genauigkeit in Klassen eingeteilt. Norm-Genauigkeitsklassen sind 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 0,1 S; 0,2 S; 0,5 S, sowie die Erweiterungen ext150 und ext 200 in den Klassen 0,1; 02; 0,5 und 1 . Dem Klassenzeichen entspricht eine Fehlerkurve hinsichtlich Strom- und Winkelfehler.

Bemessungsstrom (Ipn, Isn)

Der Bemessungsstrom ist der auf dem Leistungsschild angegebene Wert des primären und sekundären Stromes (primärer Bemessungsstrom, sekundärer Bemessungsstrom), für den der Stromwandler bemessen ist. Genormte Bemessungsströme sind (außer in den Klassen 0,2S und 0,5S) 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75A, sowie deren dezimale Vielfache und Teile davon. Genormte Sekundärströme sind 1 und 5A, vorzugsweise 5A.

Genormte Bemessungsströme für die Klassen 0,2S und 0,5S sind 25 – 50 – 100A und deren dezimale Vielfachen sowie sekundär (nur) 5A.

Bemessungsleistung Sn

Die Bemessungsleistung des Stromwandlers ist das Produkt aus Bemessungsbürde und dem Quadrat des sekundären Bemessungsstroms und wird in VA angegeben. Genormte Werte sind 2,5 – 5 – 10 – 15 – 30 VA. Es dürfen auch Werte über 30 VA entsprechend dem Anwendungsfall gewählt werden. Die Bemessungsleistung beschreibt das Leistungsvermögen eines Stromwandlers, den Sekundärstrom innerhalb der Fehlergrenzen durch eine Bürde „treiben“ zu können.

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Bauarten

Durchsteck- oder Aufsteckstromwandler

Der zu messende Leiter (Stromschiene oder Kabel) wird durch die Öffnung des Stromwandlers hindurchgeführt und bildet den Primärkreis des Durchsteckwandlers. Durchsteckwandler werden vorwiegend zur Montage auf Stromschienen eingesetzt. Durchsteckwandler oder Aufsteckstromwandler ist die gängigste Ausführung von Stromwandlern. Diese haben den Nachteil, dass bei der Installation der Primärleiter unterbrochen werden muss. Daher finden diese Stromwandler vorwiegend bei der Neueinrichtung von Anlagen Ihren Einsatz. 

Bei kleinen Strömen kann aus Kostengründen der Aufsteckstromwandler für kleinere Ströme als Durchfädel-Stromwandler verwendet werden. Dabei wird die Primärleitung mehrmals durch den Stromwandler hindurchgeführt. Der zu messende Primärnennstrom verringert sich entsprechend.

Klappwandler (teilbare Stromwandler)

Müssen Stromwandler nachträglich eingebaut werden kommen häufig Umbaustromwandler zur Anwendung. Bei diesen Wandlern können beim Einbau die Wandlerkerne geöffnet und so um die Stromschienen herum montiert werden. Damit ist die Montage ohne Unterbrechung des Primärleiters möglich.  

Wickelstromwandler

Wickelstromwandler bzw. Wickelwandler  besitzen eine Primärwicklung für kleinere Ströme von 1 bis 40 A.

Schutzwandler

Während Messwandler oberhalb ihres Gebrauchsstrombereiches möglichst rasch in die Sättigung gehen sollen, (ausgedrückt durch den Überstromfaktor FS), um ein Anwachsen des Sekundärstroms im Fehlerfall (z.B. Kurzschluss) zu vermeiden und die angeschlossenen Geräte dadurch zu schützen, verlangt man bei Schutzwandlern eine möglichst weit außerhalb liegende Sättigung.

Schutzwandler werden zum Anlagenschutz in Verbindung mit den entsprechenden Schaltgeräten eingesetzt. Norm-Genauigkeitsklassen für Schutzwandler sind 5P und 10P. „P“ steht hier für „Protection“. Der Nennüberstromfaktor wird (in %) hinter die Schutzklassenbezeichnung gesetzt. So bedeutet z.B. 10P5, dass beim fünffachen Nennstrom die negative sekundärseitige Abweichung vom entsprechend der Übersetzung (linear) zum erwartenden Wert höchstens 10 % beträgt.

Stromwandler -  Messumformer

Zweileitertechnik 
Immer häufiger werden die Vorteile des 4…20 mA Stromsignals erkannt und geschätzt. Bei diesem Signal ist ein Grundstrom von 4 mA der Nullwert und das 20 mA Signal der 100% Wert. Neben den allgemeinen Vorteilen des Stromsignals lässt sich ein Strom  kleiner 4 mA als Fehlersignal nutzen.
Die besondere Vorteile des 4...20 mA Signals zeigen sich aber immer dann, wenn es sich beim Messumformer um ein Gerät handelt das nach dem 2-Leiter Prinzip funktioniert.

Das 4...20 mA Signal, das auch Stromschleife (current loop) genannt wird, gestattet es, die Stromversorgung und die Signalauswertung mit nur 2 Adern zu bewerkstelligen. Der Messumformer ist in einer besonderen Schaltungstechnik aufgebaut, bei der der 4 mA Grundstrom zur Speisung des Umformers herangezogen wird.

Bei diesen Messumformern wird die Hilfsenergie für die internen Komponenten des Gerätes, wie insbesondere den Verstärker des Messumformers, aus dem Signalstrom gezogen.

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