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Ein Stromwandler in einer 150-kV-Leitung

Vereinfachtes Stromwandler-Austauschschema

Stromtransformatoren werden nach ihrem englischen Namen Current Transformers auch Stromwandler genannt. Sein Transformer die normalerweise einen großen Primärstrom hat ${displaystyle I_{p}}$ in a umwandeln ${displaystyle k}$ mal kleiner Sekundärstrom ${displaystyle I_{s}}$ in einer galvanisch getrennten Sekundärseite Wicklung.

Stromwandlerbetrieb

Prinzip eines Stromwandlers

So funktioniert ein Stromwandler

Wie jeder andere Transformator hat auch ein Stromwandler eine Primärwicklung, eine Sekundärwicklung und einen magnetisierbaren Kern. Bei den Stromwandlern vom Fenstertyp und Eindringungstyp besteht die Primärwicklung aus einem Draht oder Stab, der durch den Magnetkern geführt wird, der als eine Windung betrachtet werden kann. Während bei einem gewöhnlichen Spannungswandler davon ausgegangen wird, dass an der Primärwicklung eine bestimmte Spannung anliegt, betrachtet man bei einem Stromwandler die Situation, dass ein bestimmter Strom durch die Primärwicklung fließt. Der Primärstrom ${displaystyle I_{p}}$ magnetisiert den Kern und im Sekundärkreis ein Strom ${displaystyle I_{s}=I_{p}/N}$ induzieren. Bei einem kleinen Fehlerstrom ${displaystyle I_{e}}$ nachdem dieser Strom durch die angeschlossene Last fließt ${displaystyle R_{b}}$, was zu Spannungen führt ${displaystyle U_{s}=(I_{s}-I_{e})cdot R_{b}}$ erscheint. Diese Spannung kann bei großen Lastwerten oder bei offenen Sekundäranschlüssen sehr hohe Werte annehmen, die den Transformator beschädigen können. Ein Stromwandler wird entlastet, wenn die Sekundärwicklung kurzgeschlossen wird. Der durch die Sekundärwicklung fließende Strom ist induktiv und entwickelt idealerweise keine Leistung. Als Messwandler sollte daher der Lastwiderstand möglichst klein gewählt werden.

Der Fehlerstrom ${displaystyle I_{e}}$ besteht zum größten Teil aus einem rein induktiven Anteil, dem Magnetisierungsstrom ${displaystyle I_{m}}$, die an der Magnetisierungskurve ablesbar ist, und eine resistive Komponente ${displaystyle I_{g}}$, die die Eisenverluste darstellt. Der Magnetisierungsstrom ${displaystyle I_{m}}$ ist proportional zur Feldstärke ${Anzeigestil H}$.

${displaystyle I_{m}={frac {l}{N}}H}$

Die Kupferverluste werden durch einen Widerstand dargestellt ${displaystyle R_{CT}}$.

Allgemeine Eigenschaften von Stromwandlern

Wie der Name schon sagt, transformieren sie Strom. Fließt ein Strom durch die Primärwicklung P1-P2 (früher K-L), so fließt auf der Sekundärseite s1-s2 (früher k-1) ein Strom, der ${displaystyle k}$ mal kleiner. Biene HV-Netze sie dienen auch der Trennung des HS-Netzes vom Messnetz.

Primärstrom Ip

Der Primärstrom des Stromwandlers ist nach IEC 60044-1 in einer dekadischen Reihe 1 - 1,25 - 1,5 - 2 - 2,5 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7,5 genormt. Für eine bestimmte Installation muss der Stromwandler daher so gewählt werden, dass sein Primärnennstrom mindestens so groß ist wie der Strom, der durch ihn fließt. Ist der Strom größer als der Strom, für den der Stromwandler geeignet ist, erwärmt er sich zu stark und die Isolierung altert vorzeitig und bricht.

Sekundärstrom Is

Die Sekundärströme sind durch die Norm stark begrenzt und betragen normalerweise 0,5, 1, 2 oder 5 Ampere.

Übertragungsverhältnis

Somit ist die erste wichtige Eigenschaft des Stromwandlers a Übertragungsverhältnis${displaystyle k}$, die gleich dem Verhältnis der Anzahl der Sekundärwicklungen oder -windungen und der Anzahl der Primärwicklungen ist. Beachten Sie, dass es sich sehr oft um einen Ringkerntransformator handelt, bei dem die Primärwicklung nur der Leiter ist, der durch den Ring geht. Das ist in erster Linie eine Runde. In der Praxis ist der Sekundärstrom aufgrund interner Verluste immer etwas kleiner als berechnet, und es wird eine Übersetzungs-Windungs-Korrektur angewendet, oder im Klartext wird die Anzahl der Sekundärwindungen reduziert, so dass der Sekundärstrom bei Nennlast innerhalb der Toleranz liegt Grenzen.

Der interne Sekundärwiderstand

Der interne Sekundärwiderstand ${displaystyle R_{CT}}$ ist der Sekundärwicklungswiderstand des Stromwandlers bei einer Temperatur von 75 °C. Dieser Wert ist abhängig von der Drahtlänge (Adergröße und Anzahl der Sekundärwindungen) und dem Drahtquerschnitt gemäß Pouillets Gesetz. Der Kleinere ${displaystyle R_{CT}}$ desto besser die Stromquelle.

Richtigkeit

Flussvektoren ${displaystyle I_{p}}$ und ${displaystyle I_{s}}$ und der Fehlervektor ${displaystyle I_{c}}$

Der Stromfehler für die Messung von Stromwandlern der Klasse 0,5 und der Klasse 1 grafisch dargestellt

Die Genauigkeit eines CT wird durch die "Klasse" des CT angegeben. Die Einstufung ist jedoch artenabhängig und bei einem Mess- oder Schutz-CT anders definiert. Natürlich haben beide einen Primärstrom ${displaystyle I_{p}}$, ein Sekundärstrom ${displaystyle I_{s}}$ und ein Übertragungsverhältnis ${displaystyle k}$. Aus diesen 3 Parametern lassen sich einige Begriffe definieren, die für die Genauigkeit wichtig sind.

• Der primäre Stromvektor ${displaystyle I_{p}}$.
• Der sekundäre Stromvektor ${displaystyle I_{s}}$ wird hier ${Displaystil Kimes}$ größer präsentiert. Wenn der Fehler 0 ist, ${displaystyle k imes I_{s}}$ sollte gleich sein ${displaystyle I_{p}}$.
• Der Gesamtfehlervektor (Composite Error) kann als Zusammensetzung angesehen werden aus:
  • Ein Amplitudenfehler (Verhältnisfehler), ausgedrückt in % und
  • Ein Winkelfehler, ausgedrückt in Winkelsekunden

Bei Schutzstromwandlern wurde der Winkelfehler nie separat gemessen und es wird nur der Gesamtfehler in % gemessen.

MwSt

EIN Spannungswandler wird mit offener Sekundärkette entladen; schließlich verhält es sich wie eine Spannungsquelle.

Ein Stromwandler arbeitet umgekehrt und wird bei einem kurzgeschlossenen Sekundärkreis entlastet. Tatsächlich versucht der Transformator beim Öffnen der Sekundärwicklung so viel Spannung zu erzeugen, dass der Sekundärstrom gleich bleibt ${Displaystil 1/k}$; so viel Spannung, dass die Isolierung des Transformators reißt und dieser irreversibel beschädigt wird.

Die Nennlast eines Stromwandlers beträgt ${displaystyle R_{B}}$; ausgedrückt in VA. Der richtige Widerstandswert dieser Last kann mit der Formel schnell gefunden werden ${displaystyle P=Rcdot I_{s}^{2}}$. Messwandler werden am besten mit der Nennlast auf 1/4 der Nennlast belastet, da der Messwandler mit diesen Lasten kalibriert ist.

Leistung des Stromwandlers in VA

Die Leistung, die ein Stromwandler liefern kann, hängt von der Windungszahl und den Kernabmessungen ab.

Nützlichkeit eines Stromwandlers

Stromwandler werden zum Messen hoher Ströme verwendet. Wenn wir beispielsweise mit einem Drehspulmesser einen Strom von 1000 Ampere messen wollen, müssen wir den Strom zunächst 200-mal nach unten transformieren. Daher ist ein Stromwandler erforderlich. Es gibt grob zwei verschiedene Gruppen von Stromwandlern:

• Schutz- oder Schutzstromwandler
• Messstromwandler

Diese beiden Arten von Stromwandlern unterliegen unterschiedlichen Anforderungen und werden daher gemäß der Norm (IEC 60044-1) unterschiedlich definiert.

Schutzwandler

Der Verlauf des Ausgangs eines Schutzwandlers gegen den Strom

• Sollen die Installation vor Überstrom oder Kurzschluss schützen und liegen daher im Nutzbereich zwischen ${displaystyle I_{n}}$ und der Kurzschlussstrom, der mehrmals ${displaystyle I_{n}}$ beläuft sich auf.
• Sie sind bei kleinen Strömen nicht sehr genau (${displaystyle$) sollte aber bei einem Kurzschluss nicht in Sättigung gehen. Daher wird ihre Genauigkeit mit einer Überlaufzahl und einem Genauigkeitsgrenzfaktor ALF (Accuracy Limit Factor) beschrieben.
• Sie sind daher mit einem oder mehreren verbunden Schutzrelais
• Je nach Anwendung werden sie unterschiedlich beschrieben
  • Die Standard-Schutzstromwandler der Klasse "P", die nur durch ihr AC-Verhalten in IEC 60044-1 beschrieben sind
  • Stromwandler der Klasse PX werden durch die Lage des Kniepunkts und ihren Sekundärwicklungswiderstand beschrieben ${displaystyle R_{CT}}$.
  • Klasse PR CTs werden wie die PX CTs beschrieben, haben aber eine geringe Remanenz von weniger als 10 %. Bei einem DC-Offset wie bei Einschaltströmen kann der Stromwandler der Klasse PX aufgrund des remanenten Magnetismus schnell in die Sättigung gehen. Dieses Risiko besteht bei einem Stromwandler der Klasse PR nicht.
  • Die Stromwandler zur Darstellung der Einschwingverhaltensklasse „TP“ werden durch ihre Belastung beschrieben ${displaystyle R_{B}}$, Zeitkonstante ${displaystyle T_{S}}$ und deren Überlaufrate ${displaystyle K_{SSC}}$. Diese linearisierten Stromwandler haben Luftspalte im Kern, um eine sehr hohe Sättigungsspannung zu erreichen.

z.B. Ein Stromwandler der Klasse 5P10 hat einen maximalen Fehler von 5% beim 10-fachen Nennstrom und einen maximalen Fehler von 1% beim Nennstrom Ein Stromwandler der Klasse 10P15 hat einen maximalen Fehler von 10% beim 15-fachen Nennstrom und maximal 3 bei Nennstrom %.

Stromwandler messen

Der Verlauf der Leistung eines Messwandlers gegen den Strom

Antiker Stromwandler zur Messung großer Ströme mit einem Multimeter (in diesem Fall das antike AVO-8 Multimeter).

• Sollen den Strom im normalen Betriebsbereich der Installation (von 0 bis .) genau messen ${displaystyle I_{n}}$) und muss daher in diesem Bereich sehr genau sein.
• Messwandler werden daher zur Messung der Leistung oder des Verbrauchs verwendet, die für die Abrechnung des Stroms verwendet werden. Von ihrer Genauigkeit hängt oft viel Geld ab.
• Aus Sicherheitsgründen für die vom Messwandler versorgten Messgeräte ist es wünschenswert, dass bei einem Kurzschluss im Netz der Stromwandler in die Sättigung geht und nicht den vollen Kurzschlussstrom in die Messgeräte schickt. Dies wird beschrieben durch die Instrumentensicherheitsfaktor SF. Das Dilemma besteht natürlich darin, In (und ${displaystyle 1{,}2 mal I_{n}}$) noch sehr genau gemessen werden, aber zum Beispiel mit ${displaystyle 5 imes I_{n}}$ schon in Sättigung sein.
• Die Genauigkeit eines Messwandlers wird durch die Genauigkeitsklasse angegeben, die den Amplitudenfehler bei angibt ${displaystyle 1{,}2 mal I_{n}}$. Wir unterscheiden die Klassen 0,2, 0,5, 1, 3 und 5. In den Klassen 3 und 5 ist kein Winkelfehler von der Norm vorgegeben.

• Die Genauigkeit muss bei Nennlast und bei 1/4 Last innerhalb der angegebenen Toleranzgrenzen liegen. Ein unbelasteter Messwandler ist daher nicht genau.

Sättigung des Kerns

Die Magnetisierungskurve eines Stromwandlers zeigt den Kniepunkt und den normalen Arbeitspunkt

Die Magnetisierungskurven eines Stromwandlers mit zwei Übersetzungsverhältnissen 1600-800/1A

Der Kniepunkt

Auf der BH-Kennlinie oder Magnetisierungskurve des Kerns sehen wir deutlich einen Sättigungspunkt oder Kniepunkt. Dies ist der Punkt, an dem laut IEC ein 50%iger Anstieg des Magnetisierungsstroms ${displaystyle I_{e}}$ nur 10 % Erhöhung der sekundären Klemmenspannung ${displaystyle U_{S}}$ gibt. Dadurch wird der Magnetisierungsstrom ${displaystyle I_{m}}$ stark ansteigen und das Ausgangssignal dadurch verzerrt wird.

Stromwandler messen

Messwandler haben eine hohe Genauigkeit, d.h. einen kleinen Magnetisierungsstrom, der durch einen sehr kleinen µ-Wert des Magnetkerns realisiert wird. Um die Messgeräte vor Fehlerströmen im Netz zu schützen, darf der Sekundärstrom auf über 120 % des Nennstroms begrenzt werden. Begrenzung bedeutet, dass der Fehlerstrom oder Magnetisierungsstrom stark ansteigen kann. Tatsächlich werden Messwandler knapp unter ihrem Kniepunkt verwendet, sodass sie bis zu 120% des Stroms im linearen Bereich messen und darüber hinaus der Fehlerstrom ansteigen darf, um weniger Strom in die Last (Messgerät) zu senden. Eine hohe Genauigkeit bei 120% des Nennstroms und andererseits bereits starke Sättigung beim mehrfachen Nennstrom erfordert ein spezielles und teures Kernmaterial: auch Mu-Metall genannt. Ein FS5 oder Instrument Security Factor 5 bedeutet, dass der Fehlerstrom beim 5-fachen des Nennstroms mindestens 10 % beträgt.

Schutzwandler

Schutzwandler hingegen haben hauptsächlich eine hohe Sättigungsspannung, um gerade in Fehlersituationen den Strom einigermaßen genau messen zu können. Schließlich ist es sehr wichtig, dass Schutzrelais noch den Unterschied zwischen einer Fehlersituation und einem Einschalt- oder Einschaltphänomen erkennen können. Beim Einschalten eines Transformators enthält der Strom eine Gleichstromkomponente, wodurch der Fluss im Kern kontinuierlich ansteigt. Nur bei Nulldurchgängen nimmt der Fluss etwas ab. Wenn die Zeitkonstante dieser Transiente groß ist, geht auch der Stromwandler in die Sättigung. Der normale Arbeitspunkt des CT muss daher um ein Vielfaches niedriger sein als der Kniepunkt. Gemäß der Class-P-Spezifikation ist dies der ALF. Die Schutzwandler haben daher eine hohe Sättigungsspannung und damit einen großen Aderquerschnitt, was zu ihrem erheblichen Gewicht führt. Aufgrund des DC-Anteils muss der ALF deutlich höher gewählt werden als das Verhältnis Kurzschlussstrom/Bemessungsstrom.

Spezifikation

Die Position des Kniepunktes kann auf unterschiedliche Weise vorgegeben werden:

• Bei einem Stromwandler 5P20 liegt der Kniepunkt bei Nennlast des Stromwandlers beim 20-fachen des Nennstroms. Ein Stromwandler mit den Charakteristiken 800/1A 5P20 15VA ist beispielsweise für 15Ω ausgelegt. Bei einem Nennausgangsstrom von 1 A beträgt die sekundäre Klemmenspannung 15 V. Somit beträgt die sekundäre Klemmenspannung beim 20-fachen des Nennstroms 300 V. Da der Sekundärwicklungswiderstand unbekannt ist, ist die erzeugte Sekundärspannung und damit auch der Kniepunkt ${displaystyle E_{k}}$ etwas höher sein ${displaystyle ALF imes I_{n} imes R_{CT}}$.
• Für Stromwandler der Klassen PX, PR und TP werden die minimale Kniepunktspannung und der maximale Magnetisierungsstrom bei dieser Kniepunktspannung angegeben.

Umrechnung von Klasse-PX auf Klasse-P

Gemäß Klasse PX ein Stromwandler 2000/1A mit einem Kniepunkt bei ${Displaystil E_{k}=600}$V und Magnetisierungsstrom ${displaystyle I_{e}}$ von 50mA mit einem Sekundärwiderstand R_CT von 5 Ohm folgende Eigenschaften:

• Wenn der Stromwandler mit 25 Ohm belastet wird (nehmen wir an, dies ist die Nennlast) ist es:
  • die Stromwandlerlast 25VA bei Nennstrom
  • der gesamte Sekundärwiderstand beträgt 30 Ohm
  • die erzeugte Sekundärspannung beträgt 30 Volt, davon 25 V an der Last und 5 V am Innenwiderstand ${displaystyle R_{CT}}$;
  • der Kniepunkt des Stromwandlers ist 20-mal höher als die 30 Volt bei Nennlast und Nennstrom. In Klasse-P-Begriffen bedeutet dies, dass der ALF 20 beträgt.
  • Am Kniepunkt beträgt der Fehlerstrom 50mA und der Sekundärstrom ${displaystyle I_{s}=20}$A. Die Last geht also nur 19,95 A, der Fehler beträgt also nur 0,25 % und der Stromwandler liegt also deutlich innerhalb der Klasse 5P20, für die der Fehler am Kniepunkt 5 % betragen kann.
  • Bei Nennstrom ist der Fehlerstrom kleiner als 50mA/ALF bzw. kleiner als 2,5mA was besser als 0,25% ist und somit auch der Klasse 5P20 entspricht.
• der Stromwandler entspricht damit der Klasse 5P20 mit einer Leistung von 25VA.
• In der Klasse 5P30 beträgt die Leistung nur 15VA da die Kniepunktspannung bei 30A auch 600V . ergeben soll ${displaystyle R_{B}}$ nur 15Ω.

Ein Mehrverhältnis-Stromwandler

Stromwandler mit mehreren Sekundärabgriffen werden auch als Multi-Ratio-CTs bezeichnet. In jedem Fall darf nur ein Übersetzungsverhältnis angeschlossen werden. Standardmäßig sind die angegebenen Eigenschaften des Stromwandlers (Leistung, Genauigkeit) immer im größten Wandlungsverhältnis. Bei niedrigeren Primärströmen ist der Fluss im Kern geringer und der sekundäre Gegenfluss sollte ebenfalls geringer sein. Dafür muss der Stromwandler also weniger Sekundärspannung erzeugen, damit der Kniepunkt abgesenkt wird. Um den Kniepunkt mit einer geringeren Anzahl von Sekundärwicklungen zu erreichen, muss daher der Magnetisierungsstrom erhöht werden, was die Genauigkeit bei dem niedrigeren Übersetzungsverhältnis verringert. Da die erzeugte Sekundärspannung bei gleichem Sekundärstrom abnimmt, ist der Lastwiderstand ${displaystyle R_{B}}$ auch abnehmen. Dies bedeutet, dass die Leistung des Stromwandlers auch in niedrigeren Wandlungsverhältnissen abnimmt. Ein Mehrverhältnis-CT mit halbem Primärstrom wird:

• die Anzahl der Sekundärwicklungen kann halbiert werden, um den gleichen Sekundärstrom zu erhalten
• der Wicklungswiderstand ${displaystyle R_{CT}}$ auch halbieren
• die Kniepunktspannung ${displaystyle E_{k}}$ auch halbieren
• der Magnetisierungsstrom ${displaystyle I_{m}}$ verdoppelt werden, und damit verdoppelt sich auch der Fehler
• die Leistung ist etwas weniger als die Hälfte

Normen für Stromwandler

Gemäß IEC

Ziel des TC38 der IEC ist es, alle Normen zu Prüftransformatoren der 60044-Familie mit einer Aufschlüsselung der allgemeinen Eigenschaften und der spezifischen Eigenschaften auf eine neue Serie 61869 zu übertragen.

• IEC 60044-6 Edition 1.0 (1992-03) TC/SC 38 Messwandler – Teil 6: Anforderungen an Schutzstromwandler für transientes Verhalten (zurückgezogen, aber nur teilweise in IEC 61869-2) aufgenommen
• IEC 60044-7 Edition 1.0 (1999-12) TC/SC 38 Messwandler – Teil 7: Elektronische Spannungswandler
• IEC 60044-8 Edition 1.0 (2002-07) TC/SC 38 Messwandler - Teil 8: Elektronische Stromwandler
• IEC 61869-1 Edition 1.0 (2007-10) TC/SC 38 Messwandler - Teil 1: Allgemeine Anforderungen
• IEC 61869-2 Edition 1.0 (2012-09) TC/SC 38 Messwandler – Teil 2: Zusätzliche Anforderungen für Stromwandler
• IEC 61869-3 Edition 1.0 (2011-07) TC/SC 38 Messwandler - Teil 3: Zusätzliche Anforderungen für induktive Spannungswandler
• IEC 61869-4 Edition 1.0 (2013-11) TC/SC 38 Messwandler – Teil 4: Zusätzliche Anforderungen für kombinierte Transformatoren
• IEC 61869-5 Edition 1.0 (2011-07) TC/SC 38 Messwandler – Teil 5: Zusätzliche Anforderungen für Kondensatorspannungswandler

Nach einigen anderen Standardorganisationen

• IEEE Std C57.13-1993: IEEE-Standardanforderungen für Messwandler
• Kanada CAN3-C13-M83: Messwandler
• Australien AS 1675 Stromwandler - Messung und Schutz
• British Standard BS3938 Spezifikationen für Stromwandler (aufgehoben und ersetzt durch IEC 60044-1)

Kalibrieren von Stromwandlern

Ein Stromwandler ist ein passives Element. Es stellt sich daher die Frage, ob dieses passive Element periodisch überprüft werden soll, also mit einer gewissen Regelmäßigkeit kalibriert werden soll.

Sowohl Schutz- als auch Messwandler sollen sekundärseitig einen messbaren Strom erzeugen. Insbesondere Messwandler müssen eine hohe Genauigkeit erfüllen, da sie häufig in Anlagen zur Abrechnung des Energieverbrauchs eingesetzt werden. Eine zu große Abweichung hat dann schwerwiegende Folgen, von denen die offensichtlichste finanzieller Natur ist.

Dies ist ein Grund dafür, dass Transformatoren eine bestimmte Genauigkeitsklasse erfüllen müssen und Kalibrierung (kalibrieren) erforderlich, bevor sie in Betrieb genommen werden. Einsatzbedingungen, Umgebungsbedingungen und/oder Anforderungen in einem Qualitätssystem bestimmen den nachfolgenden Rekalibrierungszeitraum.

Die Begriffe kalibrieren, kalibrieren und justieren führen oft zu Verwirrung. Also eine kleine Erklärung dazu.

Kalibrieren: Darunter verstehen wir die Feststellung des Fehlers/der falschen Angabe eines Instruments und dies wird gegen die Spezifikationen des Herstellers für dieses Instrument oder die vom Benutzer gestellten Anforderungen getestet.

Kalibrierung: ist in der Tat das gleiche. Dieser Begriff wird hauptsächlich für mechanische Messgeräte verwendet. Entspricht ein Instrument oder Medium nicht den Spezifikationen, wird es sofort so eingestellt, dass es wieder entspricht. Als bestes Beispiel können wir die Kalibrierung von Gewichten nennen. Wenn das Kilo nicht mehr als ein Kilo beträgt, wird dieses Gewicht wieder in die Spezifikationen gebracht, oft durch zusätzliches Gewicht.

einstellen: Wenn ein Gerät einen Wert außerhalb der zulässigen Grenzen anzeigt, stellen Sie ihn erneut so ein, dass der angezeigte Wert wieder den Spezifikationen des Herstellers oder Benutzers entspricht.

In dem Elektrotechnik der Begriff Kalibrierung wird seit Jahren nicht mehr verwendet und durch den Begriff Kalibrierung ersetzt. Im Volksmund existiert jedoch weiterhin der Begriff Kalibrierung.

Dann zurück zu Kalibrieren von Stromwandlern und jede Rekalibrierungsperiode. Als Benutzer eines Stromwandlers möchten Sie sicher sein, dass dieser eine bestimmte Genauigkeit erfüllt. Aus diesem Grund muss der Stromwandler vor dem Einbau kalibriert werden. Dies macht der Hersteller oft selbst und wird mit einem Kalibrier- oder Abnahmeprotokoll geliefert. Dies kann aber auch von einem externen Kalibrierlabor durchgeführt werden.Nun zurück zu Kalibrieren von Stromwandlern und jede Rekalibrierungsperiode. Als Benutzer eines Stromwandlers möchten Sie sicher sein, dass dieser eine bestimmte Genauigkeit erfüllt. Deshalb muss der Stromwandler vor dem Einbau kalibriert werden. Dies macht der Hersteller oft selbst und wird mit einem Kalibrier- oder Abnahmeprotokoll geliefert. Dies kann aber auch von einem externen Kalibrierlabor durchgeführt werden. Wenn der Trafo nachträglich spezifikationsgerecht installiert wird, kann wenig schief gehen. Vorausgesetzt natürlich, dass die richtigen Stromwandler verwendet und richtig belastet werden.

Wenn ein Stromwandler rückverfolgbar auf einen nationalen und/oder internationalen Standard kalibriert werden muss, muss sie von einem akkreditierten Kalibrierlabor kalibriert werden. Für die Niederlande ist dies ein Labor mit a RVA-Anerkennung (Anerkennung der Raad Vüber die einAkkreditierung). Diese Kalibrierung wird normalerweise wie im Internationalen Standard angegeben durchgeführt IEC 60044.

Der Anwender bestimmt somit, ob die verwendeten Stromwandler kalibriert sind. Wird diese gewählt, empfiehlt es sich, dies in einem Qualitätssystem festzuhalten. Es ist aber auch möglich, dass der Käufer von Stromwandlern dies in einem Qualitätssystem seines Unternehmens verlangt. Wenn ein Qualitätssystem vorhanden ist, muss auch ein Zeitraum für die Rekalibrierung angegeben werden.

Stromwandler, die Teil eines Qualitätssystems sind, werden in der Regel alle 5 Jahre kalibriert. Bei intensiver Nutzung von Transformatoren, bei denen sie auch mechanisch belastet werden, ist es ratsam und wünschenswert, diesen Kalibrierzeitraum auf 3 oder sogar 1 Jahr zu verkürzen.

Der Nutzer ist daher für diese Frist – die 1, 3, 5 oder 10 Jahre betragen kann, oder erst vor der Vermittlung – selbst verantwortlich, muss sie aber einmal einhalten. Die Neukalibrierung hängt daher von den Wünschen des Benutzers ab und darf gemäß dem Qualitätssystem durchgeführt werden.

Zur Erklärung: Der Einsatz von Transformatoren in einer Testumgebung und/oder im Labor erfordert oft mehr Aufmerksamkeit hinsichtlich der Qualität. Diese Übertrager werden oft unter den verschiedensten Umständen eingesetzt und haben auch mechanisch viel auszuhalten, werden in Messsysteme eingebaut etc.

Bei der Kalibrierung dieser Stromwandler treten manchmal Fragen auf, die auf die Qualität des verwendeten Stromwandlers, eine falsch gewählte Sekundärlast, mechanische Beschädigungen an dieser oder Fehler im Gesamtsystem, zu dem dieser Wandler gehört, zurückzuführen sind. Bei richtiger Verwendung der Stromwandler zeigt die Kalibrierung jedoch, dass die meisten Wandler immer noch hervorragend funktionieren.

Ermittlung des Übertragungsfehlers und des Eckenfehlers

Generell kann man sagen, dass das Übersetzungsverhältnis eines Stromwandlers nicht dem Nennumsatz entspricht, sondern teilweise davon abweicht. Diese Abweichung nennen wir Stromwandlerfehler, und der Trick für den Hersteller besteht darin, diesen Fehler in vorgegebenen Grenzen zu halten. Daher wird diese Grenze die Klasse eines Stromwandlers genannt.

Die Standard-Genauigkeitsklasse für Messwandler beträgt 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 3 oder 5% (siehe auch Punkt 4.1 Schutzstromwandler und 4.2 Messwandler). Damit hängen sowohl der maximale Übertragungsfehler (Verhältnisfehler) als auch der Winkelfehler (Phasenwinkelfehler) zusammen.

Wenn der zu messende Strom über einen größeren Lastbereich (Arbeitsbereich) mit ausreichender Genauigkeit verwendet werden kann, können Messwandler mit einer Genauigkeit von 0,2S und 0,5S gewählt werden. Bei diesen Transformatoren, z. B. der Klasse 0,2S, muss der Übertragungsfehler bei 20 % des Nennstroms noch der Klasse 0,2 entsprechen. (Siehe auch die Genauigkeitstabelle unter 4.2 Measure-CT'). In der Praxis zeigt sich, dass ein gut konstruierter Messumformer diese Anforderung in vollem Umfang erfüllt.

Die Kalibrierung von Stromwandlern erfolgt durch Vergleich mit einem Standardmesswandler mit vernachlässigbarem Übertragungs- und Winkelfehler. Der Vergleich erfolgt mittels einer Differenzmessung.

Prinzip der Differenzmessung

Ein Transformatorfehler kann in zwei Komponenten aufgeteilt werden, nämlich eine Komponente in Phase mit dem Primärstrom – den sogenannten Übertragungsfehler – und eine Komponente π/2 rad phasenverschoben mit dem Primärstrom; diese Komponente bestimmt den sogenannten Winkelfehler.

Der Fehler eines Stromwandlers wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt:

1. Die Belastung des Stromwandlers (${displaystyle Z_{B}}$)
2. Streuung und Widerstand der Sekundärwicklung des Stromwandlers (${displaystyle Z_{2}=R_{2} jX_{2}}$)
3. Die Abmessungen des Kerns: der Eisenquerschnitt (${displaystyle q_{E}}$) und der mittlere Weg, den die Kraftlinien im Kern zurücklegen (${displaystyle l_{E}}$)
4. Die Windungszahl der Sekundärwicklung (${displaystyle W_{2}}$)
5. Die Eckfrequenz ${Displaystil 2pi f(omega)}$
6. Das Permeabilität (μ) des Eisens des Kerns. Er ist eine Funktion des Magnetisierungsstroms, daher ändert sich der Fehler eines Stromwandlers in Abhängigkeit von der Last und dem Strom.

Der Fehler besteht somit aus einem Realteil und einem Imaginärteil, der einen Übertragungsfehler und einen Winkelfehler zur Folge hat und z. B. mit einer Stromwandler-Messbrücke (siehe Bild...), einem Normstromwandler und a . gemessen werden kann Nullanzeige Hier folgt eine kurze Beschreibung einer Stromwandler-Messbrücke, die nach dem Differenzialprinzip arbeitet. Dieses Prinzip gilt zwar immer noch, wird aber jetzt elektronisch eingestellt und gemessen.

Die Primärwicklung des Normstromwandlers (N) ist in Reihe mit der Primärwicklung des zu kalibrierenden Transformators (X) geschaltet. Dabei müssen natürlich der N-Transformator und der X-Transformator grundsätzlich die gleichen Übergänge aufweisen.

Die Sekundärwicklungen der N- und X-Übertrager sind so an die Messbrücke angeschlossen, dass die Differenz der Sekundärströme der N- und X-Übertrager durch den Widerstand ${displaystyle R_{d}}$ (bei falschem Anschluss einer Sekundärwicklung läuft die Summe der Sekundärströme weiter ${displaystyle R_{d}}$, das Amperemeter A_ich ist ein Indiz dafür). Die Spannung um ${displaystyle R_{d}}$ ist ein Maß für den Fehler des X-Transformators, wenn wir annehmen, dass der Fehler des N-Transformators vernachlässigbar klein ist.

Externer Link

• Internationale Elektrotechnische Kommission Willkommen bei der IEC - International Electrotechnical Commission

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