Stromzähler
Definition
Der Stromzähler ist ein Messgerät zur Erfassung gelieferter oder genutzter elektrischer Energie.
Die im Haushalt verbreiteten Zähler zur Verbrauchsmessung können den im Stromnetz zum Beispiel bei 230 V (entsprechend 400 V zwischen den Phasen) bereitgestellten Wechselstrom, beziehungsweise Drehstrom, sowie die aktuell anliegende Spannung erfassen und ermitteln daraus durch Multiplikation und Integration nach der Zeit die genutzte Wirkenergie in Kilowattstunden.
Neben den üblichen Haushaltsstromzählern 10 A (60 A) sind für gewerbliche Nutzung (Baustellen, Kirmes, ...) noch Stromzähler 200 A verbreitet.
Der hinter dem Nennstrom angegebene Ampere-Wert in Klammern gibt die Maximal- oder Grenzstromstärke an, die der Zähler dauernd aushalten kann, ohne beschädigt zu werden. Bis zu diesem Stromwert muss auch die Eichfehlergrenzen einhalten werden. Der Nennstrom ist vornehmlich für die Eichung relevant, auf diesen Wert beziehen sich die Messpunkte, die beim Eichvorgang geprüft werden.
Größere Ströme in der Industrie werden meist über sogenannte Messwandlerzähler gemessen. Diese Zähler werden zusammen mit Stromwandlern und ggf. Spannungswandlern installiert. Die Sekundärseite dieser Wandler haben im Allgemeinen 5 A Nennstrom bzw. 100 V Nennspannung, für die auch der Zähler ausgelegt ist. Die Wandlerfaktoren werden dann im Zähler oder bei der Abrechnung berücksichtigt.
Einige Zähler können neben der Wirkenergie auch die aktuelle Wirkleistung anzeigen oder auch die Blindenergie in kvarh (vergleichbar kWh) erfassen.
Manche moderne Zähler speichern Lastprofile oder haben Impulsausgänge zur Weiterverarbeitung der aktuellen Leistungswerte.
Zähler werden für die Messung im Bereich bis 200 A und 240 V hergestellt
Arten
Durch Ein- oder Mehrphasenstrom sowie der Nezspannung wird ein magnetisches Drehfeld induziert.
Stromzähler mit zwei und mehr Zählwerken, um unterschiedliche Tarife abzurechnen
Elektronische Energiezähler benötigen keine mechanischen Elemente.
Elektronische Energiezähler, die über Datenschnittstellen per Fernabfrage ausgelesen werden
Durch spezielle Eingabe, z.B. Geld, Chips oder Pin-Nummer, erfolgt ein Abruf der elektronischen Energiemenge.
Messung des Stromverbrauchs einzelner Geräte auch über längere Zeiträume.
Normen
Die in Europa gültigen Normen für elektronische Energiezähler sind: IEC 62053-21 bis -23. Für die Datenschnittstellen werden IEC62056-21 sowie IEC62056-42 -46 -53 (DLMS) und IEC870 genutzt.
Messwertabweichung
Die Genauigkeit, genannt Messwertabweichung, der Zähler ist im Haushaltsbereich 2 %. Bei hohen zu messenden Leistungen sind auch Zähler der Genauigkeitsklassen 1 %, 0,5 % und 0,2 % im Einsatz. Höchste Anforderungen bestehen zum Beispiel an der Übergabestelle vom Kraftwerk ins Netz oder zwischen Übertragungsnetzen. Aus speziellen Legierungen aufgebaute Ringbandkerne ermöglichen seit kurzem „hochpräzise“ elektronische Energiezähler in gleichstromtoleranter Ausführung.
Haushaltsstromzähler in Schwällenländern
Bevölkerungsreiche Länder wie China und Indien sind seit Jahren sehr engagiert dabei, Haushaltsstromzähler flächendeckend einzuführen. Hierbei wird der Einbau elektronischer Zähler mit Zahlsystemen auf Chipkartenbasis favorisiert.
Montage
In vielen Ländern (USA, Skandinavien, China) sind Haushaltsstromzähler häufig außerhalb des Hauses angebracht. In Deutschland sind die Systeme meist im Haus installiert.
Während in der Haustechnik die Stromzähler meist in Kombination mit den Sicherungen in einer Unterputzverteilung untergebracht sind, findet man in industiellen Anwendungen oftmals reine Zählerschränke, in welchen ausschließlich Zähler untergebracht sind.
Anschluss
Schaltplan (Schaltung 4000)
Wechselstromzähler (1-Phase):
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Zuleitung L1 an Anschluss 1
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Zuleitung N an Anschluss 4
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Ableitung L1 an Anschluss 3
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Ableitung N an Anschluss 6
Drehstromzähler (3-Phasen):
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Zuleitung L1 an Anschluss 1
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Zuleitung L2 an Anschluss 4
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Zuleitung L3 an Anschluss 7
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Zuleitung N an Anschluss 10
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Ableitung L1 an Anschluss 3
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Ableitung L2 an Anschluss 6
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Ableitung L3 an Anschluss 9
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Ableitung N an Anschluss 12
Meist ist die dem Zähler entsprechende Schaltung im Klemmdeckel abgebildet.
Gleichstromzähler
Gleichstromzähler haben auf Grund der flächendeckenden Versorgung aller Länder mit Wechselstromnetzen keine größere Bedeutung.
Altertümliche Gleichstromzähler arbeiteten nach ähnlichem Prinzip wie die oben beschriebenen Ferrariszähler, jedoch wurde das leistungsproportionale Drehmoment mit einem Gleichstrommotor erzeugt, dessen Erregung durch eine vom Laststrom durchflossene Spule erzeugt wurde und dessen Ankerstrom über einen Vorwiderstand aus der Netzspannung gewonnen wurde.
Heutiges Einsatzgebiet von Gleichstromzählern ist beispielsweise die Straßenbahn-Stromversorgung.
Ein Bauelement, das als echter Stromzähler bezeichnet werden kann, wird zuweilen als Betriebsstundenzähler eingesetzt: es besteht aus einer mit einem Elektrolyt abgeschlossenen Quecksilbersäule ähnlich einem kleinen Thermometer. Bei Stromdurchfluss wird das Quecksilber an das gegenüberliegende Ende befördert, wodurch der Bereich des Elektrolyten durch die Säule wandert. Das Strom–Zeit–Produkt erscheint linear als vom Elektrolytvolumen zurückgelegte Strecke auf dem als Behälter dienenden Glasröhrchen. Wird das Bauteil über einen Vorwiderstand an konstanter Spannung betrieben, lässt sich die Betriebszeit ermitteln. Nach Ablauf der Zeit kann das Gerät umgepolt erneut eingesetzt werden - der Bereich des Elektrolyten wandert nun zurück.
Eichung
Stromzähler, die im geschäftlichen Verkehr eingesetzt werden, unterliegen in Deutschland der Eichpflicht. Nach Ablauf der Eichgültigkeitsdauer (16 Jahre beziehungsweise 8 Jahre bei elektronischen Zählern) muss das Messgerät ausgetauscht oder die Eichgültigkeit verlängert werden. Ausnahmen sind möglich. Ein übliches Verfahren zur Verlängerung der Eichgültigkeit ist die Stichprobenprüfung.
Die Eichung wird bei den Eichstellen durchgeführt. Viele Netzbetreiber und Hersteller unterhalten eigene Eichstellen. Es gibt jedoch auch Firmen, die sich auf die Eichung spezialisiert haben. Als Staatsbehörde für die Eichung zuständig ist in Deutschland die PTB in Braunschweig.
Die MID (Measuring Instruments Directive) regelt seit 30. Oktober 2006 die Einführung neuer geeichter Messgeräte in Europa – unter anderen eben auch der geeichten Stromzähler. Sie regelt nicht die Eichpflicht und die Anforderungen nach dem Inverkehrbringen bzw. der Inbetriebnahme. Dies bleibt nationalem Recht vorbehalten. Allerdings müssen sich die Mitgliedstaaten vor der Kommission und den anderen Mitgliedstaaten rechtfertigen, wenn sie dies nicht regeln.
Die MID-Anforderungen ersetzen alle derzeit gültigen nationalen Anforderungen für geeichte Zähler (z. B. in Deutschland, Österreich und skandinavischen Ländern), sind überwiegend identisch mit der PTB-Zulassung in Deutschland, teilweise etwas höher. Für frühere Zulassungen (z. B. PTB) gilt eine Übergangsfrist bis 30. Oktober 2016. Alle am 30. Oktober 2006 auf dem Markt befindlichen Zähler mit PTB-Zulassung können also bis 30. Oktober 2016 weiterhin in Verkehr gebracht werden. Nur neu eingeführte Messgeräte müssen der MID entsprechen. Die entsprechende Prüfung wird in Deutschland übrigens ausschließlich von der PTB durchgeführt, kann jedoch in jedem Mitgliedstaat beantragt werden und muss dann in jedem Mitgliedstaat anerkannt werden.
Quelle: Wikipedia unter Stichwort Stromzähler
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