Neuer Stromsensoren - Generation 5

02 May 2024

AC/Wechselstrom Ripple Messung
Höhere Präzision  
Bis zu 8cm Durchmesser des Hall Transducers
DIN Schienen Montage und Flexible Montage  
Differenzstrom-Messung

Stromsensoren spielen eine zentrale Rolle in Batteriemanagementsystemen (BMS) und tragen maßgeblich zur Erhöhung der Betriebssicherheit bei und erfassen viele Daten zur Berechnung des SOH und SOC. Sie erfassen den Stromfluss der Batterie, sowohl Gleichstrom (DC) als auch Wechselstrom (AC). Zusätzlich werden diese Messwerte verwendet für:

  1. Fehlererkennung: Stromsensoren können Anomalien im Stromfluss erkennen, die auf Batteriefehler, unbalancierte Stränge, Probleme mit USV-Anlagen oder Ladegeräten und Alterungsprozesse hindeuten.
  2. Kapazitätsmessung: Stromsensoren ermöglichen eine präzise Messung der Batteriekapazität durch eine Bilanzierung der „Entnahmen“ und der „Beladung“. Die Messwerte werden summiert und durch Batterie Balancing kann exakt der Vollladezustand ermittelt werden. Somit erhält der Anwender eine deutlich genauere Autonomiezeit bzw. Batteriekapazität angezeigt als die USV liefern könnte, und damit die Sicherheit das seine USV die gewünschte Autonomiezeit auch tatsächlich erreichen kann.
  3. Sicherheitsabschaltung (Optional): In kritischen Situationen, wie z.B. bei einem Kurzschluss oder Thermal Runaway, kann BACS dies anhand der Stromsensormesswerte erkennen und die Batterie automatisiert abschalten und so einen Brand verhindern.
Bild von links nach rechts: Stromsensoren der Generation 3, 4 und 5. Während die 3. Sensorgeneration noch einen geschlossenen Ring hatte, durch die Stromkabel vor dem Crimpen gezogen werden mussten, konnte der Ring der Generation 4 (mittleres Bild) bereits geöffnet werden und damit nachträglich installiert werden. Die Generation 5 gibt es wie die 4rte Generation für die DIN-Schienenmontage und als flexible frei „hängende“ Version.

Präzisere Messungen der 5ten Generation

Die neuen BACS-Stromsensoren der 5. Generation messen präziser als alle Vorgänger. Insbesondere ist die Auflösung im niedrigen Bereich (Erhaltungsladung <1A) deutlich optimiert worden, so dass das Messergebniss der Batterie-Kapazität von BACS deutlich verbessert werden konnte.

Neue Montagevarianten

Zusätzlich kommt mit der 5ten Generation eine neue Montagevariante ins Programm. Die bisherige Montagevariante für DIN-Schienen sind nun auch in der 5ten Generation erhältlich und tragen die Modellkennzeichnung CSHxxxx. Neu ist die Montagevariante „F“-  flexible Variante:  Der CHSxxxF ist ideal für eine „hängende“, freie Montage bei beengten Verhältnissen. Oftmals sind stromführenden Kabel so verlegt, dass eine DIN-Schiene nicht montiert werden kann. Damit würden die CSHxxxx mit DIN-Schiene frei in der Luft hängen, was technisch kein Problem ist, aber optisch nicht ansprechend.
Es kommt vor, dass die Kabel nicht durch das Sensorloch passen, wenn dieser horizontal oder vertikal auf einer DIN-Schiene sitzt oder die Kabel sind so verlegt, dass kein Platz für das DIN-Gehäuse vorhanden ist. Dieses Montageproblem kann mit dem CSHxxxxF gelöst werden, indem der Sensor wie eine Stromzange an der Stelle aufgehängt wird, wo Platz dafür ist.

Bild links: Sensor CSHxxx der Generation 5 - Dieser wird, wie schon der identisch aussehende Vorgänger der 4rten Generation auf einer DIN-Schiene montiert.
Bild mittig: Sensor der Generation 5 CSHxxx/F/D mit (optionalen) DIN-Schienen-Clips montiert.
Bild rechts: Sensor der Generation 5 CSHxxxxF/D ohne DIN-Schienen-Clips
wird frei hängen montiert.

Einfache Nachrüstung

Ein BACS-System braucht keine Stromsensoren für eine Erkennung einer Entladung wenn man eine USV-Verbindung über den COM-Port oder via Netzwerk (SNMP RFC 1628 ) eingerichtet hat. Die Erkennung ob es einen Stromausfall gibt oder nicht wird in diesen Fällen von der USV gemeldet und nicht über den Stromsensor. Dies macht BACS deutlich günstiger als die von allen Wettbewerbern angebotenen Batteriemonitoring Systeme weil diese grundsätzlich einen Stromsensor zur Erkennung benötigen.

Verlangt der Kunde aber eine Batteriekapazität (SoC) und/oder Thermal Runaway Detektierung, dann MÜSSEN die Stromsensoren für jeden Batteriestrang nachgerüstet werden.
Dies ist bei allen CS-Sensoren mit dem „H“ im Namen ganz leicht umzusetzen. Alle CSH-Sensoren sind klappbar - diese Klapptechnik erlaubt es, die Sensoren jederzeit unterbrechungsfrei nachzurüsten. Das stellt eine erhebliche Vereinfachung im Gegensatz zu den CS-Sensoren der Generation 3 dar, bei der die Stromkabel noch vollständig durch den starren Ring gezogen werden mussten. Die Messgenauigkeit war bei dieser geschlossenen Variante allerdings etwas genauer. Um diesen Umstand entgegenzuwirken, haben wie die Generation 5 entwickelt, die jetzt sogar noch genauere Messergebnisse erzielt wie die des geschlossenen Sensors der Generation 3.

Larger diameter up to 8cm

Den CSHxxxxF gibt es nun auch in einer Variante mit größerem Durchmesser des Transducers: Alle Varianten der CSxxxx und CSHxxxx Stromsensoren gab es bisher mit einem maximalen Durchmesser von 40mm. Dieser Ringdurchmesser reicht für alle gängigen Stromkabel in der EU aus, allerdings sind in den USA und Asien manchmal bei Kraftwerken Kabeldurchmesser zu finden, die noch dicker sind als 4cm. Dafür bieten wir nun eine Sonderversion des Stromsensors mit 8cm Durchmesser an:
Den Typ CSHxxxxF8 gibt es als 1000A Sensor und ist für Kabel mit einem Durchmesser bis 80mm verfügbar.

Bild: CSH1000F8 mit Transducer für Kabel bis 80mm Durchmesser

„Dual Use“ - sowohl für BACS als auch für SENSORMANAGER

Alle Sensoren der 4ten und 5ten Generation können entweder für den SENSORMANAGER als auch für BACS eingesetzt werden. Für BACS werden auf der rechten Seite die BACS-Busbuchsen RJ10 verwendet, für den SENSORMANAGER finden auf der linken Seite die RJ12 Buchsen ihren Einsatz.

Differenzstrom-Eingang 

Alle Sensoren der 5ten Generation haben einen zusätzlichen Eingang, über den die Möglichkeit besteht den Differenzstromsensor CSHxxxxD anzuschliessen, um so eventuelle Leckagen zwischen DC-Eingang und DC-Ausgang zu detektieren.
Differenzströme sollten in DC-Anlagen nicht vorkommen, da sich die potentielle Gefahr birgt bei Berührung einen Stromschlag zu bekommen, da die Ströme andere Wege benutzen. Dieses Problem sollte ausnahmslos erkannt und abgestellt werden, um Verletzungen, Personenschäden oder sogar tödliche Unfalle zu vermeiden.
Eigentlich sind spannungsführende Teile bei Elektrogeräten mit einem Personenschutz bzw. Fehlerstromschutzschalter abgesichert, was aber nicht für USV-Anlagen gilt! Systembedingt wird dort kein Fehlerstromschalter verwendet, so dass ein „Leck“ durchaus zu Personenschäden führen kann. Die üblichen „Workarounds“ mittels isoliertem Batterierack usw. sorgen für Sicherheit, schließen einen Leckstrom aber nicht aus. Um Personen- und Sachschäden zu vermeiden ist es wichtig diese zu erkennen. Weiterhin sind Fehlerströme schädlich für Akkus, gefährden die USV -Technik und können zu einem Brand führen. Aus dem Grund wird in den USA die Verwendung von Differenzstromsensoren in vielen Ausschreibungen und von der US-Behörde NERC gefordert.


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