Messwandler
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Als Messwandler werden in der Elektrotechnik (Stromnetz, Schaltanlagen, Energieversorgung) Geräte zur Messung von Strom, Spannung, Leistung, Leistungsfaktor und Energieverbrauch benötigt, wenn die Messgröße direkt nicht verarbeitet oder übertragen werden kann. Messwandler werden den Anzeigegeräten (Stromzähler, Strommesser, Spannungsmesser) vorgeschaltet. Die gewandelten, zu messenden Größen können dann mit analogen Messgeräten auch abseits der Gefahrenbereiche oder in einer Schaltwarte dargestellt werden.
Messwandler unterscheiden sich von anderen Wandlern durch ihre höhere, für spezifizierte Belastung angegebene Genauigkeit. Sie wird in Genauigkeitsklassen angegeben, die die Toleranz in Prozent angeben.
Messwandler für Wechselstrom bestehen im Regelfall aus einem Stromwandler (Transformator), der zum Zweck der Strommessung in Reihe in den Lastkreis geschaltet werden und den Strom um ein bestimmtes Verhältnis transformieren. Ein Stromwandler darf niemals ohne Lastwiderstand an der Sekundärwicklung betrieben werden, da in diesem Fall gefährliche Überspannungen auftreten. Ein typischer Ausgangsstrom ist 5 Ampere.
Durch das Material und die Dimensionierung des magnetischen Kreises ermöglichen Strom-Messwandler eine hohe Übertragungsgenauigkeit bei gleichzeitiger Sicherheit im Überstromfall. Die Sicherheit wird durch eine thermisch und mechanisch robuste Konstruktion sowie auch dadurch erreicht, dass der Kern bei Überlastung in Sättigung gerät.
Besonders in Mittelspannungs-Schaltanlagen werden immer öfter sogenannte Kleinsignalwandler (Rogowskispulen) verwendet, die am Ausgang anstelle eines dem Eingangsstrom proportionalen Stromes eine (ebenfalls dem Eingangsstrom proportionale) Spannung ausgeben. Aufgrund ihrer geringen Baugröße gewinnt diese Art von Stromwandlern immer mehr an Verbreitung. Sämtliche Sekundärgeräte (Messgeräte, Schutzrelais) müssen dann anders als bei klassischen Stromwandlern ausgelegt werden.
Zur Wechselspannungs-Messung in Mittel- und Hochspannungs-Schaltanlagen werden ebenfalls Transformatoren (Spannungswandler) verwendet. Sie werden parallel zur Messspannung geschaltet. Bei geringeren Messgenauigkeiten oder ausschließlich können sie auch zur Steuerspannungsversorgung von Schaltanlagen genutzt werden. Ihre typische Ausgangsspannung ist 100 Volt.
Zur Messung sehr hoher Wechselspannungen werden auch kapazitive Spannnungsteiler eingesetzt.
Messwandler für Gleichstrom bestehen im Regelfall aus einem Transduktor, der für die Strommessung in den Laststromkreis oder für die Spannungsmessung - meist mit einem Vorwiderstand - parallel zu diesen geschaltet werden. Für hochfrequente Wechselströme sind Messwandler mit Spulen wegen ihrer Induktivität ungeeignet und man verwendet häufig Thermoumformer. Daneben wurden in den letzten Jahren Messwandler entwickelt, die nach optoelektronischen Prinzipien funktionieren, welche sowohl für Gleichstrom als auch für Wechselstrom einsetzbar sind. Diese Geräte werden - trotz kleinerer Abmessungen - wegen ihres hohen Anschaffungspreises eher selten verwendet.
