Technische Definition
Der Measurement Core ist das wesentliche elektronische Subsystem einer Leistungsüberwachungseinheit, das für die Abtastung, Aufbereitung, Digitalisierung und Verarbeitung elektrischer Signale (Spannung, Strom) verantwortlich ist, um wichtige Leistungsparameter wie Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung, Leistungsfaktor, Energieverbrauch und Oberschwingungsverzerrung zu berechnen. Er arbeitet, indem er analoge Spannungs- und Stromsignale von Sensoren (z. B. Stromwandlern, Spannungswandlern) empfängt. Diese Signale werden aufbereitet (gefiltert, verstärkt) und dann durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) in digitale Werte umgewandelt. Ein digitaler Signalprozessor (DSP) oder Mikrocontroller führt Algorithmen auf diesen Daten aus, um Berechnungen durchzuführen, Kalibrierfaktoren anzuwenden und die endgültigen Messdaten für Anzeige, Kommunikation oder Steuerung zu erzeugen. Die Komponente ist für die Integration in Leistungsüberwachungsgeräte ausgelegt und durch eine Reihe von Referenzparametern gekennzeichnet, die für das spezifische Modell und die Anwendung verifiziert werden müssen. Dazu gehören eine Abtastrate von 4000 Hz (Minimum für Oberschwingungsanalyse bis zur 50. Ordnung, gemäß IEC 62053-22), Messgenauigkeit für Wirkenergie von ±0,5 % (Klasse 0,5S gemäß IEC 62053-22), Eingangsspannungsbereich von 57,7–480 V AC (Phase gegen Neutral, unterstützt NS und MS über PT, gemäß IEC 61000-4-30), Eingangsstrombereich von 0,05–6 A (für externe Stromwandler, Überlast 2-fach dauerhaft, gemäß IEC 62053-22), Frequenzbereich von 45–65 Hz (Nenn 50/60 Hz, gemäß IEC 61000-4-30), Leistungsaufnahme ≤5 W (Hilfsversorgung, einschließlich Kommunikation), Hilfsversorgungsspannung von 24–230 V AC/DC (breiter Bereich, galvanisch getrennt, gemäß IEC 61010-1), Betriebstemperatur von -40–85 °C (erweiterter Bereich für Außenschränke, gemäß IEC 60068-2-1/2), Luftfeuchtigkeit von 5–95 % RH nicht kondensierend (bei 40 °C, 48 h, gemäß IEC 60068-2-78), Schutzart IP54 (für Schalttafeleinbau; IP65 optional, gemäß IEC 60529), Isolationsspannung von 4000 V AC (1 min, zwischen Eingang und Ausgang, gemäß IEC 61010-1), Kommunikationsschnittstelle RS485 (Modbus RTU; optional Ethernet, gemäß IEC 62056-21) und Gewicht von 0,5–1,2 kg (abhängig von Gehäuse und Optionen). Zu den hinterlegten Materialien gehören Silizium (für integrierte Schaltungen), FR-4 (Leiterplattensubstrat) und Kupfer (für Leiterbahnen und Steckverbinder). Diese Werte sind Verzeichnisreferenzen und müssen mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten für das tatsächliche Modell bestätigt werden.
Funktionsprinzip
Der Measurement Core empfängt analoge Spannungs- und Stromsignale von externen Sensoren wie Stromwandlern (CT) und Spannungswandlern (PT). Diese Signale werden zunächst durch Filterung und Verstärkung aufbereitet, um sicherzustellen, dass sie im Eingangsbereich des ADC liegen und frei von Rauschen sind. Die aufbereiteten Signale werden dann von einem Analog-Digital-Wandler (ADC) mit einer Rate von mindestens 4000 Hz abgetastet und in digitale Werte umgewandelt, um eine Oberschwingungsanalyse bis zur 50. Ordnung zu unterstützen. Ein digitaler Signalprozessor (DSP) oder Mikrocontroller führt Algorithmen auf den digitalen Daten aus, um Leistungsparameter wie Wirk-, Blind- und Scheinleistung, Leistungsfaktor, Energie und Oberschwingungsverzerrung zu berechnen. Kalibrierfaktoren werden angewendet, um Sensor- und Schaltungstoleranzen zu korrigieren. Die endgültigen Messdaten werden für Anzeige, Kommunikation über RS485 (Modbus RTU) oder optional Ethernet oder für Steuerungszwecke bereitgestellt. Die Komponente ist für den Betrieb innerhalb spezifizierter Spannungs-, Strom-, Frequenz-, Temperatur- und Feuchtigkeitsbereiche ausgelegt und bietet eine galvanische Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangskreisen.
