Stromwandler  »»»»  Umwandlung von hohe Ströme in kleine Ströme                                                                                  zurück 

Stromwandler kommen dann zum Einsatz, wenn hohe Ströme zu messen sind. Diese werden zu kleineren Strömen transformiert und können für Messzwecke oder zum Auslösen von Schutzeinrichtungen verwendet werden. Stromwandler finden sich in Stromzählern, Leistungsmessern sowie bei Fehlerstromschutzeinrichtungen in Stromverteilungen, Schaltschränke, Schaltgeräten und Bedienpulten wieder.

Die weitere Beschreibung von Stromwandler und was bei der Auswahl zu beachten ist finden Sie hier:

Was ist ein Stromwandler?

1. Funktion eines Stromwandlers
2. Welche Bauarten an Stromwandlern gibt es?
3. Einsatzbereiche von Stromwandlern
4. Messgenauigkeit der Stromwandler
5. Installation und Auswahl eines Stromwandlers

(1) Was ist ein Stromwandler?

Ein Stromwandler funktioniert ähnlich einem Transformator. Der Stromwandler reduziert oder vervielfacht einen primärseitigen Wechselstrom und erzeugt auf der Sekundärseite einen zur Primärseite proportionalen Strom.

Stromwandler gehören zu den Messwandlern. Diese wandeln große elektrischen Werte auf kleine, genormte Werte (5A oder 1A), die für Messgeräte und Schutzrelais leicht zu handhaben sind. Messwandler trennen die Mess- oder Schutzkreise von der Hochspannung des Primärsystems. Ein Stromwandler liefert somit einen gegenüber dem Primärkreis einen exakt proportionalen Sekundärstrom und hat eine vernachlässigbare Last für den Primärkreis.

(2) Funktion eines Stromwandlers

Ein Stromwandler ist so aufgebaut, dass er ein genaues Verhältnis zwischen den Strömen in seinem Primär- und Sekundärkreis über einen definierten Bereich aufrechterhält.

Der Wechselstrom im Primärkreis erzeugt im Kern des Wandlers ein magnetisches Wechselfeld, welches im Sekundärkreis einen Wechselstrom induziert. Der Primärstromkreis bleibt durch den Einbau des Wandlers weitgehend unbeeinflusst.

Stromwandler werden durch ihr Stromverhältnis zwischen der Primär- zur Sekundärseite bestimmt. Der Sekundärstrom ist normalerweise auf 1 oder 5 Ampere genormt. Zum Beispiel liefert eine 2000:5 Übersetzung einen Sekundärenausgangsstrom von 5 Ampere, wenn der Eingangsstrom an der Primärwicklung 2000 Ampere beträgt.

(3) Welche Bauarten an Stromwandlern gibt es?

Aufsteck-Stromwandler

Diese besitzen eine Fensteröffnung, durch die der zu messende Leiter geführt wird. Da beim Einbau der Primärleiter unterbrochen werden muss, kommt diese Bauform überwiegend bei der Neuinstallation von elektrischen Anlagen zum Einsatz. Die Montage kann auf Kabel oder auf Stromschienen erfolgen.

Teilbare Stromwandler

Umbau-Stromwandler verfügen über teilbare Kernhälften und kommen dann zum Einsatz, wenn eine Unterbrechung des Strompfades nicht ohne größeren Aufwand möglich ist. Der Stromwandler wird um den Leiter herumgelegt. So ist ein unkompliziertes Nachrüsten möglich und der Wandler lässt sich auch einfach wieder entfernen.

Wickel-Stromwandler

Wickel-Stromwandler haben auf beiden Seiten, Primär-/Sekundärseite, Anschlüsse und werden bei kleinen Stromstärken (kleiner als 40 A) verwendet.

(4) Einsatzbereiche von Stromwandlern

Aufgrund der Funktion der Stromwandler finden sich zwei wichtige Einsatzbereiche. Insbesondere das stromintensive produzierende Gewerbe kann mit Stromwandler kostengünstig an jedem Ort den Stromverbrauch messen. Messwandler dienen zum Großteil zur Strommessung und zur Überwachung des Betriebes eines Stromnetzes.

Stromwandler zum Messzweck: Energiezähler oder Strommessgeräte profitieren von einem möglichst proportional herabgesetzten Strom. Ein Wandler kann in die Sättigung gehen und damit sich selbst und alle angeschlossenen Messgeräte vor Überstrom beim Messen schützen.

Stromwandler zum Schutzzweck: In diesem Fall stellt der Wandler den herabgesetzten Strom an Schutzrelais, Steuer- und Regelgeräte bereit. Selbst bei hohen Überströmen kann er weiterhin ein primärstromabhängigen Sekundärstrom liefern und damit die angeschlossenen Geräte schützen.

So können beispielsweise Schutzinstallationen und die Ertragsmessung separate Messgeräte verwenden, um eine Isolierung zwischen Mess- und Schutzschaltungen zu gewährleisten.

(5) Messgenauigkeit der Stromwandler

Die Genauigkeit eines Stromwandlers wird von einer Reihe von äußeren und inneren Faktoren beeinflusst, darunter externe elektromagnetische Felder, Temperatur und der Widerstand von Primär- und Sekundärseite. Norm-Genauigkeitsklassen für verschiedene Messarten und bei Standardlasten im Sekundärkreis sind in der IEC 61869-1 als Klassen 0,1, 0,2s, 0,2, 0,5, 0,5s, 1 und 3 definiert.

Diese Klassenbezeichnung ist ein Maß für die Genauigkeit des Stromwandlers. Der Verhältnisfehler vom Primär- zum Sekundärstrom eines Stromwandlers der Klasse 1 beträgt 1 Prozent bei Nennstrom; der Verhältnisfehler eines Stromwandlers der Klasse 0,5 beträgt 0,5 Prozent oder weniger. Die Phasenfehler sind ebenfalls zu berücksichtigen, insbesondere in Leistungsmesskreisen. Jede Genauigkeitsklasse besitzt einen zulässigen maximalen Phasenfehler für eine bestimmte Lastimpedanz.

Stromwandler, die für Schutzrelais verwendet werden, verfügen auch über Genauigkeitsanforderungen bei Überlastströmen, die über der normalen Nennleistung liegen.

(6) Installation und Auswahl eines Stromwandlers

Vor der Installation muss die Anlage spannungsfrei geschalten werden und gegen Wiedereinschalten gesichert sein. Da bei Einsatz von Stromwandlern sehr hohe und damit lebensgefährliche Ströme fließen, muss gewährleistet sein, dass nur Elektrofachkräfte die Installation vornehmen.

Der Sekundärkreis des Stromwandlers sollte auf keinen Fall „offen“ sein, wenn an der Primärseite noch Strom fließt. Bei diesem Betriebszustand entstehen an den Sekundärklemmen lebensgefährliche hohe Spannungen. Damit stellt der Stromwandler bei offenem Betrieb ein hohes Risiko für Personen sowie die Funktionssicherheit des Gerätes dar. Daher muss immer eine Last am Wandler anliegen – oder er muss kurzgeschlossen werden.

Baugröße:

Stromwandler verfügen über eine oder mehrere Fensteröffnungen. Diese sind kreisrund, quadratisch, oft auch kombiniert und werden auch als Leiterdurchführung bezeichnet. Die Größen liegen bei unserer K-Serie zwischen Ø21 mm und Ø85 mm bzw. Stromschienen zwischen 30x15 und 3x140x10mm. Welche Größe die Fensteröffnung haben sollte, hängt vom gegebenen Durchmesser des elektrischen Leiters beziehungsweise den Abmessungen der Stromschiene ab.

Genauigkeit:

Für genaue Messungen ist die Genauigkeitsklasse des Stromwandlers wichtig. Die Klasse gibt den prozentualen Fehler an. So hat beispielsweise die Klasse 0,5 einen maximal zulässigen Fehler von 0,5 Prozent. Dabei beziehen sich die Werte auf 100 bis 120 Prozent des primären Bemessungsstroms. Ist der fließende Strom deutlich kleiner als der Primärstrom, so führt dies zu einer großen Messunsicherheit und ist damit zu vermeiden.

Strom:

Der Bemessungsstrom wird primärseitig als Eingangsstrom und sekundärseitig als Ausgangsstrom bezeichnet oder aber als Verhältnis angegeben. Der Nennstrom gibt den Wechselstrom an, der dauerhaft anliegen darf und ist meist gleich dem Bemessungsstrom angegeben.

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