Stromzähler: Aufbau in 3D
Wie misst ein Zähler, wie viel Energie durchgeflossen ist? Hier zerlegst du einen elektronischen Drehstromzähler für die Hutschiene in 3D: Klemmen und Klemmenabdeckung, Strommessung je Außenleiter, Messchip, Prüf-LED und Display.
Lädt einmalig rund 0,2 MB. Die Erklärungen unten funktionieren auch ohne 3D-Modell.
Elektronischer Stromzähler
Ein elektronischer Drehstromzähler für die Hutschiene, wie er als Zwischenzähler für eine Maschine oder eine Halle sitzt. Mit Weiter wird er zerlegt, mit Last einschalten blinkt die Prüf-LED und das Zählwerk läuft.
Die Bauteile im Überblick
-
Gehäuseoberteil mit Sichtfenster
Vorne sitzen das Sichtfenster für das Display, die Prüf-LED und meist eine Taste zum Umschalten der Anzeige. Auf der Front stehen die Angaben des Zählers, etwa die Impulskonstante in Impulsen je Kilowattstunde.
-
Klemmenabdeckungen
Die Abdeckungen über den Klemmen lassen sich verplomben. So sieht man, ob jemand an den Anschlüssen war. Ohne Abdeckung liegen die Klemmen offen, sie gehört also immer wieder drauf.
-
Anschlussklemmen
Oben kommen L1, L2, L3 und N an, unten gehen sie zum Verbraucher weiter. Bei diesem direkt messenden Zähler fließt der ganze Laststrom durch den Zähler. Für größere Ströme gibt es Wandlerzähler, die über Stromwandler messen. Wie viel ein Zähler direkt verträgt, steht auf dem Gerät.
-
Strommessung
Jeder Außenleiter läuft durch einen Stromsensor, hier kleine Stromwandler. Je nach Bauart sind es auch Shunts, genaue Widerstände, an denen eine kleine Spannung abfällt. Die Spannung wird zusätzlich direkt an jedem Außenleiter abgegriffen.
-
Elektronik
Ein Messchip multipliziert Strom und Spannung ständig miteinander, so entsteht die Leistung. Aufaddiert über die Zeit ergibt sie die Energie in Kilowattstunden. Ein eigenes Netzteil versorgt die Elektronik aus dem Netz. Die Prüf-LED blinkt für jede gemessene Energieportion einmal.
-
Display
Das Display zeigt den Zählerstand in Kilowattstunden, bei vielen Zählern auf Tastendruck auch die momentane Leistung oder die Werte je Außenleiter. Der Zählerstand bleibt auch ohne Netzspannung gespeichert.
-
Gehäuseunterteil mit Hutschienenclip
Das Unterteil trägt Klemmen und Messung und rastet mit dem Clip auf die Hutschiene. Zum Abnehmen wird der Clip mit einem Schraubendreher nach unten gezogen.
Zähler ablesen, einordnen und auf Plausibilität prüfen
Wie genau ein Zähler misst, sagt seine Genauigkeitsklasse nach DIN EN 50470: A, früher Klasse 2, B, früher Klasse 1, und C, früher Klasse 0,5. Für Haushaltszähler kommen nur A und B in Frage. Die zulässigen Fehler hängen von Temperatur und Last ab (Tabellenbuch Elektrotechnik, Cornelsen, S. 395). Die Klasse steht auf der Front des Zählers.
Elektronische Haushaltszähler haben oft zwei optische Schnittstellen: einen Impulsausgang, im Beispiel des Tabellenbuchs mit 10.000 Impulsen je kWh, und eine Infrarot-Datenschnittstelle, für die ein Auslesegerät nötig ist. Auf dem Display steht neben der Wirkenergie bei vielen Geräten auch die momentane Wirkleistung in Watt (S. 395). Damit lässt sich der Verbrauch einzelner Geräte schnell einschätzen. Je nach Typ bieten elektronische Zähler weitere Funktionen, etwa den Verbrauch pro Tag oder Woche (S. 395).
Plausibel prüfen kannst du einen Zähler mit einer bekannten Last: Alle anderen Verbraucher aus, ein Gerät mit bekannter Leistung ein, dann die Blinkfolge der Prüf-LED mit der Formel aus den Fragen unten in Leistung umrechnen. Liegt das Ergebnis weit daneben, ist der Zähler deshalb noch nicht defekt: Oft läuft ein vergessener Verbraucher mit, oder die Leistung auf dem Typenschild ist nur ein Höchstwert.
Die Schaltungsnummer lesen
Auf vielen Zählern steht eine vierstellige Schaltungsnummer. Das Tabellenbuch schlüsselt sie so auf: Die erste Ziffer nennt die Grundart, etwa 1 für einpolig L/N und 4 für Vierleiter L1/L2/L3/N, jeweils Wirkverbrauch. Die zweite nennt die Zusatzeinrichtung, 0 für keine und 1 für Zweitarif. Die dritte steht für den Anschluss, 0 direkt, 1 über Stromwandler, 2 über Strom- und Spannungswandler. Die vierte beschreibt die Schaltung der Zusatzeinrichtung, 0 heißt kein äußerer Anschluss (Tabellenbuch Elektrotechnik, Cornelsen, S. 395). Ein Zähler mit 4000 ist also ein Vierleiter-Drehstromzähler für direkten Anschluss ohne Zusatzeinrichtung. Steht an dritter Stelle eine 1, misst er über Stromwandler. Deren Übersetzung, zum Beispiel 100/1, und Genauigkeitsklasse stehen auf dem Leistungsschild des Wandlers (S. 396).
Moderne Messeinrichtung und intelligentes Messsystem
Die beiden Begriffe stehen im Messstellenbetriebsgesetz. Eine moderne Messeinrichtung zeigt mindestens den Verbrauch und die Nutzungszeit an, bei Bedarf auch die Erzeugung, und kann über ein Smart-Meter-Gateway sicher in ein Kommunikationsnetz eingebunden werden (MsbG § 2 Nr. 15). Erst wenn sie tatsächlich über so ein Gateway eingebunden ist, spricht das Gesetz von einem intelligenten Messsystem (MsbG § 2 Nr. 7). Für dich am Zählerplatz heißt das: Ein digitales Display allein macht noch kein Smart Meter. Entscheidend ist, ob ein Gateway verbaut und angeschlossen ist.
Impulse zählen und umrechnen
Wie schnell die Prüf-LED blinkt, hängt von der Zählerkonstante ab. Das Tabellenbuch zeigt einen elektronischen Haushaltszähler mit 10.000 Impulsen je kWh und einen Wechselstromzähler mit einer Impuls-LED für 1000 Impulse je kWh (Tabellenbuch Elektrotechnik, Cornelsen, S. 395). Bei 2 kW Last sind das in einer Stunde 2 kWh, also 20.000 Impulse beim einen und 2000 beim anderen Zähler: Die LED blinkt etwa alle 0,18 s oder alle 1,8 s. Wer die Konstante vom Zähler abliest, statt sie zu vermuten, vermeidet einen Rechenfehler um den Faktor 10. Auf der Front des Wechselstromzählers zeigt das Tabellenbuch außerdem die Schaltungsart und die Genauigkeitsklasse (S. 395).
Zählpunkt und Viertelstundenwerte
Weitere Begriffe stehen im Messstellenbetriebsgesetz. Der Zählpunkt ist der Punkt, an dem der Energiefluss messtechnisch erfasst wird (MsbG § 2 Nr. 28). Ein Messsystem ist eine in ein Kommunikationsnetz eingebundene Messeinrichtung (Nr. 13). Bei der Zählerstandsgangmessung wird eine Reihe viertelstündlich ermittelter Zählerstände der elektrischen Arbeit erfasst (Nr. 27). Ein Zähler, der nur den Gesamtstand anzeigt, liefert keinen solchen Verlauf. Wer den Verbrauch einer Maschine über den Tag sehen will, braucht also entweder Zugriff auf solche Werte oder eine eigene Messung.
Wer für die Messstelle zuständig ist
Auch die Zuständigkeit regelt das Messstellenbetriebsgesetz. Grundzuständigkeit für den Messstellenbetrieb heißt die Verpflichtung, den Messstellenbetrieb für alle Messstellen des jeweiligen Netzgebiets wahrzunehmen, solange und soweit kein Dritter ihn durchführt (MsbG § 2 Nr. 5). Messwerte sind die Angaben über die vom Anschlussnutzer in einem bestimmten Zeitraum entnommenen, erzeugten oder eingespeisten Energiemengen (Nr. 14). Wer am Zählerplatz etwas ändern will, klärt deshalb vorher, wer dort Messstellenbetreiber ist.
Weitere 3D-Modelle
PV-Modul in 3D zerlegt → Glas, Solarzellen, Folien und Anschlussdose: So ist ein Solarmodul aufgebaut. Stromzange in 3D zerlegt → Eisenkern, Hall-Sensor und Backen: So misst eine Stromzange, und warum nur eine Ader. Kompensationskondensator in 3D zerlegt → Wickel, Entladewiderstände und Abreißsicherung: So ist ein Leistungskondensator aufgebaut. Widerstand in 3D zerlegt → Farbringe, Schicht mit Wendel und Keramikkörper: So bekommt ein Widerstand seinen Wert. Zweipoliger Spannungsprüfer in 3D zerlegt → Stufenanzeige, Lastzuschaltung und Prüfspitzen: So stellst du die Spannungsfreiheit fest.Wie kann ich mit der Prüf-LED die Leistung abschätzen?
Die Zeit zwischen zwei Blinkern messen. Die Leistung in Kilowatt ist dann 3600 geteilt durch Impulskonstante mal Zeit in Sekunden. Beispiel: 1000 Impulse je kWh und alle 3,6 Sekunden ein Blinker ergeben 3600 / (1000 · 3,6) = 1 kW.
Darf ich mit einem Zwischenzähler abrechnen?
Für eine Abrechnung, etwa an einen Untermieter, braucht es einen dafür zugelassenen Zähler mit gültiger Eichung. Ein Zähler nur zur eigenen Übersicht muss das nicht erfüllen.
Was kostet der Verbrauch, den der Zähler zeigt?
Zählerstand-Differenz mal Arbeitspreis. Für einzelne Geräte rechnet der Rechner Stromkosten mit Leistung und Laufzeit.
Was bedeuten 1.8.0 und 2.8.0 auf dem Display?
Das sind Kennzahlen eines Zweirichtungszählers, der Bezug und Lieferung getrennt zählt: 1.8.0 ist die aus dem Netz bezogene Energie, 2.8.0 die ins Netz gelieferte. Beide Zählerstände werden abwechselnd angezeigt (Tabellenbuch Elektrotechnik, Cornelsen, S. 395).
Wie lange gilt die Eichung eines Stromzählers?
Für Ein- und Mehrphasen-Wechselstromzähler mit elektronischem Messwerk beträgt die Eichfrist 8 Jahre, für solche mit Induktionsmesswerk 16 Jahre, als Messwandlerzähler 12 Jahre. Messwandler für Elektrizitätszähler sind nicht befristet (Mess- und Eichverordnung, Anlage 7, Nr. 6.1, 6.2, 6.3 und 6.6). Für einen Zähler, der nur der eigenen Übersicht dient, spielt die Eichfrist keine Rolle.
Zum Modell: Es ist vereinfacht und zeigt den grundsätzlichen Aufbau, keinen bestimmten Zähler. Messverfahren, Anzeige und Schnittstellen unterscheiden sich je nach Hersteller.
Von Felix Albers, Betriebselektriker · Stand: · Quellen & Normstand
Dieses 3D-Modell auf der eigenen Seite einbinden
Für Lernplattformen wie Moodle, Schul- und Ausbildungsseiten: Dieses 3D-Modell läuft dann direkt auf deiner Seite, kostenlos, werbefrei, ohne Tracking.
<iframe src="https://erechner.alberssystems.de/stromzaehler-aufbau/einbetten.html"
title="Stromzähler: Aufbau in 3D – Elektro-Toolbox" loading="lazy" allow="fullscreen"
style="width:100%;max-width:760px;height:820px;border:1px solid #d7dbe3;border-radius:12px">
</iframe>
<p style="font-size:13px">Stromzähler: Aufbau in 3D – kostenlos in der <a href="https://erechner.alberssystems.de/stromzaehler-aufbau/">Elektro-Toolbox</a></p>
Einzige Bitte: den Textlink unter dem Rahmen stehen lassen.