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Die Erfindung betrifft ein magnetisches Modul für einen Stromsensor.
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Stromsensoren sind spezielle Messwandler, die nach unterschiedlichen Prinzipien betrieben werden können und die dazu verwendet werden, um die Stärke eines in einem elektrischen Leiter fließenden elektrischen Stromes zu messen. Aus der Druckschrift
EP 0 709 865 A1 ist ein Verfahren zur Verkopplung magnetisch leitenden Materials mit wenigstens einer elektrischen Windung bekannt, bei dem Mittel zu Beeinflussung der Führung des magnetischen Flusses im magnetisch leitenden Material vorgesehen werden, die es ermöglichen mit pro einer Windung der elektrischen Wicklung mehr als eine magnetische Verkopplung zu erreichen. Die Druckschrift
DE 12 68 855 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Bandes mit mindestens 3 Oersted Koerzitivkraft und rechteckiger Hysteresisschleife. In der Druckschrift
DE 42 12 461 A1 ist ein Stromsensor mit einem vom zu messenden Strom beeinflussten Magnetkern und einem den Fluss im Magnetkern erfassenden Magnetfeldsensor, dessen Ausgangssignal einer Auswerteschaltung zugeführt wird und als Messgröße für den zu messenden Strom dient.
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Bei berührungslos arbeitenden, d. h. bei vom zu messenden Strom galvanisch getrennten Stromsensoren wird beispielsweise mittels eines magnetischen Moduls ein magnetischer Fluss gemessen, der durch den zu messenden elektrischen Strom hervorgerufen wird. Magnetische Module bestehen daher beispilsweise aus einen Kern, auf den mindestens eine Wicklung aufgebracht ist und der so ausgebildet ist, dass ein den zu messenden Strom führender (Primär-)Leiter mit dem Kern gekoppelt werden kann wie zum Beispiel durch Hindurchführen des Primärleiters durch einen ringförmigen Magnetkern.
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Das Ausgangssignal des magnetischen Moduls wird dann meist durch eine Auswerteschaltung aufbereitet und ausgewertet. Ist das Signal für die Auswerteschaltung zu schwach, kann es zu Störungen und Messfehlern kommen, vor allem weil die Auswerteschaltung nur schwer oder meistens überhaupt nicht zwischen Störsignalen und Nutzsignalen unterscheiden kann. Dies hat zur Folge, dass der Messbereich des Stromsensors eingeschränkt ist, die Störanfälligkeit des Stromsensors steigt bzw. die Genauigkeit des Stromsensors sinkt, wenn der zu messende Strom zu klein wird. Es ist daher wünschenswert, einen berührungslos arbeitenden Stromsensor mit insgesamt höherer Empfindlichkeit bereitzustellen.
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Hierzu wird ein magnetisches Modul zum Messen eines von einem Stromfluss in einem elektrischen Leiter erzeugten magnetischen Flusses vorgeschlagen, mit einen Magnetkern aus weichmagnetischem Material, der zumindest abschnittsweise gewunden ist zu mehr als einer Windung und der einen Messabschnitt aufweist, wobei die mehr als eine Windung derart ausgebildet ist, dass der elektrische Leiter durch die mehr als eine Windung hindurchführbar ist und der Messabschnitt eine Messstelle aufweist, an der ein magnetischer Fluss messbar ist, der zu einem Strom in dem elektrischen Leiter proportional ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, so dass auch weitere Kombinationen und Anwendungen möglich sind. Es zeigt:
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1 einen Kern für ein magnetisches Modul mit Luftspalt;
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2 in einem schematischen Diagramm den Kern nach 1 mit einem Magnetsensor, der im Luftspalt angeordnet ist;
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3 in einem schematischen Diagramm einen Kern mit Überlappungsbereichen im Bereich des Luftspalts;
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4 in einem schematischen Diagramm einen geschlossenen Kern mit paketierten Überlappungsbereich;
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5 in einem schematischen Diagramm einen mittels Schweißverbindung geschlossenen Kern;
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6 in einem schematischen Diagramm ein Ausführungsbeispiel eines Magnetkreises eines herkömmlichen Stromsensors;
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7 in einem schematischen Diagramm eines neuartigen magnetischen Moduls;
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8 in einer Tabelle Ausgangsspannungen eines Stromsensors in Abhängigkeit von einem zu messenden Strom zusammengestellt in einer Tabelle für einen Stromsensor mit dem in 6 gezeigten magnetischen Modul;
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9 in einem Strom-Spannungs-Diagramm die grafisch umgesetzte Tabelle aus 8;
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10 in einer Tabelle Ausgangsspannungen eines Stromsensors in Abhängigkeit von einem zu messenden Strom zusammengestellt in einer Tabelle für einen Stromsensor mit dem in 7 gezeigten magnetischen Modul; und
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11 in einem Strom-Spannungs-Diagramm die grafisch umgesetzte Tabelle aus 10.
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1 zeigt ein magnetisches Modul 20 zum Messen eines elektrischen Stroms in einem elektrischen (Primär-)Leiter 1. Das Modul 20 weist als magnetischen Flussleiter einen Magnetkern 21 aus weichmagnetischem Material auf, der spiralförmig gewundene Abschnitte, nämlich Windungsabschnitte 2, und längserstreckte Abschnitte 3 aufweisend, ausgeführt ist. Die Windungen in den Windungsabschnitten 2 umschließen den elektrischen Leiter 1 zumindest teilweise, indem sie spiralförmig um den elektrischen Stromleiter 1 gewickelt sind und gehen in die längserstreckten Bereiche 3 über. Die Windungen 2 haben voneinander einen Abstand 25, der bei dem Beispiel nach 1 auch im Zentimeterbereich liegen kann.
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Beim Beispiel nach 1 ist der Magnetkern 21 aus massivem Draht mit rechteckförmigen, quadratischen, runden oder ovalen Querschnitt und die langerstreckten Bereiche 3 und die Windungsabschnitte 2 einschließend in einem Stück ausgebildet. Die langerstreckten Bereiche 3 schließen an ihrem einen Ende an die Windungsabschnitte 2 an, und bilden an ihren anderen Ende einen Luftspalt 4. Die längserstreckten Abschnitte 3 und der Luftspalt 4 stellen Messabschnitte oder Messstellen bereit, an denen ein magnetischer Fluss messbar ist, der zu einem Strom in dem elektrischen Leiter 1 proportional ist. Die Messbereich können an beliebiger geeigneter Stelle sein, also auch beispielsweise in den gewundenen Bereich.
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2 zeigt das das magnetische Modul 20 aus 1 mit einem Magnetfeldsensor 5, der im Luftspalt 4 zur Messung des in diesem auftretenden magnetischen Flusses angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor 5 kann beispielsweise ein Hall-Sensor, eine magnetische Sonde wie zum Beispiel eine Spule mit oder ohne Kern sowie mit nachfolgender Auswerteschaltung sein oder eine andere Anordnung, die dazu geeignet ist, ein Magnetfeld oder einen magnetischen Fluss im Luftspalt 4 zu messen, wie etwa Flux-Gate-Sensoren, AMR-Sensoren oder GMR-Sensoren. Bei Fluxgate-Sonden werden weichmagnetische Kerne periodisch in die Sättigung getrieben. Die Kerne sind dabei von zwei gegensinnigen Empfängerspulen umwickelt, so dass in beiden Spulen in Abwesenheit eines Feldes sich die induzierten Spannungen aufheben. Liegt nun ein Magnetfeld an, so erzeugt die vektorielle Komponente in Richtung der Kerne ein resultierendes Signal in den Empfängerspulen, das proportional zum angelegten Feld ist. Ein AMR-Sensor basiert auf einem anisotropen magnetoresistiven Effekt, der auf einem von der Raumrichtung eines magnetischen Feldes abhängigen Widerstands in einem Ferromagnenten beruht. Ein GMR-Sensor verwendet den GMR-Effekt (englisch: giant magnetoresistance) und weist beispielsweise Strukturen auf, die aus sich abwechselnden magnetischen und nichtmagnetischen dünnen Schichten von einigen Nanometern Schichtdicke.
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Der Luftspalt 4 kann durch die Formstabilität des Magnetkreises oder durch zusätzliche mechanische Einrichtungen im Hinblick auf eine definierte und konstante Spaltbreite fixiert sein, so dass der gemessene magnetische Fluss im Luftspalt 4 proportional zum Strom im Leiter 1 gemessen werden kann. Der Luftspalt kann im vorliegenden Fall beispielsweise eine Spaltbreite von 1,5 mm (mm = Millimeter) aufweisen.
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Die 3 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele, bei denen der Magnetkern 21 keinen Luftspalt aufweist, so dass der Fluss im Magnetkern 21 nicht gestört bzw. unterbrochen ist. Es steht somit kein Luftspalt 4 zur Verfügung, in dem ein Magnetsensor 5 angeordnet werden könnte. Dennoch kann eine Messung des durch den Strom im stromführenden Leiter 1 erzeugten Flusses vorgenommen werden, indem wenigstens eine elektrische Wicklung 9 an einer der oben dargelegten Messstelle angeordnet ist und die elektrische Wicklung 9 mit mindestens einer Windung den Magnetkern 21 umschließt. In den 3 bis 5 ist jeweils eine erste Wicklung 9 und eine zweite Wicklung 10 angeordnet, die jeweils einen der langerstreckten Bereiche des Magnetkerns 21 umschließen.
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Die 3 bis 5 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele, wie der durch den Magnetkern 21 gebildete Magnetkreis magnetisch mehr oder weniger geschlossen ausgebildet werden kann. Hierzu stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. In 3 ist eine überlappende Verbindung 6 als Kopplung 22 dargestellt. Je nach Abstand, Fläche und Oberflächenstruktur der Überlappungsbereiche sowie Art und Weise der Überlappung können beliebige Kopplungen 22 eingestellt werden von offen (Spalt) bis geschlossen. In 4 ist eine paketierte Überlappung 7 eines Blechpakets, Einzelblechs, Flachdrahts oder Ähnlichem als Kopplung 22 vorgesehen, wobei der Magnetkern 21 als Blechpaket, Einzelblech, Flachdraht oder Ähnlichem ausgebildet ist. In 5 wird zur Kopplung eine verschweißte Verbindung 8 verwendet. Diese kann beispielsweise durch Laserschweißen hergestellt werden. Somit können verschiedene Verbindungsarten gewählt werden, wie etwa eine Schweißverbindung 8, eine Verbindung durch Stanzpaktieren 7 oder eine Verbindung 6 durch sich überlappende Kernenden. Weitere Verbindungsarten wären beispielsweise eine Schwalbenschwanzverbindung oder die einstückige Ausbildung eines Ringkerns.
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Bei einer Kopplung mit überlappenden Drahtenden können auch Runddrähte verwendet werden, wobei Flachdrähte oder Drähte in Streifenform, Blechstreifen, etc. für Überlappung aufgrund ihrer flächigen Geometrie günstiger sind. Um eine Überlappung dauerhaft formstabil zu gewährleisten können die Kurzschlussverbindungen als Klebe- oder Schweißverbindung je nach Kopplungsgrad ausgeführt werden.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der die Windungen 2 des Magnetkerns 21 auf einem isolierenden Hohlkörper 23 gewickelt sind und der Hohlkörper 23 über eine Teillänge 24 des elektrischen Leiters 1 den elektrischen Leiter 1 umschließt. Bei dieser Ausführungsform ist der Magnetkern 21 nicht direkt auf den Leiter 1 gewickelt, sondern auf einem Hohlkörper als Isolator 23 gewickelt. Der Isolator 23 dient als Spulenkörper und ist beispielsweise aus Keramik hergestellt. Der Spulenkörper dient der mechanischen Stabilisation des Drahtes und hat keine magnetische Wirkung.
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Ein weichmagnetischer Draht beim Magnetkern 21 nach 5 wird direkt auf ein Keramikrohr als Isolator 23 gewickelt, der als Träger während eines magnetischen Glühvorgangs bei einer magnetischen Schlussglühung eingesetzt wird, damit die gewickelte Form sicher erhalten bleibt. Es ist möglich, dass das Keramikrohr weiterhin als stützendes Element im Stromsensor 20 vorhanden bleibt, wie in 5 gezeigt. Damit könnte es gleichzeitig auch als elektrisch isolierendes Element für ein Stromkabel 1 wirken oder sogar für eine Stromleitung 1, die nicht elektrisch isoliert ist. Ferner ist es auch möglich, dass das Keramikrohr 23 nach der Glühung wieder zu entfernen, um es beispielsweise wieder zuverwenden.
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Bei den Magnetkernen 21 der 1 bis 5 können auch zwei elektrische Wicklungen 9, 10, beispielsweise zwei Kupferdrahtwicklungen um den Magnetkern 21 gewickelt werden, um beispielsweise auch bei einem Kompensationsstromsensor oder einem Fluxgate-Stromsensor Verwendung zu finden.
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Ferner ist es möglich, in dem Luftspalt 4 mit einem Magnetsensor 5 den Strom im Leiter 1 zu messen und gleichzeitig eine oder mehrere Wicklungen 9, 10 zu verwenden, um ebenfalls den Strom zu messen. Dies kann geschehen, um den Stromsensor 20 ausfallsicher zu machen, so dass redundante Strommessungen stattfinden können. Auch ist es möglich, die Ausführungsbeispiele der 1 bis 5 zu kombinieren, so dass beispielsweise ein Isolator 23 auch bei einer Ausführungsform eines Magnetkerns 21 mit Luftspalt 4 verwendet werden kann.
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Die Ausführungsbeispiele der 1 bis 5 können jeweils Magnetkerne 21 aufweisen, die massiv sind, die verseilt sind oder die beispielsweise Blechlamellen aufweisen. Bei einer verseilten Ausführungsform können einzelne Einzeldrähte verdrillt sein, die beispielsweise isolierte Einzeldrähte aufweisen oder unisolierte Einzeldrähte aufweisen. Bei der Ausführungsform mit Blechlamellen können gebogene und isolierte Blechlamellen verwendet werden, die auch als paketierte Blechpakete verstanden werden.
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In den Ausführungsbeispielen der 3 bis 5 sind jeweils zwei Wicklungen 9, 10 gezeigt, um den magnetischen Fluss zu messen. Es ist auch möglich, dass statt zwei Wicklungen 9, 10 nur eine Wicklung, beispielsweise eine Kupferwicklung, verwendet wird.
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Die in den 1 bis 5 gezeigten Module eignen sich sowohl für Gleichströme als auch für Wechselströme. Bei der Messung von Wechselströmen können Maßnahmen ergriffen werden, Wirbelströme zu unterdrücken. Beispielsweise könnten hierzu verseilte, isolierte oder nicht isolierte weichmagnetische Drähte oder entsprechend gebogene Blechlamellen als Magnetkreis 21 verwendet werden. Die einzelnen Windungen 2 haben beispielsweise einen vorbestimmten Abstand voneinander, so dass parasitäre magnetische Luftflüsse reduziert werden können. Je größer die Steigerung eines Wendels einer Windung 2 ist, desto größer sind die Abstände der Windungen 2 zueinander und umso geringer ist der parasitäre magnetische Luftfluss. Als Folge dieser Maßnahme können größere Anteile des magnetischen Flusses im weichmagnetischen Material geleitet werden und können dadurch zum Sensor 5 gelangen. Ferner kann die Empfindlichkeit des Stromsensors 20 durch die Anzahl der Windungen 2 erhöht werden. Zwei Windungen 2 sind mindestens vorgesehen, wobei die Anzahl der Windungen 2 zumindest theoretisch nach oben nicht begrenzt ist und ggfs. nur von der Geometrie des stromführenden Leiters 1 begrenzt sein kann.
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Anhand von Vergleichsmessungen seien nun die Wirkungen unterschiedlicher magnetischer Module bei Verwendung in einem Stromsensor erläutert. Hierzu wird ein beispielhafter herkömmlicher Magnetkern 31 wie in 6 gezeigt und hierin vorgestellter Magnetkern 21 wie in 7 gezeigt bei ansonsten identischem Stromsensoraufbau verglichen. Der in 6 gezeigte herkömmliche Magnetkern 31 ist als Blechpaket ausgebildet und weist einen Luftspalt 32 auf. Der in 7 gezeigte Magnetkern 21 weist drei Windungen 2 und einen Luftspalt 4 auf.
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Für praktische Vergleichsmessungen wurde der stromführende Leiter 1 zum Einen mit dem herkömmlichen Magnetkern 31 und zum Anderen mit dem Magnetkern 21 umschlossen. Hierbei wurde der Stromsensor 20 der 7 an einem elektrischen Stromleiter 1 so angeordnet, dass spiralförmig mehrere Windungen 2 des Magnetkerns 21 aus einem massiven weichmagnetischen Draht um den elektrischen Stromleiter 1 gewickelt wurden. Die beiden Drahtenden des Magnetkreises 21 wurden hierbei auf einen Luftspalt von 1,6 mm justiert. Der Luftspalt des herkömmlichen Stromsensors 30 der 6 betrug ebenfalls 1,6 mm.
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Bei den Vergleichsmessungen wurde jeweils ein Gleichstrom in dem elektrischen Leiter 1 geführt, der von +20 A auf –20 A geändert wurde. Es wurde jeweils ein identischer Hallsensor als Magnetsensor im Luftspalt 4 und im Luftspalt 32 installiert. Mit den Magnetsensoren wurde der magnetische Fluss im Luftspalt 4, 32 jeweils gemessen. Aufgrund des magnetischen Flusses liefert der Magnetsensor eine Ausgangsspannung, die im Wesentlichen proportional zum gemessenen Strom im Leiter 1 ist. 8 zeigt Messergebnisse in tabellarischer Form für den herkömmlichen Magnetkreis 31 der 6. Hierbei konnten Ausgangsspannungen am Magnetsensor von Uout = 2,1 V (V = Volt) bei I = –20 A (A = Ampere) bis Uout = 2,9 V bei I = +20 A gemessen werden, die in 8 tabellarisch und in 9 grafisch dargestellt sind. Es konnte mit einem Gaußmeter eine magnetische Flussdichte B im Luftspalt 32 von 15,3 mT (mt = milli Tesla) bei einem Strom von 20 A durch den Leiter 1 gemessen werden. Bei einer Induktion von 15,3 mT wurde ein Spannungswert am Hallsensor von Uout = 2,9 mV gemessen, wie in 9 gezeigt ist.
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Die entsprechenden Messergebnisse für den Magnetkern 21 sind in 10 und 11 gezeigt als Ausgangsspannungen am Sensor von Uout = 1,64 V bei I = –20 A bis 3,36 V bei I = +20 A. Die im Luftspalt gemessene Induktion lag bei B = 50 mT, gemessen bei einem Strom von 20 A, wobei die vom Hallsensor erzeugte Ausgangsspannung bei Uout = 3,36 mV lag.
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Bei dem untersuchten Magnetkern 31 mit Blechpaket – gezeigt in 6 – wurde im Luftspalt eine magnetische Flussdichte B von 15,3 mT mit dem Gaußmeter gemessen. Dieser Wert der magnetischen Flussdichte bei einem Strom von 20 A erwies sich allerdings als zu niedrig und erst bei einem Wert von B = 30 mT ließ sich eine genauere Strommessung durchführen.
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Durch die Verwendung eines weichmagnetischen Kerns mit mehreren Windungen, wie in 7 dargestellt, wurde zwischen den Drahtenden im Luftspalt eine magnetische Flussdichte B von 50 mT gemessen. Dies bedeutet, dass durch die Erhöhung der magnetischen Flussdichte B im Luftspalt die Empfindlichkeit des Sensors verbessert werden kann. Somit können auch niedrige Ströme bei entsprechender Anpassung der Windungszahl des Flussleiters genauer bestimmt werden.
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Die in 1 bis 11 gezeigten magnetischen Module können also zum genauen und weniger störanfälligen Messen sehr hoher und sehr niedriger Gleich- und Wechselströme verwendet werden. Solche Module können für sich als Stromtransformatoren oder in Verbindung mit entsprechenden Auswerteschaltungen einschließlich entsprechender Magnetfeldsensoren als Stromsensoren dienen wie sie beispielsweise als Batteriestromsensoren in der Kraftfahrzeugtechnik zum Messen von Gleichströmen etwa in der Photovoltaik, bei elektronischen Gleich- und Wechselstromzählern und so weiter zum Einsatz kommen. Das magnetische Modul zur Strommessung weist also einen weichmagnetischen Magnetkern auf, welcher selbst wicklungsartig ausgebildet ist und in mehr als einer Windung um einen den zu messenden Strom führenden elektrischen Leiter, diesen zumindest teilweise umschließend, gewickelt ist. Der magnetische Fluss im Magnetkern, der mit einem Strom in dem elektrischen Leiter proportional ist, ist dann auf unterschiedliche Weise messbar.
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Die Messung des Flusses kann beispielsweise mittels eines in einem Spalt eines Magnetkerns befindlichen Magnetfeldsensors (Magnetfeldsonde, Hallsonde etc.) und/oder mittels mindestens einer um einen geschlossenen Magnetkern gewickelten (Draht-)Wicklung bestimmt werden. In letzterem Fall ist dann folglich um einen den zu messenden Strom führenden, längserstreckten oder gewickelten (Primär-)Leiter (”erste elektrische Wicklung”) der weichmagnetische Kern (”magnetische Wicklung”) gewickelt, auf den dann wiederum eine (Draht-)Wicklung (”zweite elektrische Wicklung” aufgebracht ist zur Einspeisung oder Abnahme eines elektrischen Stromes. Darüber hinaus können noch weitere Wicklungen auf den Magnetkern aufgebracht sein.
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Als eine Windung ist ein kompletter Umlauf (360°) zu verstehen, wobei es dem entsprechend auch Zwischenwerte geben kann wie etwa 1,5 Windungen (540°). Die Windungen können rotationssymmetrisch sein und einen beliebigen, beispielsweise quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Der gewunden Magnetkern kann allein einen Magnetkreis bilden oder aber auch nur Teil eines Magnetkreises sein. Er kann aus weichmagnetischem Material mit hoher Permeabilität, beispielsweise größer als 100, hergestellt sein wie etwa aus einem hochpermeablen Draht. Weichmagnetische Werkstoffe sind ferromagnetische Materialien, die sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lassen. Diese magnetische Polarisation kann zum Beispiel durch ein äußeres Magnetfeld erzeugt werden. Die Polarisation führt in allen weichmagnetischen Werkstoffen zu einer vielfach höheren magnetischen Flussdichte als das von außen wirkende magnetische Feld in Luft erzeugt. Vereinfacht ausgedrückt „verstärkt” ein weichmagnetisches Material ein äußeres Magnetfeld um die Werkstoffpermeabilität. Weichmagnetische Werkstoffe besitzen eine Koerzitivfeldstärke von weniger als 1000 A/m. Wenn ein äußeres Magnetfeld die Koerzitivfeldstärke übersteigt, wird auch die Richtung des magnetischen Flusses im Werkstoff umgedreht.
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Eine auszuwertbare magnetische Flussdichte ist zumindest in einem Abschnitt des Stromsensors vorhanden. Dort kann ein Strom gemessen werden, der zuvor von dem gewundenen Abschnitt des weichmagnetischen Kerns am elektrischen (Primär-)Leiter magnetisch erfasst wird. Hierbei induziert der zu messende Strom im elektrischen Leiter einen magnetischen Fluss in dem gewunden Magnetkerns, wobei der magnetische Fluss im dem dadurch gebildeten-Magnetkreis an eine Stelle geleitet wird, an der die Messung des magnetischen Flusses stattfinden soll. An dieser Messstelle wird der magnetische Fluss gemessen, der proportional zum dem zu messenden Strom im elektrischen (Primär-)Leiter ist.
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Durch eine Windungszahl größer als eins wird vermehrt magnetischer Fluss ”eingefangen”, so dass an der Messstelle ein genügend hoher magnetischer Fluss vorhanden ist, der in ein deutliches Messsignal umgewandelt werden kann, um den elektrischen Strom in dem elektrischen Leiter zu messen. Durch die Vielzahl der Windungen wird unter anderem eine Empfindlichkeit des Stromsensors erhöht, indem der auszuwertende magnetische Fluss erhöht wird. Deshalb ist der Stromsensor genauer und weniger störanfällig.
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Als weichmagnetischer Werkstoff kann reines Eisen (Fe), Eisensilizium (FeSi), Eisensiliziumaluminium (FeSiAl) oder hochpermeable Legierungen auf Basis von Eisennickel (FeNi) wie etwa Permenorm (eingetragenes Warenzeichen), Mumetall (eingetragenes Warenzeichen), Vacoperm (eingetragenes Warenzeichen) und so weiter. Der weichmagnetische Kern (21) aus einer hochpermeablen Nickeleisen-Legierung kann einen Nickelgehalt von beispielsweise 35 bis 55 Gewichtsprozent oder 70 bis 90 Gewichtsprozent aufweisen.
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Solche Kerne werden beispielsweise nach der Formgebung bei Temperaturen von etwa 900°C und darüber schlussgeglüht. Das weichmagnetische Material hat eine möglichst kleine Koerzitivfeldstärke < 100 A/m, beispielsweise < 10 A/m. Im Falle einer 80%igen NiFe-Legierung kann die Koerzitivfeldstärke sogar < 2 A/m sein.
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Die hierin vorgestellten magnetischen Module können in jeglicher Art von Stromsensoren eingesetzt werden, also bei Gleichstrosensoren, Wechselstromsensoren und Stromsensoren, die sowohl Wechsel- als auch Gleichstrom messen können. Die Messprinzipien können dabei auch sehr unterschiedlich sein und vom einfachen Stromtransformator (sogar ohne zusätzliche Auswerteschaltung) für Wechselströme bis hin zu Kompensationsstromsensoren und Fluxgate-Stromsensoren.
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Schließlich sei noch bemerkt, dass selbstverständlich der Primärleiter auch mehrfach durch die Windungen des des Kerns geführt werden kann.
