Summenstromwandler – Funktionsweise, Anwendungsbereiche & Möglichkeiten für IoT

Stromwandler sind eine der grundlegendsten Komponenten in Energiesystemen, da sie den sicheren und effizienten Energiefluss von einer Quelle zu einer Last ermöglichen. Summenstromwandler gehören zu den vielseitigsten Wandlertypen, deren Einsatz in vielen Branchen, von der Landwirtschaft über die Schifffahrt bis hin zu Stromversorgungsunternehmen, rasch zunimmt. In diesem Blogbeitrag wird die Funktionsweise eines Summenstromwandlers erläutert und Anwendungsbereiche im Internet of Things (IoT) aufgezeigt

Was macht ein Summenstromwandler?

Summenstromwandler werden häufig in einem Wechselstromkreis eingesetzt, um die Stromstärke in ein entsprechendes Spannungssignal umzuwandeln. Diese Ausgangsspannung des Wandlers kann dann zur Anzeige oder Messung des Stromflusses durch Geräte wie Zähler und andere elektronische Geräte verwendet werden.
Sie bieten außerdem die Möglichkeit, einen Teil des Stroms des Stromkreises zu messen, anstatt den gesamten Strom durch das Messgerät fließen zu lassen. Dies geschieht, indem der Strom des Primärkreises über einen Stromwandler geleitet wird und sein Äquivalent im Sekundärkreis erzeugt wird – allerdings mit geringerer Stromstärke. Mit dieser Methode kann gemessen werden, wie viel Strom ein System benötigt, ohne die Genauigkeit oder Sicherheit zu beeinträchtigen.
Summenstromwandler sind in einer Vielzahl von Größen und Ausführungen erhältlich und können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. in der Stromversorgung, der Industrie, der Automobilindustrie und der Gebäudeautomatisierung.

Wie funktioniert ein Summenstromwandler?

Der Summenstromwandler nutzt das Konzept der elektromagnetischen Induktion zur Messung von Strömen. Im Kern besteht er aus einer Primärspule, die von einer Sekundärspule umgeben ist. Diese Primärspule führt den Strom, der gemessen und erfasst werden muss.
Alle Leiterströme (z. B. Hin- und Rückleiter in einem einphasigen Wechselstromsystem oder alle dreiphasigen Leitungen zusammen mit dem Nullleiter in einem dreistufigen Wechselstromsystem) eines Summenstromwandlers werden durch einen Ferrit-Ringkern geleitet. Der differentielle Stromfluss von diesen Leitern wird hierbei gewandelt, wodurch Fehlerströme schnell und genau identifiziert werden können.
Wenn elektrischer Strom durch die Primärspule fließt, erzeugt er ein Magnetfeld um die Spule. Dieser magnetische Fluss löst dann eine elektrische Spannung aus, die sowohl dieser Kraft als auch der Strommenge proportional ist, die in der ersten Spule der Sekundärspule fließt.
Die Ausgangsspannung des Summenstromwandlers ist somit proportional zur Stromstärke im Primärkreis und wird verwendet, um den Strom in einem Messgerät oder einem anderen elektronischen Gerät anzuzeigen oder zu messen.
Um die Genauigkeit der Messungen zu gewährleisten, muss die Anzahl der Windungen von Primär- und Sekundärspule genau auf die magnetischen Eigenschaften eines Stromwandlers mit Eisenkern abgestimmt sein.
Obwohl in einigen Stromwandlern auch andere Prinzipien wie der Hall-Effekt zum Einsatz kommen, ist die elektromagnetische Induktion der primäre Standard für die meisten Summenstromwandler.

Wo werden Summenstromwandler eingesetzt?

1. Summenstromwandler erweisen sich als äußerst nützlich bei der Messung des Stromflusses in Hochspannungsleitungen. Darüber hinaus sind diese Geräte für moderne Smart-Grid-Systeme unverzichtbar, da sie eine genaue Messung und Überwachung des Energieverbrauchs in einem gesamten Netz ermöglichen.
2. In der Industrie werden Summenstromwandler in Schaltanlagen und Stromverteilungssystemen eingesetzt, um den durch Hochleistungsgeräte fließenden elektrischen Strom zu überwachen. Außerdem helfen sie, Motoren und andere elektrische Komponenten effizient zu regeln.
3. Zudem kann der Energieverbrauch innerhalb von Gebäuden gemessen und verfolgt werden. Dies trägt dazu bei, die Energieeffizienz zu verbessern und gleichzeitig den Stromverbrauch zu senken
4. In Kraftfahrzeugen werden immer häufiger Summenstromwandler eingesetzt, um die Ströme zu überwachen und zu messen, die durch verschiedene Stromkreise fließen. Die Anwendung ist besonders in Hybrid- und Elektrofahrzeugen verbreitet, da sie dazu dienen, den Energieaustausch zwischen Batterien und Antriebsstrang zu verfolgen.
5. Durch den Einsatz fortschrittlicher Stromwandler kann die Medizintechnik Ströme in einer Vielzahl von Geräten wie EKGs und EEGs präzise messen und überwachen und so die Genauigkeit erhöhen.
6. Vor allem in Fehlerstromschutzschaltern (FI-Schaltern) werden Summenstromwandler eingesetzt und dienen so der Identifizierung von Fehlstrom.

Wie werden Summenstromwandler im Bereich des Internet of Things eingesetzt?

1. Optimierung: Als Teil des Internets der Dinge (IoT) sind Summenstromwandler ein vielseitiges Werkzeug mit vielen potenziellen Anwendungen. Sie können zum Beispiel in Stromüberwachungssystemen eingesetzt werden, um den Energieverbrauch von IoT-Geräten oder anderen elektronischen Komponenten zu verfolgen und zu analysieren. Durch das Sammeln dieser Daten ist es möglich, den Energieverbrauch durch Optimierung für maximale Effizienz zu reduzieren.
2. Sicherheit: Durch den Einsatz von Summenstromwandlern in Internet-of-Things (IoT)-fähigen Sicherheitsüberwachungssystemen können Sie ganz einfach die Stromverbrauchsdaten für eine Vielzahl von Geräten und Anwendungen messen. Mit diesen Informationen wird es einfacher, potenzielle Sicherheitsbedrohungen zu erkennen.
3. Automatisierung: Die Integration in IoT-fähige Automatisierungssysteme ist ebenfalls möglich. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch verschiedener Geräte und Anwendungen genau gemessen und verwaltet werden, ohne dass manuelle Eingriffe erforderlich sind. Intelligente Gebäudetechnologien, die diese Transformatoren einbeziehen, können daraus resultierend die Beleuchtung und die Klimaanlage automatisch und effektiv regeln

Fazit

Summenstromwandler werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, bei denen eine genaue Strommessung erforderlich ist. Sie können für die Stromversorgung, industrielle Anwendungen, Gebäudeautomatisierung, Automobilindustrie und medizinische Anwendungen verwendet werden. Im Bereich des Internets der Dinge (IoT) können Summenstromwandler für die Energieüberwachung, die Automatisierung von Gebäudetechnologien und die Sicherheit eingesetzt werden.
Summenstromwandler sind ein wichtiges Gerät zur Messung des Stroms in elektrischen Systemen und Anwendungen. Sie bieten eine sichere und zuverlässige Möglichkeit zur Gewinnung von Daten, die zur Analyse und Steuerung verwendet werden können. Darüber hinaus wird ihr Einsatz im Internet der Dinge immer beliebter, da sie eine sichere Schicht über eingehende Nachrichtensignale aus verschiedenen Quellen bilden, die gewährleistet, dass die zugrunde liegenden Prozesse sicher und zuverlässig sind. Die Vielseitigkeit, die Summenstromwandler bieten, macht sie attraktiv und wertvoll, wenn intelligente Systeme eingesetzt werden. Die Vorteile von Summenstromwandlern machen sie zu einem wichtigen Bestandteil der heutigen digitalen Welt.

Quellen

https://www.schutztechnik.com/posts/summen-stromwandler-grundlagen-und-anwendungsbereiche

https://de.wikipedia.org/wiki/Stromwandler