Die richtige Auswahl von Stromwandlern

Übersetzungsverhältnis

Die Bemessungsübersetzung ist das Verhältnis des Primär-Bemessungsstroms zum Sekundär-Bemessungsstrom und wird als ungekürzter Bruch auf dem Leistungsschild angegeben.

Am häufigsten werden x / 5 A Wandler verwendet, die meisten Messgeräte haben bei 5 A die höhere Genauigkeitsklasse. Aus technischen, vor allem aber aus wirtschaftlichen Gründen werden bei langen Messleitungslängen x / 1 A Wandler empfohlen. Die Leitungsverluste betragen bei 1-A-Wandlern nur 4 % gegenüber 5-A-Wandlern. Allerdings haben hier die Messgeräte häufig die niedrigere Messgenauigkeit.

Nennstrom

Der Bemessungs- oder Nennstrom (frühere Bezeichnung) 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 0,2 S und 0,5 S) 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 A, sowie deren dezimales Vielfaches und Teile davon. Genormte Sekundärströme sind 1 und 5 A, vorzugsweise 5 A.

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

Die richtige Auswahl des primären Nennstroms ist wichtig für die Messgenauigkeit. Empfohlen ist ein direkt über dem gemessenen / definierten Strom (In) liegendes Verhältnis.

Beispiel: In = 1.154 A; gewähltes Wandlerverhältnis = 1.250/5.

Der Nennstrom kann auch auf Basis der folgenden Überlegungen definiert werden:

  • Abhängig vom Trafo-Nennstrom mal ca. 1,1 (nächste Wandlergröße)
  • Absicherung (Sicherungsnennstrom = Wandlernennstrom) des gemessenen Anlagenteils (NSHV, UV)
  • Tatsächlicher Nennstrom mal 1,2 (falls der tatsächliche Strom deutlich unter Trafo- oder Absicherungsnennstrom liegt, sollte dieser Ansatz gewählt werden)

Die Überdimensionierung des Stromwandlers ist zu vermeiden, da ansonsten die Messgenauigkeit bei relativ kleinen Strömen (bezogen auf den primären Bemessungsstrom) zum Teil erheblich sinkt.

Abb.: Berechnung der Bemessungsleistung Sn (Kupferleitung 10 m)
Abb.: Berechnung der Bemessungsleistung Sn (Kupferleitung 10 m)

Bemessungsleistung

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 Sekundärdstrom innerhalb der Fehlergrenzen durch eine Bürde „treiben“ zu können.

Bei der Auswahl der passenden Leistung müssen folgende Parameter berücksichtigt werden: Messgeräte-Leistungsaufnahme (bei Reihenschaltung ...), Leitungslänge, Leitungsquerschnitt. Je länger die Leitungslänge und je kleiner der Leitungsquerschnitt, desto höher sind die Verluste durch die Zuleitung, sprich, die Nennleistung des Wandlers muss entsprechend groß gewählt werden.

Die Verbraucherleistung sollte nahe bei der Wandler-Bemessungsleistung liegen. Eine sehr niedrige Verbraucherleistung (Unterbürdung) erhöht den Überstromfaktor, und Messgeräte sind im Kurzschlussfall unter Umständen nicht ausreichend geschützt. Eine zu hohe Verbraucherleistung (Überbürdung) beeinflusst die Genauigkeit negativ.

Häufig sind in einer Installation bereits Stromwandler vorhanden, die bei der Nachrüstung eines Messgerätes mit verwendet werden können. Zu beachten ist hierbei eben die Nennleistung des Wandlers: Reicht diese aus, um die zusätzlichen Messgeräte zu treiben?

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. Dem Klassenzeichen entspricht eine Fehlerkurve hinsichtlich Strom- und Winkelfehler.

Die Genauigkeitsklassen von Stromwandlern sind auf den Messwert bezogen. Werden Stromwandler mit einem im Bezug zum Nennstrom geringen Strom betrieben, sinkt die Messgenauigkeit deutlich ab. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Fehlergrenzwerte unter Berücksichtigung der Nennstromwerte:

Wir empfehlen für die UMG-Messgeräte immer Stromwandler mit der gleichen Genauigkeitsklasse. Stromwandler mit einer niedrigeren Genauigkeitsklasse führen im Gesamtsystem – Stromwandler + Messgerät – zu einer niedrigeren Messgenauigkeit, die in diesem Fall durch die Genauigkeitsklasse des Stromwandlers definiert wird. Die Verwendung von Stromwandlern mit einer niedrigeren Messgenauigkeit als beim Messgerät ist aber technisch möglich.

Stromwandler-Fehlerkurve


Messwandler vs. Schutzwandler

Während Messwandler oberhalb ihres Gebrauchsstrombereichs 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.

Für den Betrieb von UMG-Messgeräten wird dringend der Einsatz von Messwandlern empfohlen.

Wandler-Standardschienengrößen

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