Was ist ein Stromwandler?
Allgemein gesprochen ist der „Stromwandler“, manchmal auch „Stromsensor“ genannt, ein Gerät zur Messung des durch einen Stromkreis fließenden elektrischen Stroms. Er wandelt den zu messenden Strom, auch Primärstrom genannt, entweder Wechselstrom oder Gleichstrom, in ein Signal um, das von der Steuerplatine oder Instrumenten gemessen werden kann, das auch Sekundärsignal genannt wird und dieses Signal kann Strom, Spannung oder sogar ein digitales Signal sein. Diese Stromwandler spielen eine kritische Rolle in verschiedenen Branchen und Anwendungen, wie z. B. Leistungselektronik, Stromverteilung, erneuerbare Energien, medizinische Geräte, elektrische Kalibrierung, Elektrofahrzeuge und industrielle Automatisierung usw.
Sehen Sie hier unsere Reihe von Stromwandlern:
- AIT Hochpräzise Stromwandler
- DIT High Precision Digital Current Transducers
- Industrielle Stromwandler von IIT
- RIT-Leckstromwandler
- HIT Hall Effect Substituting Current Transducers
- Hochstromwandler
- CIT-Präzisionsstromwandler mit geteiltem Kern
- CAFR-Präzisions-PCB-Stromsensoren
- BMS Automotive-Stromsensoren
Was macht ein Stromwandler (SW)?
Ein Stromwandler ist ein elektrisches Gerät, das einen elektrischen Strom zu Mess- oder Steuerzwecken misst oder umwandelt. Ein Stromwandler führt Folgendes aus:
Strommessung: Die Hauptaufgabe eines Stromwandlers besteht darin, die Stärke eines elektrischen Stroms, der durch einen Leiter fließt, genau zu messen. Dieser Strom kann entweder Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) sein.
Isolierung: Die elektrische Isolierung wird häufig durch Stromwandler zwischen dem Eingangsstrom und dem Ausgangssignal bereitgestellt. Diese Isolierung ist entscheidend für die Sicherheit und zur Verhinderung von Störungen zwischen verschiedenen Komponenten eines elektrischen Systems.
Signalumwandlung: Stromwandler wandeln häufig den gemessenen Strom in ein proportionales Ausgangssignal um, das typischerweise in Form von Spannung oder Strom vorliegt. Diese Umwandlung erleichtert die Kommunikation mit anderen elektronischen Geräten wie Mikrocontrollern, SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen) und Datenerfassungssystemen.
Verstärkung: Einige aktuelle Stromwandler können das Stromsignal verstärken, um eine stärkere und leicht messbare Ausgabe zu erzeugen. In bestimmten Anwendungen kann diese Verstärkung die Genauigkeit der Strommessung verbessern. Der RIT-Leckstromsensor kann den Strom in Mini-Ampere in eine Spannung von 1 oder 2 V umwandeln, die vom PLC oder Mikrocontrollern gemessen werden kann.
Stromwandler können verschiedene Ausgangsarten haben, wie z. B. Spannungsausgang (z. B. Stromwandler mit 0-10V-Ausgang), Stromausgang, Frequenzausgang oder digitale Kommunikationsprotokolle (z. B. 4-20 mA Stromwandler oder Modbus). Der verwendete Ausgangstyp wird durch die spezifischen Anwendungsanforderungen bestimmt.
Genauigkeit und Empfindlichkeit: Stromwandler sind so konstruiert, dass sie innerhalb eines bestimmten Bereichs präzise Messungen liefern. Um den gewünschten Strombereich abzudecken, verfügen sie häufig über einstellbare Empfindlichkeits- oder Verstärkungseinstellungen.
Hangzhi-Stromwandler enthalten Schutzmechanismen zur Abwehr von Überstromsituationen und anderen elektrischen Problemen.
Was ist ein Gleichstromwandler oder DCCT?
Ein Gleichstrom-Messwandler, auch bezeichnet als Gleichstrom-Sensor, Gleichstrom-Umformer oder DCCT, ist ein elektrisches Gerät, das speziell entwickelt wurde, um Gleichstromsignale zu messen und in proportionale Ausgangssignale umzuwandeln. Diese Ausgänge werden üblicherweise als Spannung, Strom oder digitale Daten ausgegeben.
Der Hauptzweck eines Gleichstrom-Messwandlers besteht darin, eine präzise und isolierte Darstellung des gemessenen Gleichstroms zu liefern. Die Erzielung dieses Ergebnisses wird durch die Integration verschiedener Erfassungsvorrichtungen wie Fluxgate- oder Hall-Sensoren, Signalaufbereitungsschaltungen und Ausgangsschnittstellen ermöglicht. Die Hauptfunktion des Sensorelements besteht darin, Gleichstrom (DC) zu erfassen und in ein quantifizierbares Signal umzuwandeln. Dieses Signal wird anschließend von der Signalaufbereitungsschaltung verarbeitet und angepasst. Die erhaltene Ausgabe ist eine treue Darstellung des Eingangsstroms, ist jedoch so formatiert, dass sie mit anderen Geräten oder Systemen für eine nahtlose Integration kompatibel ist.
Was ist ein Wechselstromsensor?
Ein AC-Stromwandler, auch bekannt als AC-Stromsensor oder AC-Stromumformer, ist eine Vorrichtung, die ein Ausgangssignal erzeugt, das die Größe und die Eigenschaften des Wechselstroms, der durch einen Leiter fließt, wie Frequenz und Phasenwinkel, genau darstellt. Das resultierende Ausgangssignal wird üblicherweise als Spannungssignal, Stromsignal oder Digitalsignal manifestiert, abhängig von der spezifischen Konfiguration und den Anforderungen des Wandlers.
Es werden mehrere Strategien eingesetzt, um diese Umwandlung zu erreichen: Fluxgate-, elektromagnetische und optische Methoden. Der Erfassungsmechanismus ist dafür verantwortlich, das magnetische oder elektromagnetische Feld zu erfassen, das durch den Wechselstrom (AC) erzeugt wird. Anschließend werden diese erfassten Informationen mithilfe interner Elektronik in ein proportionales Ausgangssignal umgewandelt. AC-Stromwandler spielen eine entscheidende Rolle in einer Vielzahl von Anwendungen, die eine präzise Messung und Umwandlung von Wechselströmen erfordern.
Wechselstrommesswandler sind in verschiedenen Bereichen, einschließlich Stromverteilung, Energiemanagement, Motorsteuerung und Industrieautomatisierung, von größter Bedeutung, um durch präzise Überwachung von Wechselströmen die Effizienz, Sicherheit und den optimalen Betrieb verschiedener elektrischer Systeme zu gewährleisten.
Wie funktioniert ein Stromwandler? und Das Prinzip des Stromwandlers
Zeitgenössische Wandler arbeiten durch die Umwandlung des primären elektrischen Stroms, der durch einen Leiter fließt, in ein quantifizierbares sekundäres Ausgangssignal. Das Arbeitsprinzip von Stromwandlern kann je nach spezifischem Wandlertyp variieren. Nachfolgend werden die grundlegenden Arbeitsprinzipien mehrerer verbreiteter Stromwandlertypen erläutert:
Fluxgate-Stromwandler
Fluxgate-Wandler verwenden einen Kern aus einem Material mit Hystereseeigenschaften. Der magnetische Zustand des Kerns ändert sich in Abhängigkeit vom Eingangsstrom. Die magnetische Fluktuation wird erfasst und quantifiziert, was zu einem Ausgangssignal führt, das proportional zum Eingangsstrom ist.
Erfahren Sie mehr über das detaillierte Funktionsprinzip von Fluxgate-Stromsensorenund den Hangzhi Fluxgate-Stromsensor und Tester-Katalog.
Hall-Effekt-Stromwandler
Diese Wandler nutzen das Hall-Effekt-Phänomen, bei dem eine Spannungsdifferenz über einem Leiter als Reaktion auf ein magnetisches Feld erzeugt wird, das senkrecht zur Stromflussrichtung angelegt wird. Der Hall-Sensor, wenn er in der Nähe des Leiters positioniert ist, kann die Spannungsdifferenz erfassen, die direkt proportional zum Strom ist. Der Wandler dient dazu, das Spannungssignal zu verstärken und zu konditionieren, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, das den Eingangsstrom genau widerspiegelt.
Erfahren Sie mehr über Hall-Effekt-Stromwandler und die Unterschiede zwischen fluxgate current transducers and hall effect current transducers.
Obwohl Hall-Effekt-Stromwandler die beliebtesten für die Stromerfassung in der Industrie sind, ersetzt eine Art kostengünstiger Fluxgate-Stromsensor einige der Hall-Effekt-Stromsensoren für eine bessere Genauigkeit und Linearität, aber bei ähnlichen Kosten. Erfahren Sie mehr über Hangzhi HIT Hall-Effekt-Substitutionsstromwandler.
Rogowski-Spulenwandler
Rogowski-Spulenwandler bestehen aus einer gewickelten, flexiblen Leiterspule, die um den Zielleiter geschlungen ist. Wenn ein elektrischer Strom durch einen Leiter fließt, erzeugt er eine elektromotorische Kraft über die Spule, die direkt proportional zur Änderungsrate des Stroms ist. Die induzierte Spannung wird in Bezug auf die Zeit integriert, um den genauen Wert des Stroms zu ermitteln.
Stromwandler (TW)
Stromwandler (CT) bestehen aus einer Primärwicklung, die in Reihe mit dem stromführenden Leiter geschaltet ist, sowie einer Sekundärwicklung. Das Magnetfeld im Kern wird hauptsächlich von der Primärwicklung erzeugt, was zur anschließenden Induktion eines Stroms in der Sekundärwicklung führt. Das Verhältnis zwischen dem Sekundärstrom und dem Primärstrom ist ein Proportionalverhältnis, wobei Ersterer oft in seiner Größe auf ein Niveau reduziert wird, das bequem gemessen werden kann.
Erfahren Sie mehr über current transducer vs current transformers.
Wie man Stromwandler und Geräte auswählt
Der Prozess der Auswahl des geeigneten Stromsensors erfordert die sorgfältige Bewertung verschiedener entscheidender Variablen, um sicherzustellen, dass der Sensor den spezifischen Anforderungen der gegebenen Anwendung angemessen entspricht. Nachstehend wird ein umfassender sequenzieller Rahmen vorgestellt, der den Entscheidungsprozess erleichtern soll, um den Benutzern eine optimale Wahl zu ermöglichen.
Art des Stroms
Stellen Sie fest, ob Sie Wechselstrom oder Gleichstrom messen müssen. Dies wird Ihre Auswahl auf Wechselstromwandler oder Gleichstromwandler eingrenzen.
Nowadays, fluxgate current transducer or hall effect current transducers can measure both DC and AC current. However, current transformer can only measure AC current, but cannot measure DC current.
Aktueller Bereich
Definieren Sie die minimalen und maximalen Stromstärken, die Sie zu messen erwarten. Normalerweise müssen wir eine technische Reserve von etwa 10 % bis 20 % des tatsächlichen Primärstroms der Messung und des Nennbereichs des Stromsensors oder Stromprüfgeräts einplanen. Normalerweise sind Stromsensoren mit einem Gleichstrombereich gekennzeichnet. Wenn es sich bei der Messung um Wechselstrom handelt, sollte der Nennbereich mit 0,707 berechnet werden. Beispiel: Ein Stromsensor mit einem maximalen Gleichstrombereich von 1000 A kann nur 707 A Wechselstrom messen.
Heutzutage können Stromwandler mit einem Fehlerstromwandler bis zu über 10.000 A und bis hinab zu 10 mA messen.
Genauigkeitsanforderungen
Identifizieren Sie die erforderliche Genauigkeitsstufe für Ihre Messungen. Verschiedene Messaufnehmer bieten unterschiedliche Genauigkeitsgrade. Stellen Sie sicher, dass die Genauigkeitsspezifikationen des gewählten Messaufnehmers Ihren Anforderungen entsprechen.
Dies ist ein weiterer wichtiger Parameter, den Sie berücksichtigen müssen, da die Genauigkeit der Strommessung für das an die Steuerung zurückzusendende Signal entscheidend ist, insbesondere für Hochpräzisionsgeräte wie MRT und hochpräzise Netzteile oder Testgeräte.
Allerdings ist es uns dank der Multi-Point-Closed-Loop-Nullfluss-Sensortechnik möglich, die Hochpräzisions-Strommessvorrichtung auf ein akzeptables Niveau zu bringen.
AIT Hochpräzisions-Stromsensor kann Ströme bis zu 12000 A Gleichstrom mit einer Genauigkeit von 10 ppm messen.
Industrieller Stromwandler kann Ströme bis zu 6000A Gleichstrom mit einer Genauigkeit von 0,02% messen;
Der HIT-Nullfluss-Gate-Hall-Effekt-Stromwandler bietet extrem niedrige Kosten bei einer Genauigkeit von 0,05 %. Er ist ein hervorragender Ersatz für herkömmliche Hall-Effekt-Stromwandler, deren Genauigkeit üblicherweise zwischen 0,5 % und 2 % liegt und der ähnliche Kosten aufweist.
Ausgangssignal
Der Ausgangstyp ist ein weiterer Aspekt, der bei der Auswahl von Stromwandlern zu berücksichtigen ist, da es in der Regel schwieriger ist, die nachgeschaltete Ausrüstung zu ändern, hauptsächlich die analogen Eingangskarten oder den Controller. Daher ist es einfacher, den richtigen Signalausgangstyp für Ihren Controller oder Ihre analogen Eingangskarten auszuwählen.
Um den meisten Anwendungsanforderungen gerecht zu werden, bieten die meisten Hersteller von Stromwandlern die folgenden verfügbaren Ausgangssignaltypen an:
Analogsignal
Aktuelles Signal:
Standard 4-20mA-Signal für analoge Eingangsmodule von SPS
Nicht standardisiertes Stromsignal, für Leistungsanalysatoren oder Multimeter, usw.
Spannungssignal
Ausgangsstromsensor ±10V oder 0-10V, zum Beispiel AIT1000-10V
Digitales Signal
Einige digitale Stromsensoren können die gemessenen Werte auch über RS232/485 ausgeben, wodurch der gemessene Strom einfacher an die Steuerung oder den Server übertragen werden kann.
Echtzeitanzeige
Die meisten derzeitigen Stromtester, insbesondere tragbare Gleichstromtester, bieten keine hochpräzisen Messungen. Dank der Null-Fluxgate-Technologie gibt es einen hochpräzisen Stromtester und elektrischen Standardtester, der bis zu 1500A Gleichstrom mit einer Genauigkeit von 0,02 % und Echtzeitanzeige messen kann. Diese Tester werden weitgehend in elektrischen Kalibrierungslaboren und industriellen Anwendungen eingesetzt, insbesondere viele EV-Batteriehersteller verwenden hochpräzise Stromtester zur Kalibrierung von Batterieentladetestgeräten.
Isolationsanforderungen
Bewerten Sie die Notwendigkeit der Implementierung einer galvanischen Trennung zwischen Primär- und Sekundärseite in Ihrer spezifischen Anwendung. Die Gewährleistung von Sicherheit und die Vermeidung von Erdungsschleifen sind in diesem Zusammenhang von großer Bedeutung.
Frequenzbereich oder Bandbreite
Bei der Arbeit mit Wechselstrom (AC) oder Impulsstrom ist es wichtig, den Frequenzbereich zu berücksichtigen, der für Ihre spezifische Anwendung gilt. Beste Wandler können eine eingeschränkte Bandbreite aufweisen, daher ist es ratsam, einen Wandler auszuwählen, der den gewünschten Frequenzbereich effektiv abdecken kann.
Umweltbedingungen
Umgebungsbedingungen umfassen verschiedene Aspekte, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Temperatur, Luftfeuchtigkeit und das Vorhandensein von Staub oder korrosiven Verbindungen. Wählen Sie einen Wandler aus, der in der Lage ist, den für Ihre spezifische Anwendung relevanten Umgebungsbedingungen standzuhalten.
Installationsmethode & Physikalische Größe
Installationsmethode: Der erste Schritt im Installationsprozess besteht darin, das geeignete Design für die Anwendung zu bestimmen, wie zum Beispiel ein split-core - oder geschlossenes Schleifendesign oder ob es sich um eine Schienenmontage, Leiterplattenmontage usw. handelt. Zudem ist es notwendig zu prüfen, ob ein Wandler erforderlich ist, der um den Leiter geklemmt wird. Wählen Sie eine Methode, die für den Implementierungsprozess pragmatisch ist.
Die Abmessungen sind ebenfalls kritisch zu berücksichtigen, und der Kunde kann normalerweise eine STP-Datei erhalten, um das aktuelle Transduktormodell in sein übergeordnetes Gerätedesignmodell zu integrieren, um herauszufinden, ob genügend Platz vorhanden ist oder die Öffnung groß genug ist, damit der Leiter durchpassen kann.
Haushaltsüberlegungen
Bitte klären Sie das für den Erwerb des Sensors zugewiesene Budget ab. Um die optimale Lösung in Bezug auf den Wert zu identifizieren, ist es zwingend erforderlich, Ihre Anforderungen sorgfältig gegen die damit verbundenen Kosten abzuwägen. Auf dem aktuellen Sensorenmarkt gibt es Geräte mit hohen oder niedrigen Preisen, und es ist stets ratsam, unser Geld weise auszugeben.
Ruf und Support des Herstellers
Auswahl von Messumformern basierend auf Herstellerreputation: Es ist ratsam, sich für Messumformer zu entscheiden, die von etablierten Unternehmen mit nachgewiesener Erfolgsbilanz in der Lieferung zuverlässiger und hochwertiger Produkte hergestellt werden. Führen Sie eine gründliche Suche nach Nutzerbewertungen und Branchenempfehlungen durch.
Bei Unklarheiten bezüglich des optimalen Sensors für eine bestimmte Anwendung ist es ratsam, technische Experten oder den Support der Hersteller zu konsultieren.
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