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Wissenswertes zu Stromwandlern

Stromwandler kommen dann zum Einsatz, wenn hohe Ströme zu messen sind. Diese werden zu kleineren Strömen transformiert und können für Messzwecke oder zum Auslösen von Schutzeinrichtungen verwendet werden. Stromwandler finden sich in Stromzählern, Leistungsmessern sowie Fehlerstromschutzeinrichtungen in Stromverteilungen, Schaltgeräten und Bedienpulten wieder. Wie Stromwandler funktionieren und was beim Einsatz zu beachten ist, erfahren Sie hier.

Was ist ein Stromwandler?

Ein Stromwandler ist ein Transformator, der hohe Ströme zu kleineren transformiert. Dabei funktioniert er nach demselben Prinzip wie ein Spannungswandler.

Er besteht aus einem Kern mit magnetisierbarem Material wie Eisen. Durch den Kern wird der Leiter mit dem hohen Strom gelegt, oder aber dieser wird um den Kern gewickelt. Diese Wicklung wird als Primärwicklung bezeichnet. Ausgangsseitig befinden sich Sekundärwicklungen. Diese haben viel mehr Wicklungen als die Eingangsseite.

Nach dem Transformatorprinzip gibt der Stromwandler nun als Ausgangssignal einen Sekundärstrom im Bereich von Milliampere bis zu wenigen Ampere aus. Der geringe Strom kann nun genutzt werden um, Messungen durchzuführen oder Schutzeinrichtungen zu speisen. So können Stromwandler für Stromzähler oder Leistungsmesser eingesetzt werden.

Ebenfalls kann der herabgesetzte Strom an ein Schutzrelais oder Steuergerät geleitet werden, welche eine Anlage bei zu hohen Strömen abschalten. Da Transformatoren nur Wechselstrom beziehungsweise Wechselspannung wandeln können, sind sie im Gleichstromnetz nicht zu verwenden. Dasselbe gilt auch für Spannungswandler.

Stromwandler werden auch als Niederspannungs-Stromwandler bezeichnet, da die zulässige Spannung unter 720 Volt liegt und diese im Bereich der Niederspannung liegt.

Welche Bauarten gibt es?

Aufsteck-Stromwandler

Diese Geräte besitzen eine Fensteröffnung, durch die der zu messende Leiter geführt wird. Da beim Einbau der Primärleiter unterbrochen werden muss, kommt diese Bauform überwiegend bei der Neuinstallation von elektrischen Anlagen zum Einsatz. Die Montage ist für Leiter sowie Stromschienen möglich.

 


Kabelumbau-Stromwandler

Kabelumbau-Stromwandler verfügen über teilbare Kernhälften und kommen meist dann zum Einsatz, wenn eine Unterbrechung des Strompfades nicht ohne größeren Aufwand möglich ist. Der Stromwandler wird um den Leiter herumgelegt. So ist ein unkompliziertes Nachrüsten möglich und der Wandler lässt sich auch einfach wieder entfernen.

Mehrpolige Stromwandler

Mehrpolige Stromwandler (auch mehrphasig genannt) verfügen über zusätzliche oder erweiterte Öffnungen. Dadurch können mehrere Leiter durch jeweils ein Ringkerninnenloch (Leiterdurchführung) gesteckt werden. Diese Wandler summieren den Strom der Leiter, was für Differenzstrommessungen und Sicherheitseinrichtungen vorteilhaft ist.

Wickel-Stromwandler

Wickel-Stromwandler haben auf beiden Seiten Anschlüsse und werden bei kleinen Stromstärken (kleiner als 20 A) verwendet.

Installation und Auswahl eines Stromwandlers

Vor der Installation muss die Anlage spannungsfrei geschalten werden und gegen Wiedereinschalten gesichert sein. Da bei Einsatz von Stromwandlern sehr hohe und damit lebensgefährliche Ströme fließen, ist es erforderlich, dass nur Elektrofachkräfte die Installation vornehmen.

Stromwandler besitzen unterschiedliche Anschlussarten auf der Sekundärseite. Neben Bauarten mit einem Kabelanschluss und Schraubanschluss gibt es auch Stromwandler, die mittels Federzugklemmen, Schraubklemmen oder Steckklemmen anzuschließen sind. Welche Anschlussart am besten geeignet ist, hängt von der Anwendung ab: Müssen Messgeräte oder Messleitung oft an- oder abgeklemmt werden, so eignen sich Federzug- und Steckklemmen. Bei festem Anschluss an Sicherheitseinrichtungen bieten sich Schraubanschlüsse an.

Der Sekundärkreis des Stromwandlers sollte auf keinen Fall offen sein, wenn an der Primärseite noch Strom fließt. Bei diesem Betriebszustand entstehen an den Sekundärklemmen hohe Spannungen durch Induktion. Damit stellt der Stromwandler eine Spannungsquelle dar und ist daher ein Risiko für Personen sowie die Funktionssicherheit des Gerätes. Daher muss immer eine Last am Wandler anliegen – oder er muss kurzgeschlossen werden.

Stromwandler verfügen über eine oder mehrere Fensteröffnungen (mehrpolige Stromwandler). Diese sind kreisrund, quadratisch, oft auch kombiniert und werden auch als Leiterdurchführung bezeichnet. Übliche Größen liegen zwischen 18 mm und 50 mm. Welche Größe die Fensteröffnung haben sollte, hängt vom gegebenen Durchmesser des elektrischen Leiters beziehungsweise den Abmessungen der Stromschiene ab. Im Zweifelsfall finden sich konkrete Daten zum Anschluss im Datenblatt des Herstellers.

Für genaue Messungen ist die Genauigkeitsklasse des Stromwandlers wichtig. Die Klasse gibt den prozentualen Fehler an. So hat beispielsweise die Klasse 0,5 einen maximal zulässigen Fehler von 0,5 Prozent. Dabei beziehen sich die Werte auf 100 bis 120 Prozent des primären Bemessungsstroms. Ist der fließende Strom deutlich kleiner als der Primärstrom, so führt dies zu einer großen Messunsicherheit und ist damit zu vermeiden. Der Bemessungsstrom wird oft als Eingangsstrom primärseitig und sekundärseitig als Ausgangsstrom bezeichnet oder als Verhältnis angegeben. Der Nennstrom gibt den Wechselstrom an, der dauerhaft anliegen darf und ist meist gleich dem Bemessungsstrom angegeben.

Die meisten Stromwandler verfügen über nur eine Primärwindung, die den Leiter durch den Wandler darstellt. Dabei gilt: Umso mehr Sekundärwicklungen, desto kleiner der Sekundärstrom. Die genauen Verhältnisse lassen sich aus dem Datenblatt entnehmen, welches oft auch Wertepaare in Tabellen zur Verfügung stellt.

Die Preise für die herkömmliche Wandler liegen in der Regel bei etwa 100 Euro. Spezielle Stromwandler können mehrere Hundert Euro kosten. Dabei handelt es sich dann um Geräte, die für sehr hohe Ströme (bis zu 5000 bis 6000 A) und hohe Leistungen (70 Voltampere – VA) ausgelegt sind.

Fazit

Welche Stromwandler eingesetzt werden können, hängt im Wesentlichen vom jeweiligen Anwendungsszenario ab: Bei der Neuinstallation einer elektrischen Anlage kommen häufig Aufsteck-Stromwandler zum Einsatz. Beim Nachrüsten werden Kabelumbau-Stromwandler mit teilbaren Kernhälften verwendet.

Entscheidend für die Auslegung ist die primärseitige Stromstärke, elektrische Eigenschaften der sekundärseitig angeschlossenen Messgeräte oder Bauteile sowie Genauigkeitsklassen. Des Weiteren sollte vor dem Kauf überprüft werden, ob die Größe der Fensteröffnung ausreichende Abmaße für den Leiter oder die Schiene hat.

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