DE202021105281U1 - Current sense resistor - Google Patents
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Abstract
Strommesswiderstand (1) zur Messung eines elektrischen Stroms (I), mit
a) einem ersten Anschlussteil (2) aus einem elektrisch leitfähigen Leitermaterial, insbesondere zum Einleiten des zu messenden elektrischen Stroms (I) in den Strommesswiderstand (1),
b) einem zweiten Anschlussteil (3) aus einem elektrisch leitfähigen Leitermaterial, insbesondere zum Abführen des zu messenden elektrischen Stroms (I) aus dem Strommesswiderstand (1),
c) einem Widerstandselement (6) aus einem Widerstandsmaterial, wobei das Widerstandselement (6) in Hauptstromflussrichtung zwischen dem ersten Anschlussteil (2) und dem zweiten Anschlussteil (3) angeordnet ist, so dass der zu messende Strom (I) durch das Widerstandselement (6) fließt,
d) einem ersten Spannungsmesskontakt (9) an dem ersten Anschlussteil (2) zur Spannungsmessung an dem ersten Anschlussteil (2),
e) einem zweiten Spannungsmesskontakt (11) an dem zweiten Anschlussteil (3) zur Spannungsmessung an dem zweiten Anschlussteil (3), und
f) einem ersten Einschnitt (13) in dem zweiten Anschlussteil (3), wobei der erste Einschnitt (13) den zweiten Spannungsmesskontakt (11) umgibt und einen Stromfluss quer über den ersten Einschnitt (13) verhindert, dadurch gekennzeichnet,
g) dass an dem zweiten Anschlussteil (3) ein dritter Spannungsmesskontakt (12) angeordnet ist, um die Spannung an dem zweiten Anschlussteil (3) zu messen, und
h) dass der dritte Spannungsmesskontakt (12) an dem zweiten Anschlussteil (3) bezüglich der Hauptstromflussrichtung quer zu dem zweiten Spannungsmesskontakt (11) an dem zweiten Anschlussteil (3) versetzt angeordnet ist.
Current measuring resistor (1) for measuring an electrical current (I), with
a) a first connection part (2) made of an electrically conductive material, in particular for introducing the electrical current (I) to be measured into the current measuring resistor (1),
b) a second connection part (3) made of an electrically conductive conductor material, in particular for discharging the electrical current (I) to be measured from the current measuring resistor (1),
c) a resistance element (6) made of a resistance material, the resistance element (6) being arranged in the main current flow direction between the first connection part (2) and the second connection part (3), so that the current (I) to be measured flows through the resistance element (6 ) flows,
d) a first voltage measuring contact (9) on the first connection part (2) for voltage measurement on the first connection part (2),
e) a second voltage measuring contact (11) on the second connection part (3) for measuring the voltage on the second connection part (3), and
f) a first incision (13) in the second connection part (3), the first incision (13) surrounding the second voltage measuring contact (11) and preventing a current flow across the first incision (13), characterized in that,
g) that a third voltage measuring contact (12) is arranged on the second connection part (3) in order to measure the voltage on the second connection part (3), and
h) that the third voltage measuring contact (12) on the second connection part (3) is arranged offset with respect to the main current flow direction transversely to the second voltage measuring contact (11) on the second connection part (3).
Description
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die Erfindung betrifft einen Strommesswiderstand zur Messung eines elektrischen Stroms gemäß der Vierleitertechnik.The invention relates to a current measuring resistor for measuring an electrical current using four-wire technology.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Aus
Weiterhin ist aus
Nachteilig an diesem bekannten Strommesswiderstand gemäß dem Stand der Technik ist die Tatsache, dass Messfehler nicht ohne weiteres erkannt werden können.The disadvantage of this known current measuring resistor according to the prior art is the fact that measurement errors cannot be easily recognized.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend verbesserten niederohmigen Strommesswiderstand zu schaffen.The invention is therefore based on the object of creating a correspondingly improved low-resistance current measuring resistor.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Strommesswiderstand gemäß dem Hauptanspruch gelöst.This object is achieved by a current measuring resistor according to the invention in accordance with the main claim.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, an einem niederohmigen Strommesswiderstand einen Dreipunktabgriff zur Spannungsmessung vorzusehen, wobei der Dreipunktabgriff drei Spannungsmessungen an einer geschlossenen Masche ermöglicht, die sich über das Widerstandselement erstreckt. Der Dreipunktabgriff stellt also drei Messkanäle bereit, die drei Spannungsmesswerte liefern. Bei einer fehlerfreien Messung muss die Summe aller Spannungen in der geschlossenen Masche entsprechend dem Zweiten Kirchhoffschen Gesetz null sein. Bei einem Messfehler tritt jedoch eine Abweichung von null auf, was eine Fehlererkennung ermöglicht.The invention encompasses the general technical teaching of providing a three-point tap for voltage measurement on a low-ohmic current measuring resistor, the three-point tap enabling three voltage measurements on a closed mesh that extends over the resistance element. The three-point tap therefore provides three measurement channels that deliver three voltage measurement values. In the case of an error-free measurement, the sum of all stresses in the closed mesh must be zero in accordance with Kirchhoff's second law. In the event of a measurement error, however, a deviation from zero occurs, which enables error detection.
Der erfindungsgemäße Strommesswiderstand weist zunächst in Übereinstimmung mit dem eingangs beschriebenen bekannten Strommesswiderstand ein erstes Anschlussteil auf, das aus einem elektrisch leitfähigen Leitermaterial (z.B. Kupfer) besteht und vorzugsweise dazu dient, den zu messenden elektrischen Strom in den Strommesswiderstand einzuleiten.The current measuring resistor according to the invention initially has, in accordance with the known current measuring resistor described above, a first connection part which consists of an electrically conductive material (e.g. copper) and preferably serves to introduce the electric current to be measured into the current measuring resistor.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Strommesswiderstand in Übereinstimmung mit dem eingangs beschriebenen bekannten Strommesswiderstand ein zweites Anschlussteil auf, das ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Leitermaterial (z.B. Kupfer) besteht und vorzugsweise dazu dient, den zu messenden elektrischen Strom wieder aus dem Strommesswiderstand abzuführen.In addition, the current measuring resistor according to the invention, in accordance with the known current measuring resistor described at the beginning, has a second connection part, which also consists of an electrically conductive material (e.g. copper) and preferably serves to dissipate the electrical current to be measured from the current measuring resistor.
Weiterhin hat auch der erfindungsgemäße Strommesswiderstand ein Widerstandselement aus einem Widerstandsmaterial (z.B. Manganin®), wobei das Widerstandselement in Hauptstromflussrichtung zwischen dem ersten Anschlussteil und dem zweiten Anschlussteil angeordnet ist, so dass der zu messende elektrische Strom durch das Widerstandselement fließt.Furthermore, the current measuring resistor according to the invention also has a resistance element made of a resistance material (e.g. Manganin®), the resistance element being arranged in the main current flow direction between the first connection part and the second connection part, so that the electrical current to be measured flows through the resistance element.
Darüber hinaus weist auch der erfindungsgemäße Strommesswiderstand zur Spannungsmessung einen ersten Spannungsmesskontakt an dem ersten Anschlussteil und einen zweiten Spannungsmesskontakt an dem zweiten Anschlussteil auf.In addition, the current measuring resistor according to the invention for voltage measurement also has a first voltage measuring contact on the first connection part and a second voltage measuring contact on the second connection part.
Der zweite Spannungsmesskontakt ist hierbei von einem Einschnitt umgeben, der auch als Stromschatten bezeichnet wird und einen Stromfluss quer über den Einschnitt verhindert. Im Gegensatz zu dem bekannten Strommesswiderstand gemäß
Der erfindungsgemäße Strommesswiderstand zeichnet sich nun dadurch aus, dass an dem zweiten Anschlussteil zusätzlich ein dritter Spannungsmesskontakt angeordnet ist, um die Spannung an dem zweiten Anschlussteil zu messen. Der dritte Spannungsmesskontakt an dem zweiten Anschlussteil ist hierbei bezüglich der Hauptstromflussrichtung quer zu dem zweiten Spannungsmesskontakt an dem zweiten Anschlussteil versetzt angeordnet. Die drei Spannungsmesskontakte ermöglichen also den vorstehend bereits erwähnten Dreipunktabgriff und bilden eine geschlossene Masche zur Spannungsmessung, was die vorstehend erwähnte Diagnosefunktion ermöglicht. Bei vier Spannungsmesskontakten können dann zwei solche Maschen gebildet werden, die jeweils drei Spannungsmesskontakte umfassen, wobei die Summe der Spannungen auf einem Maschenumlauf dann Null sein muss.The current measuring resistor according to the invention is now characterized in that a third voltage measuring contact is additionally arranged on the second connection part in order to measure the voltage on the second connection part. The third voltage measuring contact on the second connection part is arranged offset with respect to the main current flow direction transversely to the second voltage measuring contact on the second connection part. The three voltage measuring contacts thus enable the three-point pick-up already mentioned above and form a closed mesh for voltage measurement, which is what was mentioned above Diagnostic function enables. With four voltage measuring contacts, two such meshes can then be formed, each comprising three voltage measuring contacts, the sum of the voltages on one mesh circuit then having to be zero.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden der erste Spannungsmesskontakt an dem ersten Anschlussteil und der zweite Spannungsmesskontakt an dem zweiten Anschlussteil gemeinsam einen ersten Messkanal zur Spannungsmessung, wobei an dem ersten Messkanal ein erster Spannungsmesswert (
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet dagegen der zweite Spannungsmesskontakt an dem zweiten Anschlussteil zusammen mit dem dritten Spannungsmesskontakt an dem zweiten Anschlussteil einen ersten Messkanal, um einen ersten Spannungsabfall (
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass an dem zweiten Anschlussteil ein vierter Spannungsmesskontakt angeordnet ist, der elektrisch leitend mit dem dritten Spannungsmesskontakt verbunden ist, um die Spannung gemeinsam an dem dritten Spannungsmesskontakt und an dem vierten Spannungsmesskontakt zu messen. Der dritte Spannungsmesskontakt und der vierte Spannungsmesskontakt bieten hierbei also einen gemeinsamen Spannungsabgriff.Furthermore, within the scope of the invention there is the possibility that a fourth voltage measuring contact is arranged on the second connection part, which is electrically conductively connected to the third voltage measuring contact in order to measure the voltage jointly at the third voltage measuring contact and at the fourth voltage measuring contact. The third voltage measuring contact and the fourth voltage measuring contact thus offer a common voltage tap.
Darüber hinaus kann an dem ersten Anschlussteil ein fünfter Spannungsmesskontakt angeordnet sein, der elektrisch leitend mit dem ersten Spannungsmesskontakt verbunden ist, um die Spannung gemeinsam an dem ersten Spannungsmesskontakt und an dem fünften Spannungsmesskontakt zu messen. Der erste Spannungsmesskontakt und der fünfte Spannungsmesskontakt bilden hierbei also einen gemeinsamen Spannungsabgriff.In addition, a fifth voltage measuring contact can be arranged on the first connection part, which is electrically conductively connected to the first voltage measuring contact in order to measure the voltage jointly at the first voltage measuring contact and at the fifth voltage measuring contact. The first voltage measuring contact and the fifth voltage measuring contact thus form a common voltage tap.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der erste Spannungsmesskontakt an dem ersten Anschlussteil vorzugsweise bezüglich der Seitenränder des Strommesswiderstands mittig angeordnet ist, insbesondere mit einer Exzentrizität, die kleiner ist als 50%, 40%, 30%, 20%, 10% oder sogar 5% der Breite des Strommesswiderstands.It should also be mentioned that the first voltage measuring contact on the first connection part is preferably arranged centrally with respect to the side edges of the current measuring resistor, in particular with an eccentricity that is less than 50%, 40%, 30%, 20%, 10% or even 5% the width of the current measuring resistor.
Das gleiche gilt vorzugsweise auch für den zweiten Spannungsmesskontakt und den diesen umgebenden Einschnitt in dem zweiten Anschlussteil, die ebenfalls bezüglich der Seitenränder des Strommesswiderstands vorzugsweise mittig angeordnet sind, insbesondere mit einer Exzentrizität, die kleiner ist als 50%, 40%, 30%, 20%, 10% oder 5% der Breite des Strommesswiderstands.The same preferably also applies to the second voltage measuring contact and the incision surrounding it in the second connection part, which are also preferably arranged centrally with respect to the side edges of the current measuring resistor, in particular with an eccentricity that is less than 50%, 40%, 30%, 20 %, 10% or 5% of the width of the current sense resistor.
Der dritte Spannungsmesskontakt an dem zweiten Anschlussteil ist dagegen vorzugsweise außermittig angeordnet, damit der Dreipunktabgriff eine dreieckige Masche über dem Widerstandselement bildet.The third voltage measuring contact on the second connection part, on the other hand, is preferably arranged eccentrically so that the three-point tap forms a triangular mesh over the resistance element.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der erste Spannungsmesskontakt an dem ersten Anschlussteil und der zweite Spannungsmesskontakt an dem zweiten Anschlussteil vorzugsweise im Wesentlichen den gleichen Abstand zu den Seitenrändern des Strommesswiderstands aufweisen, so dass der erste Spannungsabfall über dem Widerstandselement parallel zu der Hauptstromflussrichtung in dem Strommesswiderstand gemessen wird.It should also be mentioned that the first voltage measuring contact is on the first connection part and the second voltage measuring contact is on the second connection part preferably have essentially the same distance from the side edges of the current measuring resistor, so that the first voltage drop across the resistance element is measured parallel to the main current flow direction in the current measuring resistor.
Ferner ist zu erwähnen, dass in dem zweiten Anschlussteil der dritte Spannungsmesskontakt und der optionale vierte Spannungsmesskontakt vorzugsweise im Wesentlichen den gleichen Abstand zur Mittelachse des Strommesswiderstands haben können.It should also be mentioned that in the second connection part the third voltage measuring contact and the optional fourth voltage measuring contact can preferably have essentially the same distance from the central axis of the current measuring resistor.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass in dem zweiten Anschlussteil der zweite Spannungsmesskontakt vorzugsweise zwischen dem dritten und - falls vorhanden - dem vierten Spannungsmesskontakt angeordnet ist.It should also be mentioned that in the second connection part the second voltage measuring contact is preferably arranged between the third and - if present - the fourth voltage measuring contact.
Der vorstehend bereits erwähnte Einschnitt (Stromschatten) in dem zweiten Anschlussteil ist vorzugsweise bogenförmig ausgebildet, insbesondere V-förmig oder U-förmig. Die Basis des bogenförmigen Einschnitts ist hierbei vorzugsweise quer zu der Hauptstromflussrichtung in dem Strommesswiderstand ausgerichtet, während die Schenkel des bogenförmigen Einschnitts vorzugweise im Wesentlichen parallel zu der Hauptstromflussrichtung ausgerichtet und dem Widerstandselement zugewandt sind.The above-mentioned incision (current shadow) in the second connection part is preferably arcuate, in particular V-shaped or U-shaped. The base of the arcuate incision is preferably oriented transversely to the main current flow direction in the current measuring resistor, while the legs of the arcuate incision are preferably oriented essentially parallel to the main current flow direction and face the resistance element.
Hinsichtlich der Länge der Schenkel des Einschnitts bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, die nachfolgend kurz beschrieben werden.With regard to the length of the legs of the incision, there are various possibilities within the scope of the invention, which are briefly described below.
In einer Erfindungsvariante ragen die Schenkel des Einschnitts in der Hauptstromflussrichtung bis in das Widerstandselement hinein und enden in dem Widerstandselement. Hierbei besteht wiederum die Möglichkeit, dass die beiden Schenkel gleich weit in das Widerstandselement hineinragen oder unterschiedlich weit. Die Schenkellänge innerhalb des Widerstandselements kann hierbei beispielsweise im Bereich von 0,1 mm - 3 mm, 0,2 mm - 2 mm, 0,5 mm - 1,5 mm oder bei ungefähr 1 mm liegen.In a variant of the invention, the legs of the incision protrude into the resistance element in the main current flow direction and end in the resistance element. Here again there is the possibility that the two legs protrude equally far into the resistance element or differently. The leg length within the resistance element can for example be in the range of 0.1 mm - 3 mm, 0.2 mm - 2 mm, 0.5 mm - 1.5 mm or approximately 1 mm.
In einer anderen Erfindungsvariante enden die Schenkel des Einschnitts dagegen in der Hauptstromflussrichtung vor dem Widerstandselement, d.h. die Schenkel des Einschnitts ragen nicht bis in das Widerstandselement hinein. Hierbei können die Schenkel einen Abstand zu dem Widerstandselement aufweisen, der beispielsweise im Bereich von 0,1 mm - 3 mm, 0,2 mm - 2 mm, 0,5 mm - 1,5 mm oder bei 1 mm liegen kann.In another variant of the invention, however, the legs of the incision end in the main current flow direction in front of the resistance element, i.e. the legs of the incision do not protrude into the resistance element. Here, the legs can have a distance from the resistance element, which can be, for example, in the range of 0.1 mm - 3 mm, 0.2 mm - 2 mm, 0.5 mm - 1.5 mm or 1 mm.
In einer dritten Erfindungsvariante reichen die Schenkel des Einschnitts dagegen genau bis zu der Grenze zwischen dem Widerstandselement und dem zweiten Anschlussteil.In a third variant of the invention, on the other hand, the legs of the incision extend exactly as far as the boundary between the resistance element and the second connection part.
Ferner ist zu erwähnen, dass in dem zweiten Anschlussteil der zweite Spannungsmesskontakt und der umgebende Einschnitt alternativ auch außermittig angeordnet sein können. Dies bedeutet, dass der zweite Spannungsmesskontakt und der umgebende Einschnitt zu dem einen Seitenrand des Strommesswiderstands einen geringeren Abstand hat als zu dem gegenüberliegenden Seitenrand. Hierbei geht der Einschnitt vorzugsweise von der näher liegenden Seitenkante des Strommesswiderstands aus und erstreckt sich bogenförmig oder L-förmig bis in das Widerstandselement hinein oder zumindest bis zu der Grenze zwischen dem zweiten Anschlussteil und dem Widerstandselement.It should also be mentioned that the second voltage measuring contact and the surrounding incision can alternatively also be arranged eccentrically in the second connection part. This means that the second voltage measuring contact and the surrounding incision are at a smaller distance from one side edge of the current measuring resistor than from the opposite side edge. In this case, the incision preferably starts from the closer side edge of the current measuring resistor and extends in an arc-shaped or L-shaped manner into the resistance element or at least as far as the boundary between the second connection part and the resistance element.
Allgemein ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht auf ein bestimmtes Leitermaterial der Anschlussteile beschränkt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Leitermaterial um Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung handeln.In general, it should be mentioned that the invention is not limited to a specific conductor material of the connection parts. For example, the conductor material can be copper, a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy.
Es ist jedoch zu erwähnen, dass das Leitermaterial der Anschlussteile typischerweise einen kleineren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als das Widerstandsmaterial des Widerstandselements.It should be mentioned, however, that the conductor material of the connection parts typically has a lower specific electrical resistance than the resistance material of the resistance element.
Auch hinsichtlich des Widerstandsmaterials des Widerstandselements ist die Erfindung nicht auf ein bestimmtes Widerstandsmaterial beschränkt. Beispielsweise kann eine Kupfer-Legierung verwendet werden, wie beispielsweise eine Kupfer-Mangan-Legierung. Beispiele hierfür sind CuMn12Ni2 oder CuMn7Sn2,3. Weiterhin kann auch eine Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung verwendet werden, wie beispielsweise Cu84Ni4Mn12 oder Cu65Mn25Ni10. Darüber hinaus kann alternativ auch eine Kupfer-Chrom-Legierung verwendet werden oder eine Nickel-Legierung.With regard to the resistance material of the resistance element, the invention is not restricted to a specific resistance material either. For example, a copper alloy such as a copper-manganese alloy can be used. Examples are CuMn12Ni2 or CuMn7Sn2,3. Furthermore, a copper-manganese-nickel alloy such as Cu84Ni4Mn12 or Cu65Mn25Ni10 can also be used. In addition, a copper-chromium alloy or a nickel alloy can alternatively be used.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Widerstandselement elektrisch und mechanisch mit den beiden angrenzenden Anschlussteilen verbunden, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, wobei sich eine Elektronenschweißverbindung als besonders vorteilhaft erwiesen hat.In the preferred exemplary embodiment of the invention, the resistance element is electrically and mechanically connected to the two adjoining connection parts, for example by a welded connection, an electron welded connection having proven to be particularly advantageous.
Das Widerstandsmaterial des Widerstandselements hat vorzugsweise einen relativ kleinen spezifischen elektrischen Widerstand, der vorzugsweise kleiner ist als 2·10-4 Ω·m, 2·10-5 Ω·m oder 2·10-5 Ω·m. Der spezifische elektrische Widerstand des Widerstandsmaterials ist dagegen vorzugsweise größer als 2·10-5 Ω·m, 2·10-7 Ω·m.The resistance material of the resistance element preferably has a relatively small specific electrical resistance, which is preferably less than 2 · 10 -4 Ω · m, 2 · 10 -5 Ω · m or 2 · 10 -5 Ω · m. The specific electrical resistance of the resistance material, on the other hand, is preferably greater than 2 · 10 -5 Ω · m, 2 · 10 -7 Ω · m.
Das Leitermaterial der Anschlussteile hat dagegen vorzugsweise einen noch geringeren spezifischen elektrischen Widerstand, der vorzugsweise kleiner ist als 10-6 Ω·m oder 10-7 Ω·m.The conductor material of the connection parts, on the other hand, preferably has an even lower specific electrical resistance, which is preferably less than 10 -6 Ω · m or 10 -7 Ω · m.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass der Strommesswiderstand in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel niederohmig ist. Beispielsweise kann der Widerstandswert höchstens 1 µΩ, 10 µΩ, 20 µΩ, 33 µΩ, 50 µΩ, 100 µΩ, 500 µΩ, 10 mΩ, 5 mΩ, 2 mΩ oder 1 mΩ betragen.It has already been mentioned above that the current measuring resistor is low in the preferred exemplary embodiment. For example, the resistance value can be at most 1 µΩ, 10 µΩ, 20 µΩ, 33 µΩ, 50 µΩ, 100 µΩ, 500 µΩ, 10 mΩ, 5 mΩ, 2 mΩ or 1 mΩ.
Ferner ist zu erwähnen, dass der erfindungsgemäße Strommesswiderstand eine Strombelastbarkeit aufweisen kann, die bei einer Dauerbelastung mindestens 1 A, 10 A, 100 A, 1 kA oder sogar 5 kA erlaubt.It should also be mentioned that the current measuring resistor according to the invention can have a current carrying capacity which allows at least 1 A, 10 A, 100 A, 1 kA or even 5 kA with a continuous load.
Zu der konstruktiven Gestaltung des Strommesswiderstands ist zu erwähnen, dass das Widerstandselement und die Anschlussteile vorzugsweise jeweils plattenförmig ausgebildet sind, wobei die plattenförmigen Teile wahlweise eben oder gebogen sein können.With regard to the structural design of the current measuring resistor, it should be mentioned that the resistance element and the connection parts are preferably each designed in the form of a plate, the plate-shaped parts optionally being able to be flat or curved.
Die Länge des Strommesswiderstands in der Hauptstromflussrichtung ist vorzugsweise kleiner als 30 cm, 20 cm, 10 cm, 5 cm, 2 cm oder 1 cm, während die Breite vorzugsweise kleiner ist als 20 cm, 10 cm, 5 cm, 2cm oder 1 cm. Die Dicke des Strommesswiderstands ist dagegen vorzugsweise kleiner als 10 mm, 5 mm, 4 mm, 2mm oder 1 mm.The length of the current measuring resistor in the main flow direction is preferably less than 30 cm, 20 cm, 10 cm, 5 cm, 2 cm or 1 cm, while the width is preferably less than 20 cm, 10 cm, 5 cm, 2 cm or 1 cm. In contrast, the thickness of the current measuring resistor is preferably less than 10 mm, 5 mm, 4 mm, 2 mm or 1 mm.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die beiden Anschlussteile jeweils einen Stromanschluss aufweisen können, um den elektrischen Strom in den Strommesswiderstand einzuleiten oder auszuleiten, wobei diese Stromanschlüsse beispielsweise aus einer Bohrung bestehen können, die eine Schraube aufnehmen kann, wie an sich aus
Die einzelnen Spannungsmesskontakte können jeweils als Kontaktinseln ausgebildet sein, die aus einer elektrisch leitfähigen Beschichtung auf dem jeweiligen Anschlussteil bestehen. Diese Kontaktinseln können beispielsweise im Wesentlichen rechteckig sein, wobei das Beschichtungsmaterial der Kontaktinseln aus einem anderen Leitermaterial bestehen kann als die darunterliegenden Anschlussteile.The individual voltage measuring contacts can each be designed as contact islands which consist of an electrically conductive coating on the respective connection part. These contact islands can, for example, be essentially rectangular, with the coating material of the contact islands being able to consist of a different conductor material than the connecting parts lying thereunder.
Ferner ist zu erwähnen, dass in das Widerstandselement einseitig oder beidseitig Trimmschnitte eingebracht werden können, um den Widerstandswert des Strommesswiderstands und/oder den Temperaturkoeffizienten des Widerstandswerts des Strommesswiderstands einzustellen.It should also be mentioned that trimming cuts can be made on one or both sides of the resistance element in order to set the resistance value of the current measuring resistor and / or the temperature coefficient of the resistance value of the current measuring resistor.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Strommesswiderstand Spannungsmesskontakte für genau drei Spannungsmesskanäle auf, um den eingangs erwähnten Dreipunktabgriff zu ermöglichen. Der Dreipunktabgriff ermöglicht hierbei eine Spannungsmessung entlang einer geschlossenen Masche über dem Widerstandselement, was eine Diagnosefunktion ermöglicht.In the preferred exemplary embodiment of the invention, the current measuring resistor has voltage measuring contacts for precisely three voltage measuring channels in order to enable the three-point tap mentioned at the outset. The three-point tap enables a voltage measurement along a closed mesh over the resistance element, which enables a diagnostic function.
Vorstehend wurde der erfindungsgemäße Strommesswiderstand als einzelnes Bauteil beschrieben. Die Erfindung beansprucht jedoch auch Schutz für eine Strommesseinrichtung mit einem solchen Strommesswiderstand und einer Spannungsmesseinrichtung zur getrennten Spannungsmessung an den einzelnen Messkanälen des Strommesswiderstands.The current measuring resistor according to the invention was described above as a single component. However, the invention also claims protection for a current measuring device with such a current measuring resistor and a voltage measuring device for separate voltage measurement on the individual measuring channels of the current measuring resistor.
Darüber hinaus kann die Strommesseinrichtung auch eine Auswertungseinheit aufweisen, um den durch den Strommesswiderstand fließenden Strom aus den verschiedenen Spannungsmesswerten zu ermitteln. Hierbei kann die Auswertungseinheit auch eine Diagnosefunktion erfüllen. Hierzu kann die Spannungsmesseinrichtung die Spannungen an den drei Messkanälen des Dreipunktabgriffs messen und dann die Spannungsabweichung berechnen, die bei einer Umlaufmessung entlang der geschlossenen Masche auftritt. Die Auswertungseinheit kann dann ein Fehlersignal erzeugen, wenn die Abweichung einen zulässigen Maximalwert übersteigt.In addition, the current measuring device can also have an evaluation unit in order to determine the current flowing through the current measuring resistor from the various voltage measured values. The evaluation unit can also perform a diagnostic function here. For this purpose, the voltage measuring device can measure the voltages on the three measuring channels of the three-point tap and then calculate the voltage deviation that occurs during a rotation measurement along the closed mesh. The evaluation unit can then generate an error signal if the deviation exceeds a permissible maximum value.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are explained in more detail below together with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figures.
FigurenlisteFigure list
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1A zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Strommesswiderstands mit einem Dreipunktabgriff.1A shows a perspective view of a current measuring resistor according to the invention with a three-point tap. -
1B zeigt eine Aufsicht auf den Strommesswiderstand gemäß1A .1B shows a plan view of the current measuring resistor according to FIG1A . -
2A zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Strommesswiderstand ähnlich dem Strommesswiderstand gemäß den1A und1B .2A shows a plan view of a current measuring resistor according to the invention similar to the current measuring resistor according to FIG1A and1B . -
2B zeigt eine Abwandlung des Strommesswiderstands aus2A , wobei die Schenkel des Einschnitts an der Grenze zu dem Widerstandselement enden.2 B shows a modification of the current measuring resistor2A , the legs of the incision terminating at the boundary with the resistance element. -
2C zeigt eine Abwandlung des Strommesswiderstands gemäß2A , wobei die Schenkel des Einschnitts nicht bis in das Widerstandselement hineinreichen.2C shows a modification of the current measuring resistor according to FIG2A , wherein the legs of the incision do not extend into the resistance element. -
3 zeigt den Verlauf des Widerstandswerts in Abhängigkeit von der Einschnittlänge der Schenkel innerhalb des Widerstandselements.3 shows the course of the resistance value as a function of the incision length of the legs within the resistance element. -
4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Strommesswiderstands aus den1A und1B im Bereich des Einschnitts.4th FIG. 11 shows an enlarged detailed view of the current measuring resistor from FIG1A and1B in the area of the incision. -
5 zeigt die Änderung des Widerstandswerts in Abhängigkeit von der Temperatur für unterschiedliche Längen des Einschnitts innerhalb und außerhalb des Widerstandselements.5 shows the change in resistance as a function of temperature for different lengths of the incision inside and outside the resistance element. -
6 zeigt die Änderung des Widerstandswerts in Abhängigkeit der Temperatur ebenfalls für unterschiedliche Einschnittlängen innerhalb und außerhalb des Widerstandselements.6th shows the change in resistance as a function of temperature also for different incision lengths inside and outside the resistance element. -
7 zeigt eine erfindungsgemäße Strommesseinrichtung mit dem erfindungsgemäßen Strommesswiderstand.7th shows a current measuring device according to the invention with the current measuring resistor according to the invention. -
8 zeigt eine Aufsicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strommesswiderstands.8th shows a plan view of a modified embodiment of a current measuring resistor according to the invention. -
9 zeigt eine Perspektivansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strommesswiderstands.9 shows a perspective view of a modified embodiment of a current measuring resistor according to the invention. -
10 zeigt ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung eines Diagnoseverfahrens.10 shows a flow chart to illustrate a diagnostic method. -
11A zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß9 mit zwei zusätzlichen Einschnitten zur Beeinflussung des Temperaturverhaltens.11A shows a modification of the embodiment according to9 with two additional incisions to influence the temperature behavior. -
11B zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung des Temperaturverhaltens bei dem Ausführungsbeispiel gemäß11A .11B FIG. 11 shows a diagram to illustrate the temperature behavior in the exemplary embodiment according to FIG11A . -
12-17 zeigen verschiedene Abwandlungen des Ausführungsbeispiels gemäß11A .12-17 show various modifications of the embodiment according to FIG11A .
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Im Folgenden wird nun das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strommesswiderstands
Zunächst weist der Strommesswiderstand
Darüber hinaus weist der Strommesswiderstand
In den beiden Anschlussteilen
Zwischen den beiden Anschlussteilen
In dem Widerstandselement
An der Oberseite des Strommesswiderstands
Der Spannungsmesskontakt
Der Spannungsmesskontakt 9 bildet hierbei zusammen mit dem Spannungsmesskontakt
Weiterhin bildet der Spannungsmesskontakt 9 mit dem Spannungsmesskontakt
Schließlich bildet der Spannungsmesskontakt
Die Spannungsmesskontakte
Der optionale Spannungsmesskontakt
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Bei der Variante gemäß
Bei der Variante gemäß
Weiterhin zeigt
Ein weiteres solches Diagramm für R23 ist auch in
Die Spannungsmesskanäle 17, 18 und 19 werden hierbei von einer Spannungsmesseinrichtung
Zum einen berechnet die Auswertungseinheit
Zum anderen erfüllt die Auswertungseinheit
Das Diagnoseverfahren sieht deshalb in einem Schritt S1 vor, dass der zu messende Strom durch den Strommesswiderstand
In den Schritten S2-S4 werden dann die Spannungsabfälle
Im nächsten Schritt S5 erfolgt dann die Berechnung einer Abweichung ΔU=U12+U23-U13.In the next step S5, a deviation ΔU = U12 + U23-U13 is then calculated.
Im nächsten Schritt S6 wird dann geprüft, ob die Abweichung ΔU einen vorgegebenen Maximalwert ΔUMAX überschreitet.In the next step S6, it is then checked whether the deviation .DELTA.U exceeds a predetermined maximum value .DELTA.U MAX.
Falls dies der Fall ist, so wird in einem Schritt S8 angenommen, dass die Strommessung fehlerhaft war.If this is the case, it is assumed in a step S8 that the current measurement was incorrect.
Andernfalls wird dagegen in einem Schritt S7 angenommen, dass die Strommessung korrekt war.Otherwise, however, it is assumed in a step S7 that the current measurement was correct.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass in dem Anschlussteil
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Einschnitt
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass in dem Anschlussteil
Der Einschnitt
Zwischen dem Einschnitt
Darüber hinaus ist auch in dem Anschlussteil
Der Einschnitt
Zwischen dem Einschnitt
Die Einschnitte
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Einschnitt
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Einschnitt
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die beiden Einschnitte
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die beiden Einschnitte
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass in dem Anschlussteil
Darüber hinaus weist das Anschlussteil
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Strommesswiderstand
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass sich der Einschnitt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- StrommesswiderstandCurrent sense resistor
- 22
- Anschlussteil zum Einleiten des Stroms in den StrommesswiderstandConnection part for introducing the current into the current measuring resistor
- 33
- Anschlussteil zum Ausleiten des Stroms aus dem StrommesswiderstandConnection part for discharging the current from the current measuring resistor
- 44th
- Bohrung in dem Anschlussteil zum Einleiten des StromsHole in the connection part for introducing the current
- 55
- Bohrung in dem Anschlussteilen zum Ausleiten des StromsHole in the connection parts for discharging the current
- 66th
- Widerstandselement zwischen den AnschlussteilenResistance element between the connection parts
- 7, 87, 8
- Trimmschnitte in dem WiderstandselementTrim cuts in the resistance element
- 9-129-12
- SpannungsmesskontakteVoltage measuring contacts
- 1313th
- U-förmiger Einschnitt in dem AnschlussteilU-shaped incision in the connection part
- 1414th
- Basis des U-förmigen EinschnittsBase of the U-shaped incision
- 15, 1615, 16
- Schenkel des U-förmigen EinschnittsLeg of the U-shaped incision
- 17-1917-19
- Messkanäle der SpannungsmesseinrichtungMeasuring channels of the voltage measuring device
- 2020th
- SpannungsmesseinrichtungVoltage measuring device
- 2121
- AuswertungseinheitEvaluation unit
- 22, 2322, 23
- SpannungsmesskontakteVoltage measuring contacts
- 2424
- Einschnitt in dem AnschlussteilIncision in the connector
- 2525th
- Einschnitt in dem AnschlussteilIncision in the connector
- 2626th
- SpannungsmesskontaktVoltage measuring contact
- 2727
- Einschnitt in dem AnschlussteilIncision in the connector
- II.
- Strom durch den StrommesswiderstandCurrent through the current measuring resistor
- dxdx
- Länge der Schenkel des U-förmigen Einschnitts innerhalb des WiderstandselementsLength of the legs of the U-shaped incision within the resistance element
- U12U12
- SpannungsmesswertVoltage reading
- U13U13
- SpannungsmesswertVoltage reading
- U23U23
- SpannungsmesswertVoltage reading
- R12R12
- WiderstandsmesswertResistance reading
- R13R13
- WiderstandsmesswertResistance reading
- R23R23
- WiderstandsmesswertResistance reading
- dR12dR12
- Relative Änderung des WiderstandsmesswertsRelative change in resistance reading
- dR13dR13
- Relative Änderung des WiderstandsmesswertsRelative change in resistance reading
- dR23dR23
- Relative Änderung des WiderstandsmesswertsRelative change in resistance reading
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- 2021-09-30 DE DE202021105281.3U patent/DE202021105281U1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |