Bürde berechnen: So legen Sie die VA-Nennleistung eines Stromwandlers aus
Die Bürde ist die Last, die ein Stromwandler im Sekundärkreis treiben muss – angegeben als Scheinleistung in VA bei Sekundärnennstrom. Sie setzt sich zusammen aus dem Eigenverbrauch der angeschlossenen Zähler, Messgeräte oder Relais, dem Widerstand der Messleitung (Hin- und Rückleiter) und den Übergangswiderständen an Klemmen.
Die Nennleistung des Wandlers muss die Bürde abdecken. Ist die Bürde größer, sättigt der Kern früher und der Wandler misst zu klein. Ist sie viel kleiner, ist die Genauigkeitsklasse ebenfalls nicht mehr zugesichert: Für die Klassen 0,1 bis 1 gilt sie zwischen 25 % und 100 % der Nennleistung.
Rechenbeispiel: Sekundärstrom 5 A, einfache Leitungslänge 10 m, Kupfer 2,5 mm². Der Leitungswiderstand beträgt R = 2 · 10 m · 0,0178 Ω·mm²/m / 2,5 mm² = 0,1424 Ω, der Leitungsverlust P = 5² · 0,1424 = 3,56 VA. Mit einem Zähler von 0,5 VA ergibt das 4,06 VA – ein Wandler mit 5 VA Nennleistung passt. Mit 1 A sekundär wären es nur 0,14 VA Leitungsverlust.
Leitungsbürde je 10 m einfacher Länge (Kupfer, 20 °C)
| Querschnitt | Widerstand Hin + Rück | Bürde bei 5 A | Bürde bei 1 A |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm² | 0,237 Ω | 5,93 VA | 0,24 VA |
| 2,5 mm² | 0,142 Ω | 3,56 VA | 0,14 VA |
| 4 mm² | 0,089 Ω | 2,23 VA | 0,09 VA |
| 6 mm² | 0,059 Ω | 1,48 VA | 0,06 VA |
| 10 mm² | 0,036 Ω | 0,89 VA | 0,04 VA |
Gerechnet mit ρ = 0,0178 Ω·mm²/m und 20 m Leiterlänge (10 m hin, 10 m zurück). Die Bürde wächst linear mit der Länge: Bei 20 m einfacher Länge verdoppeln sich die Werte. Eigenverbrauch der Geräte und Klemmen kommt hinzu.
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FAQ
Was ist die Bürde eines Stromwandlers?
Die Bürde ist die gesamte Last im Sekundärkreis: Eigenverbrauch der angeschlossenen Geräte, Widerstand der Messleitung und Übergangswiderstände an Klemmen. Sie wird als Scheinleistung in VA bei Sekundärnennstrom angegeben oder als Impedanz in Ohm.
Wie berechne ich die Bürde?
Leitungsverlust P = I² · 2 · L · ρ / A (I Sekundärstrom, L einfache Länge in m, ρ = 0,0178 Ω·mm²/m für Kupfer, A Querschnitt in mm²) plus Eigenverbrauch der Geräte laut Datenblatt. Beispiel: 5 A, 10 m, 2,5 mm² ergibt 25 · 2 · 10 · 0,0178 / 2,5 = 3,56 VA.
Was passiert, wenn die Bürde größer als die Nennleistung ist?
Der Wandlerkern geht früher in die Sättigung, der Sekundärstrom wird zu klein und die Genauigkeitsklasse ist nicht mehr eingehalten. Abhilfe: größerer Querschnitt, kürzere Leitung, Wandler mit höherer Nennleistung oder 1 A statt 5 A sekundär.
Darf die Bürde kleiner als die Nennleistung sein?
Ja, aber nicht beliebig: Für die Klassen 0,1 bis 1 ist die Genauigkeit zwischen 25 % und 100 % der Nennleistung zugesichert. Außerdem wirkt der Überstrom-Begrenzungsfaktor FS bei kleiner Bürde schwächer – der Wandler sättigt erst bei höheren Strömen. Deshalb die Nennleistung passend und nicht großzügig wählen.
1 A oder 5 A – was ist bei langen Leitungen besser?
1 A. Der Leitungsverlust steigt mit dem Quadrat des Stroms, bei 1 A beträgt er ein Fünfundzwanzigstel des Werts bei 5 A. Im Beispiel mit 10 m und 2,5 mm² sind es 0,14 VA statt 3,56 VA.
Wie rechne ich die Bürde von VA in Ohm um?
Z = S / I². Eine Bürde von 5 VA entspricht bei 5 A sekundär 0,2 Ω, bei 1 A sekundär 5 Ω. Umgekehrt ergibt ein Leitungswiderstand R bei 1 A genau R in VA.
Wo finde ich den Eigenverbrauch meines Messgeräts?
Im Datenblatt unter „Eigenverbrauch“ oder „Leistungsaufnahme Strompfad“, meist in VA je Phase. Für die Bürde zählt nur der Strompfad, nicht die Versorgung des Geräts.