Aufsteckbare Strommonitore

Beginnen Sie mit dem erwarteten Spitzenstrom, der Pulsdauer und der 10–90-%-Anstiegszeit. Multiplizieren Sie den Strom mit der Pulsdauer und wählen Sie ein Modell, dessen Spitzenstrom- und I·t-Werte beide über den resultierenden Werten liegen; ein 2.000-A-Puls mit einer Dauer von 100 µs hat beispielsweise ein I·t von 0,2 A·s. Die nutzbare Anstiegszeit des Monitors sollte kürzer sein als der gemessene Übergang, um Überschwingen und Nachschwingen zu begrenzen. Multiplizieren Sie anschließend die angegebene Droop-Rate mit der Pulsdauer in Mikrosekunden, um die Abweichung des Pulsplateaus abzuschätzen. Empfindlichkeit und Öffnungsgröße sollten erst berücksichtigt werden, wenn diese elektrischen Grenzwerte erfüllt sind.

Prüfen Sie den maximalen RMS-Strom, die untere und obere 3-dB-Grenze sowie den I/f-Wert. Eine Sinuswelle mit 100 A Scheitelwert bei 50 Hz ergibt beispielsweise einen I/f-Wert von 2 A/Hz und einen RMS-Strom von etwa 70,7 A. Das ausgewählte Modell muss beide Werte abdecken, wobei 50 Hz innerhalb des angegebenen Frequenzbereichs liegen müssen. Der Betrieb nahe einer der beiden 3-dB-Grenzen führt zu zusätzlichen Amplituden- und Phasenfehlern, daher ist ein ausreichender Abstand zu den Frequenzgrenzen wünschenswert. Enthält das Signal Oberwellen, wiederholen Sie die Bewertung von Frequenz und Erwärmung für den höchsten relevanten Oberwellenanteil.

Verwenden Sie einen hochohmigen Geräteeingang, wenn die volle angegebene V/A-Empfindlichkeit benötigt wird. Ein 50-Ω-Abschluss ist sinnvoll bei Pulsen mit Anstiegszeiten unter etwa 100 ns, bei HF-Messungen oberhalb einiger Megahertz oder bei Installationen mit elektrisch langen Koaxialkabeln, da er Reflexionen und Effekte durch die Kabelfüllzeit reduziert. Bei einer 50-Ω-Quelle und einer 50-Ω-Last beträgt die gemessene Spannung etwa die Hälfte des hochohmigen Werts. Kabeldämpfung und Toleranz des Abschlusses müssen ebenfalls in die Stromumrechnung einbezogen werden. Das Erfassungs­system sollte daher vor Beginn der Messungen entweder auf abgeschlossene oder auf nicht abgeschlossene Empfindlichkeit konfiguriert werden.

Sie können keinen stationären Gleichstrom messen, da das Funktionsprinzip auf einer Änderung des magnetischen Flusses beruht. Eine repetitive unipolare Pulsfolge enthält eine mittlere Gleichstromkomponente, auch wenn jeder einzelne Puls zeitlich veränderlich ist. Diese Mittelwertkomponente kann den Magnetkern in Richtung Sättigung verschieben, wodurch der Droop und die untere Grenzfrequenz zunehmen, während die verfügbare I·t-Fähigkeit sinkt. Eine Vormagnetisierung kann einige Anwendungen unterstützen, indem sie den Kernfluss zurücksetzt oder verschiebt, die dafür erforderliche Anordnung muss jedoch für den jeweiligen Monitor und die jeweilige Wellenform bewertet werden. In der Praxis sollten Sie den Mittelwertstrom und die Pulsfläche berechnen, statt nur den Spitzenstrom zu beurteilen.

Wählen Sie eine Öffnung, die genügend Platz für den Leiter und sein vollständiges Isolationssystem bietet, ohne den Monitor gegen die spannungsführende Isolationsoberfläche zu drücken. Die verfügbaren Lochdurchmesser reichen von 0,5 bis 6,0 Zoll, doch aus der Öffnungsgröße allein lässt sich keine sichere Betriebsspannung ableiten. Das Gehäuse des Monitors ist leitfähig, und die Lackierung darf nicht als elektrische Isolierung betrachtet werden. Installieren, öffnen oder entfernen Sie den Monitor niemals, solange der Leiter unter Spannung steht. Kriechstrecke, Luftstrecke, Zentrierung des Leiters, Isolationsbarrieren, Erdung und die Umgebungsbedingungen müssen im Geräte- oder Prüfsystemdesign vollständig berücksichtigt werden.

Wählen Sie einen Monitor, dessen nutzbare Anstiegszeit kürzer ist als die Anstiegszeit des zu messenden Stromübergangs. Im gesamten Sortiment liegen die nutzbaren Anstiegszeiten zwischen 1 und 250 ns und geben den schnellsten 10–90-%-Übergang an, bei dem Überschwingen und Nachschwingen auf etwa 10 % begrenzt bleiben. Bei Frequenzen, die mindestens eine Dekade von beiden Grenzfrequenzen entfernt sind, liegt die Phasenverschiebung in der Regel unter 6 Grad und der Amplitudenfehler unter 1 %. Je näher das Signal an die untere oder obere 3-dB-Grenze kommt, desto weniger vorhersehbar wird das Verhalten. Bei zeitkritischen Anwendungen sollten daher Anstiegszeit, Bandbreite, Phasengang, Kabellänge und Oszilloskopbandbreite immer gemeinsam betrachtet werden.

Der I²t-Wert beschreibt die Grenze der Transientenenergie, die mit der Erwärmung im internen Sekundärkreis des Monitors verbunden ist. Bei einem Puls mit konstanter Amplitude lässt er sich als Strom zum Quadrat multipliziert mit der Dauer abschätzen; ein 500-A-Puls mit einer Dauer von 1 ms ergibt somit 250 A²s. Die I²t-Grenze des ausgewählten Monitors muss über dem berechneten Wert liegen, mit ausreichender Reserve für Unsicherheiten in der Wellenform und Wiederholungen. Kernsättigung kann bei einigen unidirektionalen Ereignissen die Sekundärenergie begrenzen, sollte jedoch nicht als primäre Schutzmethode verwendet werden. Bidirektionale und oszillatorische Transienten erfordern besondere Aufmerksamkeit, da ihre Energie nicht auf dieselbe Weise durch eine einseitige Kernsättigung begrenzt wird.

Bei einem hochohmigen Eingang entspricht die Ausgangsspannung dem gemessenen Primärstrom multipliziert mit der Empfindlichkeit des Monitors. Ein Modell mit 1 V/A liefert bei einem Strom von 10 A eine Ausgangsspannung von 10 V, ein Modell mit 0,01 V/A entsprechend 0,1 V bei demselben Strom. Mit einem 50-Ω-Abschluss verringern sich diese Ausgangsspannungen auf etwa 5 V bzw. 0,05 V. Wird der Leiter zweimal durch die Öffnung geführt, verdoppelt sich die effektive Empfindlichkeit, gleichzeitig halbieren sich jedoch die verfügbaren I·t- und I/f-Werte. Deshalb müssen Spitzenstrom, RMS-Strom, Öffnung und die Grenzwerte des Geräteeingangs bei mehreren Primärdurchführungen stets erneut geprüft werden.