Hochstrommessung
Rekord: 30.000 Ampere messen, 100.000 A demnächst
Die Isabellenhütte Heusler GmbH & Co. KG stößt bei der Strommessung mit speziellen Shunt-Widerständen in den Hochstrombereich industrieller Anwendungen vor. So wurde unlängst die Messung von Strömen bis 30.000 A mit speziellen Shunts als Rekordwert erreicht; und auch eine Größenordnung von 100.000 A ist angepeilt.
Die 30.000-A-Messung wurde für eine Anwendung aus dem Antriebssektor entwickelt. Kernelement ist ein präziser 1-µOhm-Shuntwiderstand, der an einem Umrichter für Hochleistungsantriebe dauerhaft angeschlossen ist; durch seine massiven Cu-Anschlüsse eignet sich der neue Shunt für die direkte Montage im Stromschienensystem.
Der Widerstandsbereich im Inneren wurde aus elektronenstrahlgeschweißtem Verbundmaterial Cu-Manganin-Cu gefertigt. Seitlich angebrachte Stahlplatten garantieren die mechanische Festigkeit und verhindern, dass externe Momente bei der Montage auf die Manganinstreifen übertragen werden. Der innere Wärmewiderstand liegt unter 5 mK/W: Dadurch erhöht die maximale Verlustleistung im Spitzenstrombereich (900 Watt) bei 30.000 Ampere die Widerstandsmaterial-Temperatur nur um ca. 4,5 K.
Alle elektrischen Eigenschaften sind ansonsten mit denen der besten verfügbaren mOhm-Shunts vergleichbar. Die Messwerterfassung, Verarbeitung, Kalibrierung und Aufarbeitung erfolgt in einem innerhalb des Shunts montierten Mess-System mit Präzisionswandlern (16 bit Auflösung) und Mikrocontroller, eine Abtastfrequenz von 4 kHz erfasst auch schnelle Signaländerungen. Dank der direkten Montage des Mess-Systems am Shunt sind die EMV-Parameter (elektromagnetische Verträglichkeit) sowie die Störsignal-Unterdrückung sehr gut.
Der Temperaturkoeffizient wird über eine interne Temperaturerfassung von Shunt und Mess-System weitgehend eliminiert. Eine schnelle Bereichsumschaltung erlaubt es sogar, kurzzeitige Überströme bis zu 300.000 A zu erfassen. Die Bandbreite des Messkanals ist durch ein analoges Tiefpass-Filter sowie ein zusätzliches, konfigurierbares digitales Filter auf ca. 500 Hz limitiert, um Aliasing-Effekte sicher zu vermeiden und dennoch DC- und 50/60-Hz-AC-Messungen zu ermöglichen.
Als Isolationsfestigkeit nennt das Datenblatt 20 kV. Die bidirektionale Datenübertragung erfolgt standardmäßig über eine serielle Schnittstelle via optische Faser (Glas oder Kunststoff). Alternativ können die Daten auch über CAN-, Ethernet- oder weitere Schnittstellenarten übermittelt werden. Je nach Applikation steht auch eine Gegenstelle zur Verfügung, die einerseits die isolierte Spannungsversorgung bereit stellt und andererseits das proprietäre interne Protokoll auf ein beliebiges externes Protokoll umsetzt.
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