Was ist ein Stromwandler?
A Stromwandler ist eine Art Messwandler, der zur Messung von Netzfrequenzströmen verwendet werden kann. Es wurde entwickelt, um den ferromagnetischen Effekt herkömmlicher elektromagnetischer Stromwandler zu vermeiden und deren Probleme wie lineare Sättigung, ferromagnetische Resonanz und Isolationsprobleme zu überwinden und so eine hohe Messgenauigkeit und einen guten Phasenfrequenzgang zu erreichen.
Es ist ein wichtiger Bestandteil des Mess- und Schutzsystems der elektrischen Energieversorgung. Seine Funktion besteht darin, einen großen Stromwert in einen kleineren lesbaren Wert umzuwandeln, um ihn sicher und einfach von Instrumenten und Schutzrelais verwenden zu können. Der primäre Stromleiter verläuft durch das Fenster oder den Kern eines Stromtransformators und erzeugt einen magnetischen Fluss, der eine Spannung an der Sekundärwicklung induziert. Diese Spannung ist proportional zum Strom, der durch den Primärstromleiter fließt, und kann mit einem parallel zum Sekundärleiter angeschlossenen Gerät gemessen werden.
Es gibt vier typische Arten von Stromtransformatoren: Fenster-, Buchsen-, Stab- und Wickelwandler. Bei den ersten beiden Typen verläuft der primäre Stromleiter durch ein Fenster oder eine Öffnung im Kern des Stromwandlers und wird von der Sekundärwicklung in eine Spannung umgewandelt. Die anderen beiden Typen haben einen Kern mit einer oder mehreren Windungen und die Primärwicklung kann entweder aus einer einzelnen Windung bestehen, die einmal durch die Öffnung im Kern verläuft (Fenster- oder Buchsentyp), oder sie kann eine Sekundärwicklung mit zwei oder mehr Windungen haben , zusammen mit der Primärwicklung (Stab- oder Wickelwicklung) auf den Kern gewickelt.
Die Genauigkeitsklasse eines Stromwandlers definiert die zulässige Abweichung des Sekundärstroms vom berechneten Wert. Diese wird üblicherweise in Mess- und Schutzgenauigkeitsklassen eingeteilt. Die Messgenauigkeitsklasse umfasst die Fehlergrenzen sowohl für das Wandlerverhältnis als auch für die Phasendifferenz, während die Schutzgenauigkeitsklasse nicht die Grenze für Phasenwinkelverschiebungen zwischen Primär- und Sekundärstrom umfasst.
Unabhängig vom Stromwandlertyp oder der Genauigkeitsklasse sollten die Primärleitung und die Sekundärleitungen immer mit der richtigen Polarität angeschlossen werden. Dies liegt daran, dass die Polarität eines Stromwandlers bestimmt, ob die Primärleitung und die Sekundärleitung an denselben oder an verschiedene Punkte im Stromkreis angeschlossen sind. Wenn die Primärleitung und die Sekundärleitung in entgegengesetzter Richtung angeschlossen sind, kann dies zu schweren Schäden am Stromkreis oder am überwachten Instrument führen.
Während des Entwurfsprozesses können wir die Leistung des Stromwandlers hinsichtlich seines Verhältnisfehlers und der Phasenlage analysieren, indem wir die Ausgangsspannung mit einem Oszilloskop aufzeichnen. Wir können die resultierende Wellenform auch mit der Referenzspannung eines tatsächlichen Instruments vergleichen, um die Kalibrierung des entworfenen Stromwandlers zu überprüfen. Darüber hinaus wird das Wechselstromsignal des programmgesteuerten Wandlers an die Primär- und Sekundärleitungen des entworfenen Stromwandlers angelegt und seine Amplitude und Phase aufgezeichnet, um experimentelle Daten zum Vergleich zu erhalten. Der resultierende Verhältnisfehler und die Phasendifferenz liegen innerhalb akzeptabler Grenzen.
