Hohe Ströme präzise messen
Shunts können es mit Hall-Sensoren aufnehmen
Der US-Hersteller Riedon hat isolierte Shunts für Strommessungen bis rund 1000 A entwickelt, die Hall-Sensoren ersetzen sollen. Die Argumente: Messgenauigkeit, Größe und Preis.
Für präzise Messungen von Strömen > 500 A mit einer Messabweichung < 1 % werden Hall-Sensoren mit geschlossenem Regelkreis verwendet. Typische Anwendungsfelder sind Photovoltaikanlagen, Motorsteuerungen und große Batteriesysteme. Die eingesetzten Hall-Sensoren wiegen etwa 250 g und kosten mehrere hundert Euro. Zu viel, findet Phil Ebbert. Und es kommen weitere Nachteile hinzu: »Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern und Temperaturschwankungen«, nennt der Vice President Engineering vom amerikanischen Shunt-Hersteller Riedon. Durchgesetzt haben sie sich trotzdem, weil sie eine eigene elektrische Isolation bieten und höhere Spannungen unterstützen.
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Hall-Sensor vs. Shunt
Shunts sind zwar bei der Messgenauigkeit und der Stabilität über den Temperaturbereich überlegen, ihnen fehlt aber die Isolation zwischen Primärstromkreis und Sensorausgang und für Präzisionsmessungen ist ein extra Schaltkreis nötig, der die Signalaufbereitung, die Präzisionsverstärkung und die Rauschunterdrückung übernimmt. Als Vorteil von Shunts gilt, dass sie direkt messen. Hall-Sensoren messen den magnetischen Fluss um einen Stromleiter und ermitteln den Stromfluss indirekt und benötigen eine stabilisierte 15-V-Stromversorgung.
SSA Smart Shunt Module
Als neue Alternative zum Hall-Sensoren hat Riedon einen bis 1,5 kV isolierten Shunt für Messungen >500 A entwickelt. Die Messgenauigkeit der neuen SSA Smart Shunt Module beträgt 0,1 % und liegt damit deutlich oberhalb der von Hall-Sensoren in vergleichbarer Leistungsklasse. Riedon selbst spricht von einer um den Faktor fünf höheren Messgenauigkeit. Die durch Temperatureffekte erzeugte Messungenauigkeit beträgt 0,05 %, betrachtet über den gesamten Betriebstemperaturbereich (–40 °C bis +125 °C). Die Anschaffungskosten schätzt Phil Ebbert auf etwa zwei Drittel eines vergleichbaren Hall-Sensors. Das Gewicht beträgt mit rund 120 g pro Shunt-Modul rund die Hälfte. Damit tritt der US-Hersteller in Konkuurenz zu den deutschen Anbietern von Hall-Sensorn Isabellenhütte und Lem.
Im Shunt-Modul sind Verstärker und Schutzschaltkreise integriert, sodass auf externe Komponenten verzichtet werden kann. Die Shunt-Module lassen sich direkt entweder auf der High- oder Low-Side eines Schaltkreises platzieren. Ausgelegt sind sie u.a. für den Einsatz in Traktionswechselrichtern für Elektrofahrzeuge (EV) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV), AC/DC-Wandlern, unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV), Photovoltaikanlagen und in der Smart-Grid-Infrastruktur. Vertrieben werden die Shunt-Module über Digi-Key.
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