Strom- und Energiemesstechnik

Strom- und Energiemesstechnik
Stromerfassung und -auswertung
Die WAGO-Lösung für Energieüberwachung und -einsparung
Rogowski-Spulen, Serie 855
– Zur Wandlung von Wechselströmen
bis 500 A/2000 A
Auswerteschaltung für Rogowski-Spulen, Serie 789
– Zur Erfassung von Wechselströmen bis 500 A bzw. 2000 A über
drei Rogowski-Spulen
– Die Auswerteschaltung ermöglicht eine phasenrichtige Wandlung
auf Wechselstromsignale von 100 mA zur Anbindung an das
WAGO-I/O-SYSTEM Serie 750.
Intelligente Stromsensoren, Serie 789
– Zur Überwachung von Gleich- und Wechselströmen bis zu 140 A
– Die Datenübertragung erfolgt mittels
MODBUS-Kommunikation (RS-485).
2
WAGO-I/O-SYSTEM, Serie 750
3-Phasen-Leistungsmessklemmen
– Zur Auswertung von Spannungen und Strömen, Leistung und
Energieverbrauch in 3-Phasen-Netzen
JUMPFLEX®-Strommessumformer, Serie 857
– Zur Erfassung von Gleich- und Wechselströmen
und zur Wandlung in analoge Normsignale
(z.B. 0 ... 10 V, 4 ... 20 mA usw.)
Aufsteck-Stromwandler, Serie 855
– Zur Wandlung von Wechselströmen bis 1000 A
3
Inhaltsverzeichnis
Beschreibung
Bestellnummer
Eingang
JUMPFLEX®Strommessumformer
857-550
AC/DC 0 ...1 A
AC/DC 0 ... 5 A
JUMPFLEX®Rogowski-Messumformer
857-552
Rogowski-Spulen
(500 A/2000 A)
Bestellnummer
Eingang
Ausgangssignal
Seite
750-493
AC
3 Phasen je
1 A/5 A
Integration ins
WAGO-I/O-SYSTEM
12 – 13
750-494
AC
3 Phasen je
1 A/5 A
Integration ins
WAGO-I/O-SYSTEM
12 – 13
750-495
AC
3 Phasen je
1 A/5 A
Integration ins
WAGO-I/O-SYSTEM
12 – 13
Bestellnummer
Eingang
Ausgangssignal
Seite
Auswerteschaltung
für Rogowski-Spulen
789-652
3 RogowskiSpulen
RT 500
Anschluss an
16 – 17
WAGO-I/O-SYSTEM 750
Auswerteschaltung
für Rogowski-Spulen
789-654
3 RogowskiSpulen
RT 2000
Anschluss an
16 – 17
WAGO-I/O-SYSTEM 750
Beschreibung
Produktbild
Produktbild
3-Phasen-Leistungsmessklemme
.../000-001
3-Phasen-Leistungsmessklemme
.../000-001
3-Phasen-Leistungsmessklemme
Beschreibung
4
.../000-001
Produktbild
Ausgangssignal
Spannung:
0 ... 5 V; 1 ... 5 V
0 ... 10 V; 2 ... 10 V
Strom:
0 ... 10 mA; 2 ... 10 mA
0 ... 20 mA; 4 ... 20 mA
Spannung:
0 ... 5 V; 1 ... 5 V
0 ... 10 V; 2 ... 10 V
Strom:
0 ... 10 mA; 2 ... 10 mA
0 ... 20 mA; 4 ... 20 mA
Seite
8–9
8–9
Beschreibung
Bestellnummer
Eingang
Ausgangssignal
Seite
Stromsensor mit
Busanschluss
789-620
DC 0 ... 80 A
RS-485-Schnittstelle
18 – 19
Stromsensor mit
Busanschluss
789-621
DC 0 ... 140 A
RS-485-Schnittstelle
18 – 19
Stromsensor mit
Busanschluss
789-622
AC 0 ... 50 A
RS-485-Schnittstelle
18 – 19
Bestellnummer
Eingang
Ausgangssignal
Seite
Serie 855
Wechselströme
bis 1000 A
1 A/5 A
20 – 21
Beschreibung
Aufsteck-Stromwandler
Rogowski-Spulen
Produktbild
Produktbild
Serie 855
Wechselströme
bis 2000 A
angepasst auf
• Auswerteschaltung für
24 – 25
Rogowski-Spulen
• Rogowski-Messumformer
5
Die verschiedenen Messverfahren
Shunt-Messung
(AC/DC)
High-Side-Verfahren
Ie
Die Messung des Stromes erfolgt über einen niederohmigen Widerstand (Shunt) zu dem ein
Spannungsmesser (Voltmeter) parallel geschaltet ist. Der Strom ist proportional zu der am ShuntWiderstand gemessenen Spannung I = U/R.
Messeinrichtung
Ushunt
V
Rshunt
Ue
Der Shunt kann vor oder hinter die Last geschaltet
werden (High-Side-Verfahren/Low-Side-Verfahren).
Unsere Produkte sind für beide Varianten gerüstet, somit kann der Anwender frei entscheiden, wo der Leitungsstrang aufgetrennt werden soll. Neben Gleichund Wechselströmen ist das Shunt-Messverfahren
auch für die Messung von überlagerten Signalen
(DC + AC) geeignet. Es lassen sich Genauigkeiten
von 0,1 % und besser erreichen. Zur Messbereichserweiterung können für reine Wechselstrommessungen
Aufsteck-Stromwandler der Serie 855 mit vordefiniertem Teilungsverhältnis eingesetzt werden.
Rmess
Ie= Ushunt / Rshunt
Low-Side-Verfahren
Ie
Rmess
Messeinrichtung
Ue
Ushunt
Rshunt
V
Ie= Ushunt / Rshunt
Shunt-Messung in Kombination mit
Aufsteck-Stromwandler (AC)
Aufsteck-Stromwandler kommen bei höheren
Messströmen zum Einsatz. Sie arbeiten nach dem
transformatorischen Prinzip und erweitern den
Messbereich eines bestehenden Messsystems (i.d.R.
Shunt-Wandler). Die Anzahl der Sekundärwicklungen gibt das festeingestellte Teilungsverhältnis
wieder. Der galvanisch getrennte Ausgangswechselstrom ist proportional und phasengleich zu dem
Eingangswechselstrom. Typischerweise liegt der
Messfehler unter 1 %.
6
Transformatorprinzip
B
A
I
I
Hall-Sensoren (AC/DC)
Um den Leiter herum ist ein weichmagnetischer
Kern angebracht, der durch einen kleinen Luftspalt unterbrochen ist, in dem sich der Hall-Sensor
befindet. Durch den Strom im Leiter wird in diesem
Ring ein Magnetfluss erzeugt. Der Hall-Sensor wird
ebenfalls von diesem Magnetfluss durchflossen
und liefert ein Spannungssignal proportional zum
Messstrom. Dieses Signal wird aufbereitet und zur
Verarbeitung weitergeleitet. Mit dem Hall-Verfahren
können je nach Bauart verschiedene Signale (AC/
DC) und Messbereiche abgebildet werden. Die
erreichbare Messgenauigkeit liegt zwischen 0,5 %
und 1 %.
Hall-Sensor
Hall-Sensor
Uout
I mess
Rogowski-Spule (AC)
Eine geschlossene Luftspule, d.h. eine Spule ohne
Eisenkern, wird um den Leiter angebracht. Durch
den Wechselstrom in der zu messenden Leitung
wird in die Rogowski-Spule eine Spannung induziert, die proportional zum Leiterstrom ist. Diese
Spannung wird verstärkt und ausgewertet. Ein
Messfehler kleiner 2 % sowie eine Ansprechschwelle von wenigen Ampere garantieren ein unkompliziertes Messen von hohen bis hin zu sehr hohen
Wechselströmen.
U
U, I
Messverfahren
Vorteil
Anwendungsgebiet
Shunt
– Sehr hohe Genauigkeit
– Für Gleich- und Wechselströme geeignet
– Integration in Steuerungs- und Regelsysteme
– Prozess- und Energietechnik
Shunt +
Stromwandler
– Für höhere Wechselströme geeignet
– Potentialfreie Messung
– Installations- und Anlagentechnik
– Netzüberwachung und -analyse
Hall
Rogowski
– Potentialfreie Messung
– Für höhere Ströme
– Gleich- und Wechselstromvarianten
– Keine Schaltungsauftrennung
– Potentialfreie Strommessung
– Für hohe Wechselströme
– Solaranlagen und allgemeine Energietechnik
– Steuerungsprozess mehrerer Einzelanlagen
– Netzqualitätsanalyse
– Netzausschläge und Netzeinbrüche
– Überprüfung der Energieeffezienz
7
Der Strommessumformer 857-550 dient zur Erfassung
von Wechsel- und Gleichströmen AC/DC 0 ... 1 A sowie AC/DC 0 ... 5 A und wandelt das Eingangssignal
ausgangsseitig in ein analoges Normsignal
(z.B. 4 ... 20 mA).
Der Rogowski-Messumformer 857-552 erfasst Effektivwerte von Wechselströmen über eine Rogowski-Spule
und wandelt das Eingangssignal ausgangsseitig in ein
analoges Normsignal (z.B. 4 ... 20 mA).
Strommessumformer
Bestellnr.
Eingangssignal
Frequenzbereich
Ausgangssignal
Digitalausgang DO
Bürde
Versorgungsspannung
8
Rogowski-Messumformer
857-550
857-552
AC/DC 0 ... 1 A
Rogowski-Spulen
AC/DC 0 ... 5 A
500 A/2000 A
16 Hz ... 400 Hz
16 Hz ... 1000 Hz
Spannung: 0 ... 5 V, 1 ... 5 V, 0 ... 10 V, 2 ... 10 V
Strom: 0 ... 10 mA, 2 ... 10 mA, 0 ... 20 mA, 4 ... 20 mA
DC 24 V/100 mA
Strom ≤ 600 Ω,
Strom ≤ 600 Ω,
Spannung ≥ 2000 Ω
Spannung ≥ 1000 Ω
DC 24 V
JUMPFLEX®-Strommessumformer
Strommessumformer/Rogowski-Messumformer
Strommessumformer 857-550
Stromwandler
4 ... 20 mA
500 A/1 A
SPS/Anzeige
z.B. 787-1002
16,8 ... 31,2 V
Signalisierung
AC 230 V
24 V/100 mA
L1
Konfiguration über:
• DIP-Schalter/PC-Konfigurationstool/Smartphone-APP
• Digitaler Schaltausgang (Schaltschwellen frei konfigurierbar)
• Ausgangssignal (konfigurierbar)
• Echteffektivwert-Messung (TRMS) oder arithmetischer Mittelwert
• Kalibrierte Messbereichsumschaltung
• Signalisierung der Messbereichsüberschreitung
• Sichere 3-Wege-Trennung mit 2,5kV-Prüfspannung gemäß EN 61140
Rogowski-Messumformer 857-552
4 ... 20 mA
SPS/Anzeige
z.B. 787-1002
16,8 ... 31,2 V
Signalisierung
24 V/100 mA
AC 230 V
L1
Konfiguration über:
• DIP-Schalter/PC-Konfigurationstool/Smartphone-APP
• Digitaler Schaltausgang (Schaltschwellen frei konfigurierbar)
• Ausgangssignal (konfigurierbar)
• Verwendung unterschiedlicher Rogowski-Spulen möglich
• Echt-Effektivwertmessung (TRMS)
• Bei Montage keine Unterbrechung der Stromschiene nötig
• Kalibrierte Messbereichsumschaltung
• Signalisierung der Messbereichsüberschreitung/Leitungsbruch des Messmittels
• Sichere 3-Wege-Trennung mit 2,5kV-Prüfspannung gemäß EN 61140
9
JUMPFLEX®-Konfiguration
Interface-Konfigurationssoftware
Die Interface-Konfigurationssoftware – alternativ zur Einstellung über DIP-Schalter
Die Software bietet:
• Einfache EXE-Anwendung
• Automatische Modulerkennung
• Visualisierung der Prozesswerte
• Parametrierung des digitalen Schaltausgangs (Grenzwertfunktionalität)
• Kommunikation über WAGO-USB-Service-Kabel 750-923 oder WAGO-Bluetooth®-Adapter 750-921
Folgende Geräte werden bereits unterstützt:
857-401: Trennverstärker
857-500: Frequenzmessumformer
857-531: Grenzwertschalter
857-550: Strommessumformer
857-552: Rogowski-Messumformer
857-801: Temperaturmessumformer für Pt-Sensoren
857-809: Potipositionsmessumformer
857-811: Temperaturmessumformer für TC-Sensoren
857-819: Millivolt-Messumformer
10
Smartphone-APP
JUMPFLEX®-ToGo
Die JUMPFLEX®-ToGo Konfigurations-APP – alternativ zur Einstellung über DIP-Schalter
Die kostenlose App „JUMPFLEX®-ToGo“ bringt die Leistungsfähigkeit einer PC-basierten Konfigurationssoftware
auf Ihr mobiles Endgerät. Konfigurieren Sie über ein Smartphone oder einen Tablet-PC auf Android-Basis mit einem
Fingerstreich Ein- und Ausgangsparameter für die Messumformer der Serie 857. Ebenso einfach können Sie sich die
Konfigurationsdaten sowie den aktuellen Messwert anzeigen lassen. Die Kommunikation zwischen Smartphone und
Messumformer übernimmt dabei der WAGO-Bluetooth®-Adapter 750-921.
Geräteinformation
Eingangsparameter
Ausgangsparameter
Digitaler Ausgang
Ist-Wert
750-921
11
Energ
• Erfassung der Energieverbrauchswerte von Maschinen und Anlagen
• Ermittlung und Verarbeitung aller relevanten Messgrößen
• Umfassende Netzanalyse
• Einbindung in das WAGO-I/O-SYSTEM: feldbusunabhängig, kompakt und flexibel
12
ieverbrauch ermitteln – Transparenz gewinnen – Energiekosten senken
3-Phasen -Leistungsmessklemmen, Serie 750
Das WAGO-I/O-SYSTEM 750 bietet ein vollständiges, aufeinander abgestimmtes Produktportfolio für die Energiemessung. Die 3-Phasen-Leistungsmessklemmen dienen der Erfassung
und Verarbeitung aller relevanten Messgrößen eines dreiphasigen Versorgungsnetzes. Sie
ermöglichen dem Anlagenbetreiber, Transparenz über den Energieverbrauch von Maschinen
und Anlagen zu gewinnen sowie eine umfassende Netzanalyse durchzuführen.
•Energiekosten senken
Außerdem ist der Anlagenbetreiber in der Lage, anhand der gelieferten Messgrößen die
Versorgung eines Antriebs oder einer Maschine optimiert zu regeln und die Anlage vor
Schäden oder Ausfällen zu bewahren. Hierzu können die 3-Phasen-Leistungsmessklemmen in
bereits bestehende Systeme integriert werden.
•Maschinenschutz
3-Phasen-Leistungsmessklemmen, Serie 750
Produktbild
Bestellnr.
Energieverbrauch
Spannung
Strom
Wirkenergie/-leistung
Phasenlage
Blindleistung/-energie
Scheinleistung/-energie
Drehfelderkennung
Leistungsfaktor
Frequenzmessung
4-Quadranten-Betrieb (induktiv, kapazitiv, Verbraucher,
Erzeuger)
Oberwellenanalyse (bis zur 41. Harmonischen)
Neutralleitermessung
Gehäusebreite
750-493

3~ 480 V
1 A (750-493)
5 A (750-493/000-001)


über Funktionsbaustein
über Funktionsbaustein
()

12 mm
750-494

3~ 480 V
1 A (750-494)
5 A (750-494/000-001)






750-495

3~ 480 V/ 690 V
1 A (750-495)
5 A (750-495/000-001)










12 mm

24 mm
13
Energierverbrauch ermitteln – Transparenz gewinnen – Energierkosten
3-Phasen-Leistungsmessklemmen, Serie 750
Anwendungsbeispiele:
2007-8873
Klemmenblock für Stromwandler
k-S1
I-S2
k-S1
I-S2
k-S1
I-S2
L1
L2
L3
N
PE
Konfiguration über Funktionsbaustein
oder mit WAGO-I/O-CHECK
Visualisierung
Leistungs- und Energiemessung an einer
Maschine im AC-480V-Netz
Leistungs-, Energie- und Neutralleitermessung
an einer Maschine im AC-480V/-690V-Netz
L1
L2
L3
N
L1
IL1
L2
IL2
L3
IL3
N
IN
L1
L2
L3
N
L1
L2
L3
L1
IL1
L2
IL2
L3
IL3
N
IN
Maschine
N L3 L2 L1
Maschine
14
senken
Konfiguration mit WAGO-I/O-CHECK oder über Funktionsbaustein:
Visualisierung der Messwerte mit WAGO-I/O-CHECK
15
Auswerteschaltung für Rogowski-Spulen
Die Auswerteschaltungen für Rogowski-Spulen dienen der Erfassung von
Wechselströmen im Drehstromsystem, im Bereich von 5 … 2000 A. Über drei
Rogowski-Spulen wird das Magnetfeld um den jeweiligen Leiter herum berührungslos erfasst und als proportionales Spannungssignal an die Auswerteschaltung geleitet. Die Auswerteschaltung bereitet diese drei Spannungssignale
phasenrichtig auf und wandelt diese in Wechselstromsignale von jeweils 100
mA, die an die 3-Phasen-Leistungsmessklemmen weitergegeben werden. Die im
WAGO-I/O-SYSTEM betriebene 3-Phasen-Leistungsmessklemme erlaubt die
Messung der elektrischen Daten eines dreiphasigen Versorgungsnetzes wie
Spannung, Strom, Wirkleistung und Energieverbrauch. Der Anwender ist so
jederzeit in der Lage, den Belastungszustand (Schieflage, Blindanteile) zu
ermitteln, den Verbrauch zu optimieren und die Maschine oder Anlage vor
Schäden und Ausfällen zu bewahren. Durch die einfache Montage der Rogowski-Spulen ist auch die nachträgliche Ausrüstung bestehender Anlagen
ohne Unterbrechung des Prozesses möglich.
16
Bestellnr.
Eingangssignal
Empfindlichkeit
Ausgangssignal
Überstrom
789-652
789-654
3 x RT 500
3 x RT 2000
(500 A)
(2000 A)
10,05 mV;
40,2 mV;
50 Hz, sinusförmig
50 Hz, sinusförmig
3 x AC 100 mA
750 A
3000 A
750-4xx
855-9xxx
siehe Seite
12 – 13
siehe Seite
24 – 25
17
Intelligente Stromsensoren zur Überwachung von
Solaranlagen bzw. Wechselrichtern für Gleichstrommessungen mit großem Strommessbereich.
1.
.. 3
2S
en
so
r
en
Adressierung
Statusanzeige
18
Intelligente Stromsensoren
… zur Überwachung von Solaranlagen über MODBUS-Kommunikation
Bestellnr.
789-620
789-621
789-622
DC 0 ... 80 A
DC 0 ... 140 A
≤ 0,5 % vom Endwert
12 V ... 34 V ( über RJ-45)
15 mm (für Stromleiter)
RS-485
MODBUS over serial line
1 ... 32
≤ 1200 m
AC 0 ... 50 A eff.
Produktbild
Messbereich
Übertragungsfehler
Spannungsversorgung
Durchführung
Schnittstelle
Protokoll
Adressierung
Max. Buslänge
Anbindung an ein WAGO-PERSPECTO®Bediengerät
Serielle Schnittstelle
RS-485
Versorgungsspannung
289-965
RJ-45-Anschlussbaustein für
Stromsensormodule
z.B. 787-1002
EPSITRON® COMPACT Power
19
Überall dort, wo hohe Ströme erfasst und weiterverarbeitet werden
müssen, sind Aufsteck-Stromwandler das Mittel der ersten Wahl.
Die Stromwandler der Serie 855 transformieren primäre
Bemessungsströme in galvanisch getrennte Sekundärströme von 1 A bzw. 5 A – mit einer Messgenauigkeit von
einem Prozent (Genauigkeitsklasse 1). Sie können bei
Temperaturen von -5 bis +50 °C eingesetzt und dauerhaft mit bis zu 120 Prozent des Nennstroms belastet
werden. Die Serie 855 ist UL-zertifiziert (Recognized
Components) und für den Einsatz in Niederspannungsnetzen mit 230 V, 400 V und 690 V geeignet.
Die Aufsteck-Stromwandler sind induktive, nach dem TrafoPrinzip arbeitende 1-Leiter-Stromwandler. Das Besondere
ist die schraubenlose, schock- und vibrationsfeste CAGE
CLAMP®-Anschlusstechnik. Die CAGE CLAMP®- Anschlusstechnik ermöglicht die schraubenlose Kontaktierung von
Leitern mit Querschnitten zwischen 0,08 mm2 und 4 mm2.
Die Anschlüsse sind sowohl von der Vorder- als auch von der
Rückseite der Stromwandler erreichbar. Das Kunststoffgehäuse
der Serie 855 ist besonders robust und kann auf verschiedene
Arten montiert werden: auf Rundleitern, auf Kupferschienen, auf
Montageplatten und – variantenabhängig – auf Tragschienen.
• Schraubenlose Anschlusstechnik mit CAGE-CLAMP®-Anschluss
• Ständig mit 120 % des primären Nennstroms überlastbar
• Niederspannungsstromwandler für max. Betriebsspannungen bis 1,2 kV
• UL (Recognized Components)
20
Aufsteck-Stromwandler, Serie 855
Bestellnummer
855-0301/0050-0103
855-0305/0050-0103
855-0301/0060-0101
855-0305/0060-0101
855-0301/0075-0201
855-0305/0075-0201
855-0301/0100-0201
855-0305/0100-0201
855-0301/0150-0501
855-0305/0150-0501
855-0301/0200-0501
855-0305/0200-0501
855-0301/0250-0501
855-0305/0250-0501
855-0301/0400-1001
855-0305/0400-1001
855-0301/0600-1001
855-0305/0600-1001
855-0401/0400-0501
855-0405/0400-0501
855-0501/1000-1001
855-0505/1000-1001
Produktbild
Primärer
Bemessungsstrom
50 A
60 A
75 A
100 A
150 A
200 A
250 A
400 A
600 A
400 A
1000 A
Sekundärer
Bemessungsstrom
1A
5A
1A
5A
1A
5A
1A
5A
1A
5A
1A
5A
1A
5A
1A
5A
1A
5A
1A
5A
1A
5A
Bemessungsleistung
Genauigkeitsklasse
VPE
1,25 VA
3
1
1,25 VA
1
1
2,5 VA
1
1
2,5 VA
1
1
5 VA
1
1
5 VA
1
1
5 VA
1
1
10 VA
1
1
10 VA
1
1
5 VA
1
1
10 VA
1
1
Zubehör
855-9900
Tragschienenadapter für Aufsteck-Stromwandler
(für 855-3xx/xxxx-xxxx und 855-4xx/xxxx-xxxx)
1
855-9910
Schnellbefestigungsadapter
1
21
Aufsteck-Stromwandler, Serie 855
WAGO-Aufsteck-Stromwandler – die zeitsparende Installation
3
1
1
3
2
2
CAGE-CLAMP®-Anschluss
855-03xx/xxxx-xxxx
855-04xx/xxxx-xxxx
855-05xx/xxxx-xxxx
Schiene 1: 30 x 10 mm
Schiene 2: 25 x 12 mm
Schiene 3: 20 x 20 mm
Rundleiter: 26 mm
Schiene 1: 40 x 10 mm
Schiene 2: 30 x 15 mm
Schiene 1: 50 x 12 mm
Schiene 2: 40 x 30 mm
Rundleiter: 32 mm
Rundleiter: 44 mm
Montage auf Rundleiter
22
Schnellbefestigungsadapter
Montage auf
Kupferschiene
Montage auf Tragschiene
mit Tragschienenadapter
Montage auf
Montageplatte
Schnellbefestigungsadapter
Stromwandler, die nicht direkt mit einem Verbraucher
beschaltet werden, müssen aus Sicherheitsgründen
sekundärseitig kurzgeschlossen werden! Wenn die
Sekundärseite nicht niederohmig belastet wird, treten erhebliche Spannungserhöhungen auf. Diese stellen eine
Gefahr für Personen dar sowie eine Beeinträchtigung
k-S1
der Funktionssicherheit des Stromwandlers. Um diese
Sicherheit und Funktion zu gewährleisten, kommt der
Klemmenblock für den Stromwandler 2007-8873 zum
Einsatz. Durch einfaches Betätigen des Hebels wird der
Stromwandler über einen eingelegten Schaltungsbrücker automatisch kurzgeschlossen.
Die Durchführung der Primärwicklung
ist mit „K-P1“ und „L-P2“ bezeichnet,
die Anschlüsse der Sekundärwicklung
sind mit den entsprechenden Kleinbuchstaben „k-S1“ und „I-S2“ bezeichnet.
I-S2
L
(K)
P1
(K)
P2
L2
I-S2
L3
k-S1
L3
L1
L2
PE
I-S2
k-S1
2007-8873
Klemmenblock für Stromwandler
L3
Leistungsbedarf eines Stromwandlers
Bei der Ermittlung des tatsächlichen Leistungsbedarfs
sind, neben den Verlustleistungen der anzuschließenden
Geräte, auch die Verluste der Messleitungen zu berücksichtigen. Zur Realisierung dieser Anforderungen ist es
notwendig, dass das Leistungsangebot (die Nennscheinleistung) des Stromwandlers auf den tatsächlichen Leis-
S1
(k)
S2
(l)
tungsbedarf der Messanordnung abgestimmt wird. Zur
Ermittlung des tatsächlichen Leistungsbedarfs müssen,
neben dem Eigenleistungsbedarf der angeschlossenen
Messgeräte, auch die Leitungsverluste der an den
Sekundärkreis des Wandlers angeschlossenen Messleitungen berücksichtigt werden.
Leistungsberechnung von Kupferleitungen zwischen Messgerät und Stromwandler
IS2 x 2 x l
VA
PV=
ACU x 56
IS
l
ACU
PV
= Sekundär Bemessungsstromstärke [A]
= Einfache Leitungslänge in m
= Leitungsquerschnitt in mm²
= Verlustleistung der Anschlussleitungen
Hinweis: Bei gemeinsamer Drehstrom-Rückleitung gelten halbe Werte von PV !
Beispiel:
Eingesetzt wird ein Stromwandler 1 A
bzw. 5 A und ein Amperemeter auf der
Sekundärseite, in einer Entfernung von
10 m zwischen Wandler und Messgerät.
Stromwandler 1 A
1 x 2 x 10
VA
1,5 x 56
2
PV=
= 0,24 VA
Stromwandler 5 A
PV=
52 x 2 x 10
VA
1,5 x 56
= 5,95 VA
23
Rogowski-Spulen, Serie 855
Dünner, leichter, flexibler aufklappbarer Stromsensor
Die Rogowski-Spule ist eine geschlossene Luftspule, mit
einem teilbarem Spulenkörper und mit einem nichtmagnetischen Kern. Die Rogowski-Spule wird um einen Leiter
oder eine Stromschiene herum platziert. Der durch den
Leiter fließende Wechselstrom erzeugt ein Magnetfeld,
das in der Rogowski-Spule eine Spannung induziert.
Dieses Messverfahren gewährleistet eine galvanische
Trennung zwischen dem primären Stromkreis (Leistungsfluss) und dem sekundären Stromkreis (Messung). Die
einfache Montage der Rogowski-Spulen erlaubt auch
eine nachträgliche Ausrüstung bestehender Anlagen
ohne aufwendige Installation oder Unterbrechung des
Prozesses.
Produktbild
Bestellnummer
VPE
855-9100/500-000
3
855-9300/500-000
3
855-9100/2000-000
3
855-9300/2000-000
3
27,4
Ø5
Beschreibung
Rogowski-Spule RT 500,
Leitungslänge 1,5 m
Rogowski-Spule RT 500,
Leitungslänge 3 m
Rogowski-Spule RT 2000,
Leitungslänge 1,5 m
Rogowski-Spule RT 2000,
Leitungslänge 3 m
34,4
IpIp
schwarz
-Us
24
weiß
+Us
Ø max 55
Ø5
15,7
1500 / 3000
Eingang
Ausgang
500 A
10,05 mV
2000 A
40,2 mV
• Die einfache Montage der Rogowski-Spulen macht auch die nachträgliche Ausrüstung
bestehender Maschinen und Anlagen ohne Unterbrechung des Prozesses möglich.
• Weiter Messbereich, nur zwei Typen der Rogowski-Spulen statt viele verschiedene
Stromwandler
• Platzersparnis, insbesondere bei der Messung von hohen Strömen
• Die Einbindung in das WAGO-I/O-SYSTEM erlaubt die Verknüpfung der Messergebnisse mit
Aktionen z.B. zur Verbrauchsoptimierung oder Vorbeugung von Schäden, im Unterschied zu
einem reinen Messsystem.
• Nutzung bestehender Bausteine in CODESYS
Rogowski-Spulen – die zeitsparende Installation
25
Arithmetischer Mittelwert
Der arithmetische Mittelwert (auch Durchschnitt) ist
der Quotient aus der Summe aller erfassten Messwerte und der Anzahl der Messwerte.
Sinusstrom
400
300
Bei periodischen Wechselgrößen (z.B. Sinus)
beträgt der arithmetische Mittelwert Null. Daher
ist er für Wechselgrößen nicht aussagekräftig bzw.
gibt nur Auskunft über einen eventuell vorhandenen Gleichanteil. Bei Gleichgrößen entspricht der
arithmetische Mittelwert über die Zeit betrachtet
dem durchschnittlichen Messwert.
200
A
100
0
-100
3/2T
1/2T
2T
-200
-300
-400
Periode
Sinus
arithmetischer Mittelwert
Effektivwert
Der Effektivwert, RMS (Root Mean Square), oder
auch TRMS (True Root Mean Square) ist die Quadratwurzel aus dem Quotienten der quadrierten
Messwerte und der Anzahl der Messwerte.
Ieff ≈
1
n
In der Elektrotechnik entspricht der Effektivwert
einer Wechselgröße dem Wirkwert der Gleichgröße. Er ist charakteristisch für die umgesetzte
Leistung im Verbraucher.
n
∑x
2
i
i=1
Effektivstrom
400
Häufig findet sich eine Unterscheidung zwischen
den Begriffen RMS und TRMS. Dies ist jedoch
lediglich historisch bedingt, damit neuere Messverfahren gegenüber formfaktorbasierenden hervorgehoben werden. Prinzipiell wird bei WAGO nach
dem TRMS-Verfahren gemessen, allerdings wird
keine spezielle Unterscheidung vorgenommen,
da beide Begriffe den gleichen mathematischen
Zusammenhang beschreiben und lediglich ein Hinweis auf die besondere Messgenauigkeit gegeben
werden soll.
26
350
300
250
A
200
150
100
50
0
1/2T
T
Periode
Betrag des Sinus
3/2T
2T
RMS
Digitale Verarbeitung
Bei der digitalen Verarbeitung wird das Signal in definierten, sehr kurzen Zeitabständen abgetastet (digitalisiert). Die abgetasteten Werte werden verarbeitet
und z.B. in ein analoges Normsignal umgewandelt.
Eingangssignal
400
300
200
100
0
Digitale Verfahren werden immer gebräuchlicher, da
eine einfache Reproduzierbarkeit und eine signalgetreue Abbildung aufgrund sehr hoher Abtastraten
garantiert werden. Darüberhinaus ist die weitere
Verarbeitung und Weiterleitung der digitalisierten
Informationen einfacher, weniger störanfällig und
aufgrund der Software flexibler.
-100
1/2T
-200
-300
-400
Abtastung
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
Abgetastetes Signal
Analoge Verarbeitung
Bei der analogen Verarbeitung wird das Eingangssignal direkt einer Verarbeitungseinheit zugeführt
und nach einer festgelegten Übertragungsfunktion
aufbereitet. Die Verarbeitung erfolgt dann über Operationsverstärker (OPV) und einige passive Komponenten.
27
D120726_02 · 0888-0599/0100-0101 · Strommesstechnik 1.0 DE · Printed in Germany · Technische Änderungen vorbehalten
WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG
Postfach 2880 · 32385 Minden
Hansastraße 27 · 32423 Minden
Telefon: Zentrale 0571/887 - 0
Vertrieb
0571/887-222
Auftragsservice
0571/887-333
Technischer Support 0571/887-555
Telefax 0571/887-169
E-Mail
[email protected]
Internet
www.wago.com