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Kernlose Hochstromsensoren Gleichströme von 2 bis 42 kA messen

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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LEM International SA

Die kernlosen Hochstromsensoren FRS und FL messen hohe Ströme auf großen Sammelschienen mit einer Bandbreite bis 1 MHz. Dank des kernlosen Aufbaus bleiben Genauigkeit und Funktion auch bei Überströmen erhalten.

Kernloser Hochstromensor: Der Stromsensor FRS hat keinen Magnetkern und keine sekundäre Kupferwicklung. Stattdessen bietet er eine Rogowski-Spule.(Bild: LEM)
Kernloser Hochstromensor: Der Stromsensor FRS hat keinen Magnetkern und keine sekundäre Kupferwicklung. Stattdessen bietet er eine Rogowski-Spule.
(Bild: LEM)

Die direkt abbildenden Open-Loop-Coreless-Integral (OLCI)-Sensoren messen Gleichströme von 2 bis 42 kA ohne Stoßstrombegrenzung und verfügen über eine große Apertur zur präzisen Messung hoher Ströme auf großen Sammelschienen mit einer Bandbreite von bis zu 1 MHz für Hochfrequenzanwendungen. Sie sind etwa 80 Prozent leichter und kostengünstiger als andere Stromwandler mit Direktabbildung oder Kompensation, die den gleichen Strommessbereich abdecken.

LEM bietet seine OLCI-Hochstromsensoren in zwei Ausführungen an: Das Modell FRS für primäre Sammelschienenöffnungen von 104 mm x 22 mm und das Modell FL für Öffnungen bis zu 300 mm x 100 mm. Da es sich um einen teilbaren Wandler handelt, kann der FL geöffnet und direkt an einer beliebigen Stelle der Sammelschiene montiert werden, ohne dass die Sammelschiene geöffnet werden muss. Das erleichtert die Installation und Wartung.

Geringe Drift und wenig elektrischer Offset

Der Stromsensor FL bietet Öffnungen bis 300 mm x 100 mm und lässt sich öffnen und an eine beliebige Stelle der Sammelschiene montieren.(Bild: LEM)
Der Stromsensor FL bietet Öffnungen bis 300 mm x 100 mm und lässt sich öffnen und an eine beliebige Stelle der Sammelschiene montieren.
(Bild: LEM)

Die Nachhaltigkeit der Sensoren ergibt sich daraus, dass sie 85 Prozent weniger Energie verbrauchen als vergleichbare Kompensationswandler. Auf ein Jahr gerechnet können so bis zu 150 kWh eingespart werden. Da der FRS keinen Magnetkern und keine sekundäre Kupferwicklung hat, sondern eine integrierte Rogowski-Spule und eine Reihe von Hallelementen, reduziert er die Materialkosten und die Verlustleistung.

Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen beider Sensoren gehört die Kombination von hoher Genauigkeit und Signalintegrität mit einem Stromausgang von 4 bis 20 mA. Die Hall-Elemente sorgen für eine geringere Drift über die Temperatur, einen geringeren elektrischen Offset und weniger Rauschen im Vergleich zu alternativen direkt abbildenden Wandlern. Hinzu kommt eine schnelle Ansprechzeit, da Tiefpassfiltereffekte durch Wirbelströme im Magnetkern entfallen. Die Sensoren sind robust gegenüber hohen dI/dt-Werten und hohen Frequenzen. So ausgestattet können die Sensoren schnelle Stromänderungen verarbeiten, ohne dass ihre Genauigkeit oder Funktionalität beeinträchtigt wird. Durch den kernlosen Aufbau bleiben Genauigkeit und Funktion auch bei Überströmen erhalten. Im Vergleich zu herkömmlichen bipolaren Stromversorgungen sorgt ihre unipolare Stromversorgung zudem für einen geringeren Eigenstromverbrauch und niedrigere Systemkosten.

Das Design ermöglicht eine einfache Montage auf der Sammelschiene und reduziert die Anzahl der erforderlichen Befestigungen. Beide Sensoren bestehen aus einem Material, das am Ende seiner Lebensdauer vollständig recycelbar ist. Die Sensoren eignen sich für Anwendungen im Schienenverkehr, in Hochleistungs-Windkraftanlagen und in Wasserstoff-Elektrolyseuren. Sie können auch in industriellen Antrieben mit Nieder- und Mittelspannungs-Frequenzumrichtern, beim Induktionsschweißen und zur Überwachung in Gleichstromnetzen eingesetzt werden.

(heh)

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