Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messung eines Mischstroms mit Rogowskispule möglich?


von Max (max_moritz)


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Hallo,

ich möchte gerne mit einer Rogowskispule den Mischstrom am Ausgang eines 
Gleichrichters messen. Da der zu messende Strom im kA Bereich liegt, 
habe ich eine Messung mittels Rogowskispule inbetracht gezogen.

Nach Recherche im Internet scheint mir die Rogowskispule nur für 
Wechselspannungsmessung geeignet zu sein. Da ich von der Rogowskispule 
nur die Steigung des Stromes also das di/dt erhalte, kann ich davon 
nicht auf den Gleichanteil des Stromes schließen? Oder habe ich hier 
einen Denkfehler?
Vielen Dank im Voraus.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Max schrieb:
> Da ich von der Rogowskispule nur die Steigung des Stromes also das di/dt
> erhalte, kann ich davon nicht auf den Gleichanteil des Stromes
> schließen?
Statische Gleichanteile/Gleichströme können nicht allein mit Spulen 
übertragen werden.

> Da der zu messende Strom im kA Bereich liegt
... und Gleichstrom ist, würde ich "einfach" einen Stromteiler machen 
und den kleineren Strom mit einem Hall-Wandler wie z.B. dem ACS712 o.ä. 
messen. Der Hall-Effekt kann nämlich auch statische Ströme erfassen.

von Benjamin K. (bentschie)


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Max schrieb:
> ach Recherche im Internet scheint mir die Rogowskispule nur für
> Wechselspannungsmessung geeignet zu sein. Da ich von der Rogowskispule
> nur die Steigung des Stromes also das di/dt erhalte, kann ich davon
> nicht auf den Gleichanteil des Stromes schließen? Oder habe ich hier
> einen Denkfehler?
> Vielen Dank im Voraus.

Das stimmt genau so.
Die kann nur AC, bei DC zeigt die Null an.

von Max (max_moritz)


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Also könnte ich mit der Rogowskispule nur den Ripplestrom des 
Gleichrichters erfassen?
Vielen Dank schonmal für die Antworten.

: Bearbeitet durch User
von Dieter R. (drei)


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Wieviele kA sollen es denn sein?
Mouser hat z. B. Hall-Effekt-Sensoren bis 1,5 kA auf Lager, Digikey bis 
2,5 kA.

von Max (max_moritz)


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Maximal muss ich einen Spitzenstrom von ungefähr 30kA messen, genau 
deswegen fiel die Wahl auf eine Rogowskispule.

Da der Strom nur für eine begrenzte Zeit fließt < 1s, könnte man dann 
nicht alle Pulse der Rogowskispule mit einem analogen Integrator 
aufintegrieren und somit den DC Anteil des Mischstromes zu messen? Der 
Strom ist zum Startzeitpunkt 0 A, also müsste ich ja zumindestens den 
Anstieg von 0 A auf 30 kA mit der Rogowskispule messen können.

von Falk B. (falk)


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Max schrieb:
> Maximal muss ich einen Spitzenstrom von ungefähr 30kA messen, genau
> deswegen fiel die Wahl auf eine Rogowskispule.

Jaja, Max und Moritz wollen 30kA messen. Am Freitag . . .

von Max (max_moritz)


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Falk B. schrieb:
> Max schrieb:
>> Maximal muss ich einen Spitzenstrom von ungefähr 30kA messen, genau
>> deswegen fiel die Wahl auf eine Rogowskispule.
>
> Jaja, Max und Moritz wollen 30kA messen. Am Freitag . . .

Deswegen liebe ich dieses Forum, hat man ein etwas spezielleren 
Anwendungsfall wird hier einem sowas sofort unterstellt...

Die 30 kA werden mit einem Hochstromschweißtrafo mit einem n = 50 
erzeugt.

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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Max schrieb:
> Da der Strom nur für eine begrenzte Zeit fließt < 1s, könnte man dann
> nicht ... somit den DC Anteil des Mischstromes zu messen?

Schätzen vielelciht, die Ungenauigkeit ist irgnedas zwishcne 20 und und 
100% somit kaum verwertbar.

> Der
> Strom ist zum Startzeitpunkt 0 A,

okay

> also müsste ich ja zumindestens den
> Anstieg von 0 A auf 30 kA mit der Rogowskispule messen können.

Wenn der Anstieg zeitlich besser ist als die untere Grenzfrequenz Deiner 
Spule (Datenblatt sollte es stehen), dann ja.
sonst nein.


> Deswegen liebe ich dieses Forum, hat man ein etwas spezielleren
> Anwendungsfall wird hier einem sowas sofort unterstellt...

Nein, aber alles wesentliche wurde Dir bereits genannt.
Somit ist klar das es so nicht geht wie Du geplant hattest.

von Falk B. (falk)


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Max schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Max schrieb:
>>> Maximal muss ich einen Spitzenstrom von ungefähr 30kA messen, genau
>>> deswegen fiel die Wahl auf eine Rogowskispule.
>>
>> Jaja, Max und Moritz wollen 30kA messen. Am Freitag . . .
>
> Deswegen liebe ich dieses Forum, hat man ein etwas spezielleren
> Anwendungsfall wird hier einem sowas sofort unterstellt...
>
> Die 30 kA werden mit einem Hochstromschweißtrafo mit einem n = 50
> erzeugt.

Nun, diese haben die Eigenschaft, mit Wechselspannung zu arbeiten. Die 
kann man dann wunderbar messen. Oder hängt da noch ein Gleichrichter 
dran und du willst danach messen? 30kA kann man messen, auch 
Gleichstrom. Braucht man halt "nur" den passenden Sensor. Es gibt aber 
Firmen, die sowas verkaufen.

von Dieter R. (drei)


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Andrew T. schrieb:
>
> Wenn der Anstieg zeitlich besser ist als die untere Grenzfrequenz Deiner
> Spule (Datenblatt sollte es stehen), dann ja.
> sonst nein.

Die Rogowskispule selbst hat prinzipbedingt keine untere Grenzfrequenz. 
Das Messsignal entsteht erst durch den Integrator. Dessen Eigenschaften 
(bzw. dessen Drift) bestimmen die untere Grenzfrequenz.

Wenn der Messaufbau so aussieht, dass vor der Messung ein Reset-Taster 
gedrückt wird (Integrator entladen) und dann z. B mit einem 
Speicher-Oszilloskop das Ergebnis verfolgt wird, sollte das so machbar 
sein, vorausgesetzt, der Op-Amp im Integrator hat ausreichend hohe Slew 
Rate und ausreichend geringen Bias-Strom.

Für höhere Genauigkeitsanforderungen müsste eine detaillierte 
Fehlerbetrachtung erfolgen, dazu wissen wir hier zu wenig über die 
Messanordnung. Dann stellt sich auch die Frage, ob es sinnvoll sein 
könnte, das Signal der Spule direkt mit einem (ausreichend schnellen) 
A/D-Wandler abzutasten und die gesamte Auswertung digital vorzunehmen. 
Das dürfte allerdings eine noch komplexere Fehlerbetrachtung erfordern.

Da: https://www.ti.com/tool/TIDA-01063 gibt's eine Application Note für 
eine Version mit digitaler Integration. Ich habe sie nur überflogen, man 
ahnt aber, dass die Sache durchaus anspruchsvoll ist.

@ Falk B. (falk) 22.09.2023 09:18:
Deine Äußerung ist nicht nur überflüssig und der fachlichen Diskussion 
nicht dienlich, sondern ein widerwärtiges Rumpöbeln. Leider ist das in 
diesem Forum so eingerissen. Es wäre dringend wünschenswert, wenn die 
Moderation dies unterbinden würde!

: Bearbeitet durch User
von Max (max_moritz)


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Wir haben es nun so gelöst das wir mit einem LTC2051 in einer idealen 
Integratorschaltung alle Pulse der Rogowskispule aufintegrieren.
Der Integrationskondensator wird im Ruhemodus über einen Widerstand 
entladen / kurzgeschlossen. Über eine präzise Referenzspannungsquelle 
geben wir einen Kalibrierungspuls auf den Integrator und können damit 
messen wie groß der Integrationsdrift über die Zeit ist. Bei der 
eigentlichen Strommessung kann dies dann korrigiert werden.

von Hp M. (nachtmix)


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Max schrieb:
> Über eine präzise Referenzspannungsquelle
> geben wir einen Kalibrierungspuls auf den Integrator und können damit
> messen wie groß der Integrationsdrift über die Zeit ist.

Habt ihr das auch mal mit anders gemessenen und tatsächlich durch das 
Werkstück fliessenden Strömen verglichen?
Ströme dieser Größenordnung können auch in anderen Leitern merkliche 
Spannungen induzieren, und wahrscheinlich sind beim schweissen auch 
Thermospannungen nicht weit.
Vielleicht spielt sogar der OpAmp selbst ein bischen Hallgenerator...

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