Einsatz von LEM-Wandlern in der Automatisierung und Leistungselektronik

Dank LEM-Wandlern ist es möglich, Strom und Spannung in verschiedenen Energieanwendungen und Automatisierungssystemen präzise zu überwachen, was sie in der modernen Technologie unverzichtbar macht. Ihre Beliebtheit beruht auf hoher Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen, die in industriellen Umgebungen häufig vorkommen. Sowohl in Gleichstrom- (DC) als auch in Wechselstromsystemen (AC) ermöglicht ein Stromwandler die Überwachung des Energieflusses, das Management von Systemen und den Schutz elektronischer Geräte.

Funktionsprinzip der LEM-Wandler

LEM-Wandler arbeiten nach zwei Hauptmethoden zur Strommessung:

Hallsensoren

Sie erzeugen ein Signal, das proportional zum fließenden Strom ist, basierend auf dem vom Leiter erzeugten Magnetfeld. Diese Methode ermöglicht die Messung von Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) mit galvanischer Trennung zwischen dem zu messenden Stromkreis und der Ausgangselektronik.

Induktive (Transformator-) Methode

Sie nutzt das Phänomen der elektromagnetischen Induktion und funktioniert ausschließlich für Wechselstrom (AC).

Dank dieser Technologien ist es möglich, ein Ausgangssignal proportional zum fließenden Strom zu erzeugen, ohne direkten elektrischen Kontakt mit dem Hochspannungssystem. Dies erhöht die Arbeitssicherheit und minimiert das Risiko einer Beschädigung von Bauteilen bei Überspannungen oder Systemausfällen.

Aufbau der LEM-Wandler

Ein typischer LEM-Stromwandler besteht aus:

• Stromleiter – durch den der zu messende Strom fließt.
• Hallsensor oder induktives System – verantwortlich für die Erfassung des Magnetflusses.
• Ausgangssignalwandler – wandelt das Signal in einen proportionalen Strom oder eine Spannung um.

Galvanische Trennung gewährleistet Sicherheit und schützt die Messtechnik vor Schäden bei Überspannungen.

Arten von LEM-Wandlern

Auf dem Markt gibt es eine große Auswahl an LEM-Wandlern, die für verschiedene industrielle Anwendungen und Leistungselektronik geeignet sind:

• DC-Stromwandler – Überwachung und Steuerung von Gleichstrom in Netzteilen, Energiespeichersystemen und Elektromobilität.
• AC-Stromwandler – eingesetzt in Elektromotoren, Wechselrichtern, Photovoltaik- und Windkraftanlagen.
• Hochstrom-Wandler – bis zu 1000 A und sogar 500 kA in großen Industrie- und Energieanlagen.
• Isolierte und Shunt-Wandler – isolierte Typen bieten vollständige galvanische Trennung, Shunt-Typen messen den Strom über einen Widerstand ohne Isolation (für Spezialanwendungen).

Alle Typen ermöglichen Echtzeit-Stromüberwachung und die Erzeugung eines proportionalen Ausgangssignals, was für Steuerung und Schutz von Automatisierungs- und Leistungselektroniksystemen entscheidend ist.

Anwendungen der LEM-Wandler in der Automatisierung

In Automatisierungssystemen ermöglichen LEM-Wandler die präzise Messung von Strömen in Steuerkreisen von Maschinen und Industrieanlagen. Sie ermöglichen:

• Erkennung von Überlastungen und Fehlern in Stromkreisen.
• Optimierung des Energieverbrauchs in Produktionssystemen.
• Integration mit Energiemanagementsystemen in Industrieanlagen.
• Automatische Steuerung von Motorströmen und Antrieben in Echtzeit.

In DC-Anwendungen wie Batterieladung, Photovoltaiksystemen oder Energiespeichern sind Messgenauigkeit (typisch ±0,5–1%) und hohe Zuverlässigkeit für den sicheren Betrieb des Gesamtsystems unerlässlich.

Anwendungen der LEM-Wandler in der Leistungselektronik

LEM-Wandler spielen eine Schlüsselrolle in Stromversorgungen, Konvertern und Wechselrichtern:

• Überwachung des Stromflusses in DC- und AC-Schaltungen sowie in Energiespeichersystemen.
• Leistungssteuerung in Leistungselektroniksystemen zur Steigerung der Energieeffizienz.
• Schutz vor Überlastungen und elektromagnetischen Störungen.
• Präzise Messungen in Industrieanlagen mit hohen Strömen.

Beispiele für Anwendungen: Wechselrichter, Schaltnetzteile, USV-Systeme, Photovoltaikanlagen, Energiespeicher und Elektrofahrzeuge (EV).

Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen

LEM-Wandler zeichnen sich durch hohe Genauigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen und lange Lebensdauer aus. Dadurch:

• Ist eine präzise Überwachung des Stroms in Hochstromkreisen und in industrieller Umgebung möglich.
• Wird das Risiko von Ausfällen minimiert, was die Sicherheit von Maschinen und Anlagen erhöht.
• Ermöglichen sie die Kontrolle der Energiequalität, Systemoptimierung und Steigerung der Energieeffizienz.

Praktische Hinweise zur Installation

Um eine korrekte Messung und Systemzuverlässigkeit sicherzustellen, sollte Folgendes beachtet werden:

• Richtiger Anschluss des Stromleiters – gewährleistet Messgenauigkeit.
• Minimierung elektromagnetischer Störungen – durch Abschirmung und korrektes Verlegen der Kabel.
• Auswahl des Wandlers nach Strombereich – das Ausgangssignal sollte proportional zum Energiefluss sein.
• Berücksichtigung des Stromtyps (AC/DC) – Auswahl der geeigneten Messtechnologie.
• Normenkonformität – für Sicherheit und Messqualität.

Falsche Kabelverlegung, zu große Entfernung zu elektronischen Systemen oder falsche Bereichswahl können Störungen oder Messfehler verursachen.

Fazit

LEM-Wandler sind unverzichtbar in der Automatisierung und Leistungselektronik, ermöglichen präzise Strom- und Spannungsmessungen, Überwachung des Energieflusses und erhöhen die Sicherheit und Effizienz von Systemen. Ihre hohe Genauigkeit, Störfestigkeit und Zuverlässigkeit machen sie für DC- und AC-Anwendungen in Maschinen, Industrieanlagen, Energiespeichersystemen und Elektromobilität geeignet.

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