Welche Grundprinzipien liegen dem Betrieb von Split-Core-Stromsensoren zugrunde?

Die grundlegenden Prinzipien, die dem Betrieb von Split-Core-Stromsensoren zugrunde liegen, basieren auf der elektromagnetischen Induktion, die durch das Faradaysche Gesetz der elektromagnetischen Induktion bestimmt wird. So funktionieren Split-Core-Stromsensoren:

Faradaysches Gesetz: Wenn ein Leiter einem sich ändernden Magnetfeld ausgesetzt wird, wird nach dem Faradayschen Gesetz eine elektromotorische Kraft (EMF) im Leiter induziert, die zur Erzeugung eines elektrischen Stroms führt. Dieses Phänomen bildet die Grundlage der elektromagnetischen Induktion, die in Split-Core-Stromsensoren genutzt wird.

Stromführender Leiter: Wenn in einem Stromkreis Strom durch einen Leiter fließt, erzeugt er gemäß dem Ampere-Gesetz ein Magnetfeld um den Leiter. Die Stärke dieses Magnetfelds ist direkt proportional zur Stärke des durch den Leiter fließenden Stroms.

Magnetfelderkennung: Split-Core-Stromsensoren bestehen aus einem Magnetkern und einer Spulenwicklung. Der Magnetkern ist typischerweise in zwei Hälften geteilt, sodass er geöffnet und um den stromdurchflossenen Leiter geklemmt werden kann, ohne den Stromkreis zu unterbrechen. Die Spulenwicklung ist um den Magnetkern gewickelt.

Flussverknüpfung: Wenn der Split-Core-Stromsensor um den stromdurchflossenen Leiter geklemmt wird, induziert das vom Strom erzeugte Magnetfeld einen magnetischen Fluss im Magnetkern. Dieser magnetische Fluss ist mit der Spulenwicklung verknüpft, wodurch gemäß dem Faradayschen Gesetz eine EMK in der Spule induziert wird.

Ausgangssignal: Die induzierte EMF in der Spulenwicklung erzeugt ein Ausgangsspannungs- oder Stromsignal, das proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses ist, der direkt proportional zur Größe des durch den Leiter fließenden Stroms ist. Dieses Ausgangssignal kann gemessen und zur Ermittlung des aktuellen Wertes verwendet werden.

Lineare Beziehung: Unter idealen Bedingungen weist das Ausgangssignal des Split-Core-Stromsensors über einen bestimmten Bereich eine lineare Beziehung zum Eingangsstrom auf. Dies ermöglicht eine genaue Messung von Wechsel- und Gleichströmen mit minimalen Fehlern oder Verzerrungen.

Insgesamt arbeiten Split-Core-Stromsensoren nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion und nutzen Änderungen des magnetischen Flusses, die durch den Stromfluss in einem Leiter hervorgerufen werden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das proportional zur Stromstärke ist. Diese Sensoren werden häufig zur nichtinvasiven und genauen Messung elektrischer Ströme in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter Leistungsüberwachung, Energiemanagement und Geräteschutz.