Der Wechselstromwandler ist ein Gerät zur Erfassung von Wechselstrom. Er misst den Wechselstrom und wandelt die erfassten Informationen gemäß bestimmter Regeln in elektrische Signale oder andere benötigte Ausgabeformate um, um den Anforderungen an Übertragung, Verarbeitung, Speicherung, Anzeige, Aufzeichnung und Steuerung gerecht zu werden. Er ist der erste Schritt zur automatischen Erfassung und Steuerung. Hall-Spannungs- und Stromwandler werden hauptsächlich für die industrielle Steuerung und die unabhängige Spannungs- und Strommessung eingesetzt. Daher ist der Winkelabweichungsindex, der eng mit der Genauigkeit der Leistungsmessung zusammenhängt, in der Regel nicht nominal. Aus diesem Grund ist er für hochpräzise Leistungsmessungen ungeeignet.
1. Vorteile der Verwendung von Stromwandlern
(1) Berührungslose Erfassung. Der Vorteil der berührungslosen Messung zeigt sich bei der Nachrüstung importierter Geräte und der technischen Nachrüstung alter Geräte; der Stromwert kann gemessen werden, ohne die elektrische Verkabelung des Originalgeräts zu verändern.
(2) Der Nachteil eines Shunts besteht darin, dass er nicht elektrisch isoliert werden kann und zudem Einfügungsdämpfungen auftreten. Je höher der Strom, desto höher die Verluste und desto größer die Baugröße. Ein Shunt weist bei der Messung hoher Frequenzen und großer Ströme eine unvermeidbare Induktivität auf und kann die gemessene Stromwellenform, geschweige denn eine nicht-sinusförmige, nicht korrekt übertragen. Der Stromwandler beseitigt die Nachteile des Shunts vollständig; seine Genauigkeit und Ausgangsspannung entsprechen denen des Shunts.
(3) Obwohl herkömmliche Strom- und Spannungswandler bei der vorgegebenen Sinuswellen-Betriebsfrequenz viele Betriebsstrom- und -spannungspegel aufweisen und eine hohe Genauigkeit besitzen, eignen sie sich nur für sehr schmale Frequenzbänder und können keinen Gleichstrom übertragen. Da zudem im Betrieb ein Erregerstrom fließt und es sich somit um induktive Bauteile handelt, beträgt ihre Ansprechzeit nur wenige zehn Millisekunden.
2. Die zukünftige Entwicklung aktueller Wandler weist folgende Merkmale auf.
(1) Hohe Empfindlichkeit. Die Stärke des erfassten Signals nimmt stetig ab, weshalb die Empfindlichkeit des Magnetsensors deutlich verbessert werden muss. Anwendungsgebiete sind Stromwandler, Winkelsensoren, Getriebesensoren und die Messung der Weltraumumgebung.
(2) Temperaturstabilität. In immer mehr Anwendungsbereichen werden die Betriebsbedingungen für Sensoren zunehmend anspruchsvoller, was eine gute Temperaturstabilität des Magnetsensors erfordert. Zu den industriellen Anwendungen zählt unter anderem die Automobilelektronikindustrie.
(3) Störfestigkeit. In vielen Anwendungsbereichen wird die Einsatzumgebung des Sensors nicht bewertet, daher muss der Messwandler selbst eine gute Störfestigkeit aufweisen. Dies gilt beispielsweise für die Wasseraufbereitungsindustrie.
(4) Miniaturisierung, Integration und Intelligenz. Um die oben genannten Anforderungen zu erfüllen, ist eine Integration auf Chip-, Modul- und Produktebene erforderlich.
(5) Hochfrequenzeigenschaften. Mit der Erweiterung der Anwendungsgebiete steigen die Anforderungen an die Betriebsfrequenz der Sensoren stetig an. Zu den Anwendungsgebieten zählen unter anderem die Automatisierungstechnik und die Wasseraufbereitung.
(6) Geringer Stromverbrauch. In vielen Anwendungsbereichen ist ein extrem niedriger Stromverbrauch des Sensors erforderlich, um dessen Lebensdauer zu verlängern. Anwendungsgebiete sind beispielsweise die Medizintechnik, die Halbleiterindustrie und die Automatisierungstechnik.
Veröffentlichungsdatum: 28. April 2025