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03.01.22
Stromwandler Grundlagen
Die Installation von Stromwandlern und der daran anzuschließenden Messgeräte darf nur im spannungslosen Zustand der Anlage erfolgen. Die Verdrahtung der Stromwandler erfolgt unter Verwendung nachfolgend aufgeführter Anschluss Bilder. Beim Betrieb des Stromwandlers mit offenem Sekundärkreis, können an den Sekundärklemmen für den Menschen gefährliche Spannungen auftreten. Ein „offen“-Betrieb des Sekundärkreises von Stromwandlern ist untersagt. Vor einem Austausch von Messgeräten im Sekundärkreis des Stromwandlers ist dieser an seinen Sekundäranschlüssen kurzzuschließen.
Technische Zeichnung für die Stromwandler Messschaltung
Technische-Zeichnung für die Stromwandler Zählerschaltung einphasig
Technische Zeichnung für die Summenwandler Schaltung
Technische Zeichnung für die Stromwandler Zählerschaltung mehrphasig
Die Anschlüsse aller Primärwicklungen sind mit „K-P1“ und „L-P2“ bezeichnet, die Anschlüsse aller Sekundärwicklungen werden mit den entsprechenden Kleinbuchstaben „k-s1“ und „I-s2“ bezeichnet. Bei Stromwandlern mit mehreren Sekundäranzapfungen erhält das Wicklungsende „I“ dann die Beiziffer „l1“, die Anzapfungen mit abnehmender Windungszahl die fortlaufende Bezifferung „2“; „3“ etc.
Bei Summen-Stromwandlern mit mehreren Eingangskreisen, werden zu deren eindeutiger Unterscheidung, der üblichen Klemmenbezeichnungen „K“ bzw. „L“, die Großbuchstaben „A“, „B“, „C“ … vorangestellt. Bei Summen-Stromwandlern, welche für den Anschluss unterschiedlicher Hauptwandler konzipiert wurden, erfolgt der Anschluss des Hauptwandlers mit dem höchsten Übersetzungsverhältnis, an das am niedrigsten indizierte Klemmenpaar („AK“-„AL“). Die korrekte Anschlusszuordnung kann ebenfalls dem Aufdruck des Leistungsschildes ent-nommen werden, welches einen Eintrag zum Verhältnis der einzelnen Nennströme der Hauptwandler trägt.
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4. Technische Begriffe von Stromwandlern
| Primärer Bemessungsstrom | Wert des primären Stromes, der den Stromwandler kennzeichnet und für den er bemessen ist. |
| Sekundärer Bemessungsstrom | Wert des sekundären Stromes, der den Stromwandler kennzeichnet und für den er bemessen ist. |
| Bemessungsleistung | Wert der Scheinleistung (in [VA] bei festgelegtem Leistungsfaktor), die der Wandler bei sekundärem Bemessungsstrom und Bemessungsbürde an den Sekundärkreis abgeben kann |
| Bemessungsübersetzung | Verhältnis des primären Bemessungsstromes zum sekundären Bemessungsstrom. Die Bemessungsübersetzung eines Stromwandlers wird auf dem Leistungsschild als ungekürzter Bruch angegeben. |
| Bürde | Impedanz des Sekundärkreises, ausgedrückt in Ohm mit Angabe des Leistungsfaktors. |
| Bemessungsbürde | Wert der Bürde, auf dem die Genauigkeitsangaben des Stromwandlers beruhen. |
| Bemessungsfrequenz | Wert der Frequenz, der der Bemessung des Stromwandlers zugrunde liegt. |
| Genauigkeitsklasse | Angabe für einen Stromwandler, dass dessen Messabweichungen unter vorgeschriebenen Anwendungsbedingungen innerhalb festgelegter Grenzen liegen. |
| Fehlwinkel [δ] | Winkeldifferenz zwischen dem primären und sekundären Stromzeiger. Dabei ist die Richtung der Zeiger so gewählt, dass bei einem idealen Stromwandler der Fehlwinkel gleich Null ist. |
| Strommessabweichung | Messabweichung, die ein Stromwandler bei der Messung eines Stromes verursacht und
die sich daraus ergibt, dass die tatsächliche Übersetzung von der Bemessungsübersetzung
abweicht.
Die in Prozent ausgedrückte Strommessabweichung wird nach folgender Formel berechnet: Fi = Strommessabweichung in % Kn = Nennübersetzung Ip = tatsächlicher primärer Strom Is = tatsächlicher sekundärer Strom, wenn Ip unter Messbedingungen fließt |
| Höchste Spannung für Betriebsmittel Um | Effektivwert der höchsten Leiter-Leiter-Spannung, für die ein Messwandler im Hinblick auf seine Isolation bemessen ist |
| Gesamtmessabweichung | Im stationären Zustand der Effektivwert der Differenz
zwischen: a) den Augenblickswerten des Primärstromes und b) den Augenblickswerten des mit der Bemessungsübersetzung multiplizierten tatsächlichen sekundären Stromes, wobei die positiven Vorzeichen des primären und sekundären Stromes der Vereinbarung für die Anschlussbezeichnungen entsprechen. Die Gesamtmessabweichung FG wird im Allgemeinen in Prozent der Effektivwerte des primären Stromes nach folgender FG berechnet:  Kn = Bemessungsübersetzung Ip = Effektivwert des primären Stromes ip = Augenblickswert des primären Stromes is = Augenblickswert des sekundären Stromes T = Periodendauer |
| Bemessungs-/ Begrenzungsstrom [Ipl] | Wert des niedrigsten primären Stromes, bei dem bei sekundärer Bemessungsbürde die Gesamtmessabweichung des Stromwandlers gleich oder größer 10 % ist. |
| Überstrom-Begrenzungsfaktor (FS) | Verhältnis des Bemessungs-Begrenzungsstromes zum primären Bemessungsstrom. |
| Thermischer Bemessungs-Dauerstrom [Icth] | Wert des Dauerstromes in der Primärwicklung, bei dem die Übertemperatur den in der Norm festgelegten Wert nicht überschreitet, wobei die Sekundärwicklung mit der Bemessungsbürde belastet ist. |
| Bemessungs-Stoßstrom[Idyn] | Scheitelwert des primären Stromes, dessen elektromagnetische Kraftwirkung der Strom-wandler bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung ohne elektrische und mechanische Beschädigung standhält. |
| ,,Offenspannung“ von Stromwandlern | Ein sekundärseitig offen betriebener Stromwandler induziert an seinen Sekundärklemmen sehr hohe Scheitelspannungswerte. Die Beträge dieser Spannungen können, abhängig von der Dimensionierung des Stromwandlers, Werte bis zu einigen Kilovolt erreichen und stellen somit eine Gefahr für Personen und die Funktionssicherheit des Wandlers dar. Aus Sicherheitsgründen, sowie zur Vermeidung einer im sekundärseitigen Offenbetrieb eintretenden Magnetisierung des Kerneisens, soll ein Offenbetrieb generell vermieden werden. |
| Erdung von Sekundärklemmen | Gemäß DIN VDE 0141 (01/2000) Absatz 5.3.4, sind Strom- und Spannungswandler für Nennspannungen ab Um = 3,6 kV sekundärseitig zu erden. Bei Niederspannung (Um % 1,2 kV) kann eine Erdung entfallen, sofern die Wandlergehäuse über keine großflächig berührbaren Metallflächen verfügen. |
| Primärschienenquerschnitte | Die geometrischen Abmessungen der Primärleiteröffnungen unserer Stromwandler sind nur bedingt für die tatsächliche Auslegung der Nennstrombereiche maßgebend. Der Sammelschienenquerschnitt darf im Bereich der Primärleiterdurchführung des Wandlers kleiner bemessen werden, wenn sichergestellt ist, dass die hiervon verursachte Übertemperatur sicher über die Anschlussquerschnitte der angrenzenden Sammelschienen abgeführt wird. |
| Sonderausführungen |
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5. Stromwandler und Spannungswandler für die Mittelspannung
Mittelspannungs-Wandler sind spezielle Wandler, die für die Messung von Spannungen oder Strömen in einem höheren Bereich als bei Niederspannungswandlern ausgelegt sind. Sie sind in der Regel für Spannungen im Bereich von einigen hundert Volt bis mehreren tausend Volt ausgelegt und ermöglichen es, die Spannung oder den Strom in elektrischen Anlagen zu messen, ohne dass es zu gefährlichen Situationen oder Schäden an Messgeräten oder Anlagen kommt.
Stützerstromwandler für Innenraumanwendungen
Mittelspannungs-Stromwandler für Innenraumanwendungen, die einen oder mehrere netzseitige Primärströme proportional und phasengetreu in genormte Sekundärströme übertragen. Diese sind gießharzisoliert und dienen neben ihrer primären Funktion als Stromwandler auch als Sammelschienenhalter. Einsetzbar sind diese Stromwandler sowohl für Mess- als auch für Schutzzwecke; optional nach dem Konformitäts- bewertungsverfahren zur Verrechnung zugelassen.
Die Mittelspannungs-Stromwandler sind auch als Mehrkern-Wandler erhältlich. Die maximal mögliche Anzahl an Kernen ist abhängig von der jeweils gewählten Leistung und Genauigkeitsklasse, die das Kernvolumen ergeben. Optional sind die Stromwandler primär oder sekundär umschaltbar erhältlich.
Bei den primär umschaltbaren Stromwandlern besteht die Möglichkeit je nach Anschluss der Primäranschlüsse durch Parallel- oder Serienschaltung zwischen zwei primären Nennströmen zu wählen. Die primärseitigen Nennströme können nur im Verhältnis 1:2 realisiert werden. Bei den sekundär umschaltbaren Stromwandlern wird die Umschaltung durch einen oder mehrere Abgriffe ermöglicht. Die primärseitigen Nennströme lassen sich dadurch auch in verschiedenen Verhältnissen realisieren.
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Spannungswandler für Innenraumanwendung
Mittelspannungs-Spannungswandler für Innenraumanwendungen sind gießharzisoliert und können einen oder mehrere netzseitige Primärspannungen proportional und phasengetreu in genormte Sekundärspannungen übertragen. Einsetzbar sind diese Spannungswandler sowohl für Mess- als auch für Schutzzwecke und können optional nach dem Konformitäts- bewertungsverfahren zur Verrechnung zugelassen werden.
Die Mittelspannungs-Spannungswandler sind auf Wunsch mit zwei Wicklungen erhältlich. Die maximal mögliche Anzahl an Wicklungen ist abhängig von der jeweils gewählten Leistung und Genauigkeitsklasse Bei den einpolig isolierten Spannungswandlern besteht zudem die Möglichkeit, diese mit einer zusätzlichen Wicklung zur Erdschlusserfassung auszuführen. Optional können die Spannungswandler mittels einer Sekundäranzapfung für zwei primäre Bemessungsspannungen gefertigt werden.
Quellenangabe: MBS AG, MBS-Hauptkatalog 2013(MBS IDNR 9.0.00256/10000/11-2013),Seite 25-30