PRiME Stromwandler

PRiME funktioniert auf der Basis des Rogowski-Prinzips, bei dem eine Spule mit dem Magnetfeld, das durch den zu messenden Strom erzeugt wird, magnetisch gekoppelt ist. In der Spule wird ein Spannungssignal induziert, das proportional zur Höhe der Änderung des magnetischen Flusses und damit proportional zur Höhe der Änderung des zu messenden Stroms ist. Ursprünglich basiert das Rogowski Prinzip auf einer Spulenwicklung. Aufgrund der hohen Herstellungstoleranzen bei gewickelten Spulen wird die Genauigkeit durch die Position des Primärleiters im Gerät sowie durch eventuelle externe Magnetfelder beeinflusst, die z.B. durch die Nähe zu einem anderen Leiter erzeugt werden.

PRiME vermeidet dieses Phänomen durch Verwendung zweier Teile für den Wandlerkopf, bestehend aus mehreren einzelnen Sensor-Leiterplatten sowie einer Basisleiterplatte. Die Sensor-Leiterplatte besteht aus zwei separaten Luftspulen, die auf einer mehrlagigen Leiterplatte aufgebaut sind (Bild 2). Die Sensoren sind im rechten Winkel zur Basisleiterplatte angeordnet und in Serie geschaltet, so dass sie zwei konzentrische Schleifen bilden (innere und äußere Schleife).

Zur Durchführung von Messungen muss der stromführende Leiter innerhalb der Öffnung des Wandleroberteiles positioniert werden. Dadurch wird ein wechselnder Magnetfluss erzeugt, der auf die Sensoren übertragen wird und damit eine Spannung induziert, die proportional zur Steilheit des Stroms ist (di/dt) (Vinner & Vouter).

Da letztendlich das aufgenommene Signal proportional zur Ableitung des Stromes ist, ist es notwendig, die induzierte Spannung im Wandlerkopf zu integrieren, um sowohl die Amplituden- als auch die Phaseninformationen für den zu messenden Strom zu erhalten. Der Integrierte Schaltkreis (Bild 4) wird so nah wie möglich beim Wandlerkopf belassen, um die Aufnahme von Streuinduktivitäten zu reduzieren, die eine mögliche Fehlerquelle darstellen können.