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Erweiterung der Kalibriermöglichkeiten für Wechselstrom-Strommesswiderstände

25.11.2014

Wechselstrom-Strommesswiderstände, sogenannte AC-Shunts, werden in der Messtechnik vielfältig eingesetzt, z.B. bei der Messung elektrischer Leistung. Dabei ist durch den heute üblichen Einsatz von Umrichtern auch das Frequenzspektrum oberhalb von 1 kHz wichtig. Bislang wurden AC-Shunts nur in Kombination mit einem fest zugeordneten Spannungs-Transfergerät mittels Wechselstromstärke-Gleichstromstärke-Transfer (AC-DC-Stromstärketransfer) kalibriert. Dadurch war die Verwendung als Stromstärke-zu-Spannung Umsetzer nur eingeschränkt möglich. Im Fachbereich Gleichstrom und Niederfrequenz wurden die Messunsicherheiten für den AC-DC-Stromstärketransfer neu berechnet und dabei auch die Kalibrierung von AC-Shunts mit aufgenommen. Setzt man separat kalibrierte planare Vielfach-Thermokonverter für Spannung als Transfergeräte ein, kann nun auch die Wechselstromwiderstand-Gleichstromwiderstand-Transferdifferenz von AC-Shunts bestimmt werden. Durch eine ergänzende Bestimmung des Gleichstomwiderstandes kann somit der Betrag des Wechselstromwiderstandes über der Frequenz angegeben werden.


Die neuen Kalibriermöglichkeiten sind nicht auf ohmsche Widerstände beschränkt, auch der Betrag beliebiger Impedanzen über der Frequenz kann gemessen werden. So wurden in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Grundlagen der Elektrochemie und elektrochemische Energiespeicher Messgeräte für die elektrochemische Impedanzspektroskopie an Traktionsbatterien auf die bewahrten Einheiten zurückgeführt. Dazu wurden spezielle Referenzimpedanzen kalibriert, die aus einem Netzwerk von Widerständen und Kondensatoren bestehen und eine Impedanz ähnlich der inneren Impedanz von Lithium-Ionen Batterien darstellen. Weiterhin können auch elektronische Stromwandler, die wegen der inhärenten Potenzialtrennung oft an Stelle von Shunts eingesetzt werden, in einem erweiterten Frequenzbereich kalibriert werden. Die Messmöglichkeiten umfassen Stromstärken im Bereich von 1 mA bis 100 A bei Frequenzen von 10 Hz bis 100 kHz, wobei Messunsicherheiten zwischen 5 μΩ/Ω und 500 μΩ/Ω erreicht werden. Der zu kalibrierende Betrag der Impedanzen liegt dabei zwischen etwa 100 μΩ und 1 kΩ. In einem gerade abgeschlossenen EURAMET Vergleich mit dem norwegischen Staatsinstitut Justervesenet konnten die ermittelten Messunsicherheiten bestätigt werden, ein weiterer Vergleich mit mehreren europäischen Staatsinstituten läuft noch.

 

 

 

Ansprechpartner: T. Funck
Fachbereich 2.1: Gleichstrom und Niederfrequenz