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Vorteile von Hochspannungs-Trennverstärker gegenüber Messumformern

Juni 2020 Interface Technology

Vorteile von Hochspannungs-Trennverstärker gegenüber Messumformern

Messumformer gelten seit langem als wichtige Komponenten in elektrischen Systemen. Wenn es notwendig ist, die Spannung in einem Stromkreis zum Zwecke der Energieübertragung oder -verteilung entweder nach oben oder nach unten zu schalten, besteht kein Zweifel daran, dass diese Geräte entscheidend sind.

Messumformer werden auch verwendet, um die Spannungen zu Messzwecken auf einen niedrigeren Wert zu senken. Bei einer solchen Verwendung werden sie häufig als Messwandler bezeichnet. Diese elektrischen Messwerte werden zur Kontrolle, Sicherheit und/oder Datenerfassung verwendet. Der Messwandler wird mit einem sekundären Gerät, einem so genannten AC/DC-Wandler, gekoppelt, der diese niedrigeren Spannungen als Eingangssignale aufnimmt und in effektive oder RMS-Werte umwandelt (d. h. Standard-Gleichstromsignale, die von Steuerungs- und Sammelsystemen leichter gelesen werden können). Beispiele für Standard-Gleichstromsignale sind 4-20 mA oder 0-10 VDC.

Obwohl diese Methode zur Messung der Systemspannung in vielen Installationen erfolgreich funktioniert hat, gibt es Gründe, einen alternativen Ansatz in Betracht zu ziehen, da möglicherweise ein zusätzlicher Wert eingeführt wird.

Umgang mit Wechsel- und Gleichspannungen von mehr als 3000 V

Jetzt gibt es Messgeräte, die Spannungen, die ursprünglich als zu hoch angesehen wurden, um gemessen und isoliert zu werden, direkt verarbeiten können, ohne sie zuvor durch einen Messumformer zu leiten. Wo früher die Spannungspegel von AC/DC-Wandlern bei 400 oder 690 V lagen, sind jetzt Geräte verfügbar, die AC- und DC-Spannungen von mehr als 3000 V direkt verarbeiten können, und zwar in Formfaktoren, die viel kleiner sind als die, die bei der Nutzung eines Messumformers erforderlich wären. Selbst TRMS-Messungen (True Root Mean Square, Effektivmessungen) sind für die korrekte Aufnahme verzerrter Signale möglich, bei denen keine saubere AC-Sinuswelle vorhanden ist und daher am Ausgang nicht angenommen werden kann.

Die P42000-Serie von Knick Interface ist ein Beispiel für ein solches Gerät. Es kann AC- und DC-Eingänge bis zu 3600 V direkt verarbeiten und bietet dabei dem Benutzer die Möglichkeit, einen von mehreren Standard-DC-Ausgängen auszuwählen. Und mit AC-Eingangssignalen bietet die P42000-Serie eine TRMS-Verarbeitung, die eine genaue Messung jedes Eingangssignals ermöglicht, unabhängig davon, ob es verzerrt ist oder nicht.

Kostenersparnis durch Größenreduzierung

Die Größenreduzierung bei Hochspannungs-Trennverstärkern wie dem P42000 bietet eine Handvoll Vorteile, von denen die meisten letztendlich auf Kosteneinsparungen zurückzuführen sind. Beispielsweise werden solche Komponenten typischerweise in einer Schalttafel oder einem Gehäuse montiert. Der benötigte Platz ist natürlich proportional zur Größe und Anzahl der Komponenten, die im Gehäuse untergebracht werden müssen. Je kleiner die Geräte in Größe und Anzahl sind, desto kleiner ist das Gehäuse und desto geringer sind die Kosten. Diese Kosteneinsparungen spiegeln sich im Material der Schalttafel selbst wider, zeigen sich aber auch in der Gesamtfläche des Systems und in der Minimierung des Gewichts. Typischerweise gibt es einen erheblichen Gewichts- und Größenunterschied zwischen Trennverstärkern und Messumformern, den sie manchmal bei Spannungsmessanwendungen ersetzen können.

Diese Kosteneinsparungen sind noch größer und ausgeprägter bei Anwendungen, bei denen ohnehin ein Sekundär-Messumformer zur Erzeugung eines Standardausgangssignals verwendet werden sollte. (Siehe Abbildung 1.) In diesen Fällen kann man nicht nur alle Kosteneinsparungsvorteile sehen, sondern es werden auch zusätzliche Kosten durch den Wegfall des Sekundär-Messumformers eingespart. Diese Kosteneinsparungen zeigen sich in den direkten Gerätekosten, dem Platzbedarf und dem Gewicht der Schalttafel sowie dem Wegfall von zusätzlicher Verkabelung.

Zusätzlich zu den Kosteneinsparungen gibt es einen zusätzlichen Vorteil, der sich häufig beim Vergleich eines Hochspannungs-Trennverstärker mit einem System zeigt, das einen Gerät mit einem Sekundär-Messumformer verwendet, und zwar in Bezug auf die Messgenauigkeit. Bei einem Hochspannungs-Trennverstärker gibt es keinen Effekt durch additive Fehler, da eine einzelne Komponente die Messung erzeugt. Dies ist bei einem System mit Sekundär-Messumformer nicht der Fall, da die Genauigkeit durch die von beiden Geräten verursachten Fehler sowie durch die Verkabelung zwischen ihnen beeinflusst wird. Es ist natürlich wichtig, einen hochwertigen Hochspannungs-Trennverstärker in Betracht zu ziehen, wenn die Genauigkeit mit dem gemessenen Wert maximiert werden soll.

Vorteile von Hochspannungs-Trennverstärker
  • Verringerung des benötigten Gehäuseraums
  • Gewichtsreduzierung
  • Reduzierung der Komponenten
  • Kostensenkung
  • Erhöhte Genauigkeit


Steve Allard

General Manager at Knick Interface LLC, USA

Phone: +1 888 62 KNICK

www.knick-interface.com

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