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Strommesszangen mit flexiblem Stromsensor genauer betrachtet

4. Sept 2020 | Stromzangen
An enlarged interior view of a Rogowski coil—a Fluke iFlex® probe

Flexible Strommesszangen sind auch als Rogowski-Spulen bekannt. Die Rogowski-Spulen, manchmal auch Luftspulen oder flexible Stromzangen genannt, wurden aus einfachen Magnetventilen entwickelt und erstmals 1912 eingesetzt.

Im Gegensatz zu Stromwandlern und Hall-Effekt-Strommesszangen haben diese Geräte keinen Eisenkern. Stattdessen verwenden sie eine wendelförmige gewickelte Spule, die auf Änderungen (auch erste Ableitung genannt) des Magnetfeldes eines Leiters reagieren, um die sie platziert werden.

Die Spule erzeugt abhängig von der Amplitudenänderung eine Spannung. Eine Schaltung im Messgerät wandelt dieses Ausgangssignal in ein Signal um, das proportional zum Signal im Leiter ist.

Da Rogowski-Spulen keinen festen Eisenkern benötigen, können sie flexibel ausgeführt und daher einfach in beengten Räumen und bei ungünstig geformten Leitern eingesetzt werden. Das ist eine der am meisten geschätzten Eigenschaften von flexiblen Strommesszangen.

Da diese Geräte keinen magnetischen Kern haben, können sie in einem breiten Frequenzgang bis zu mehreren hundert kHz eingesetzt werden, wodurch Probleme durch Lasten und Sättigung von Stromkreisen praktisch ausgeschlossen werden.

Einige Modelle wie die Flexible Stromzange Fluke i2500-18 iFlex® bieten einen Messbereich bis zu 2500 A Wechselstrom. Darüber hinaus erzeugen Rogowski-Spulen eine sichere Niederspannung und verhindern somit Probleme, die aus Fehlausrichtung und offenen Sekundärwicklungen resultieren.

Da Rogowski-Spulen auf Signaländerungen reagieren, können mit ihnen nur Wechselströme gemessen werden.

Wie ist eine Rogowski-Spule aufgebaut? Das zeigt das ausgeschnittene Bild oben auf dieser Seite:

  1. Eine isolierende äußere Silikonmanschette (rot). Ihre Anbringung ist der letzte Schritt bei der Konstruktion einer flexiblen Klemme.
  2. Eine Isolierschicht (schwarz) aus Nylonmaterial; sie schirmt die feinen Innenleiter der Spule während des Formungsprozesses mit der äußeren Isolierhülle ab oder isoliert sie.
  3. Eine dünne, aluminiumbasierte Trennschicht (weiß). Sie trennt einen weit entfernt liegenden äußeren Kupferdraht vom inneren, eng gewickelten türkisfarbenen Draht. Dies sind die Sende-Empfangs-Drähte der Spule.
  4. Der eng gewickelte Draht (türkis) wird als Rogowski-Draht bezeichnet.
  5. Ein fester Kupferkern mit flexibler weißer Ummantelung. Der Kupferkern ist mit dem Rogowski-Draht verbunden und erhöht den Spulenwiderstand gegenüber externen elektrischen Störungen.