Wechselstromwandler - Allgemeines

Stromwandler sind elektrische Betriebsmittel, die größere primäre Ströme in gleichartige kleinere sekundäre Ströme, ggf. auch Spannungen, galvanisch getrennt umwandeln. Hierbei gibt es eine Vielzahl von Modifizierungen, wobei eine Einteilung in passive Stromwandler ohne und aktive Stromwandler mit Hilfsspannungsversorgung die Übersicht erleichtert. Gegenüber der direkten unisolierten Strommessung über einen Shunt, bietet der Einsatz von Stromwandlern folgende wesentliche Vorteile:

  • Galvanische Trennung zwischen Messkreis und Messgerät
  • Minimale Belastung und Verfälschung des zu messenden Stromes
  • Geringe Verlustleistungen auch bei hohen Primärströmen
  • Die hohe Überlastfähigkeit ermöglicht den Einsatz auch für Schutzmessungen
  • Die Energieversorgung von elektronischen Auswertungsschaltungen kann oft aus dem transformierten Primärstrom entnommen werden

  • Ein Stromwandler für Wechselstrom ist ein Spezialtransformator, der in der einfachsten Ausführung aus zwei galvanisch getrennten Wicklungen besteht. Diese Wicklungen sind über einen Kern, z.B. aus Eisen, magnetisch gekoppelt.

    Wechselstromwandler

    Der Wandler ist ein quasi kurzgeschlossener Transformator kleiner Leistung (linkes Bild), der immer mit ausgangsseitiger Bürde oder im Kurzschluss betrieben werden muss. Ein „offener“ Sekundärkreis kann zu Überspannungen und zur Zerstörung führen. Im Normalbetrieb ist der Stromwandler spannungsmäßig nur sehr gering belastet und der magnetische Fluss im Kern ist ebenfalls niedrig. Die Primärwicklung besteht häufig nur aus einer einzigen Windung (rechtes Bild), einem durch den Kern geführten Leiter, während die Sekundärwicklung mit ihrer hohen Windungszahl die Übersetzung bestimmt. Die Nenn-Übersetzung ist das Verhältnis des Primär-Nennstromes zum Sekundär-Nennstrom und ist in diesem Fall gleich der Windungszahl N der Sekundärwicklung. Die jeweilige mechanische Konstruktion der Wechselstrom-Stromwandler ist abhängig von der Spannungsebene und ermöglicht den Einsatz auf Leiterplatten innerhalb von Mess- und Schutzgeräten in sehr kompakten Bauformen und mit amorphen/nanokristallinen Kernen. Die Verwendung in der Hoch- & Mittelspannungsebene oder der Einsatz auf Stromschienen in Niederspannungsschaltanlagen oder als Stromgeber für mobile Energiemonitore zur Erfassung des selektiven Verbrauchs sind weitere Anwendungsbereiche.