In industriellen Schaltschränken, Hauptverteilungen und Energieanlagen müssen häufig Ströme an großen Kabeln oder massiven Sammelschienen gemessen werden. Klassische Stromzangen stoßen dabei schnell an mechanische Grenzen: Der Zangenkopf lässt sich nicht vollständig öffnen, die Stromschiene ist zu breit oder zwischen den Leitern bleibt nicht genügend Platz.
Flexible Stromwandler lösen dieses Problem mit einer biegsamen Messschleife. Sie kann um große Leiter, Stromschienen oder parallel geführte Kabel gelegt und anschließend geschlossen werden. Viele dieser Sensoren arbeiten nach dem Rogowski-Prinzip und eignen sich besonders für hohe Wechselströme, temporäre Lastmessungen, Energieanalysen und Retrofit-Anwendungen.
Die flexible Bauform allein garantiert jedoch noch keine korrekte Messung. Messbereich, Frequenzband, Ausgangssignal, Position der Spule, Stromrichtung, benachbarte Leiter und das angeschlossene Messgerät beeinflussen das Ergebnis. Besonders wichtig ist außerdem die Unterscheidung zwischen Wechselstrom-, Gleichstrom- und Leistungsmessung.
Inhaltsverzeichnis
- Wie funktioniert eine Rogowski-Spule?
- Wann ist ein flexibler Stromwandler sinnvoll?
- Flexible Spule oder klassische Stromzange?
- Warum Rogowski-Spulen keinen Gleichstrom messen
- Messbereich und kleinsten Strom richtig auswählen
- Welche Leiter dürfen gemeinsam umschlossen werden?
- Spule und Leiter richtig positionieren
- Einfluss benachbarter Leiter und Sammelschienen
- Integrator und Ausgangssignal verstehen
- TRMS, Frequenz und Stromform berücksichtigen
- Leistung und Energie mit Rogowski-Spulen messen
- Dynamische Ströme am Oszilloskop untersuchen
- Einbau im engen Schaltschrank
- Messkategorie und Arbeitssicherheit
- Typische Messfehler
- Praxisbeispiel an einer Hauptverteilung
- Flexiblen Stromwandler richtig auswählen
- Welche Messgeräte und Produkte eignen sich?
- Fazit
- Häufige Fragen
Wie funktioniert eine Rogowski-Spule?
Eine Rogowski-Spule besteht aus einer gleichmäßig gewickelten Leiterschleife ohne ferromagnetischen Kern. Wird sie um einen stromdurchflossenen Leiter gelegt, erfasst sie dessen veränderliches Magnetfeld.
Die Spule erzeugt zunächst eine Spannung, die proportional zur zeitlichen Änderung des Stroms ist:
uSpule(t) ∝ di(t) / dt
Damit aus diesem Signal wieder ein zum tatsächlichen Strom proportionaler Messwert entsteht, wird es elektronisch integriert:
i(t) ∝ ∫ uSpule(t) dt
Diese Integratorschaltung befindet sich je nach Sensor im angeschlossenen Messgerät, in einem separaten Elektronikgehäuse oder direkt in der Anzeigeeinheit.
Da kein Eisenkern vorhanden ist, tritt keine klassische magnetische Kernsättigung auf. Das erleichtert die Messung hoher Ströme und großer Stromspitzen. Der tatsächlich zulässige Bereich wird dennoch durch Spule, Integrator, Ausgangssignal und angeschlossenes Messgerät begrenzt.
Wann ist ein flexibler Stromwandler sinnvoll?
Flexible Stromwandler sind besonders hilfreich, wenn ein starrer Zangenkopf mechanisch nicht um den Leiter passt oder sich im eingebauten Zustand nicht vollständig schließen lässt.
Typische Anwendungen sind:
- große Kabelquerschnitte und Kabelbündel,
- rechteckige oder breite Sammelschienen,
- eng aufgebaute Schaltschränke,
- Hauptverteilungen mit Strömen von mehreren hundert oder tausend Ampere,
- temporäre Energie- und Lastprofilmessungen,
- Nachrüstung bestehender Anlagen ohne Auftrennen des Leiters,
- Messung an Transformatoren, Generatoren und großen Motoren,
- Analyse von Einschaltströmen und dynamischen Lastverläufen.
Die Schleife kann häufig durch einen schmalen Zwischenraum geführt und anschließend um den Leiter geschlossen werden. Dadurch muss weder eine massive Stromschiene demontiert noch ein Leistungskabel durch einen geschlossenen Stromwandler geführt werden.
Flexible Spule oder klassische Stromzange?
| Kriterium | Flexible Rogowski-Spule | Klassische Stromzange |
|---|---|---|
| Mechanische Umschließung | Sehr flexibel bei großen oder ungünstig geformten Leitern | Durch Öffnung und Form des Zangenkopfes begrenzt |
| Hohe Wechselströme | Je nach Modell bis in den kA-Bereich | Modellabhängig, häufig kleinerer Maximalbereich |
| Gleichstrommessung | Mit dem Rogowski-Prinzip nicht möglich | Mit Hall-Effekt-Zange möglich |
| Kleine Ströme | Abhängig vom Modell häufig eingeschränkter | Geeignete Zangen können eine höhere Empfindlichkeit bieten |
| Magnetische Sättigung | Kein ferromagnetischer Kern | Bei stromwandlerbasierten Zangen grundsätzlich zu berücksichtigen |
| Auswerteelektronik | Integrator beziehungsweise passende Anzeige erforderlich | Bei Handmessgeräten meist vollständig integriert |
| Einbauposition | Verschluss, Leiterposition und Nachbarfelder beachten | Zangenbacken müssen sauber und vollständig schließen |
Für hohe Wechselströme an großen Sammelschienen ist die flexible Spule häufig die praktischere Lösung. Für kleine Gleichströme, Batteriesysteme oder Messungen mit hoher DC-Genauigkeit wird dagegen ein geeignetes Hall-Effekt-Messgerät benötigt.
Warum Rogowski-Spulen keinen Gleichstrom messen
Die Rogowski-Spule reagiert auf eine Änderung des Stroms. Bei einem konstanten Gleichstrom bleibt das Magnetfeld nach dem Einschwingvorgang unverändert. Die Spule erzeugt dann kein dauerhaft auswertbares Signal.
Damit eignen sich Rogowski-Sensoren für:
- sinusförmige Wechselströme,
- verzerrte Wechselströme,
- Oberschwingungen innerhalb der spezifizierten Bandbreite,
- Einschalt- und Laststromverläufe,
- pulsierende beziehungsweise zeitlich veränderliche Stromanteile.
Nicht erfasst wird dagegen ein konstanter DC-Anteil. Fließen beispielsweise 200 A Gleichstrom mit einer überlagerten Welligkeit, zeigt eine Rogowski-Spule nur den zeitlich veränderlichen Anteil entsprechend ihrer Bandbreite an.
Für Photovoltaikanlagen, Batteriespeicher, Gleichstromzwischenkreise oder Elektrofahrzeugtechnik muss daher geprüft werden, ob reiner Gleichstrom, Wechselstrom oder beides gemessen werden soll.
Messbereich und kleinsten Strom richtig auswählen
Flexible Stromwandler werden häufig mit sehr großen Maximalbereichen angeboten. Ein Sensor für 10 kA ist jedoch nicht automatisch die beste Wahl für eine Anlage, die normalerweise nur 20 A aufnimmt.
Ein zu großer Bereich kann folgende Nachteile verursachen:
- geringere Auflösung bei kleinen Strömen,
- größerer relativer Messfehler im unteren Bereich,
- schlechter erkennbare Grundlaständerungen,
- höhere Empfindlichkeit gegenüber Störsignalen.
Bei umschaltbaren Sensoren sollte deshalb der kleinste Bereich gewählt werden, der den erwarteten Betriebsstrom und mögliche Spitzen sicher abdeckt.
Für die Auswahl werden mindestens drei Werte benötigt:
- kleinster Strom, der noch zuverlässig erkannt werden muss,
- normaler Betriebsstrom,
- höchster Effektiv- und Spitzenstrom.
Die maximale Stromangabe darf außerdem nicht mit der maximal erfassbaren Stromspitze verwechselt werden. Bei stark verzerrten Signalen muss der zulässige Scheitelfaktor beziehungsweise Peak-Bereich der vollständigen Messkette berücksichtigt werden.
Welche Leiter dürfen gemeinsam umschlossen werden?
Für die Messung eines einzelnen Phasenstroms wird grundsätzlich nur der zugehörige Leiter umschlossen.
Werden Hin- und Rückleiter gemeinsam von der Schleife erfasst, wirken ihre Magnetfelder in entgegengesetzte Richtungen. Die resultierende Anzeige kann dadurch nahezu null sein, obwohl in beiden Leitern ein hoher Strom fließt.
Im Drehstromnetz gilt daher:
- für den Strom von L1 nur L1 umschließen,
- für den Strom von L2 nur L2 umschließen,
- für den Strom von L3 nur L3 umschließen,
- für eine Leistungsmessung jeden Stromkanal der richtigen Spannung zuordnen.
Mehrere parallel geführte Leiter derselben Phase dürfen gemeinsam umschlossen werden, wenn der Gesamtstrom dieser Phase gemessen werden soll und alle Ströme in derselben Richtung fließen.
Werden dagegen alle Außenleiter gemeinsam umschlossen, misst der Sensor nicht die Summe ihrer Beträge, sondern die vektorielle Stromsumme. Bei einer symmetrischen Anlage ist diese annähernd null. Eine solche Anordnung gehört zur Differenz- oder Fehlerstrommessung und erfordert einen dafür geeigneten Sensor und Messbereich.
Spule und Leiter richtig positionieren
Eine ideale Rogowski-Spule wäre weitgehend unabhängig von der genauen Leiterposition. Reale Sensoren besitzen jedoch konstruktionsbedingte Positionseinflüsse, insbesondere in der Nähe des Verschlusses beziehungsweise Rückführungsbereichs.
Für eine möglichst zuverlässige Messung sollte:
- die Schleife vollständig geschlossen sein,
- der Leiter nicht unmittelbar am Verschluss anliegen,
- die Spule nicht verdreht oder geknickt werden,
- der zulässige minimale Biegeradius eingehalten werden,
- der Leiter nach Möglichkeit innerhalb der Schleife günstig positioniert werden,
- die vom Hersteller vorgegebene Stromrichtung beachtet werden.
Die Richtungsmarkierung ist für eine reine Betragsmessung häufig weniger kritisch. Bei Leistungs-, Phasen- oder Energieanalysen entscheidet sie jedoch über das korrekte Vorzeichen und die richtige Phasenlage.
Einfluss benachbarter Leiter und Sammelschienen
In einer kompakten Verteilung befindet sich die Messschleife häufig direkt neben weiteren Leitern mit hohen Strömen. Deren Magnetfelder können das Ergebnis beeinflussen.
Problematisch sind insbesondere:
- der Verschluss der Schleife unmittelbar neben einer benachbarten Stromschiene,
- mehrere dicht nebeneinanderliegende Hochstromleiter,
- ungewolltes teilweises Umschließen eines zweiten Leiters,
- stark unsymmetrische Ströme,
- ungünstig verlegte Sensorkabel.
Die Schleife sollte vollständig um den gewünschten Leiter geführt werden und möglichst viel Abstand zu benachbarten Hochstromquellen besitzen. Ist dies mechanisch nicht möglich, muss die zusätzliche Positionsunsicherheit bei der Bewertung berücksichtigt werden.
Für vergleichende Messungen sollten alle drei Phasen möglichst gleichartig erfasst werden. Unterschiedliche Schleifenlagen können ansonsten scheinbare Phasenunterschiede erzeugen, die nicht aus der Anlage selbst stammen.
Integrator und Ausgangssignal verstehen
Eine reine Rogowski-Spule liefert noch keinen direkt ablesbaren Stromwert. Erst der Integrator wandelt das Spulensignal in ein zum Strom proportionales Ausgangssignal um.
Je nach Ausführung stehen zur Verfügung:
- integrierte Digitalanzeige in Ampere,
- AC-Spannungsausgang für Multimeter und Recorder,
- BNC-Ausgang für Oszilloskope und Leistungsanalysatoren,
- festes Verhältnis wie mV/A,
- umschaltbare Empfindlichkeiten für unterschiedliche Strombereiche.
Bei einem Ausgang von beispielsweise 1 mV/A entsprechen 500 A einem Ausgangssignal von 500 mV. Das angeschlossene Gerät muss diesen Spannungsbereich, die Frequenz und die Signalform korrekt verarbeiten können.
Vor der Messung sind deshalb zu prüfen:
- Ausgangseinheit und Empfindlichkeit,
- eingestellter Bereich des Stromwandlers,
- Eingangsbereich des Multimeters oder Recorders,
- Eingangsimpedanz und Anschlussart,
- Batterie- beziehungsweise Spannungsversorgung der Auswerteelektronik.
Eine falsche Bereichseinstellung kann zu einem Messfehler um den Faktor 10, 100 oder 1.000 führen.
TRMS, Frequenz und Stromform berücksichtigen
Viele industrielle Verbraucher nehmen keinen ideal sinusförmigen Strom auf. Frequenzumrichter, Schaltnetzteile, Schweißgeräte und gesteuerte Heizungen erzeugen verzerrte Stromformen.
Für den korrekten Effektivwert ist dann ein True-RMS-Messsystem erforderlich. Die Kennzeichnung TRMS allein genügt jedoch nicht: Auch das Frequenzband des Stromwandlers und des angeschlossenen Messgeräts muss die relevanten Signalanteile abdecken.
| Messaufgabe | Wichtige Anforderung |
|---|---|
| Netzstrom bei 50 oder 60 Hz | Geeigneter Effektivwertbereich und ausreichende Grundgenauigkeit |
| Oberschwingungsanalyse | Ausreichende Bandbreite und geringe Phasenabweichung |
| Frequenzumrichterausgang | Messgerät und Sensor müssen zur Taktfrequenz und Stromform passen |
| Einschaltstrom | Peak-, Inrush- oder schnelle Aufzeichnungsfunktion |
| Oszilloskopmessung | Bekannte Bandbreite, Empfindlichkeit und maximale Stromspitze |
Ein Sensor, der für Energieaufzeichnungen bei Netzfrequenz optimiert ist, ist nicht automatisch für schnelle Schalttransienten geeignet. Umgekehrt kann eine breitbandige Oszilloskopsonde für eine einfache Langzeitmessung unnötig aufwendig sein.
Leistung und Energie mit Rogowski-Spulen messen
Für eine Leistungsmessung reicht der Strom allein nicht aus. Spannung und Strom müssen zeitgleich erfasst und phasenrichtig miteinander verrechnet werden.
Bei dreiphasigen Messungen müssen deshalb:
- Stromsensor L1 und Spannung L1 zusammengehören,
- Stromsensor L2 und Spannung L2 zusammengehören,
- Stromsensor L3 und Spannung L3 zusammengehören,
- alle Stromwandler in derselben definierten Richtung montiert sein.
Eine vertauschte Phase oder umgekehrte Schleifenrichtung kann zu negativer Leistung, falschem Leistungsfaktor oder einer teilweise aufgehobenen Gesamtleistung führen.
Für präzise Leistungs- und Energieanalysen ist außerdem die Phasenverschiebung des Stromwandlers relevant. Besonders bei kleinem Leistungsfaktor kann bereits eine geringe zusätzliche Phasenabweichung einen merklichen Leistungsfehler verursachen.
Bei längerfristigen Messkampagnen sind zusätzlich Batterielaufzeit, sichere Befestigung, Speicherdauer und die Spannungsversorgung der Auswerteelektronik zu berücksichtigen.
Dynamische Ströme am Oszilloskop untersuchen
Für die Darstellung schneller Stromverläufe wird ein flexibler Stromtastkopf mit geeigneter Bandbreite an ein Oszilloskop angeschlossen.
Typische Anwendungen sind:
- Schweißstromimpulse,
- Schaltvorgänge in Leistungselektronik,
- Motoranlauf und Kommutierung,
- Stromverläufe an Umrichtern,
- Netzteil- und Wechselrichterdiagnose,
- kurze Überlast- und Einschaltvorgänge.
Am Oszilloskop müssen das Wandlungsverhältnis und gegebenenfalls der Tastkopffaktor korrekt eingestellt werden. Auch Offset, Bandbreitenbegrenzung, Abtastrate und maximale Eingangsspannung sind zu beachten.
Da eine Rogowski-Spule keinen Gleichstromanteil erfasst, darf die dargestellte Kurve nicht ohne weitere Prüfung als vollständiger AC/DC-Strom interpretiert werden.
Einbau im engen Schaltschrank
Vor der Installation sollte geprüft werden, ob Schleifenlänge, Schleifendurchmesser und Verschlussmechanismus zur Einbausituation passen.
Eine sehr lange Schleife erleichtert zwar das Umschließen großer Sammelschienen, benötigt aber mehr Platz für die Verlegung. Eine kurze Mini-Schleife lässt sich besser zwischen eng stehenden Leitern führen, kann jedoch große Kabelbündel nicht vollständig umschließen.
Die Elektronikeinheit und Messleitungen sollten so befestigt werden, dass:
- kein Zug auf dem Schleifenverschluss entsteht,
- keine Kabel in bewegliche oder heiße Bereiche gelangen,
- die Schaltschranktür geschlossen werden kann,
- Bedienelemente und Anzeigen erreichbar bleiben,
- die Sensoren während einer Langzeitaufzeichnung nicht verrutschen.
Magnetische Halterungen dürfen nur an geeigneten Stellen verwendet werden und dürfen keine leitfähigen Teile oder Lüftungsöffnungen beeinträchtigen.
Messkategorie und Arbeitssicherheit
Die flexible Bauform erleichtert die Montage, macht eine Messung an offenen, spannungsführenden Stromschienen aber nicht automatisch sicher.
Die vollständige Messkette muss für den Messort geeignet sein. Dazu gehören:
- Messschleife,
- Isolierung und Verschluss,
- Anschlussleitungen,
- Auswerteelektronik,
- Multimeter, Recorder oder Oszilloskop,
- Adapter und Zubehör.
Messkategorie und Bemessungsspannung müssen zur Anlage passen. Eine Angabe wie CAT III oder CAT IV gilt nur unter den im Datenblatt genannten Bedingungen.
Installation und Anschluss dürfen nur durch qualifiziertes Fachpersonal nach dem betrieblichen Sicherheitskonzept erfolgen. Wo möglich, sollte der Stromkreis für die Montage freigeschaltet werden. Arbeiten in der Nähe offener spannungsführender Teile erfordern geeignete Schutzmaßnahmen und persönliche Schutzausrüstung.
Typische Messfehler
Hin- und Rückleiter werden gemeinsam umschlossen
Die Magnetfelder heben sich weitgehend auf. Der angezeigte Strom ist zu klein oder nahezu null.
Alle drei Phasen werden mit einer Schleife erfasst
Gemessen wird die resultierende Stromsumme und nicht die Summe der einzelnen Phasenströme.
Die Rogowski-Spule wird für Gleichstrom verwendet
Ein konstanter DC-Strom wird nicht erfasst. Angezeigt wird höchstens ein überlagerter Wechselanteil.
Die Schleife ist nicht vollständig geschlossen
Der magnetische Erfassungspfad ist nicht wie vorgesehen aufgebaut. Der Messwert kann deutlich abweichen.
Der Leiter liegt unmittelbar am Verschluss
Der konstruktionsbedingte Positionsfehler kann größer werden.
Der Messbereich ist unnötig hoch
Kleine Betriebs- und Grundlastströme werden schlechter aufgelöst.
Das Ausgangsverhältnis ist falsch eingestellt
Die Anzeige weicht um einen konstanten Faktor vom tatsächlichen Strom ab.
Die Stromrichtung ist bei einer Leistungsmessung vertauscht
Leistung und Leistungsfaktor werden mit falschem Vorzeichen beziehungsweise falscher Phasenlage berechnet.
Das angeschlossene Multimeter ist nicht ausreichend breitbandig
Verzerrte Ströme und höhere Frequenzanteile werden unvollständig erfasst.
Benachbarte Hochstromleiter beeinflussen die Schleife
Die Messung enthält einen zusätzlichen Anteil aus dem äußeren Magnetfeld.
Praxisbeispiel: Lastmessung an einer industriellen Hauptverteilung
In einer Produktionsanlage soll untersucht werden, weshalb die Strombelastung einer Hauptverteilung zeitweise stark ansteigt. Die drei Phasen bestehen aus breiten Kupferschienen mit nur geringem Abstand untereinander. Eine klassische Stromzange lässt sich nicht um die Schienen schließen.
Es werden drei identische flexible Stromwandler eingesetzt. Jede Messschleife wird um eine einzelne Phase geführt und entsprechend der vorgegebenen Stromrichtung montiert.
Vor Beginn der Aufzeichnung werden kontrolliert:
- korrekte Zuordnung von L1, L2 und L3,
- vollständiger Schleifenschluss,
- gleiche Lage der drei Messschleifen,
- richtiger Strombereich,
- plausible Strom- und Leistungswerte,
- ausreichende Batterielaufzeit und Speicherdauer.
Die Messung zeigt im Normalbetrieb Ströme zwischen 350 und 500 A. Zu Schichtbeginn steigt der Strom auf zwei Phasen für mehrere Minuten deutlich über 800 A.
Durch den Vergleich mit dem Betriebsprotokoll wird festgestellt, dass mehrere große Motoren und eine elektrische Heizung gleichzeitig eingeschaltet werden. Die Lastverteilung zwischen den Phasen ist außerdem nicht vollständig symmetrisch.
Nach einer zeitlich gestaffelten Einschaltung und einer Anpassung einzelner Verbraucher wird die Messung wiederholt. Die maximale Strombelastung sinkt, und die Phasenströme verlaufen gleichmäßiger.
Ohne die flexiblen Stromwandler hätte die Hauptverteilung für eine stationäre Messung aufwendig umgebaut oder mit zusätzlichen fest installierten Wandlern ausgestattet werden müssen.
Flexiblen Stromwandler richtig auswählen
Für die Auswahl werden mindestens folgende Angaben benötigt:
- Wechselstrom oder Gleichstrom,
- kleinster, normaler und maximaler Strom,
- erwarteter Spitzen- beziehungsweise Einschaltstrom,
- Netzfrequenz und relevante Oberschwingungen,
- Leiterdurchmesser oder Abmessungen der Stromschiene,
- verfügbarer Platz zwischen den Leitern,
- einphasige oder dreiphasige Messung,
- reine Strom-, Leistungs- oder Energieanalyse,
- Direktanzeige, Spannungs- oder BNC-Ausgang,
- Multimeter, Recorder, Leistungsanalysator oder Oszilloskop als Auswertegerät,
- benötigte Bandbreite und Aufzeichnungsdauer,
- Messkategorie und Bemessungsspannung,
- Innen-, Außen- oder industrieller Feldeinsatz,
- Anforderungen an Genauigkeit und Kalibrierung.
Eine aussagekräftige Anfrage lautet beispielsweise:
Dreiphasige Wechselstrommessung an drei Kupferschienen, normal 300 bis 800 A, kurzzeitig maximal 1.500 A, Netzfrequenz 50 Hz mit Oberschwingungsanalyse, verfügbarer Zwischenraum 18 mm, Schleifenumfang mindestens 600 mm und Anschluss an einen Leistungsanalysator.
Welche Messgeräte und Produkte eignen sich?
Flexible Stromwandler
Die Kategorie Flexible Stromwandler umfasst Rogowski-Messschleifen mit unterschiedlichen Strombereichen, Schleifenlängen, Ausgängen und Bandbreiten.
Die übergeordnete Kategorie Stromzangen / Flexible Stromwandler enthält zusätzlich klassische AC/DC-Stromzangen, Leckstromzangen und Leistungsmesszangen.
AmpFLEX A100 bis 10 kA
Der AmpFLEX A100 ist für Wechselstrommessungen von 0,5 A bis 10 kA ausgelegt.
Je nach Ausführung stehen ein oder zwei Messbereiche sowie Schleifenlängen von 45 cm, 80 cm oder 1,20 m zur Verfügung. Das AC-Spannungssignal kann an geeignete Multimeter, Wattmeter und weitere Auswertegeräte angeschlossen werden.
Der A100 eignet sich besonders für große Leiter, Stromschienen und hohe industrielle Wechselströme.
A130 AmpFlex für dreiphasige Messungen
Der A130 AmpFlex besteht aus drei flexiblen Strommessschleifen für dreiphasige Anwendungen.
Der Messumfang reicht bis 3 kA. Die Ausführung eignet sich unter anderem für Leistungs-, Energie- und Oberschwingungsmessungen, wenn alle drei Phasen mit gleichartigen Sensoren erfasst werden sollen.
Die drei Stromkanäle müssen am Messgerät jeweils der richtigen Phasenspannung zugeordnet werden.
DigiFLEX MA400D und MA4000D mit Direktanzeige
Die DigiFLEX MA400D und MA4000D kombinieren eine flexible Messschleife mit einer integrierten Digitalanzeige.
Der MA400D eignet sich für Ströme bis 400 A, während der MA4000D für industrielle Anlagen bis 4.000 A vorgesehen ist. Die Geräte zeigen den TRMS-Wechselstrom direkt an und bieten Halte- sowie Maximalwertfunktionen.
Sie sind besonders praktisch für mobile Serviceeinsätze, bei denen kein zusätzliches Multimeter oder Auswertegerät angeschlossen werden soll.
F3000 mit flexiblem Messkopf
Die F3000 ist eine handliche TRMS-Stromzange mit flexiblem Messkopf und integrierter Anzeige.
Sie erfasst Wechselströme bis 3.000 A und eignet sich mit einem maximalen Umschließungsdurchmesser von 110 mm für große Kabel und schwer zugängliche Messstellen.
Durch die direkte Anzeige ist sie eine praxisnahe Lösung für Wartung, Inbetriebnahme und schnelle Laststromkontrollen.
MiniFLEX MA200 für Oszilloskope
Der MiniFLEX MA200 ist für dynamische Wechselstrommessungen mit einem Oszilloskop ausgelegt.
Er deckt Ströme von 0,5 A bis 3.000 A ab und bietet eine Bandbreite bis 1 MHz. Verschiedene Schleifengrößen ermöglichen den Einsatz an kleinen Messstellen ebenso wie an größeren Leitern.
Der MA200 eignet sich insbesondere für Transienten, Schweißströme, Leistungselektronik und schnell veränderliche Stromverläufe.
Fazit: Flexible Stromwandler lösen mechanische Messprobleme – benötigen aber eine saubere Auslegung
Flexible Stromwandler sind eine wirkungsvolle Lösung für hohe Wechselströme, große Leiterquerschnitte und enge Schaltschränke. Die biegsame Rogowski-Spule kann um Kabel und Sammelschienen gelegt werden, die mit einer klassischen Stromzange nicht erreichbar sind.
Das Rogowski-Prinzip besitzt keinen ferromagnetischen Kern und eignet sich dadurch für hohe Ströme und breite Frequenzbereiche. Es kann jedoch keinen konstanten Gleichstrom erfassen.
Für eine korrekte Messung muss die Schleife vollständig geschlossen, um den richtigen Leiter gelegt und passend zum Strombereich ausgewählt werden. Hin- und Rückleiter oder mehrere unterschiedliche Phasen dürfen bei einer normalen Phasenstrommessung nicht gemeinsam umschlossen werden.
Bei Leistungs- und Energieanalysen sind zusätzlich Stromrichtung, Phasenzuordnung, Phasenverschiebung und Bandbreite entscheidend. Für dynamische Stromverläufe wird ein entsprechend breitbandiger Stromtastkopf mit Oszilloskop benötigt.
Die Auswahl sollte deshalb nicht nur anhand des maximalen Stroms erfolgen. Schleifengröße, kleinster Messstrom, Ausgangssignal, Integrator, Frequenzbereich, Messkategorie und angeschlossenes Auswertegerät bilden gemeinsam die vollständige Messkette.
Häufige Fragen zu flexiblen Stromwandlern und Rogowski-Spulen
Was ist eine Rogowski-Spule?
Eine Rogowski-Spule ist ein flexibler, luftgekoppelter Stromsensor ohne ferromagnetischen Kern. Sie erfasst das veränderliche Magnetfeld eines Wechselstromleiters. Eine Integratorschaltung wandelt das Spulensignal in einen proportionalen Strommesswert um.
Kann eine Rogowski-Spule Gleichstrom messen?
Nein. Ein konstanter Gleichstrom erzeugt kein dauerhaft veränderliches Magnetfeld und wird daher nicht erfasst. Für DC-Ströme wird beispielsweise eine Hall-Effekt-Stromzange benötigt.
Warum zeigt der Sensor nahezu null Ampere an?
Häufig wurden Hin- und Rückleiter gemeinsam umschlossen. Ihre Magnetfelder heben sich weitgehend auf. Auch eine nicht vollständig geschlossene Schleife oder eine falsche Bereichseinstellung kann die Ursache sein.
Darf ich mehrere Leiter mit einer Spule umschließen?
Mehrere parallele Leiter derselben Phase können gemeinsam erfasst werden, wenn ihr Gesamtstrom gemessen werden soll und alle Ströme in derselben Richtung fließen. Unterschiedliche Phasen oder Hin- und Rückleiter dürfen für eine normale Laststrommessung nicht gemeinsam umschlossen werden.
Muss der Leiter genau in der Mitte der Schleife liegen?
Eine mittige beziehungsweise vom Verschluss entfernte Position ist meist günstig. Die zulässige Positionsabweichung hängt jedoch von der Konstruktion des konkreten Sensors ab. Die Herstellerangaben sind maßgeblich.
Kann ich einen flexiblen Stromwandler direkt an ein Multimeter anschließen?
Nur wenn der Stromwandler über eine geeignete Integratorelektronik und einen zum Multimeter passenden Ausgang verfügt. Empfindlichkeit, Spannungsbereich, Frequenzband und TRMS-Eignung müssen zusammenpassen.
Welche Schleifenlänge benötige ich?
Die Schleife muss den vollständigen Leiter oder die Stromschiene einschließlich ausreichender Reserve umschließen. Gleichzeitig sollte sie nicht unnötig lang sein, da überschüssige Schleife im engen Schaltschrank sicher verlegt werden muss.
Eignet sich eine Rogowski-Spule zur Leistungsmessung?
Ja, sofern der Sensor eine ausreichend geringe und bekannte Phasenabweichung besitzt und zusammen mit der richtigen Phasenspannung ausgewertet wird. Stromrichtung und Phasenzuordnung müssen korrekt sein.
Welche Angaben benötigt ICS Schneider für die Auswahl?
Benötigt werden Stromart, minimaler und maximaler Strom, Spitzenstrom, Frequenzbereich, Leiter- oder Schienenabmessungen, verfügbare Einbauräume, Anzahl der Phasen, gewünschtes Ausgangssignal, vorhandenes Auswertegerät, Messkategorie und Anforderungen an Genauigkeit und Aufzeichnung.