Stromwandler
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Ein Stromwandler im engeren Sinne ist kein Wandler, sondern ein spezieller Transformator zum Messen großer Wechselströme. Er weist im Gegensatz zu der Gruppe der Messwandler eine geringere Genauigkeit auf.
Bei Stromwandlern mit induktiver Kopplung wird die Genauigkeit in einer Buchstabenkennung der Form 1M5 oder 10P10 angegeben. Dabei steht M für Messwandler und P für Schutzwandler (P aus dem englischen Protection). Die Zahl vor dem Buchstaben gibt die negative Abweichung (in %) des Messwerts zum wahren Wert bei einem Vielfachen des Nennstroms an. Bei welchen Vielfachen des Nennstrom die Abweichung auftritt gibt die Zahl nach dem Buchstaben an. Die Messwertabweichung ist bis zu diesem Vielfachen als Linear anzunehmen.
Für Schutzwandler ist auch die unverfäschte Erfassung von Kurzschlussströmen gefordert. Wandler mit eisengeschlossenem Kern, (mit TPX-Kennlinie), würden durch den speziellen Verlauf des Kurzschlussstromes, der anfangs einen DC Anteil besitzt, in Sättigung geraten, wenn sie nicht deutlich überdimensioniert sind. Für diesen Fall eignen sich Wandler mit einem Antiremanenzluftspalt im Kern, (TPY-Kennlinie), die zur Absenkung des magnetischen Flusses einen Luftspalt im Eisenweg haben oder solche mit einem Linearkern, (TPZ-Kennlinie), die mehrere Luftspalte im Eisenweg haben.
Zur Messung von Gleichstrom sind solche Stromwandler nicht geeignet, es gibt jedoch Stromsensoren auf der Basis von Transduktoren oder Hallsensoren, die auch Gleichstrom messen können und inzwischen ebenfalls oft als Stromwandler bezeichnet werden.
Stromwandler haben nur eine oder wenige Primärwindungen, die vom zu messenden Strom durchflossen werden, sowie mindestens eine oder mehr Sekundärwindungen. Oft wird die Primärwicklung durch die durch den Wandler geführte Stromschiene gebildet, was einer Primärwindung entspricht.
Der zu messende Strom wird umgekehrt proportional zum Verhältnis Primär- zu Sekundärwindungen verringert und ist nun mit verfügbaren Messinstrumenten oder elektronischen Schaltungen weiterverarbeitbar. Die Sekundärwicklung wird z.B. an einen Strommesser oder an den Strompfad eines Energiezählers angeschlossen.
Die an der Sekundärwicklung angeschlossene, der Strommessung dienende Widerstandslast darf für ein genaues Messergebnis einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Sie wird als Bürde bezeichnet, ihr spezifizierter Wert ist die Nennbürde.
Ist der Sekundärkreis offen, tritt daran eine hohe Spannung auf und der Eisenkern des Stromwandlers gerät in die Sättigung. Dadurch kann es zu Überschlägen und großer Erwärmung durch Wirbelströme und Ummagnetisierungsverluste kommen. Dieser Zustand muss vermieden werden, da er zur Zerstörung des Wandlers führen kann. Aus diesem Grund müssen Stromwandler bei Betrieb ohne Verbraucher im Sekundärkreis kurzgeschlossen werden.
Stromwandler können für Frequenzen von 16 Hz bis in den MHz-Bereich gebaut werden. Die untere Grenzfrequenz wird durch die Sekundärinduktivität und die Summe aus Wicklungswiderstand und Bürde bestimmt. Daher ist man bestrebt, Kernmaterial mit möglichst hoher Permeabilitätszahl zu verwenden.
Stromwandler werden in den Stromnetzen aller Spannungsebenen zur Strommessung und -überwachung eingesetzt. Weiterhin findet man sie in leistungselektronischen Baugruppen u. a. zur Motorsteuerung.
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