Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)

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Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)
Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)
• Kompensationssensoren mit Magnetsonde für
  höchste Genauigkeit und Zuverlässigkeit
• Differenzstrombereich typisch 30 bis 300 mA
• Arbeitsstrom bis 50 A
• einfache +5 Volt Spannungsversorgung
• Spannungsausgang für direkten Anschluss an A/D –
  Wandler.
• automatische Entmagnetisierung des Sensorkerns
  für Offsetverringerung
• Selbstüberwachungs- und Prüffunktionen
• Messgenauigkeit 1,5%
• geringste Temperaturabhängigkeit, höchste
  Langzeitstabilität
• Metallabschirmung gegen Fremdfelder
• Frequenzbereich DC bis 10 kHz
• Varianten mit Durchstecköffnung und mit integrierten
  Primärleitern, mit oder ohne Prüfwindung
• Aktive Sensoren mit integrierter Elektronik
• Passive Sensoren für externe Elektronik
• kostengünstiger Aufbau

Anwendungen

Überwachungseinrichtungen mit allstromsensitiven
Differenzstromsensoren kommen unter anderem in
transformatorlosen Solarwechselrichtern zum Einsatz.
Eine wichtige Sicherheitsfunktion dieser Geräte ist die
Überwachung des Ableitstroms des gesamten Systems
aus Photovoltaik - Modulen und Wechselrichter gegen Erde. Ein defektes System kann für Personen gefährlich
werden oder Brände auslösen. Bevor es soweit kommt, muss sich der Wechselrichter selbst vom Netz trennen. Der
Ableitstrom enthält Gleich- und Wechselkomponenten. Daher ist eine allstromsensitive Überwachung notwendig.
Deren Herzstück ist der VAC Differenzstromsensor, dessen Ausgangsspannung durch die Steuerung des
Solarwechselrichters ausgewertet wird.

Allgemein können Schutzeinrichtungen mit allstromsensitiven Differenzstromsensoren überall dort zur Anwendung
kommen, wo glatte oder pulsierende Gleichfehlerströme entstehen können, deren Betrag dauernd größer Null ist. Als
weitere Beispiele seien genannt Netzteile, die hohe Gleichspannungen erzeugen oder unterbrechungsfreie
Stromversorgungen.

Varianten der VAC Sensoren

Folgende Typenvarianten sind erhältlich:

    •   Aktive Typen mit integrierter Elektronik. Die Zusatzfunktionen Entmagnetisierung, Fehlersignalisierung und
        interner Teststrom sind über definierte Pegel an den Ein- / Ausgängen Vout und VRef zugänglich.

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Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)
•    Passive Typen für die Verwendung mit externer Elektronik. Diese wird vom Anwender aufgebaut, ist aber
         weitgehend im ebenfalls bei VAC erhältlichen IC DRV401 (VAC Sachnummer T60404-Q5790-X800 oder –
         X801) enthalten. Es sind nur wenige externe Bauteile erforderlich. Außer dem Funktionsumfang der aktiven
         Typen hat der Anwender die Möglichkeit zur freien Meßbereichswahl, erhält ein Signal bei
         Meßbereichsüberschreitung und die Zugänglichkeit der Zusatzfunktionen als Standard Logikpegel über
         separate Ein- und Ausgänge des IC.

         Für den Aufbau von Versuchsschaltungen steht auf Anfrage ein Evaluation Board, sowie die
         Applikationsschrift „Anwendungshinweise für DI – Stromsensoren“ zum Download von unserer Internetseite
         www.vacuumschmelze.de zur Verfügung.

Aktive sowohl als auch passive Differenzstromsensoren gibt es jeweils in drei mechanischen Ausführungsvarianten:

    •    Variante für Durchsteckleiter
    •    Variante mit zwei eingebauten Leitern für Primärstromführung über die Platine
    •    Variante mit zwei eingebauten Leitern für Primärstromführung plus zusätzlicher Prüfwindung für externen
         Prüfstrom über die Platine

Funktionsbeschreibung, Technische Daten, erhältliche Typen

 Sachnummer                             T60404-N4646-                                            T60404-M4645-
                         … X950           … X960              … X970                … X150        … X160              … X170
 Ausführung
 Elektronik                                  Integriert                        extern durch Anwender aufzubauen mit IC DRV401
 Primärstrom-          Durchsteck-       über Platine.     über Platine.       Durchsteck-     über Platine.    über Platine. Zwei
 führung               öffnung           Zwei Leiter       Zwei Leiter         öffnung         Zwei Leiter      Leiter
                                         A= 6,2 mm² für    A = 6,2 mm² für                     A= 6,2 mm² für   A = 6,2 mm² für
                                         Betriebsstrom     Betriebsstrom,                      Betriebsstrom    Betriebsstrom, ein
                                                           ein Leiter                                           Leiter
                                                           A = 0,8 mm² für                                      A = 0,8 mm² für
                                                           externen                                             externen Prüfstrom
                                                           Prüfstrom
 Anschlüsse            Anschlussstifte für Printmontage                        IC DRV 401 in SMD – Gehäuse:
 für Signale und                                                                   - PQFP-N20, 1/40“ Pitch,
 Versorgungs-                                                                        Sachnr. T60404-Q5790-X800
 spannung                                                                          - SOIC20, 1/20“ Pitch,
                                                                                     Sachnr. T60404-Q5790–X801
 Eigenschaften
 Versorgungs-
                                                                             5V
 spannung
 Versorgungsstrom                                                       typ. 17 mA
 Maximaler
                                                                             50 A
 Primärstrom
 Nenn –
                                             300 mA                                          durch Anwender festzulegen
 Differenzstrom
 Ausgangsspannung        Referenzspannung ± (0,74 x Differenzstrom / 300
                                                                                             durch Anwender festzulegen
                                             mA)
 Meßbereich                               ± 850 mA                                           durch Anwender festzulegen
 Ausgangs-
                                          0,5 V … 4,5 V                                      durch Anwender festzulegen
 spannungsbereich
 Referenzspannung                                  2,5 V interne Referenzspannung oder externe Einstellung
 Frequenzbereich       0 … 10 kHz, durch int. Tiefpaßfilter begrenzt. Ein
                       zusätzliches externes Tiefpaßilter mit z.B. 5 kHz                    durch Anwender festzulegen
                       Grenzfrequenzwird empfohlen

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Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)
Sachnummer                                    T60404-N4646-                                                T60404-M4645-
                            … X950               … X960               … X970            … X150              … X160              … X170
Meßfehler
bei TU = 25°C                                                                  < 1,5 % von IN

Temperaturdrift
                                                                                < 0,1 mV/°C
-40 … +85°C
Ansprechzeit
(bis 90% von Nenn-
                                                                                  < 35 µs
differenzstrom)
Isolationsfestigkeit      durch                                                       durch
nach EN50178              geeignete                                                   geeignete
(Primär- und Prüf-        Isolation der                                               Isolation der
stromleiter gegen         Primärleiter                                                Primärleiter
Anschlüsse für            seitens des                                                 seitens des
Signale und Ver-          Anwenders                                                   Anwenders
sorgungsspannung)         sicher-                                                     sicher-
 - Netz-                  zustellen                                                   zustellen
   spannung                                        600 V               300 V                                  600 V                  300 V
 - Arbeits-
   spannung                                       1.000 V              800 V                                 1.000 V                 800 V
Zusatzfunktionen
Fehlerzustand
- Signalisierung durch                    Ausgangsspannungl < 0,5 V                                Log. 0 an IC - Ausgang ERROR

- Kriterien               Unterbrechung oder Kurzschluß Magnetsonde, Versorgungsspannung kleiner 4 Volt, während
                          Abmagnetisierungszyklus.
Abmagnetisierung
des Sensorkerns
- Auslösung durch         - Einschalten des Sensors
                                                                                                      Log. 1 an IC - Eingang DEMAG
                          - Übergang von
Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)
Maßbilder

Maßbild Nr. 1                                                                Typen
                                                                             T60404-N4646-X950
                                                                             T60404-M4645-X150
                                            IP
                          41,75±0,25
                                                       Toleranz der Stiftabstände
                                                       ±0,2mm                       Beschriftung:  Anschlüsse:
     7,0                                               (Tolerances grid distance)   Auszug Sachnr. 1 … 4: 0,7 x 0,6 mm
                                                                                    F DC, wobei
                                                       DC = Date Code
                                                                                    F = Factory    6-X950
                                                       F = Factory                  DC = Date Code Pin Zuordnung
                                                                                                   1 Vc +5 V
                                2x2,54                                                             2 Masse
                                                                                                   3 Vref In/Out
                            27,94
                                                                                                   4 Vout

                                                                                                    5-X150
                                                                                                    Pin Zuordnung
                            F      DC
     25,8                                                                                           1, 2 Magnetsonde
            7,7
                                                                                                    3, 4 Kompensations-
                                                                                                         spule
                                                 8,8
            0,5
 3,5-0,5
                     1       12,3        2 3 4

                           41,35±0,25                          0,7x0,6

     19,2

Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)                                                Seite 4 von 7
Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)
Maßbild Nr. 2                                                                    Typ
                                                                                 T60404-N4646-X960
                                                                                 T60404-M4645-X160

                                   43

                                  6,8
                                                                                                  Ø2,8
                              1           2

46                                                                                                0,6x0,7
                          5                       8
     40,64

             17,94
                                                      Beschriftung
                                                      (marking)

                              4               3
                                  6,8                  F   DC
                     2x2,54                                                            0,5

                                  27,94                                         26,9            3,5±0,5

                                                                     Toleranz der Stiftabstände ±0,2mm
                                                                     (Tolerances grid distance)

                                                                     DC = Date Code
                                                                     Beschriftung:
                                                                     F    = Factory Anschlüsse:
                                                                     Auszug Sachnr. 1 … 4: Ø 2,8 mm
                                                                     F DC, wobei    5 … 8: 0,7 x 0,6 mm
                                                                     F = Factory
                                                                     DC = Date Code 6-X960
                                                                                    Pin Zuordnung
                                                                                    1 … 4: Primärstrom
                                                                                    5 Vout
                                                                                    6 Vref
                                                                                    7 Masse
                                                                                    8 Vc +5 V

                                                                                       5-X160
                                                                                       Pin Zuordnung
                                                                                       1 … 4: Primärstrom
                                                                                       7, 8 Magnetsonde
                                                                                       5, 6 Kompensations-
                                                                                            spule

Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)                                                       Seite 5 von 7
Allstromsensitive Differenzstromsensoren (DI-Sensoren)
Maßbild Nr. 3                                                                      Typ
                                                                                   T60404-N4646-X970
                                                                                   T60404-M4645-X170

                                     43

                                     6,8

                                1           2

                                      9

46
                25,4        5                       8
     40,64

             17,94                    10
                                                        Beschriftung
                                                        (marking)

                                4               3
                                    6,8                  F   DC
                       2x2,54                                                            0,5

                                    27,94                                         26,9            3,5±0,5

                                                                       Toleranz der Stiftabstände ±0,2mm
                                                                       (Tolerances grid distance)

                                                                       Beschriftung:
                                                                        DC = Date Code   Anschlüsse:
                                                                        F   = Factory
                                                                       Auszug Sachnr.    1 … 4: Ø 2,8 mm
                                                                       F DC, wobei       9, 10: Ø 1,0 mm
                                                                       F = Factory       5 … 8: 0,7 x 0,6 mm
                                                                       DC = Date Code
                                                                                         6-X970
                                                                                         Pin Zuordnung
                                                                                         1 … 4: Primärstrom
                                                                                         9, 10: Prüfstrom
                                                                                         5 Vout
                                                                                         6 Vref
                                                                                         7 Masse
                                                                                         8 Vc +5 V

                                                                                         5-X170
                                                                                         Pin Zuordnung
                                                                                         1 … 4: Primärstrom
                                                                                         9, 10: Prüfstrom
                                                                                         7, 8 Magnetsonde
                                                                                         5, 6 Kompensations-

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