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2025-12-16T03:55:44Z

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[[Datei:Hochspannungsmesswandler.jpg|mini|Mittelspannungs-Messwandler (Spannungswandler) 30 kV/100 V 50 Hz]]
Gemäß der für die [[Messtechnik]] grundlegenden Norm [[DIN 1319]] ist ein [[Messumformer]] ein [[Messmittel]] ([[Messgerät]], [[Messeinrichtung]] …), das eine Eingangsgröße entsprechend einer festen Beziehung in eine Ausgangsgröße umformt. Speziell als '''Messwandler''' werden solche Messumformer bezeichnet, die am Eingang und am Ausgang dieselbe [[physikalische Größe]] aufweisen und ohne [[Hilfsenergie]] arbeiten.<ref>DIN 1319-2:2005-10: ''Grundlagen der Messtechnik – Teil 2: Begriffe für Messmittel''</ref>

Sie werden eingesetzt, wenn eine [[elektrische Stromstärke]] oder [[elektrische Spannung]] zu groß ist, um mit den üblichen Geräten direkt gemessen werden zu können. Induktive Messwandler ermöglichen die [[galvanische Trennung]] des gut verarbeitbaren [[Elektrisches Signal|elektrischen Signales]] von gefährlich hoher Spannung, ehe es einem [[Strommesser]], [[Spannungsmesser]], [[Energiezähler]], Messgerät für [[Wirkleistung]] usw. zugeführt wird.

Als Bestandteil einer Messeinrichtung müssen Messwandler auf kleine [[Fehlergrenze]]n ausgelegt sein.

== Wechselstromwandler ==
Messwandler für [[Wechselgröße]]n kommen in erster Linie im [[Stromnetz]] als ortsfeste speziell ausgelegte [[Transformator]]en zum Einsatz und zwar sowohl in Ausführungen für Messzwecke als auch für Schutzzwecke. Sie werden unter den Stichworten [[Stromwandler]] und [[Spannungswandler (Energietechnik)|Spannungswandler]] behandelt. Ferner gibt es sie als Laborgeräte sowie kombiniert mit einem anzeigenden Messgerät unter der Bezeichnung [[Zangenstrommesser]].
[[Datei:Przekladnik pradowy lab 01.jpg|mini|links|hochkant|Stromwandler für Laboranwendung mit mehreren [[Messbereich]]en]]
[[Datei:CurrentTransformers.jpg|mini|Durchsteck-Strommesswandler an drei [[Elektrische Leitung|Leitungen]] für [[Dreiphasenwechselstrom]]]]

Besonders in [[Mittelspannung]]sschaltanlagen werden vermehrt sogenannte ''Kleinsignalwandler'' mit [[Rogowskispule]]n verwendet, die am Ausgang anstelle eines dem Eingangsstrom proportionalen Stromes eine der Eingangsstrom-[[Differentialrechnung|Ableitung]] nach der Zeit proportionale Spannung ausgeben. Aufgrund ihrer geringen Baugröße gewinnen diese immer mehr an Verbreitung. Sie sind aber keine Messwandler im oben angegebenen Sinn, sondern Messumformer; sie benötigen elektronische Unterstützung – das Ausgangssignal steht erst nach einer [[Integralrechnung|Integration]] zur Verfügung.
<div style="clear:both;"></div>

== Gleichstromwandler ==
[[Datei:Schema des Gleichstromwandlers.jpg|mini|Schema eines Gleichstromwandlers mit Hallsonde]]
[[Datei:RAZC-GENARRv1.jpg|mini|Aufbau als Durchsteck-Gleichstromwandler]]
Für Ströme inklusive Gleichanteil sind elektronische Stromwandler entwickelt worden, die Hilfsspannung(en) benötigen.

Es sind zwei Prinzipien dieser '''Kompensationsstromwandler''' bekannt:

=== Mit Hallsonde ===
Nebenstehendes Bild zeigt einen möglichen Aufbau. Er enthält einen magnetischen Kreis mit zwei Wicklungen: Eine dickdrähtige mit einer oder wenigen Windungen für den zu messenden Laststrom und eine zweite dünndrähtige mit hoher Windungszahl zur [[Kompensation (Technik)#Messmethode|Kompensation]]. In einem kleinen Luftspalt sitzt ein Magnetfeldsensor. Dazu werden [[Hallsonde]]n oder [[Feldplatte]]n benutzt. Die Spannung des Sensors wird einem Regelverstärker zugeführt. Sein Ausgangssignal wird so auf die Messwicklung geschaltet, dass es das Feld des Laststromes auf Null kompensiert. In diesem Stromkreis befindet sich noch ein relativ niederohmiger Messwiderstand (Bürde, z. B. 100 Ω), an dem das Laststromabbild abgegriffen werden kann. Diese Messmethode ist über einen weiten Frequenzbereich einsetzbar, bei Gleichstrom stört jedoch ein Hysteresefehler. Die obere Grenzfrequenz ist weitgehend durch den Regelverstärker bestimmt und liegt typisch im 100-kHz-Bereich.

=== Mit Fluxgate-Sonde ===
Der Aufbau verwendet als Nullfeldsensor ein [[Fluxgate-Magnetometer]]. Das Prinzip, mittels Regelverstärker und Hilfswicklung das Feld auf Null zu steuern, wird ebenso wie oben beschrieben angewendet. Der Nullfeldsensor nach dem Fluxgate-Prinzip erfordert keinen geschlitzten Kern, hat kein Hystereseverhalten und laut Hersteller eine geringe Nullpunktdrift.<ref>[https://www.vacuumschmelze.de/de/produkte/kerne-bauelemente/anwendungen/stromsensoren-transducers/stromsensoren-fuer-hoechste-genauigkeit-aktiv-drv-401.html vacuumschmelze.de]</ref>

== Sonderformen ==
Für sehr hochfrequente Wechselströme und Mikrowellen sind Messwandler mit [[Spule (Elektrotechnik)|Spulen]] wegen ihrer [[Induktivität]] ungeeignet. Stattdessen werden etwa [[Thermoumformer]] verwendet, die aufgrund ihrer thermischen Trägheit nicht den [[Augenblickswert]] von Spannung oder Stromstärke messen, sondern eine Spannung erzeugen, die der vom Sensor im Mittel aufgenommenen Leistung, also dem Quadrat des Stromes, proportional ist.

Daneben gibt es Messwandler, die [[Optokoppler]] verwenden und sowohl für Gleichstrom als auch für Wechselstrom einsetzbar sind, ''siehe [[Galvanische Trennung]]''.

== Literatur ==
* Kurt Bergmann: ''Elektrische Messtechnik.'' 6. Auflage. Springer, 2008.
* Melchior Stöckl: ''Elektrische Meßtechnik.'' 8. Auflage. Springer, 1987.
* Karl Küpfmüller, Gerhard Kohn: ''Theoretische Elektrotechnik und Elektronik: Eine Einführung.'' 15. Auflage. Springer, 2000.
* {{Literatur |Autor=J. (Isaak) Goldstein |Titel=Die Messwandler. Ihre Theorie und Praxis |Auflage=2 |Verlag=Birkhäuser |Ort=Basel |Datum=1952 |Kommentar=1. Auflage. Springer, Berlin 1928; russisch: Ismeritelnye transformatory. Gostech, Moskau 1930}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Elektrische Messtechnik]]

Messwandler - Versionsgeschichte

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