Hohe Ströme aus erneuerbaren Quellen präzise messen

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

ET System electronic GmbH

Bicker Elektronik GmbH

Überlegungen bei der Wahl des Shunt-Widerstands

Bei der Wahl handelsüblicher Shunt-Widerstände oder der Spezifikation maßgeschneiderter Widerstände für Shunt-basierte Messeinrichtungen, sind bestimmte Anforderungen zu beachten. Der Widerstand muss bei Temperaturänderungen im System stets konstant bleiben. Das Design stellt gewöhnlich sicher, dass die Maximaltemperatur des Widerstandselements 80 °C beträgt – bei einem normalen Betriebstemperaturbereich von 40 bis 60 °C. Temperaturen über 80 °C verursachen eine Widerstands-Drift, was die Strommessgenauigkeit beeinträchtigt.

Die Temperatur des Messelements darf 140 °C nicht überschreiten, da dies ein Glühen verursacht, dass zu einer dauerhaften Änderung des Widerstandswertes führt. Die Positionierung und Ausrichtung von Shunts sollte sehr sorgfältig erfolgen, damit alle Bedingungen erfüllt werden. So sollten Widerstandselemente stets vertikal montiert werden, um maximale Luftzirkulation zu ermöglichen. Je nach Anwendung können auch Kühlkörper und/oder eine Luft-/Wasserkühlung erforderlich sein.

Eine Strommessung bei hoher Spannung muss ebenfalls mit großer Sorgfalt durchgeführt werden, da diese Spannung an den Anschlüssen und dem Messgerät anliegt. Wenn möglich sollte sich der Shunt im geerdeten Zweig befinden. Dies ist wichtig in Systemen mit 750 V Betriebsspannung und darüber.

Shunts für einen Dauerstrom von 2/3 ihres Nennstroms

Shunts werden in der Regel für einen Betrieb bei einem maximalen Dauerstrom von 2/3 ihres Nennstroms ausgewählt. Wird ein System jedoch zur Messung intermittierender oder Stoßströme eingesetzt, kann es die höheren Ströme tolerieren, ohne die Temperaturbeschränkungen zu überschreiten. Der Arbeitszyklus des Shunts ist somit ein wichtiger Faktor bei der Auswahl. Zusammen mit der Umgebungstemperatur, in der der Shunt betrieben wird, und der maximal tolerierten Temperatur lassen sich die Anforderungen für die Kühltechniken ermitteln.

Je nach Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Anwendung müssen Amperemeter-Shunt-Widerstände bestimmten Standards entsprechen und regelmäßig kalibriert sowie erneut zertifiziert werden. Dies geschieht meist in jährlichen Abständen.

Riedon bietet preisgünstige Standard-Präzisions-DC-Amperemeter-Shunts mit Nennströmen von 5 bis 1200 A und Ausgängen mit 50 und 100 mV. Die RS-Serie bietet eine Spannungstoleranz von ±0,25% und einen TCR von ±15 ppm/°C. Außerdem stehen auch Shunts mit ±0,1% Genauigkeit, weiteren Ausgangsspannungen und kundenspezifische Versionen innerhalb kurzer Lieferzeit zur Verfügung.

Die Wahl des Shunt-Widerstands erfordert Sorgfalt

Ob nun eine Anwendung im traditionellen Industriebereich oder im neuen Sektor der erneuerbaren Energien vorliegt – die Wahl eines Amperemeter-Shunt-Widerstands oder die Spezifikation eines maßgeschneiderten Systems sollte stets mit großer Sorgfalt erfolgen. Ein etablierter Hersteller von Shunt-Widerständen vereinfacht dabei den Auswahlprozess erheblich.

Schaltungstipp

Schaltung zur Strommessung für 500-V-Gleichtakt Spannung

* Phil Ebbert ist Vice President Engineering bei Riedon Inc.

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