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PATENTANSPRÜCHE
1. Strommessanordnung zur Messung des in einem Leiter fliessenden elektrischen Stromes, mit einem stromabhängigen Messwertgeber, einem daran angeschlossenen, die stromabhängigen Messwerte in Lichtsignale umwandelnden Messwertumwandler und einem die Lichtsignale zu einer Ausgangseinheit führenden, elektrisch isolierenden Lichtleiter, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (1) zur Erzeugung eines relativ hohen, stromproportionalen Magnetfeldes einen Isthmus (2) und einen unmittelbar neben dem Isthmus (2) angeordneten, von einem Leiterstück (5) rohrförmig umgebenen, elektromagnetisch feldfreien Hohlraum (8) aufweist, wobei um den Isthmus (2) mindestens ein magnetfeldabhängiges Element (3) und im Hohlraum (8) der Messwertumwandler (10) mit seiner Stromversorgungseinheit (11) angeordnet sind.
2. Strommessanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (1) in seiner Längsrichtung vor und nach dem Isthmus (2) unterschiedliche Aussenabmessungen aufweist.
3. Strommessanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfeldabhängige Element eine Rogowski-Spule (3) ist.
4. Strommessanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfeldabhängige Element ein magnetfeldabhängiger Halbleiter ist.
5. Strommessanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit des Messwertuna- wandlers (10) aus mindestens einer Batterie (11) besteht.
Die Erfindung betrifft eine Strommessanordnung zur Messung des in einem Leiter fliessenden elektrischen Stromes, mit einem stromabhängigen Messwertgeber, einem daran angeschlossenen, die stromabhängigen Messwerte in Lichtsignale umwandelnden Messwertumwandler und einem die Lichtsignale zu einer Ausgangseinheit führenden, elektrisch isolierenden Lichtleiter.
Aus der DE-OS-25 01 405 ist eine Strommessanordnung der eingangs erwähnten Art für Hochspannung bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung besteht der stromabhängige Messwertgeber aus einem induktiven Stromwandler mit einem Eisenken und mit Primär- und Sekundärwicklungen. Die Stromversorgung des an der Sekundärwicklung des Stromwandlers angeschlossenen Messwertumwandlers erfolgt durch einen batterieunterstützten zweiten Stromwandler. Der Messwertgeber, der Messwertumwandler und seine Stromversorgung sind bei dieser Anordnung in einem mit der Hochspannungsleitung verbundenen Metallgehäuse untergebracht.
Obwohl die elektrische Isolation zwischen diesem Metallgehäuse und Erdpotential durch den tragenden, zylindrischen Stützisolator und den darin geführten, elektrisch gut isolierenden Lichtleiter nahezu ideal ist, können durch die Streufelder der im Metallgehäuse selber untergebrachten Stromwandler und durch den stromdurchflossenen Leiter erzeugte, innere Magnetfelder den Messwertumwandler in seiner Funktion empfindlich stören. Diese Störungen sind um so wirksamer, je kleiner der zu messende Strom ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Strommessanordnung ist wirtschaftlicher Natur. Die mit Wicklungen versehenen Stromwandlerkerne sind relativ teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strommessanordnung anzugeben, die gegen Störungen von selbsterzeugten elektromagnetischen Feldern unempfindlich und wirtschaftlich vorteilhaft ist.
Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass der Leiter zur Erzeugung eines relativ hohen stromproportionalen Magnetfeldes einen Isthmus und einen unmittelbar neben dem Isthmus angeordneten, von einem Leiterstück rohrförmig umgebenen, elektromagnetisch feldfreien Hohlraum aufweist, wobei um den Isthmus mindestens ein magnetfeldabhängiges Element und im Hohlraum der Messwertumwandler mit seiner Stromversorgungseinheit angeordnet sind.
Der Leiter weist in seiner Längsrichtung vor und nach dem Isthmus vorteilhafterweise unterschiedliche Aussenabmessungen auf.
Das magnetfeldabhängige Element kann bevorzugt entweder eine Rogowski-Spule oder ein magnetfeldabhängiger Halbleiter sein.
Die Stromversorgungseinheit des Messwertumwandlers besteht mit Vorteil aus mindestens einer Batterie.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand einer dasselbe im Schnitt darstellenden Zeichnung näher erläutert.
In der dargestellten Strommessanordnung weist der Leiter 1 ein Isthmus 2 auf. Dieser Isthmus 2 bewirkt um den Isthmus 2, in der Nut ein relativ hohes, stromproportionales Magnetfeld.
Dieses Magnetfeld kann noch etwas verstärkt werden, indem die Aussenabmessungen des Leiters vor und nach dem Isthmus 2 verschieden sind. Um den Isthmus 2, in der Nut ist eine Rogowski-Spule 3 eingelegt und mit einem härtbaren Kunstharz 4 vergossen. An den Anschlüssen der Rogowski-Spule 3 erhält man einen stromproportionalen Messwert in Form einer Spannung. Unmittelbar neben dem Isthmus 2 ist ein vom rohrförmigen Leiterstück 5 umgebener und durch die beiden Scheiben 6 und 7 abgeschlossener Hohlraum 8 angeordnet. Der elektrische Strom iwird durch den Leiter 1, die Scheibe 6, das Leiterstück 5, die Scheibe 7 und durch den Leiter 9, an der Aussenfläche des Hohlraumes 8 geführt. Der Hohlraum 8 ist so elektromagnetisch feldfrei. Im Hohlraum 8 ist der Messwertumwandler 10 sowie seine aus Batterien 11 bestehende Stromversorgungseinheit eingebaut.
Um die Batterien wechseln zu können, kann die Scheibe 7 vom Leiterstück 5 abgeschraubt werden. Für eine ausreichende mechanische Festigkeit des Leiters um den Isthmus sorgen die Streben 12 aus Isoliermaterial.
Der Messwertumwandler 10 ist eine handelsübliche, aus einem an der Rogoswki-Spule 3 angeschlossenen Verstärker, aus einem Analog-Digitalwandler und aus einem Lichtwandler bestehende, auf eine Printplatte aufgebaute elektronische Schaltung, wie z.B. bei AEG Telefunken unter der Bezeichnung Telelux mit Sender S 101 erhältlich ist. Der Lichtleiter 13 ist auch handelsüblich, und erhältlich als Zubehör zum Telelux System. Der Lichtleiter 13 muss für die Signalübertragung über die gewünschte Distanz geeignet sein und eine ausreichende zulässige Frequenzbandbreite aufweisen. Die Ausgangseinheit ist ebenfalls erhältlich auf dem Markt und kann z.B. der AEG Telefunken Telelux -Empfänger E 101 sein.
Es ist selbstverständlich, dass um den Isthmus 2 anstelle der Rogowski-Spule 3 irgendein anderes geeignetes magnetfeldabhängiges Element eingebaut werden kann. Bevorzugt sind magnetfeldabhängige Halbleiter, wie Ni-Co Ferromagnet Dünnfilm, beispielsweise von der Firma Sony, Typ SDME, DM 101.
Die beschriebene Strommessanordnung ist besonders geeignet für Nachstrommessungen in lichtbogenlöschenden Hoch spannungs-Leistungsschaltem. Für Nachstrommessungen, wo nach einem relativ hohen Kurzschlussstrom die kleinen Werte des Nachstromes gemessen werden, kann das um den Isthmus 2 angebrachte magnetfeldabhängige Halbleiterelement so gewählt werden, dass es bei hohen Momentanwerten des Stromes eine Sättigungserscheinung aufweist und nur bei kleinen Strommomentanwerten ein stromproportionales Signal abgibt.
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PATENT CLAIMS
1.current measuring arrangement for measuring the electrical current flowing in a conductor, with a current-dependent measuring transducer, a measuring transducer connected to it, converting the current-dependent measured values into light signals, and an electrically insulating light guide leading the light signals to an output unit, characterized in that the conductor (1 ) for generating a relatively high, current-proportional magnetic field has an isthmus (2) and an electromagnetic field-free cavity (8), which is arranged directly next to the isthmus (2) and is surrounded by a conductor piece (5) in tubular form, with at least around the isthmus (2) a magnetic field dependent element (3) and in the cavity (8) the transducer (10) with its power supply unit (11) are arranged.
2. Current measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the conductor (1) in its longitudinal direction before and after the isthmus (2) has different external dimensions.
3. Current measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic field-dependent element is a Rogowski coil (3).
4. Current measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic field-dependent element is a magnetic field-dependent semiconductor.
5. Current measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the power supply unit of the measured value converter (10) consists of at least one battery (11).
The invention relates to a current measuring arrangement for measuring the electrical current flowing in a conductor, with a current-dependent measuring transducer, a measuring transducer connected to it, converting the current-dependent measured values into light signals, and an electrically insulating light guide leading the light signals to an output unit.
From DE-OS-25 01 405 a current measuring arrangement of the type mentioned for high voltage is known. In this known arrangement, the current-dependent transmitter consists of an inductive current transformer with an iron sink and with primary and secondary windings. The power supply to the transducer connected to the secondary winding of the current transformer is provided by a battery-assisted second current transformer. In this arrangement, the transmitter, the transducer and its power supply are housed in a metal housing connected to the high-voltage line.
Although the electrical insulation between this metal housing and earth potential through the load-bearing, cylindrical support insulator and the light insulation that is good electrical insulation therein, is almost ideal, the stray fields of the current transformer accommodated in the metal housing itself and the internal magnetic fields generated by the current-carrying conductor can cause the measured value converter to be in interfere with its function. The smaller the current to be measured, the more effective these disturbances are.
Another disadvantage of the known current measuring arrangement is of an economic nature. The current transformer cores with windings are relatively expensive.
The object of the invention is to provide a current measuring arrangement which is insensitive to disturbances from self-generated electromagnetic fields and is economically advantageous.
The object is achieved in that the conductor for generating a relatively high current-proportional magnetic field has an isthmus and an electromagnetic field-free cavity which is arranged directly next to the isthmus and is surrounded by a pipe section in the form of a tube, with at least one element dependent on the magnetic field and in the cavity the Measurement transducer are arranged with its power supply unit.
The conductor advantageously has different outer dimensions in its longitudinal direction before and after the isthmus.
The magnetic field-dependent element can preferably be either a Rogowski coil or a magnetic field-dependent semiconductor.
The power supply unit of the transducer advantageously consists of at least one battery.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing showing the same in section.
In the current measuring arrangement shown, the conductor 1 has an isthmus 2. This isthmus 2 causes a relatively high, current-proportional magnetic field around the isthmus 2 in the groove.
This magnetic field can be strengthened somewhat by the outer dimensions of the conductor before and after the isthmus 2 being different. Around the isthmus 2, a Rogowski coil 3 is inserted in the groove and potted with a hardenable synthetic resin 4. At the connections of the Rogowski coil 3, a current-proportional measured value is obtained in the form of a voltage. Immediately next to the isthmus 2 is a cavity 8 which is surrounded by the tubular conductor piece 5 and is closed off by the two disks 6 and 7. The electrical current i is passed through the conductor 1, the washer 6, the conductor piece 5, the washer 7 and through the conductor 9 on the outer surface of the cavity 8. The cavity 8 is thus electromagnetic field-free. The measured value converter 10 and its power supply unit consisting of batteries 11 are installed in the cavity 8.
In order to be able to change the batteries, the disk 7 can be unscrewed from the conductor piece 5. The struts 12 made of insulating material ensure sufficient mechanical strength of the conductor around the isthmus.
The measured value converter 10 is a commercially available electronic circuit, consisting of an amplifier connected to the Rogoswki coil 3, an analog-digital converter and a light converter, such as e.g. is available from AEG Telefunken under the name Telelux with transmitter S 101. The light guide 13 is also commercially available and is available as an accessory to the Telelux system. The light guide 13 must be suitable for signal transmission over the desired distance and have a sufficient permissible frequency bandwidth. The output unit is also available on the market and can e.g. the AEG Telefunken Telelux receiver E 101.
It goes without saying that any other suitable magnetic field-dependent element can be installed around the isthmus 2 instead of the Rogowski coil 3. Magnetic field-dependent semiconductors, such as Ni-Co ferromagnet thin film, for example from Sony, type SDME, DM 101, are preferred.
The current measuring arrangement described is particularly suitable for after-current measurements in arc-quenching high-voltage power switches. For post-current measurements, where the small values of the post-current are measured after a relatively high short-circuit current, the magnetic field-dependent semiconductor element attached around the isthmus 2 can be selected so that it exhibits a saturation phenomenon at high instantaneous values of the current and only emits a current-proportional signal at small current instantaneous values.