Was ist ein Stromwandler?
Ein Stromwandler ist ein Gerät, das die Größe eines Stroms transformiert, oft abgekürzt als CT.
Die Größe des Eingangsstroms in den Stromwandler wird entsprechend dem Verhältnis der Anzahl der Spulenwindungen am Eingang und am Ausgang umgewandelt. Er wandelt den Strom in Stromkreisen mit großen Strömen oder hohen Spannungen in einen kleinen Strom um und wird zur Strommessung und für Relais verwendet.
Anwendungen von Stromwandlern
Stromwandler sind weit verbreitete Geräte in der Industrie und in Infrastruktureinrichtungen. Nachfolgend einige Beispiele für die Anwendung von Stromwandlern:
- Stromüberwachung von Pumpen zum Pumpen von Wasser
- Überwachung von fallendem Wasser in Entwässerungs- und Kläranlagenpumpen
- Überwachung des Stroms am Zielort in Umspannwerken
- Überwachung der Stromerzeugung in Kraftwerken
Stromwandler werden zur Isolierung von Stromkreisen und zur Stromwandlung eingesetzt. Die Stromkreisisolierung dient der Trennung des Hauptstromkreises vom Steuerkreis, in dem große Ströme fließen; Stromwandler werden auch zur Überwachung der Ströme in kleinen Pumpen von etwa 5 A eingesetzt, um den Stromkreis zu isolieren.
Stromwandler werden eingesetzt, um große Ströme als kleine Stromkreise auszugeben. Da es wegen der dickeren Steuerleitungen unwirtschaftlich ist, Tausende von A Strom in den Steuerkreis einzuleiten, werden Stromwandler eingesetzt, um den Strom zur Steuerung und Überwachung auf maximal etwa 5 A zu transformieren.
Funktionsweise der Stromwandler
Wechselstromwandler bestehen aus einem Eisenkern, einer Primärspule und einer Sekundärspule, die jeweils um einen Eisenkern gewickelt sind.
Die Primärspule ist die Spule, die mit dem zu messenden Stromkreis verbunden ist: Wenn Strom durch die Primärspule fließt, wird im Eisenkern ein magnetischer Fluss erzeugt, der die Sekundärspule erregt. Die Sekundärspule erzeugt im Sekundärkreis einen Strom, der von der Größe des erregten magnetischen Flusses abhängt.
Der in der Sekundärspule erzeugte Stromwert wird durch den Strom in der Primärspule und das Windungsverhältnis bestimmt: je mehr Windungen in der Primärspule, desto höher der Stromwert; je mehr Windungen in der Sekundärspule, desto niedriger der Stromwert. Im Allgemeinen wird der Stromwert der Sekundärspule auf 1 A oder 5 A für den maximal zulässigen Strom in der Primärspule eingestellt, um das Produkt zu erzeugen.
Arten von Stromwandlern
Es gibt verschiedene Arten von Stromwandlern, wie z. B. gewickelte Stromwandler und Durchgangsstromwandler. Nachfolgend einige Beispiele für Stromwandlertypen:
1. Drahtgewickelte Stromwandler
Ein gewickelter Stromwandler besteht aus einem ringförmigen Eisenkern und Eingangs- und Ausgangsspulen.
Er funktioniert wie im Abschnitt über die Funktionsweise beschrieben. Er wird hauptsächlich für kleine Stromwandler von einigen A bis zu einigen zehn A verwendet, da der zulässige Verdrahtungsstrom auf der Primärseite mit zunehmendem Strom im Messkreis steigt. Er zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, kleine Ströme mit hoher Genauigkeit zu messen.
2. Durchgangsstromwandler
Durchführungsstromwandler sind Stromwandler, bei denen die Primärspule weggelassen wurde. Die zu messende Schaltung wird in den Eisenkern eingeführt, der dann als Primärspule verwendet wird.
Einweg-Stromwandler werden grundsätzlich für große Stromkreise von einigen zehn A bis zu mehreren hundert A oder mehr gewählt, da sie aufgrund des Fehlens einer primärseitigen Spule kostengünstig zu installieren sind.
3. Gleichstromwandler
Die Stromwandler für Wechselstromkreise sind im Prinzipteil beschrieben. Sie können nicht für Gleichstromkreise verwendet werden, da im Eisenkern kein magnetischer Fluss erzeugt wird. Gleichstromwandler mit Hall-Elementen werden zur Messung von Gleichströmen verwendet.
Wenn ein Magnetfeld an einen stromdurchflossenen Kreis angelegt wird, entsteht eine dem Stromwert entsprechende Spannung. Dies wird als Hall-Effekt bezeichnet. Ein Hall-Element ist ein Element, das nach diesem Prinzip eine Spannung abgibt. Die meisten Gleichstromwandler sind Stromwandler mit Hall-Elementen.
Bei Gleichstrom gibt es jedoch Hochstromversorgungen, wie z. B. die für Straßenbahnen. Deren Stromwerte können mehrere zehntausend A betragen, was mit Stromwandlern mit Hall-Elementen schwer zu messen ist.
4. Shunt-Widerstände als Stromwandler
Shunt-Widerstände sind niederohmige Widerstände zur Messung von Strömen. Da der Widerstandswert vorgegeben ist, kann er durch Messung der Spannung an beiden Enden in einen Stromwert umgerechnet werden.
Shunt-Widerstände werden zur Messung hoher Gleichströme von mehreren zehntausend A verwendet. Shunt-Widerstände in Hochstromkreisen erzeugen auch viel Wärme und werden daher oft wassergekühlt.
Auswahl eines Stromwandlers
Stromwandler werden grundsätzlich nach dem Stromwert ausgewählt, der auf der Primärseite fließt. Wählen Sie einen Stromwandler mit einer Stromangabe, die höher ist als der maximale Stromwert, der auf der Primärseite fließt.
Die Sekundärseite des Stromwandlers wird an ein Überstromrelais oder einen Stromanzeiger angeschlossen. Je nach Anwendung wählen Sie einen sekundärseitigen Stromwert von 0-1 A oder 0-5 A.
Da Überstromrelais oft in der Nähe von Stromwandlern platziert werden, werden häufig Produkte mit einer Stromangabe von 0-5 A auf der Sekundärseite des Stromwandlers gewählt. Dies liegt daran, dass 0-5 A eine genauere Messung des Stromwerts ermöglicht.
Andererseits werden Stromanzeiger manchmal von Stromwandlern getrennt, in diesem Fall wird die Stromspezifikation auf der Sekundärseite oft auf 0-1 A festgelegt. Dies liegt daran, dass die Spezifikation 0-1 A es ermöglicht, die für den Stromwandler erforderliche Stromversorgungskapazität zu reduzieren.