Aktive Materialien zum Einsatz in Geräten zur Strommessung
Aufgrund der Deregulierung des Markts der Stromanbieter ist der Bedarf nach einer präzisen Steuerung noch dringender geworden. Von konventionelle Geräten zur Messung elektrischer Strömen, die immer noch auf den gleichen Technologien wie vor einigen Jahrzehnten basieren, geht ein nicht unerhebliches Brand- und Explosionsrisiko aus. Die IELAS-Projektpartner, die im Rahmen des Fünften Rahmenprogramms gefördert wurden, haben an einem alternativen System gearbeitet, das auf der Ausbreitung von elastischen Schwingungen durch ein dielektrisches Medium hindurch basiert. Der zu messende elektrische Strom induziert ein Magnetfeld im Emitter des Systems, der aus einem magnetostriktiven Material besteht. Elektrische Signale mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hertz werden in mechanische Schwingungen umgewandelt, die durch eine dielektrische Struktur hindurch übertragen werden und schließlich den Empfänger erreichen. Piezoelektrische Materialien im Empfänger wandeln diese elastische Schwingungen wieder zurück in elektrischen Strom um, der verstärkt und weiterverarbeitet wird, um einen genauen Messwert der ursprünglichen Stromstärke zu liefern. Das Unternehmen Morgan Electro Ceramics, das über umfangreiches Wissen im Bereich der Material- und Ingenieurwissenschaften verfügt, war den IELAS-Projektpartnern bei der Abstimmung der piezoelektrischen Materialien bezüglich der Anforderungen des Sensorempfängers behilflich. Eine drastische Verbesserung in ihren physikalischen, chemischen und piezoelektrischen Eigenschaften wurde durch die Verwendung von polykristallinen Keramiken anstelle von herkömmlichen Piezokristallen erreicht. Diese dichte piezoelektrische Keramik kann in fast jeder beliebigen Größe oder Form hergestellt werden. Hierdurch wird eine kompaktere Bauart von Stromfühlern ermöglicht. Zudem sind sie chemisch inert und daher nicht anfällig gegenüber Feuchtigkeit oder anderen atmosphärischen Einflüssen. Mit der Weiterentwicklung von aktiven Materialien erhoffen sich die IELAS-Projektpartner, dass die herkömmlichen Stromfühler durch modernere ersetzt werden können. Hierdurch könnten sich deutliche Einsparungen beim Gewicht und Volumen, vor allem aber eine Reduzierung der Herstellungskosten realisieren lassen.
