Stromwandler (CT) und CT-Auswahl für aktive Oberwellenfilter (AHF)

1. Stromwandler (CT)

Ein Stromwandler ist ein Messtransformator zur Messung von Wechselstrom (AC), indem er hohe Ströme auf einen niedrigeren, messbaren Wert heruntertransformiert.

Hauptfunktionen:

• Strommessung: Reduziert hohen Primärstrom (z. B. 1000 A) auf einen standardisierten Sekundärstrom (z. B. 5 A oder 1 A) für Messgeräte und Relais.

• Isolierung: Sorgt für eine galvanische Trennung zwischen Hochspannungskreisen und Messgeräten.

• Schutz: Wird in Relaisschaltungen zur Überstrom- und Fehlererkennung verwendet.

Arten von CTs:

• Wickelstromwandler: Primärwicklung ist physikalisch verbunden.

• Toroidaler (Fenster-)Stromwandler: Keine Primärwicklung; der Leiter verläuft durch ein Fenster.

• Stab-Stromwandler: Verwendet einen massiven Stab als Primärleiter.

• Rogowski-Spule: Misst Wechselstrom ohne magnetischen Kern (wird für transiente Ströme verwendet).

Anwendungen:

• Energiemessung

• Schutz des Stromversorgungssystems

• Lastüberwachung

• Harmonische Messung (verwendet mit Aktiver Oberwellenfilter )

2. CT-Anforderungen für AHF-Anwendungen

Die Wahl des richtigen Stromwandlers (CT) für eine Aktiver Oberwellenfilter (AHF) ist entscheidend für eine präzise Oberwellenerkennung und effektive Filterung. Im Folgenden sind die wichtigsten Faktoren aufgeführt, die zu berücksichtigen sind:

3. Für AHFs geeignete CT-Typen

A. Konventionelle Stromwandler mit Eisenkern

• Am besten für: Standard AHF s mit Grundfrequenz (50/60 Hz) + harmonischer Kompensation.
• Vorteile:

• Hohe Genauigkeit bei der Grundfrequenz.
• Kostengünstig.

• Nachteile: Eingeschränkte Hochfrequenzantwort (kann höhere Harmonische dämpfen).

B. Rogowski-Spulen (Luftkern-Stromwandler)

• Am besten geeignet für: Hochgeschwindigkeits-AHFs, vorübergehende Lasten und Systeme mit sehr hohen Harmonischen.
• Vorteile:

• Kein Sättigungsrisiko (ideal für verzerrte Wellenformen).
• Großer Frequenzbereich (bis zu 1 MHz).
• Leichte und flexible Installation.

• Nachteile:

• Erfordert eine Integratorschaltung.
• Geringere Genauigkeit bei sehr niedrigen Strömen.

C. Split-Core-Stromwandler

• Am besten geeignet für: Nachrüstinstallationen, bei denen eine Abschaltung nicht möglich ist.
• Vorteile: Einfache Installation ohne Abklemmen von Kabeln.
• Nachteile: Etwas geringere Genauigkeit als Solid-Core-CTs.

D. Hochfrequenz-(HF)-CTs

• Am besten geeignet für: AHF s Kompensation von Harmonischen sehr hoher Ordnung (z. B. in Rechenzentren, Ladegeräten für Elektrofahrzeuge).
• Vorteile: Hervorragende Reaktion bis zu 10 kHz+.
• Nachteile: Teurer.

4. Wichtige Auswahlkriterien

(1) Genauigkeitsklasse

• Klasse 0,5 (Standard für AHF S).
• Klasse 0,2 (Premium AHF s, kritische Anwendungen).

(2). Frequenzbereich

• Standard-AHFs: 50/60 Hz bis 2,5 kHz (bis zur 50. Harmonischen).
• Hochleistungs-AHFs: Bis zu 10 kHz (für Schaltfrequenzen in VFDs, Wechselrichtern).

(3) Phasenverschiebung

• < 1° Phasenfehler bei harmonischen Frequenzen, um Kompensationsverzögerungen zu vermeiden.

(4) Belastung und Leistung

• Geringe Belastung (um Signalverzerrungen zu vermeiden).
• Ausgang: 1 A, 5 A oder mV (Rogowski).

(5). Sättigungseigenschaften

• Darf bei hohen harmonischen Strömen nicht in die Sättigung geraten.
• Rogowski-Spulen sind ideal für stark verzerrte Wellenformen.

(6). Montage und Installation

• Massivkern: Höchste Genauigkeit, erfordert jedoch eine Kabeltrennung.
• Split-Core: Einfachere Installation, etwas geringere Genauigkeit.

5. Häufige Fehler, die Sie vermeiden sollten

❌ Verwendung eines Standard-Schutzstromwandlers (Klasse 5P, 10P) → Schlechte harmonische Genauigkeit.

❌ Phasenverschiebung wird ignoriert → Verzögerte Kompensation.

❌ CT-Installation zu weit entfernt von AHF → Signalverschlechterung.

❌ Übersehen von Sättigungseffekten → Unterfilterung von Harmonischen.

Für die meisten AHF s ist ein Stromwandler mit Eisenkern der Klasse 0,5 und einer Bandbreite von 2,5 kHz ausreichend.

Für hochfrequente Oberwellen sind Rogowski-Spulen oder HF-Stromwandler besser geeignet.

Überprüfen Sie vor der Auswahl immer die Phasengenauigkeit, die Belastung und die Sättigungsgrenzen.

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