Ein Stromwandler ist ein Messtransformator, der einen hohen Primärstrom in einen kleinen, genormten Sekundärstrom von 5 A oder 1 A umsetzt, damit ein Zähler oder Messgerät ihn sicher erfassen kann. Er wird eingesetzt, wenn der Strom zu groß für eine direkte Messung ist oder wenn die Leitung zur Messung nicht aufgetrennt werden soll. Die Anforderungen an Stromwandler regelt DIN EN 61869-2.
Bei der Auswahl zählen vier Werte: die Übersetzung, die Genauigkeitsklasse, die Bürde und die Bauform. Wer nur nach dem Primärstrom kauft, bekommt zwar ein Messergebnis, aber oft ein falsches.
Wann Du einen Stromwandler brauchst
Im Hausanschluss wird bis zu einem Bemessungsstrom von 63 A in der Regel direkt gemessen: Der Zähler liegt selbst im Laststromkreis. Darüber setzt der Netzbetreiber auf eine halbindirekte Wandlermessung. Die Zählung des Netzbetreibers ist allerdings Sache des Messstellenbetreibers und nicht Thema dieses Beitrags.
Für Dich als Anlagenbetreiber oder Elektrofachbetrieb geht es um die Unterzählung: Energiemonitoring in Gewerbe und Industrie, Kostenstellen in einer Halle, die Verbrauchsaufteilung im Mehrfamilienhaus oder die Messwerte für ein Lastmanagement. Sobald ein Abgang mehr als 63 A führt oder nachträglich gemessen werden soll, ohne die Leitung abzuklemmen, ist ein Stromwandler mit einem Zähler für Wandleranschluss die übliche Lösung.
Die Übersetzung richtig wählen
Die Übersetzung steht auf dem Typenschild, etwa 100/5 A oder 400/5 A. Bei 400/5 A fließen sekundär 5 A, wenn primär 400 A fließen. Der Zähler rechnet mit dem Wandlerfaktor zurück, hier 80. Dieser Faktor muss im Zähler eingestellt oder bei der Ablesung berücksichtigt werden, sonst ist jeder Wert um genau diesen Faktor falsch.
Der Nennstrom des Wandlers sollte knapp über dem höchsten Betriebsstrom liegen, nicht am Nennstrom der Sicherung. Der Grund ist die Genauigkeit: Ein Wandler hält seine Klasse nur in einem bestimmten Bereich seines Nennstroms. Ein Stromwandler 400/5 A an einem Abgang, der meist mit 40 A läuft, arbeitet dauerhaft bei 10 Prozent seines Nennstroms und misst dort deutlich ungenauer als bei Volllast.
Bevor Du bestellst, lohnt deshalb eine Messung des tatsächlichen Laststroms über einige Tage. Für eine erste Einschätzung reicht eine Digital-Stromzange mit Echteffektivwertmessung zu verschiedenen Tageszeiten. Liegt der Betriebsstrom meist bei 60 bis 80 A mit Spitzen bis 110 A, passt ein 150/5-A-Wandler besser als ein 250/5-A-Wandler.
Genauigkeitsklasse: 0,5, 1 oder 3
Die Klasse gibt den zulässigen Stromfehler in Prozent bei Nennstrom an. Klasse 1 heißt also höchstens 1 Prozent Abweichung bei 100 Prozent Nennstrom. Bei kleinen Strömen ist die Toleranz größer: Für Klasse 1 sind es bei 20 Prozent Nennstrom 1,5 Prozent und bei 5 Prozent Nennstrom 3 Prozent. Die S-Klassen, etwa 0,5S, halten ihre Genauigkeit bis hinunter zu 1 Prozent des Nennstroms und werden eingesetzt, wo die Last stark schwankt.
In der Praxis gilt als Faustregel:
- Klasse 3: Anzeige und grobe Überwachung, etwa ob ein Abgang überhaupt Last hat
- Klasse 1: Energiemonitoring, Kostenstellen, Lastmanagement
- Klasse 0,5 oder 0,5S: interne Abrechnung, bei der es auf jeden Euro ankommt
Wichtig ist, dass die Messkette zusammenpasst. Ein Zähler der Klasse B nach MID an einem Wandler der Klasse 3 ergibt keine abrechnungstaugliche Messung, auch wenn der Zähler selbst geeicht ist.
Bürde: der oft übersehene Wert
Die Bürde ist die Leistung in VA, die der Wandler auf der Sekundärseite abgeben kann, ohne seine Klasse zu verlieren. Diese Leistung verbrauchen der Zähler und die Messleitungen zwischen Wandler und Zähler. Reicht die Bürde nicht, misst der Wandler zu wenig.
Die Leitungsverluste lassen sich einfach abschätzen. Bei 5 m einfacher Leitungslänge mit 2,5 mm² Kupfer ergibt sich für Hin- und Rückleiter ein Widerstand von rund 0,07 Ω. Bei 5 A Sekundärstrom sind das P = I² × R = 25 × 0,07 ≈ 1,8 VA. Dazu kommt der Eigenverbrauch des Zählers, meist deutlich unter 1 VA. Ein Wandler mit 1,5 VA wäre hier zu schwach, einer mit 2,5 VA reicht knapp, 5 VA hat Reserve. Für die Messleitungen gilt deshalb: so kurz wie möglich und lieber einen Querschnitt größer.
Bei langen Wegen, etwa wenn der Zähler in einem anderen Schrank sitzt, ist ein Wandler mit 1 A Sekundärstrom die bessere Wahl. Bei gleicher Leitung sinkt der Verlust auf ein Fünfundzwanzigstel, im Beispiel auf rund 0,07 VA.
Bauform: Aufsteck-, Kabelumbau- oder teilbarer Wandler
Aufsteckwandler werden über eine Sammelschiene oder eine Leitung geschoben. Das setzt voraus, dass die Leitung für die Montage abgeklemmt wird. Im Neubau einer Unterverteilung ist das kein Problem.
In Bestandsanlagen ist der teilbare Stromwandler meist die praktikablere Lösung. Er wird aufgeklappt, um die Leitung gelegt und wieder verschlossen. Die Arbeit an einer aktiven Anlage bleibt trotzdem eine Arbeit unter Spannung und gehört in die Hände einer Elektrofachkraft nach DIN VDE 0105-100. Teilbare Wandler erreichen in der Regel Klasse 1 oder 3, für Klasse 0,5 ist meist ein geschlossener Wandler nötig.
Bei der Montage auf die Richtung achten: Auf dem Wandler sind die Primärseite mit P1 und P2 sowie die Sekundärklemmen mit S1 und S2 oder k und l gekennzeichnet. P1 zeigt zur Einspeisung. Ein verdreht eingebauter Wandler liefert negative Leistung, bei einem Dreiphasenzähler mit drei Wandlern entsteht ein Mischwert, der auf den ersten Blick plausibel aussieht.
Sicherheit: Sekundärkreis nie offen betreiben
Ein Stromwandler ist eine Stromquelle. Wird der Sekundärkreis unter Last geöffnet, etwa beim Tausch des Zählers, entstehen an den offenen Klemmen gefährlich hohe Spannungen, und der Kern kann sich stark erwärmen. Deshalb gilt: Vor jedem Eingriff in den Sekundärkreis die Klemmen S1 und S2 kurzschließen. In größeren Anlagen werden dafür Prüf- oder Trennklemmen mit Kurzschlussbrücke vorgesehen.
Der Sekundärkreis wird in der Regel nicht abgesichert, weil eine auslösende Sicherung genau diesen offenen Kreis erzeugen würde. Die Spannungspfade des Zählers dagegen werden über eigene Schutzorgane geführt. Welche Absicherung der Zähler verlangt, steht in seiner Montageanleitung.
Vom Messwert zur Auswertung
Die Messung allein spart noch nichts. Nutzen entsteht, wenn die Werte ausgewertet werden. Ein Wandlerzähler mit Modbus gibt Energie, Leistung und Ströme je Phase an eine Steuerung, ein Energiemanagement oder eine Gebäudeleittechnik weiter. So lassen sich Lastspitzen erkennen, Verbraucher priorisieren und steigende Ströme früh sehen, ein Baustein der vorausschauenden Wartung im Schaltschrank. Weitere Zähler und Messgeräte findest Du unter Messtechnik und Zähler.
Häufige Fragen zum Stromwandler
Was bedeutet 100/5 A auf dem Stromwandler?
Bei 100 A auf der Primärseite fließen 5 A auf der Sekundärseite. Der Wandlerfaktor ist 20, der Zähler muss damit rechnen.
Welche Genauigkeitsklasse brauche ich für die Unterzählung?
Für Energiemonitoring und Kostenstellen reicht Klasse 1. Für eine interne Abrechnung sind Klasse 0,5 oder 0,5S sinnvoll, zusammen mit einem MID-Zähler.
Ist 1 A oder 5 A Sekundärstrom besser?
5 A ist der Standard bei kurzen Wegen. Bei langen Messleitungen ist 1 A besser, weil die Leitungsverluste nur ein Fünfundzwanzigstel betragen. Zähler und Wandler müssen zueinander passen.
Warum darf der Sekundärkreis nicht offen sein?
Der Wandler treibt seinen Sekundärstrom weiter. Bei offenem Kreis entstehen hohe Spannungen an den Klemmen, die Menschen und Wandler gefährden. Vor jeder Arbeit S1 und S2 kurzschließen.
Kann ich einen Stromwandler ohne Abschalten nachrüsten?
Mit einem teilbaren Wandler lässt sich die Leitung umschließen, ohne sie abzuklemmen. Es bleibt eine Arbeit unter Spannung, die nur eine Elektrofachkraft mit passender Schutzausrüstung ausführen darf.