In Stromversorgungssystemen müssen Messgeräte wie Stromzähler in der Regel über Stromwandler an Stromkreise mit hoher Spannung oder hohem Strom angeschlossen werden. Üblicherweise sind die Schnittstellenparameter der Stromzähler und der Nennsekundärstrom der zugehörigen Stromwandler auf 5 A oder 1 A ausgelegt. Dieser Artikel erläutert die Gründe für diesen Standard und erklärt anhand gängiger Kennzeichnungen auf Stromzählern, wie Sie den passenden Stromwandler auswählen.
Die vom Zähler unterstützten Stromwandlerparameter sind üblicherweise auf dem Gerät angegeben, beispielsweise 0.25-5(6)A, 0.015-1.5(6)A, 0.25-5(80)A oder 0.25-5(100)A. Diese Angaben kennzeichnen den Betriebsbereich und die technischen Anforderungen beim Anschluss eines externen Stromwandlers. Sie beschreiben den Betriebsbereich und die technischen Anforderungen des Zählers bei Anschluss eines externen Stromwandlers:
Am Beispiel von 0.015-1.5(6)A:
* Anlaufstrom (0.015): der Mindeststrom von 15 mA, den der Zähler genau messen kann.
* Basisstrom Ib(1.5): Der Nennstrom des Stromzählers beträgt 1,5 A. Bei diesem Strom kann die Genauigkeitsklasse des Zählers eingehalten werden.
* Höchststrom Imax(6): der maximale Strom von 6 A, den der Zähler dauerhaft und sicher ohne Beschädigung führen kann. Dies ist in der Norm IEC/EN 62053 für Stromzähler geregelt.
Bei der Auswahl eines passenden Stromwandlers sind zwei Grundsätze zu beachten: Der Sekundärstrom muss zum Zähler passen, und der Primärstrom muss richtig bemessen sein.
Der Nennsekundärstrom des Stromwandlers muss zum Basisstrom Ib des Stromzählers passen.
– Für Zähler mit den Angaben 0.25-5(6)A, 0.25-5(80)A oder 0.25-5(100)A benötigen Sie einen Stromwandler mit 5 A Nennsekundärstrom.
– Für Stromzähler mit der Angabe 0.015-1.5(6)A benötigen Sie einen Stromwandler mit 1,5 A Nennsekundärstrom. Solche Geräte kommen nur in bestimmten Anwendungen vor, da ihr Basisstrom vom üblichen Standard von 5 A oder 1 A abweicht.
Der Nennprimärstrom des Stromwandlers, aus dem sich das Übersetzungsverhältnis ergibt (z. B. 100/5A, 500/5A oder 100/1A), sollte entsprechend dem Laststrom im tatsächlichen Primärkreis gewählt werden. Im Normalbetrieb sollte der tatsächliche Laststrom möglichst nahe am Nennprimärstrom des Stromwandlers liegen. Nach IEC/EN 61869 wird die angegebene Genauigkeit auch beim 1,2-Fachen des Nennprimärstroms eingehalten. So lässt sich eine hohe Messgenauigkeit sicherstellen.
Für Stromzähler mit der Angabe 0.015-1.5(6)A ist daher ein Stromwandler mit einem Nennausgangsstrom von 1 A die beste Wahl.
Wenn Sie kleine Ströme messen möchten und keine hohen Anforderungen an Messgenauigkeit und Messbereich stellen, können Sie auch einen Stromwandler mit einem Nennausgangsstrom von 100 mA wählen.
Zurück zur Ausgangsfrage: Warum verwendet die Branche bei Stromwandlern überwiegend 5 A oder 1 A als Standard für den Sekundärstrom? Die Gründe liegen im Zusammenspiel von Leistungsanforderungen, Standardisierung und Sicherheit:
Leistungsanforderungen und historische Gründe
Frühe elektromechanische Stromzähler und Schutzrelais benötigten eine gewisse elektrische Leistung, um ihre mechanischen Bauteile zu betätigen. Ein Strom von 5 A lieferte ein ausreichend starkes Signal und genügend Leistung für einen zuverlässigen und genauen Betrieb. Stromsignale im Milliamperebereich sind dafür zu schwach, störanfällig und können ältere Geräte nicht antreiben.
Standardisierung und weltweite Austauschbarkeit
5 A haben sich weltweit als Standard in der Energietechnik etabliert. Dadurch lassen sich Geräte verschiedener Hersteller und Länder leichter miteinander kombinieren und austauschen, was Planung, Fertigung und Wartung von Anlagen erheblich vereinfacht.
Abwägung zwischen Sicherheit und Wirtschaftlichkeit
Eine zentrale Sicherheitsaufgabe des Stromwandlers besteht darin, Stromkreise mit hoher Spannung und hohem Strom von Niederspannungs-Messkreisen zu trennen. Der vergleichsweise geringe Sekundärstrom von 5 A verringert das Betriebsrisiko. Zugleich bieten 5 A einen guten Kompromiss zwischen Verkabelungskosten, erforderlichem Leiterquerschnitt und Leistungsverlusten. Bei langen Leitungswegen wird der 1-A-Standard verwendet, um die Leitungsverluste weiter zu senken: Bei gleichem Leitungswiderstand betragen sie mit 1 A nur 4 % der Verluste bei 5 A.
Zusammenfassend ist die Wahl von 5 A oder 1 A als Standard-Sekundärstrom für Stromwandler das Ergebnis technischer Praxis, die Leistung, Kosten, Kompatibilität mit älteren Geräten und Betriebssicherheit berücksichtigt.
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