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Halbautomatischer Messplatz zur Kalibrierung von Gleichstromstärken bis 100 A

18.11.2013

Die Kalibrierung von Gleichstromstärken im Bereich von 1 A bis 100 A erfolgt konventionell mit Strommesswiderständen. Diese Strommesswiderstände zeigen jedoch unerwünschte Nebeneffekte wie Eigenerwärmung und eine geringe Messspannung von höchsten 0,1 V. Die erreichbare Messunsicherheit wird dadurch auf rund 1·10-5 beschränkt. Man kann jedoch die Strommesswiderstände durch Präzisionsgleichstromwandler ersetzen. Diese Wandler dienen üblicherweise zur Bereichserweiterung von Gleichstromkomparatormessbrücken und erreichen eine relative Genauigkeit in der Stromtransformation von deutlich unter 10-6. Mit ihren typischen Übersetzungsverhältnissen von 1:10, 1:100 und 1:1000 liegt der Ausgangsstrom immer im Bereich von 0,1 A. Dieser Strom lässt sich aber präzise mit einem charakterisierten 10 Ω Widerstand messen, wobei die Messspannung dann etwa1 V beträgt. Um einen solchen Wandler herum wurde im Rahmen einer Diplomarbeit ein halbautomatischer Messplatz aufgebaut. Als Test-Stromquelle kam ein Transkonduktanzverstärker zum Einsatz. Die entwickelte Messsoftware erlaubt die automatische Einstellung der Stromstärke und die Erfassung der Messspannung am Strommesswiderstand. So konnten Stromstärken von 100 A mit einer Typ-A Unsicherheit von unter 1·10-6 gemessen werden. Das Unsicherheitsbudget des gesamten Messaufbaus ergab eine erweiterte relative Messunsicherheit von 3·10-6.

 

Mit diesem Messaufbau hat die Arbeitsgruppe an dem EURAMET Ringvergleich EM-S35 teilgenommen, bei dem ein Gleichstromwandler bei 90 A kalibriert werden sollte. Die Ergebnisse des Vergleichs werden Ende 2014 erwartet.

 

 

 

 

Ansprechpartner: B. Schumacher
Fachbereich 2.1:  Gleichstrom und Niederfrequenz