Differenzstrom-Messung

Differenz-Stromwandler DACT und Differenzstrom-Konverter Relais

Differenzstrom-Messung mittels “DACT”

Durch die Beschädigung der elektrischen Isolierung (Verminderung des Isolationswiderstandes) kann es immer wieder zu
Personenschäden kommen. Aus diesem Grund sind in vielen Anlagen Fehlerstromschutzschalter (RCDs) verbaut. Diese haben einen
definierten Auslösebereich von ca. 15 bis 30 mA.

Neben diesem Fehlerstromschutzschalter gibt es als weitere Maßnahme die Messung des Isolationswiderstandes der Anlage als
Wiederholungsmessung gem. DIN VDE 0105 Teil 100. Hier wird sichergestellt, dass die Anlage den Sicherheitsvorschriften und den
Errichtungsnormen entspricht. Diese Messung kann nur an einer spannungsfreien Anlage durchgeführt werden. Der Richtwert liegt bei
vier Jahren.

Aufgrund von finanziellen Aspekten werden kürzere Prüfintervalle, auch wenn die Anlage schon deutlich gealtert ist, nicht bevorzugt.
Um trotzdem Degenerationserscheinungen in dem Isolationssystem der Anlage frühzeitig zu erkennen und somit einer nicht geplanten
Abschaltung entgegen zu wirken, empfiehlt sich eine Differenzstrommessung.
Mit dieser Methode können schon sehr geringe Fehlerströme detektiert werden, die Ursache der degenerierenden Isolation sein
können. Neben diesen Fehlerströmen gibt es aber weitere Phänomene, die den Sachverhalt etwas verkomplizieren. So werden
beispielsweise neben dem Fehlerstrom bzw. dem anlagentypischen ohmschen Ableitstrom diverse kapazitive Ableitströme gemessen,
die über den Isolationszustand der Anlage keine Auskunft geben können.

Diese Ableitströme werden oft von mit Elektromotoren betriebenen Maschinen erzeugt. In der großen Wicklungskapazität des Motors
zum Blechpaket und damit zum Gehäuse können kapazitive Ableitströme fließen, die sich beim Betrieb mit Frequenzumrichtern noch
erheblich vergrößern und sogar zu Schäden an den Motorkugellagern führen können. Auch die Kapazität von langen Motorleitungen
führt zu Ableitströmen über den Schirm. Diese Ableitströme haben zur Folge, dass oft ein Differenzstrom jenseits der 30 mA gemessen
wird.

Trotz dieser Schwierigkeiten ist es oftmals möglich, eine gewisse Tendenz im Differenzstrom zu erkennen. Dies sollte dann als
Zeichen für eine vorgezogene Wiederholungsprüfung gem. der DIN VDE 0105 Teil 100 interpretiert werden.
Die Differenzstrommessung wird mit den Differenzstromwandlern DACT durchgeführt. Diese sind mit einigen Universal-Messgeräten
kompatibel oder stellen mit einem Zusatzgerät einen 4-20 mA Ausgang bereit. Daneben gibt es noch die Möglichkeit ein Relais anzuschließen.

Differenz-Stromwandler Typ A der Baureihe  “DACT”

Differenzstrom-Erfassung in 3-/4-Leiter-Wechselstrom-Netzen

Anwendung

Die Differenz-Stromwandler der Baureihe DACT wurden, in Verbindung mit dem Fehlerstrom-Relais DACT-ELR und dem Fehlerstrom-
Konverter DACT-ISC, für die Erfassung von Differenzströmen (Erdfehlerströmen) Typ A konzipiert.
In Kombination mit dem Fehlerstrom-Relais DACT-ELR lassen sich Fehlerströme in zwei Bereichen von 0,02 … 2A und 0,25 … 25 A erfassen.
Der Fehlerstrom-Konverter DACT-ISC formt das vom Differenz-Stromwandler gelieferte Signal in das Norm-Signal 4 … 20 mA um.

Merkmale / Nutzen des Differenz-Stromwandlers

• Hochempfindlicher Stromsensor zur Erfassung von bereits kleinsten Fehlerströmen
• Einfacher Anschluss mittels 4-poliger WAGO^®  Federzugklemme
• Montage auf 35mm-DIN-Hutschiene mittels optional lieferbarer Schnappbefestigung möglich (ausser DACT 120)
• Hohe Sicherheit, dank integriertem Überspannungsschutz
• Flexibel einsetzbar aufgrund eines großen Frequenzbereiches

Technische Daten des Differenz-Stromwandlers

• Arbeitstemperaturbereich:            -10°C < T < +70°C
• Lagertemperaturbereich:              -25°C < T < +70°C
• Bemessungsspannung:                 800 V
• Bem.-Stromspannung:                   8 kV
• Verschmutzungsgrad:                    III
• Schutzart: Gehäuse:                      IP 40; Klemmen: IP 20
• Arbeitsfrequenz-Bereich:               30 Hz … 3 kHz
• Angewandte technische Normen: IEC 60664-1 / IEC 60664-3

Differenzstrom-Konverter “DACT-ISC”

zur Umwandlung von Differenzströmen in das Standard-Signal 4…20 mA DC

Anwendung 

Die Eingangsimpedanz des Differenzstrom-Konverters wurde speziell auf die Differenz- Stromwandler des Typs DACT abgestimmt und wandelt dessen Ausgangssignal zur Weiterverarbeitung in das Standard-Signal 4…20 mA DC um.
Dies ermöglicht in Kombination mit dem Differenzstromwandler DACT eine Messung des Differenzstromes bis 2 A, wobei der Strom durch den Differenz-Stromwandler mit dem Faktor 600 geteilt wird.

Beschreibung

Der Arbeitsbereich des Differenz-Stromwandlers des Typs DACT ist bis zu 25 A mit einer Bürde zwischen 80 und 100 Ω spezifiziert.
Beim Auftreten höherer Ströme geht der Differenz-Stromwandler in Sättigung und sperrt damit Ströme größer 25 A. Aufgrund dessen
sind die elektronischen Schaltkreise des Differenzstrom-Konverters DACT-ISC gesichert.

Zum Betrieb benötigt der Differenzstrom-Konverter DACT-ISC eine Hilfsspannungsversorgung von 20-56 V DC.
Eine LED am Gerät zeigt an, ob die Hilfsspannungsversorgung anliegt. Zusätzlich besitzt das Gerät zwei weitere LEDs, welche zur
Funktionskontrolle dienen. Diese signalisieren ob das Eingangs- bzw. Ausgangssignal anliegt (ab ca. 5% des Eingangs- bzw.
Ausgangsendwerts).

Differenzstrom-Relay „DACT-ELR“

zur Erfassung von Differenzströmen von 0,02…2 A und 0,25…15 A

Anwendung
Das Differenzstrom-Relay DACT-ELR wurde in Verbindung mit unseren Differenz-Stromwandlern des Typs DACT entwickelt und dient zur Erfassung von Differenzströmen. Es besitzt zwei einstellbare Messbereiche von 0,02 … 2 A und 0,25 … 25 A.
Neben des Messbereichs lässt sich auch die Verzögerungszeit der Auslösung des Relais von 0,1 – 10 Sekunden einstellen.

Arbeitsweise
Nach Anschluss des Differenzstrom-Relais an die erforderliche Hilfsspannungsversorgung, wird dessen Betriebsbereitschaft durch
eine leuchtende, grüne LED angezeigt.

Wird im Betriebsfall der eingestellte zulässige Fehlerstromwert für eine Dauer größer der eingestellten Verzögerungszeit überschritten,
erfolgt die Aktivierung des Relaisausganges. Eine Überschreitung des zulässigen Fehlerstromes, sowie die Aktivierung des Relais,
wird durch eine rot leuchtende LED angezeigt.

Je nach Verdrahtung verfügt das Relais über einen Auto-Reset, d.h. nach einer erfolgten Aktivierung des Relais und anschließendem
Absinken des zur Auslösung führenden Fehlerstromes um mindestens 5% des eingestellten Grenzwertes, führt dies zur automatischen
Deaktivierung des Relais. Eine manuelle Relais-Rückstellung der Verriegelungseinrichtung kann optional, durch eine Unterbrechung
der Versorgungsspannung, oder durch Betätigung eines, zwischen den Klemmen Y1 und Y2 angeschlossenen, Schaltkontaktes
(Öffner) erfolgen.

Darüber hinaus verfügt das Relais über eine Funktionskontrolle, welche durch Betätigung eines, an die Eingangsklemmen Y2 und Y3
anzuschließenden, Tastschalters (Schließer) erfolgt.

Merkmale / Nutzen des Differenzstrom-Relais

• 2 Fehlerstrom-Messbereiche 0,02…2A + 0,25…25A
• Fest eingestellte Schalthysterese von 5%
• Manuelle oder automatische Relaisverriegelung
• Zusätzliche Funktionskontrolle des Relais
• LED-Anzeige des Schaltzustands
• Einstellbare Ansprechverzögerung von 0,1 bis 10 Sek
• Einfache Montage auf DIN-Hutschiene möglich

Technische Daten des Differenzstrom-Relais

• Hilfsspannung: AC: 400V; 230V; 110V; 48V; 24V (50/60Hz; ±15%) DC: 48V; 24V (± 15%)
• Galvanische Trennung: AC-Versionen: ja; DC-Versionen: nein* (*mittels integriertem DC-DC-Konverter optional galvanisch getrennt)
• Leistungsbedarf: max. 3 VA
• Eingangsimpedanz: 100 Ω
• Schalthysterese: 5% fest eingestellt (andere Werte auf Anfrage)
• Ansprechverzögerung: einstellbar, 0,1 … 10 Sek.; ( 0…+30%)
• Wiederholgenauigkeit: ± 2% (bei konst. Umgebung) … ±5% (VDE 0435)
• Arbeitstemperaturbereich: -10°C < T < +65°C
• Reaktionszeiten: Einschalten: 100 mSek.; Ausschalten: 200 mSek.
• Belastbarkeit: max. 2200VA (AC) / max. 30 W (DC)
• Max. Schaltspannung: 250V (AC/DC) @ 10A (AC) / 1A (DC)
• Mech. Lebensdauer: ca. 30×106 Schaltungen (bei 600 Schaltungen / h)
• Elektr. Lebensdauer: 200.000 Schaltungen (bei Ausgangslast 2200 VA)
• Anschluss: Schraubklemmen; Querschnitt 0,08…2,5mm2
• Angewandte techn. Normen: EN 61000-6-1: 2007  EN 61000-6-3: 2007  EN 61010-1: 2002  Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU
• Gehäusematerial: Polycarbonat, selbstverlöschend gem. UL 94 V-0