Welchen Stromwandler auswählen?

Ein Stromwandler ist ein Messgerät, das dazu dient, den elektrischen Strom, der in einem Stromkreis fließt, zu messen und in ein standardisiertes Ausgangssignal umzuwandeln, das von einer Steuerung oder einem anderen Kontrollsystem leicht interpretiert werden kann. Dies kann ein Spannungssignal (0–10 V) oder ein Stromsignal (z. B. 4–20 mA) sein. Dadurch ermöglicht der Messumformer die Überwachung von Stromstärkeänderungen in Geräten, Maschinen und elektrischen Installationen.

Der Umformer ist in Systemen unverzichtbar, in denen es notwendig ist, den Primärstrom sicher und präzise zu messen und ihn anschließend in ein Sekundärsignal mit kleineren Werten umzuwandeln, die für Messgeräte geeignet sind.

Strom und Messung – warum werden Umformer eingesetzt?

Der elektrische Strom in einem Stromkreis kann sehr hohe Werte erreichen. Eine direkte Messung mit klassischen Messgeräten wäre gefährlich und unpraktisch. Aus diesem Grund werden Stromumformer eingesetzt, die den Primärstrom in ein proportionales Ausgangssignal umwandeln.

Ein Strommessumformer ermöglicht:

• die Überwachung des Energieverbrauchs,
• die Kontrolle des Betriebs industrieller Geräte,
• den Schutz elektrischer Systeme vor Überlastungen,
• die Integration in Automatisierungssysteme und SPS-Steuerungen.

Stromumformer – Funktionsprinzip des Stromwandlers

Das Basiselement vieler Stromumformer ist der Stromwandler. Er besteht aus einem magnetischen Kern sowie einer Primär- und einer Sekundärwicklung.

• Der Primärstrom fließt durch die Primärwicklung und erzeugt ein Magnetfeld im Kern.
• Das Magnetfeld induziert einen Strom in der Sekundärwicklung, der proportional zum Primärstrom ist.
• Dadurch können sehr hohe Ströme gemessen werden, wobei ein Sekundärsignal in einem sicheren Bereich für Messgeräte erzeugt wird, z. B. 5 A.

Dieses Funktionsprinzip des Stromwandlers macht den Stromumformer sowohl für die Messung von Wechselstrom (AC) als auch von Gleichstrom (DC) geeignet – abhängig von der Konstruktion des Geräts.

Arten von Stromumformern

In der Praxis werden je nach Art des Stroms und der Anwendung verschiedene Arten von Umformern eingesetzt.

• AC-Stromumformer – dienen zur Messung von Wechselstrom in Stromnetzen.
• DC-Stromumformer – zur Überwachung von Gleichstrom in technischen Systemen.
• Messumformer mit Analogausgang – erzeugen ein Signal von 0–10 V, 0–20 mA oder 4–20 mA.
• Stromumformer mit Modbus RTU – moderne digitale Geräte, die Daten über die Kommunikationsschnittstelle RS485 an Steuerungen übertragen.

Einige Modelle sind Doppelumformer, die die gleichzeitige Messung von zwei Stromkreisen ermöglichen.

Stromwandler – klassisches Messelement

Der Stromwandler ist eine Art Umformer, der seit Jahrzehnten in der Energietechnik eingesetzt wird. Er nutzt das Phänomen der magnetischen Induktion und ermöglicht dank eines geeigneten Wicklungsverhältnisses die sichere Messung sehr hoher Primärströme.

Beispielsweise kann der Primärstrom in einem Stromkreis 200 A betragen, und der Stromwandler wandelt ihn in einen Sekundärstrom von 5 A um, der sicher an ein Amperemeter, eine SPS oder einen Strommessumformer angeschlossen werden kann.

Strommessumformer in der Industrieautomation

In der Industrieautomation spielen Stromumformer eine Schlüsselrolle bei der Überwachung und dem Schutz von Anlagen. Die Steuerung erhält ein standardisiertes elektrisches Signal und kann auf dieser Basis den Stromkreis abschalten, den Prozess steuern oder den Energieverbrauch überwachen.

Dadurch ist es möglich:

• die Stromwerte in Echtzeit zu verfolgen,
• Überlastungen zu erkennen,
• den Betrieb von Geräten zu optimieren,
• Energieverluste zu reduzieren.

AC- und DC-Stromumformer

Je nach Stromart unterscheidet man:

• AC-Umformer – für die Umwandlung von gemessenem Wechselstrom, z. B. in Netzinstallationen,
• DC-Umformer – für den Einsatz in Gleichstromsystemen wie Batterien oder Photovoltaikanlagen.

In der Praxis gibt es auch hybride Lösungen, die die Messung von Strömen in beiden Modi ermöglichen.

Ausgänge von Stromumformern – analog und digital

Der Stromumformer kann verschiedene Ausgangssignale erzeugen:

• Analog – 0…10 V, 0…20 mA oder 4…20 mA. Diese Signale sind leicht anzuschließen und weit verbreitet in Automatisierungssystemen.
• Digital – z. B. Modbus RTU, die eine präzise Übertragung von Messdaten und die Integration in größere Systeme ermöglichen.

So kann der Strommessumformer sowohl in einfachen Anwendungen als auch in fortschrittlichen Energiemanagementsystemen eingesetzt werden.

Genauigkeit und Messbereich

Bei der Auswahl eines Stromumformers sollte geachtet werden auf:

• den Primärstrombereich (z. B. 0…20 A, 0…100 A, 0…500 A),
• die Messgenauigkeit,
• die Art des Ausgangssignals,
• die galvanische Trennung,
• die Kompatibilität mit dem gewählten Steuergerät oder Messgerät.

In vielen Industrieanwendungen werden Umformer mit einem Ausgang von 5 A verwendet, der als Standard für Sekundärmessungen gilt.

Anwendungen von Stromumformern

Der Stromumformer findet in vielen Bereichen Anwendung:

• Energieversorgung und Stromverteilung,
• Industrieautomatisierungssysteme,
• Überwachung des Betriebs von Motoren und Maschinen,
• Photovoltaik- und Batteriesysteme,
• Schutz vor Überlastungen und Kurzschlüssen.

In all diesen Bereichen übernimmt der Strommessumformer die Rolle eines zuverlässigen Kontrollelements.

Fazit

Der Stromumformer und der Stromwandler sind grundlegende Messgeräte, die in der Energietechnik und Automatisierung eingesetzt werden. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, den Primärstrom sicher zu messen und ihn in ein Sekundärsignal umzuwandeln, das von einer Steuerung oder einem Messsystem analysiert werden kann. Es gibt sowohl analoge als auch digitale Umformer, einschließlich solcher mit Modbus-RTU-Schnittstelle.

Die Wahl des richtigen Modells hängt von der Art des Stroms (AC oder DC), dem Messbereich, der erforderlichen Genauigkeit und den Anwendungsspezifika ab. Dank der Umformer ist eine effektive Überwachung und der Schutz elektrischer Geräte sowie die Optimierung industrieller Prozesse möglich.

Wir laden Sie ein, unser Angebot kennenzulernen und den passenden Stromumformer für Ihre Anwendungen auszuwählen. Kontaktieren Sie uns, um die Lösung zu finden, die am besten zu den Anforderungen Ihres Systems passt.