Galvanisch getrennte HV-Messsysteme
Unsere HV-Messköpfe und Messmodule arbeiten vollständig elektrisch isoliert: Anregung, Auslese und ggf. Schaltfunktionen erfolgen rein optisch über Lichtwellenleiter. Das ermöglicht Messungen auf sehr hohem Potenzial – ohne leitende Verbindung zur Auswerteelektronik.
Vorteile
Warum optisch isolierte HV-Messung?
- Absolute galvanische Trennung: Optische Kopplung via Lichtwellenleiter – keine elektrische Verbindung zwischen Messstelle (HV) und Auswertung.
- Gute thermische Trennung: Optische Kopplung via Lichtwellenleiter – gute thermische Isolation zwischen Messstelle (HV) und Auswertung.
- Sicherheit & Compliance: Konzept mit Isolationswiderständen bis in den GΩ-/TΩ-Bereich in den Ausführungsbeispielen (System-/Designabhängig).
- Breiter Einsatzbereich: Von HV-Onboard-Netzen und Leistungselektronik bis Industrie-Netze und Umrichter.
- Modular & skalierbar: Messkopf + optische Auswerteelektronik, optional mit optisch steuerbaren Schaltelementen.
Einsatzfelder
Für wen ist das System gedacht?
- E-Mobilität (Bordnetze, DC/DC, Traktionsinverter)
- Netztechnik & Energie (HVDC, Industrie-Gleichstromnetze)
- Leistungselektronik-Prüfstände, Umrichter, Wandler
- Forschung & Labor, sicherheitskritische Prüfungen
Funktionsprinzip
Rein optisches Sensor- und Messkonzept
Die NV-Center-Technologie (Nitrogen-Vacancy Centers in Diamant) ermöglicht eine bahnbrechende galvanisch isolierte Strommessung in Höchstspannungsnetzen. Diese revolutionäre Quantum-Sensing-Technologie nutzt mikroskopische Defekte in Diamantkristallen als hochpräzise Magnetfeldsensoren, die über Lichtwellenleiter vollständig isoliert betrieben werden können.
Im Messkopf sitzt ein Sensorelement mit Kristallen, die paramagnetische Zentren (z. B. NV-Zentren) enthalten. Es wird über eine Pumpstrahlung angeregt; die emittierte Fluoreszenz wird optisch erfasst. Die Fluoreszenzintensität und/oder deren Phasenlage hängt von der lokalen magnetischen Flussdichte ab – und damit vom Strom in der zu messenden Leitung. Die optische Anregung und die Fluoreszenzabführung erfolgen über getrennte (oder funktional getrennte) Lichtwellenleiter.
- Messkopf mechanisch auf/um die Leitung, Sensorelement optional ggf. auch im Luftspalt eines magnetischen Kreises zur Feldkonzentration.
- Optische Filter verhindern, dass Pumplicht den Detektor erreicht (z. B. dichroitischer Aufbau).
- Ein oder mehrere Sensorelemente/Luftspalte ermöglichen erweiterte Dynamik und Sättigungsvermeidung.
Sicherheit & Isolation
Konsequente Trennung
- Messkopf und ggf. Schaltelemente sind elektrisch und thermisch von der Auswerteelektronik isoliert (optische Kopplung).
- Ausführungsbeispiele mit Isolationswiderständen >1 MΩ bis >1 GΩ/>1 TΩ (designabhängig).
- Optionale Haube/Faradayscher Käfig & Abdichtung für betriebssicheren Außeneinsatz.
Technische Eckpunkte
Systemüberblick (ausgewählte Merkmale)
| Messkopf | Isolierkörper; Sensorelement (Kristalle mit paramagnetischen Zentren), LWL-Ein/Aus-Kopplung |
|---|---|
| Optische Kopplung | Pumprichtung und Fluoreszenz getrennt (zwei LWL) oder funktional getrennt über ein LWL-System |
| Feldführung | Magnetischer Kreis mit Luftspalt zur definierte Feldstärke am Sensor; Multi-Luftspalt-Option |
| Filterung | Optische Trennung von Pumpstrahlung und Fluoreszenz (z. B. dichroitische Elemente) |
| Isolation | Rein optische Signalwege zur Auswerteelektronik; Systemkonzepte mit sehr hohen Isolationswiderständen |
| Optionen | Optisch steuerbare Schalter/Module (elektronische Sicherungs-/Schaltfunktionen, systemabhängig) |
Nächste Schritte
Projekt & Integration
Wir unterstützen von der Spezifikation über die Integration bis zur Zertifizierung. Senden Sie uns Ihre Rahmenbedingungen (Spannungslagen, Strombereiche, Umgebungsbedingungen, Normen), und wir konfigurieren ein passendes System.