Kompensationsstromsensoren

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Unsere Sensoren sind nach IEC 61800-5-1 "Drehzahlvariable elektrische Antriebssysteme" ausgelegt. Sie erfüllen aber auch viele Anforderungen anderer Normen, wie z.B. EN 50178 „Ausrüstung von Starkstromanlagen mit elektronischen Betriebsmitteln“ oder EN 62109 "Sicherheit von Wechselrichtern zur Anwendung in Photovoltaikanlagen". Darüber hinaus sind unsere Standardtypen von Underwriters Laboratories nach UL508, "Industrial Control Equipment" zertifiziert. Die Kategorie ist NMTR2 (Component - Power Circuit and Motor - mounted Apparatus). VAC-Sensoren finden Sie in den Files E317483 und E169721.

Der zu messende Strom I_P erzeugt einen Fluss im weichmagnetischen Kern. Die Sensorelektronik erzeugt über den Kompensationsstrom I_S einen Fluss in entgegengesetzter Richtung und regelt die Summe der Flüsse auf Null. Dies geschieht mittels einer Magnetfeldsonde, die sich im Luftspalt des Kerns befindet. Bei Frequenzen oberhalb einiger kHz fungiert das magnetische System aus Primärwindung, Magnetkern und Sekundärwicklung unabhängig von der Elektronik als Stromtransformator. Der Kompensationsstrom entspricht in Größe und Form dem Primärstrom geteilt durch die Windungszahl der Sekundärwicklung. Über den Messwiderstand lässt sich daraus eine Spannung gewinnen. Die wesentlichen Vorteile der Kompensationsstromsensoren liegen in ihrer hohen Abbildungsgenauigkeit, sowie ihrer geringen Anstiegszeit und großen Bandbreite.

VAC Kompensationsstromsensoren mit magnetischer Sonde erreichen über den gesamten Anwendungstemperaturbereich eine höhere Genauigkeit als Kompensationsstromsensoren mit Hallelement als Sonde und haben einen minimalen Rauschanteil im Ausgangssignal.

Außer der Höhe hat auch die Form des zu messenden Stromes einen Einfluss auf die Verluste und somit die Erwärmung des Sensors. Bei den in der Leistungselektronik zu messenden Betriebsströmen handelt es sich in der Regel um Gleichströme oder Wechselströme bis zu höchstens einigen 100 Hz mit hoher Amplitude. Sie werden überlagert von den Taktströmen der Leistungshalbleiter, die sich im ein- bis zweistelligen kHz-Bereich bewegen und Oberwellen bis in den dreistelligen Bereich besitzen. Deren Amplitude ist deutlich niedriger. Unsere Stromsensoren sind für diese Art von Primärströmen ausgelegt. Wenn die Amplitude hoher Frequenzanteile allerdings dauerhaft wesentlich höher ist, kann es zu einer übermäßigen Erwärmung des Sensorkerns kommen. Die Erwärmung hängt darüber hinaus von der Lage des Primärleiters in der Sensoröffnung und der Lage des Rückleiters relativ zum Sensor ab

Unter sehr ungünstigen Umständen kann es zu einer Beeinflussung des Sensors durch Einstrahlung von Störsignalen kommen. Nieder- oder mittelfrequente Störungen werden durch magnetische Felder, z.B. von Leistungsdrosseln oder Trafos, hervorgerufen. Hochfrequente Störungen, meist im Bereich mehrerer 100 MHz, können direkt in den Sensor oder über Anschlussleitungen eingekoppelt werden. Ob eine mögliche hochfrequente Beeinflussbarkeit des Stromsensors praktische Konsequenzen für die Anwendung hat, hängt von deren Auslegung ab, z.B. der Abschirmwirkung des Gehäuses. Die VAC Stromsensoren der verschiedenen Baureihen werden sukzessive auf EMV-Verträglichkeit nach IEC 61000-4-3:2010 getestet. Zum aktuellen Stand der Überprüfungen bitten wir um Ihre Anfrage.

VAC Stromsensoren haben prinzipbedingt einen nicht vollständig unterdrückten Überrest des internen Taktsignals der Magnetsonde. Die Frequenz dieses Signals beträgt ca. 400 kHz. Es ist nullsymmetrisch und beeinflusst nicht die Messgenauigkeit, wenn über mindestens eine Periode integriert wird. Außerdem kann es mit einem einfachen Tiefpassfilter (Kondensator parallel zum Messwiderstand) weiter reduziert werden. Der in den Datenblättern ausgewiesene sogenannte „Offsetripple“ iOSS ist im eigentlichen Sinne kein Offset.

Wahlweise kann der Referenzanschluss V_Ref als Eingang oder als Ausgang verwendet werden. Dabei kann entweder die intern generierte Referenz als REF_OUT nach außen geführt, oder eine externe Referenz über REF_IN an den Sensor angeschlossen werden. Es wird empfohlen, die Ausgangspannung V_OUT differentiell gegen die am Ausgang REF_OUT angeschlossene präzise Referenzspannung auszuwerten und nicht gegen Masse. So können die niedrigen Offsetwerte des Stromsensors am besten genutzt werden.