Berührungslose Messung schnell veränderlicher Ströme

Die berührungslose Strommessung wird im speziellen Anwendungsgebiet der Leistungselektronik bezüglich der Anforderungen an Messgeräte, des Stands der Technik und einem eigens entwickelten Messsystem behandelt. Zunächst werden die vorherrschenden Stromsignale analysiert und daraus die Anforderungen für die Messgeräte zur Strommessung formuliert. Anschließend werden bekannte und etablierte Techniken für die Strommessung im Detail präsentiert. Zentraler Bestandteil der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und der Aufbau des Strommesssystems, das durch eine große Bandbreite inklusive Gleichstrom und der Erfassung des Nennstroms über den gesamten Frequenzbereich gekennzeichnet ist. Die Stromerfassung des vorgestellten Systems teilt sich dabei gemäß dem HOKA-Prinzip in zwei primäre Sensoren auf, die mit einer Auswerteschaltung zu einem Ausgangssignal zusammengeführt werden. Ein nach diesem Prinzip arbeitender Prototyp wird aufgebaut und untersucht. Mit diesem ist es möglich, Ströme mit einer Amplitude von bis zu 1500 A in einem Frequenzbereich von DC bis über 10 MHz zu messen. Für die DC-Erfassung wird ein innovatives Konzept für eine Messzange ohne weichmagnetischen Kern zur Magnetflussführung, dafür aber mit riesenmagnetoresistiven-Sensoren (GMR-Sensoren) entworfen. Die AC-Erfassung ist mit einer hochohmig abgeschlossenen Luftspule in Zangenform realisiert. Die Funktion und die Leistungsfähigkeit des neuen Messsystems wird in verschiedenen Messungen an neu entwickelten Prozessstromquellen mit geeigneten Referenzsensoren sicher gestellt. Die mit einem Prototypen des neuen Messsystems erzielten Ergebnisse erfüllen die gesetzten Anforderungen mit einem Messbereich von 1500 A und einem Messfehler kleiner 1 % bezogen auf den Messbereich.