Summary: Im Energiezählerindustrie Viele Messgeräte verwenden Shunts als Stromsensor...
Im Energiezählerindustrie Viele Messgeräte verwenden Shunts als Stromsensoren. Dies liegt vor allem daran, dass sie weniger kosten als andere Arten von Stromsensoren und eine magnetische Immunität bieten, die sie zu einer guten Wahl für Einphasenmessgeräte macht. Allerdings bringt dieser auf Shunts basierende Ansatz auch einige Herausforderungen mit sich, darunter die Notwendigkeit, jeden Shunt vom Kern des Zählers zu isolieren, und durch Shunts verursachte Erwärmungsprobleme.
Shunt-basierte Messungen erfordern zwei wichtige Merkmale: eine vollständige Isolierung zwischen dem Shunt und dem Kern eines Messgeräts sowie kohärente ADC-Ausgänge zur Erkennung der gleichen Phasenströme auf allen Phasen. Glücklicherweise werden diese Anforderungen in einer neuen Familie von Analog-Digital-Wandlern (ADCs) von Analog Devices berücksichtigt.
Bei den neuen ADS131M04-Geräten handelt es sich um mehrkanalige, simultan abtastende 24-Bit-Delta-Sigma-ADCs 2. Ordnung, die über interne Kalibrierungsfunktionen und einen großen Dynamikbereich verfügen. Diese ADCs eignen sich ideal für Energiemessanwendungen, die eine hohe Genauigkeit und einen geringen Stromverbrauch erfordern.
Die Isolierung zwischen Shunt und Messgerät wird durch einen einfachen Widerstandsspannungsteiler (R32-R48) erreicht. Der Teiler ist in einer Parallelstreifenkonfiguration mit einem Shunt auf der einen Seite, den ADCs auf der anderen Seite und der Masse dazwischen angeordnet. Die ADCs müssen vom Stromkreis isoliert sein, um eine Gleichtaktspannung zu vermeiden, die den Analog-Digital-Wandler (ADC) des Messgeräts beschädigen kann.
Um dieses Problem zu lösen, wird zwischen den ADCs und dem Teiler ein Isolationsverstärker hinzugefügt. Dieser Verstärker kann die Gleichtaktspannung auf ein akzeptables Niveau reduzieren.
Eine andere Möglichkeit, die Isolierung sicherzustellen, besteht darin, den Shunt in den geerdeten Leiter statt in den ungeerdeten Leiter einzufügen. Dadurch wird die Gleichtaktspannung vom Shunt eliminiert und verhindert, dass sie den ADC oder die internen Schaltkreise des Instruments beschädigt.
Die Shunt-basierte Messung erfordert außerdem einen genauen ADC, um die niedrigen Ausgangsspannungen zu erfassen, die von Shunts bei niedrigen Strömen erzeugt werden. Dies gilt insbesondere für Shunt-basierte Zähler, die in Wohngebieten eingesetzt werden und auf das Stromnetz bezogen sind. Wenn ein Shunt-basierter Zähler nicht ordnungsgemäß kalibriert ist, kann es sein, dass ein Stromkreis mit hoher Stromstärke und niedriger Spannung als Stromkreis mit hoher Stromstärke und niedriger Spannung angezeigt wird, was zu ungenauen Abrechnungen für Versorgungskunden führt.
Darüber hinaus könnte ein Shunt-basiertes Messsystem manipuliert werden, indem ein magnetisches Gerät am Shunt angebracht wird, um seinen Betrieb lahmzulegen. Diese magnetische Manipulation kann sich auf den Stromwandler auswirken, der zur Messung des Leitungsstroms verwendet wird, was zu falschen Zählerständen und Stromdiebstahl führt.
Bei einem manipulierten Messgerät könnten auch die RMS-Spannung und die Wirkleistung entfernt werden. Diese Manipulation wäre schwer zu erkennen, da die Effektivspannung und die Wirkleistung nicht gemessen werden. Dennoch gibt das Vorhandensein des Shunts und des Stromwandlers immer noch einen Hinweis darauf, dass eine Manipulation stattgefunden hat.
Das Design verfügt über ein AC/DC-Netzteil, das ausgelöst werden kann, um in einen Stromerkennungsmodus zu wechseln, wenn die RMS-Spannung oder die Wirkleistung fehlen. Das Messgerät kann dann veranlasst werden, diesen Stromerkennungsmodus zu verlassen, wenn die Wechselstromversorgung wieder normal ist.
Hersteller von Manganin-Shunts in China
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