Gleichstrom messen: Warum kein Stromwandler, und was stattdessen
Wer nach „Stromwandler Gleichstrom“ oder „DC Stromwandler 4–20 mA“ sucht, stößt auf ein physikalisches Problem: Ein Stromwandler ist ein Transformator. Er überträgt nur Wechselgrößen, weil nur ein sich ändernder Primärstrom im Kern eine Spannung induziert. Bei Gleichstrom sättigt der Kern, sekundär fließt nichts. CELSA fertigt deshalb Stromwandler ausschließlich für Wechselstrom – und für Gleichstrom eine Messkette aus Nebenwiderstand und Anzeige.
Der Nebenwiderstand (Shunt) liegt in Reihe im Gleichstromkreis und liefert bei Nennstrom einen festen Spannungsabfall von 60 mV, 80 mV, 100 mV, 150 mV oder 300 mV, in Klasse 0,5 für 1 A bis 4000 A. Diese Millivolt misst entweder ein analoger Drehspul-Strommesser PQ oder PAQ oder ein digitales Einbaumessgerät mit Shunt-Eingang. Die digitalen Geräte der M-Serie zeigen den Strom an, überwachen Grenzwerte und geben ihn als Option mit Analogausgang – zum Beispiel 4–20 mA – an SPS oder Leitsystem weiter.
Für Gleichspannung bis 600 V DC gibt es digitale Anzeigen mit direktem Eingang, etwa das M3.96-145 DC4 mit optional zwei Analogausgängen, RS232/RS485 und bis zu acht Schaltpunkten. Und wer bereits ein Normsignal hat, trennt und wandelt es mit dem Trennverstärker DTVU20 (Eingang 0–10 V, 0–20 mA, 4–20 mA) – ein Shunt-Signal von 60 mV nimmt der DTVU20 allerdings nicht direkt an.
Schritt 1: Shunt nach Strom und Messgerät wählen
Nennstrom des Shunts knapp über dem höchsten Betriebsstrom wählen, die Nennspannung passend zum Eingang des Messgeräts – 60 mV ist der Standard der analogen Strommesser und der digitalen SR-Anzeigen, die auch 150 mV nehmen. Form A deckt 1 A bis 250 A ab, Form B 250 A bis 1000 A, Form C 4000 A.
Schritt 2: Anzeige wählen: analog oder digital
Analog: Drehspul-Strommesser PQ (90°-Skala) oder PAQ (240°-Skala), Klasse 1,5, Skala in Ampere nach dem Shunt beschriftet, ohne Hilfsspannung. Digital: M1.48-104, M1.72-144 und M1.96-144 SR2 als 4-stellige Anzeigen für 60 mV und 150 mV mit Grenzwertüberwachung; M2.96-145, M3.48-105 und M3.96.2-145 SR4 5-stellig mit Optionen wie Analogausgang, Digitaleingang und Schaltpunkten.
Schritt 3: 4–20 mA für SPS oder Leitsystem
Soll der Gleichstrom als Normsignal weiter, übernimmt der Analogausgang des digitalen Messgeräts die Aufgabe des „DC-Messumformers“: Shunt → Anzeige mit Analogausgang → 4–20 mA zur Steuerung. Liegt bereits ein Normsignal vor, trennt es der Trennverstärker DTVU20 galvanisch und setzt es auf 0–10 V, 2–10 V, 0–20 mA oder 4–20 mA um.
Schritt 4: Gleichspannung messen
Für Gleichspannung braucht es keinen Shunt: Die Anzeigen der Gruppe Gleichspannung/Gleichstrom messen direkt, das M3.96-145 DC4 bis 600 V DC. Analog zeigen die Drehspul-Spannungsmesser PQ und PAQ Gleichspannung an.
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Typische Anwendungen
- Batterie- und USV-Überwachung
- Gleichrichter, Elektrolyse, Galvanik
- Prüfstände, Gleichstromantriebe und Ladeeinrichtungen
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FAQ
Gibt es Stromwandler für Gleichstrom?
Nein, nicht als Transformator: Ein Stromwandler überträgt nur Wechselstrom, bei Gleichstrom sättigt der Kern. CELSA fertigt Stromwandler für Wechselstrom und misst Gleichstrom mit Nebenwiderstand und Anzeige.
Was ersetzt den DC-Strommessumformer mit 4–20 mA?
Ein digitales Einbaumessgerät mit Shunt-Eingang und Analogausgang: Der Shunt liefert 60 mV, die Anzeige zeigt den Strom an und gibt ihn als 4–20 mA weiter. Ein vorhandenes Normsignal setzt der Trennverstärker DTVU20 um.
Welchen Shunt brauche ich für 100 A Gleichstrom?
Einen Shunt 100 A/60 mV der Form A, wenn das Messgerät einen 60-mV-Eingang hat – das ist bei den analogen Strommessern PQ und PAQ und den digitalen SR-Anzeigen der Fall. Die Skala oder Anzeige wird dann auf 100 A bezogen.
Kann ich Gleichstrom mit einer Rogowski-Spule messen?
Nein. Eine Rogowski-Spule misst wie ein Stromwandler nur die Änderung des Stroms, also Wechselstrom. Für Gleichstrom bleibt es beim Shunt.
Wie genau ist die Messung mit Shunt?
Die CELSA-Nebenwiderstände haben Klasse 0,5, die Drehspulanzeigen PQ und PAQ Klasse 1,5. Die Messgenauigkeit der Kette bestimmen Shunt, Anzeige und bei analogen Geräten der Widerstand der Messleitung.