»Intelligente« Energiezähler
Widerstände für Smart-Meter
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Widerstände für Smart-Meter
| Verfahren | Ohmscher Nebenschluss | Stromwandler | Hall-Sensor |
Rogowski- Spule |
| Vorteile |
kostengünstig |
hoher Strom | hoher Strom, große Bandbreite |
hoher Strom, kein Kern (keine Sättigung) |
| Nachteile |
hoher I2R-Verlust, keine Isolierung |
fehleranfällig, wenn Kern magnetisch wird | hoher Temperaturkoeffizient und Linearitätsfehler, hohe Kosten | digitaler Integrator erforderlich, hohe Kosten |
| Nutzung |
häufig in kostengünstigen Haushaltszählern |
häufig für hochstromige Haushalts- und Industriezähler | wie Stromwandler, aber seltener |
zunehmender Einsatz in Hochleistungszählern |
Tabelle 1: Verfahren zur Strommessung in Elektrizitätszählern mit den jeweiligen Vor- und Nachteilen
Die vier Verfahren zur Strommessung in Elektrizitätszählern sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die Wahl des Strommesswandlers richtet sich daher nach einer Reihe wirtschaftlicher und technischer Faktoren, aber für Direktanschlusszähler mit einem Maximalstrom unter etwa 100 A bleibt der ohmsche Nebenschluss die beste Option.
Die Werte liegen, je nach Maximalstrom, in der Regel im Bereich von 100 μΩ bis 10 mΩ. Um die I2R-Verluste zu minimieren, muss der ohmsche Wert entsprechend dem Mindestspannungspegel, der für eine akzeptable Genauigkeit erforderlich ist, so gering wie möglich sein.
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In der Regel werden die Zählerleistungswerte auf 2 W eingestellt, um die IEC-Normen einzuhalten, sodass in der Regel 1 W bis 1,5 W als Nebenschlussverlust zur Verfügung stehen (zum Beispiel führen 100 μΩ bei 100 A zu einer Verlustleistung von 1 W). Bei Verwendung von Nebenschlusswiderständen mit so geringen Werten wird die Induktivität zu einem kritischen Faktor.
Typische Werte liegen im Bereich von 2 nH bis 5 nH. Hierbei sind zwei Probleme zu beachten. Erstens: Auch wenn die Größenordnung der Impedanz bei Netzleitungsfrequenz vielleicht nur wenig beeinflusst wird, kann die Auswirkung auf die Phasendifferenz zwischen Spannungs- und Stromsignalen bei niedrigeren Leistungsfaktoren Fehler hervorrufen.
Und zweitens ist beim Entwurf des Anti-Aliasing-Filters die Querinduktivität zu berücksichtigen, weil sie die Gesamtrauschunterdrückungsleistung beeinflusst, wenn sie nicht ausreichend kompensiert wird. Für diese Anwendung eignen sich die Widerstandsserien »BCS8« und »BHCS« sowie die Serie »OAR« von Welwyn.
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