Modbus-Energiezähler für Unterzählung: Zähler und Stromwandler wählen

Unterzählung bedeutet, jeden Stromkreis, den Sie getrennt erfassen wollen, mit einem eigenen Zähler auszustatten: eine Fertigungslinie, einen Mieter, eine Kältemaschine, ein Stockwerk. Die meisten Probleme entstehen durch Stromwandler, die nicht zum Strom oder zum Leiter passen, und durch die Verbindung, über die die Messwerte zur Steuerung oder zum SCADA-System gelangen. Dieser Beitrag behandelt die Entscheidungen bei der Unterzählung mit Modbus-Energiezählern: Zählertyp, Nennstrom und Innendurchmesser der Stromwandler, Genauigkeit, Verdrahtung, Modbus RTU oder Modbus TCP und die passenden PM-Serien von ICP DAS.

Einphasig, dreiphasig oder Mehrkreis

Eine Liste der Stromkreise mit Netzform und maximalem Strom bestimmt den Zählertyp.

• Einphasig: Der PM-3112 misst zwei, der PM-3114 vier einphasige Stromkreise, jeweils in 1P2W-Verdrahtung mit Spannungseingängen bis 300 V und Stromwandlern bis 200 A.
• Dreiphasig: Die Serie PM-3133 unterstützt 3P4W-, 3P3W-, 1P3W- und 1P2W-Verdrahtung bei 10 bis 500 V. Im Modus 1P2W-1CT kann ein Zähler auch drei einphasige Stromkreise messen.
• Viele Stromkreise auf einer Platine: Die Serie PM-4324 misst über 24 Stromwandlereingänge bis zu 8 dreiphasige oder 24 einphasige Stromkreise oder eine Kombination daraus. Sie ist für Gebäude mit mehreren Mietern, Büros und Einkaufszentren vorgesehen.

Stromwandler dimensionieren: Nennstrom und Innendurchmesser

Der Nennstrom des Wandlers sollte den höchsten normalen Betriebsstrom des Stromkreises abdecken. Der Innendurchmesser muss den Leiter samt Isolierung oder die Stromschiene umschließen. Setzen Sie je einen Wandler um jeden Außenleiter, niemals um ein komplettes mehradriges Kabel: Die Ströme in den Adern heben sich auf, und der Zähler zeigt nahezu null an.

Die Serien PM-3133, PM-2133D, PM-5133 und PM-4324 werden mit passenden Stromwandlern geliefert; welche, zeigt das Suffix des Bestellcodes. Nicht jedes Suffix gibt es in jeder Serie.

Diese Wandler haben 4 m lange Anschlussleitungen. Für große Leiter verwendet die Serie PM-3133-RCT flexible Rogowski-Spulen: 500 A (55 mm), 1000 A (80 mm), 2000 A (105 mm) und 4000 A (185 mm), jeweils mit Messbereich ab 5 A.

Vorhandene Stromwandler weiterverwenden

Sind in der Schaltanlage bereits Stromwandler mit 1 A oder 5 A Sekundärstrom eingebaut, nimmt der PM-3033 diese direkt auf; notieren Sie das Übersetzungsverhältnis, zum Beispiel 400/5 A, da es zur Skalierung der Messwerte benötigt wird. Für 333-mV-Wandler verwenden Sie den PM-3133P, PM-2133DP oder PM-4324P; diese werden ohne Stromwandler geliefert und unterstützen keine Rogowski-Spulen. Die passenden Klappwandler CA-SCTxxP decken 5 bis 400 A bei Innendurchmessern von 10 bis 36 mm ab; das Wandlerverhältnis muss im Zähler korrekt eingestellt sein.

Genauigkeit: die Angaben richtig lesen

ICP DAS gibt die Genauigkeit der Wirkleistung bei Leistungsfaktor 1 an:

• Besser als 0,5 % für PM-3112, PM-3114, PM-3133, PM-4324 und PM-5133 mit den mitgelieferten Stromwandlern sowie für den PM-3033 (bei PM-3033 und PM-5133 oberhalb von 0,5 A Eingangsstrom).
• Besser als 2 % für die Rogowski-Versionen, oberhalb von 50 A bei den Spulen für 500 A und 1000 A und oberhalb von 200 A bei den größeren.
• Etwa 2 bis 5 % für die 333-mV-Modelle, abhängig vom Stromwandler.

Wählen Sie den kleinsten Wandler-Nennstrom, der den Maximalstrom abdeckt; ein überdimensionierter Wandler arbeitet die meiste Zeit am unteren Ende seines Messbereichs. Rogowski-Spulen eignen sich für große Einspeisungen, nicht für schwach belastete Abgänge. Werden die Messwerte zur Abrechnung mit Mietern verwendet, prüfen Sie, welche Zählerzulassung die nationalen Vorschriften verlangen.

Verdrahtung und Installation

• Wandlerrichtung: Montieren Sie jeden Stromwandler in der auf ihm markierten Richtung. Die dreiphasigen Modelle messen Energie in beide Richtungen, daher erscheint ein verkehrt herum montierter Wandler als eingespeiste Energie und nicht als offensichtlicher Fehler.
• Phasenzuordnung: Jeder Stromwandler muss auf derselben Phase sitzen wie sein Spannungseingang, sonst sind Leistung und Leistungsfaktor falsch.
• Hilfsversorgung: PM-3112, PM-3114 und PM-3133 benötigen 12 bis 48 VDC, beim PM-3133-MTCP alternativ Power over Ethernet. PM-4324 und PM-2133D werden mit 85 bis 264 VAC versorgt.
• Ausgänge: Viele Modelle haben zwei Leistungsrelais (Form A, 5 A bei 250 VAC) für Alarme.

Spannungsanschlüsse und Stromwandler in einer Verteilung dürfen nur von einer Elektrofachkraft installiert werden.

Modbus RTU oder Modbus TCP

Die Standardversionen nutzen Modbus RTU über RS-485. Ein verdrillter Zweidrahtbus läuft von Zähler zu Zähler, jeder Zähler hat eine eigene Adresse, und der Bus wird an beiden Enden abgeschlossen. Unterstützt werden Baudraten von 9600 bis 115200 bit/s.

Versionen mit dem Suffix -MTCP haben einen 10/100-Mbit/s-Ethernet-Port mit Modbus TCP. Das erspart einen separaten Bus, wenn die Zähler weit verteilt sind und Ethernet bereits vorhanden ist. Mehrere Serien gibt es zudem mit CANopen (Suffix -CPS).

Modbus-Energiezähler aus der PM-Serie auswählen

Alle messen Spannung, Strom, Leistung, Energie, Leistungsfaktor und Frequenz mit sekündlicher Aktualisierung. Wenn keine SPS und kein SCADA-System die Zähler ausliest, kann ein Datenkonzentrator PMC oder PMD sie abfragen und die Daten aufzeichnen.

Senden Sie unserem technischen Vertrieb eine Liste der Stromkreise mit Spannungen, Maximalströmen und Leiterquerschnitten, und wir schlagen Ihnen passende Zähler und Stromwandler vor.