CH683801A5 - Electricity meter with disconnectable coupling between current and voltage circuits - has current conductor with connection rod allowing potential to be tapped and PCB with contact spring - Google Patents
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Abstract
Description
1 1
CH 683 801 A5 CH 683 801 A5
2 2nd
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einen Elektrizitätszähler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. The invention relates to an electricity meter mentioned in the preamble of claim 1.
Bei Elektrizitätszählern werden der Stromkreis und der Spannungskreis zu Prüfzwecken bekanntlich elektrisch getrennt, indem eine verschraubte, als trennbare elektrische Verbindung zwischen dem Strom- und dem Spannungskreis dienende Lasche gelöst und dann gedreht oder verschoben oder entfernt wird. Während der Messung werden der Strom- und der Spannungskreis mit voneinander unabhängigen externen Strom- bzw. Spannungsquellen gespeist. Nach dem Prüfvorgang wird die Lasche wieder verschraubt. In the case of electricity meters, it is known that the circuit and the voltage circuit are electrically separated for testing purposes by loosening a screwed tab, which serves as a separable electrical connection between the current and the voltage circuit, and then rotating or moving or removing it. During the measurement, the current and voltage circuits are supplied with independent external current and voltage sources. After the test, the tab is screwed back on.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektrizitätszähler mit einer elektrischen Verbindung zwischen dem Strom- und dem Spannungskreis zu schaffen, die ohne Lösen einer Schraubverbindung zu Prüfzwecken trennbar ist und die im Betriebszustand eine einwandfreie elektrische Verbindung gewährleistet. The invention has for its object to provide an electricity meter with an electrical connection between the circuit and the voltage circuit, which can be separated for testing purposes without loosening a screw connection and which ensures a perfect electrical connection in the operating state.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. According to the invention, the stated object is achieved by the features of claim 1.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein elektrisches Schema eines Elektrizitätszählers, 1 is an electrical schematic of an electricity meter,
Fig. 2 Teile eines Elektrizitätszählers im Prüfzustand und Fig. 2 parts of an electricity meter in the test state and
Fig. 3 die Verankerung einer Kontaktfeder. Fig. 3 shows the anchoring of a contact spring.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines elektrischen Schemas eines Elektrizitätszählers, der eine erste und eine zweite Stromklemme 1a bzw. 1b, die durch einen als Stromkreis Ki bezeichneten elektrischen Pfad verbunden sind, sowie eine Null-leiterklemme 1 c aufweist. Der Stromkreis Ki ist über eine trennbare elektrische Verbindung in der Form eines mechanischen Schalters 2 und über einen zweiten elektrischen Pfad, der als Spannungskreis Ku bezeichnet wird, mit der Nulleiterklemme 1c verbunden. Der Schalter 2 besteht aus einem elektrisch mit dem Stromkreis Ki verbundenen Kontaktelement 3 und einem elektrisch mit dem Spannungskreis Ku verbundenen Federkontaktelement 4, das im geschlossenen Zustand des Schalters 2 einen elektrischen Kontakt mit dem Kontaktelement 3 bildet. Die elektrische Verbindung zwischen dem Stromkreis Ki und dem Spannungskreis Ku ist durch eine Auslenkung des Federkontaktelementes 4 mittels eines Werkzeuges, z.B. mittels einer Spitze eines Prüfkabels, trennbar. Im Betriebszustand des Elektrizitätszählers ist der Schalter 2 geschlossen. 1 shows a section of an electrical diagram of an electricity meter, which has a first and a second current terminal 1a or 1b, which are connected by an electrical path referred to as the circuit Ki, and a zero conductor terminal 1c. The circuit Ki is connected to the neutral terminal 1c via a separable electrical connection in the form of a mechanical switch 2 and via a second electrical path, which is referred to as the voltage circuit Ku. The switch 2 consists of a contact element 3 electrically connected to the circuit Ki and a spring contact element 4 electrically connected to the voltage circuit Ku, which forms an electrical contact with the contact element 3 when the switch 2 is closed. The electrical connection between the circuit Ki and the voltage circuit Ku is made by deflecting the spring contact element 4 by means of a tool, e.g. separable using a tip of a test cable. In the operating state of the electricity meter, switch 2 is closed.
Vorteile dieser Lösung sind, dass der Stromkreis Ki und der Spannungskreis Ku des Elektrizitätszählers zu Prüfzwecken ohne Lösen von Schraubverbindungen trennbar sind und dass sich der Elektrizitätszähler nach der Prüfung selbsttätig wieder im Betriebszustand befindet. The advantages of this solution are that the circuit Ki and the voltage circuit Ku of the electricity meter can be separated for testing purposes without loosening screw connections and that the electricity meter is automatically in the operating state again after the test.
Die Fig. 2 zeigt Teile eines Elektrizitätszählers mit einem Gehäuse 5 in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, bei der das Kontaktelement 3 als ein Anschlussstift 3' an einem elektrischen Stromleiter 6 angeformt ist, und bei der das Federkontaktelement 4 als eine auf einer Leiterplatte 8 angebrachte Kontaktfeder 40' ausgebildet ist. Der Stromleiter 6 ist mit zwei Stromklemmen 1'a und 1'b versehen; er bildet den Stromkreis Ki (Fig. 1) des Elektrizitätszählers. Das Gehäuse 5 enthält unter anderem eine Grundplatte 5a und ein Gehäuseteil 7. Die mit Seitenwänden versehene Grundplatte 5a ist mit angeformten Führungselementen 5b und Aufschnappfedern 5c so ausgestattet, dass der Stromleiter 6 in einer vorbestimmten Lage in die Grundplatte 5a einsetzbar und mit Hilfe der Aufschnappfedern 5c ohne Spiel verriegelbar ist. Die Gehäusewand der Grundplatte 5a weist Öffnungen 5f auf, durch die beim Anschliessen der Stromklemmen 1'a und 1'b an ein elektrisches Netz jeweils eine elektrische Leitung hindurchgeführt wird. Der Anschlussstift 3' des Stromleiters 6 weist in eine zur Grundplatte 5a senkrechte Richtung, er ist mit einer angeprägten Spitze ausgebildet. Auf der Grundplatte 5a sind weiter Distanzbolzen 5d und Aufschnappfedern 5e zur Aufnahme und schnappbaren Befestigung der Leiterplatte 8 angeformt. Die Leiterplatte 8 ist entsprechend mit Bohrungen 8a für die Distanzbolzen 1 d und mit einer Bohrung 8b für den Anschlussstift 3' versehen. Ausserdem ist die Grundplatte 5a so mit Führungselementen und einem Schnappmechanismus ausgebildet, dass das Gehäuseteil 7 in der Grundplatte 5a einsteckbar und einschnappbar ist. Fig. 2 shows parts of an electricity meter with a housing 5 in a particularly advantageous embodiment, in which the contact element 3 is formed as a connecting pin 3 'on an electrical current conductor 6, and in which the spring contact element 4 as a contact spring attached to a circuit board 8 40 'is formed. The current conductor 6 is provided with two current terminals 1'a and 1'b; it forms the circuit Ki (Fig. 1) of the electricity meter. The housing 5 contains, among other things, a base plate 5a and a housing part 7. The base plate 5a, which is provided with side walls, is equipped with molded guide elements 5b and snap-on springs 5c in such a way that the current conductor 6 can be inserted into the base plate 5a in a predetermined position and with the aid of the snap-on springs 5c can be locked without play. The housing wall of the base plate 5a has openings 5f through which an electrical line is passed when the current terminals 1'a and 1'b are connected to an electrical network. The connection pin 3 'of the current conductor 6 points in a direction perpendicular to the base plate 5a, it is formed with an embossed tip. Spacer bolts 5d and snap-on springs 5e for receiving and snap-on fastening of the printed circuit board 8 are also formed on the base plate 5a. The circuit board 8 is accordingly provided with holes 8a for the spacer bolts 1 d and with a hole 8b for the connecting pin 3 '. In addition, the base plate 5a is designed with guide elements and a snap mechanism that the housing part 7 can be inserted and snapped into the base plate 5a.
Die Kontaktfeder 4' ist aus einem länglichen Blechstück so gestanzt und geformt, dass sich ein etwa halbkreisförmiges Bogenstück 4a ergibt, das auf der einen Seite in drei Beine 4b, 4c, 4d ausläuft und das auf die andere Seite als ein Balkenstück 4e mit einem s-förmigen Ende 4f weitergeführt ist. Die drei Beine 4b, 4c, 4d sind in die Leiterplatte 8 eingesteckt und verlötet, wobei die zwei Beine 4b und 4c das Bogenstück 4a wie Säulen tragen und das dritte Bein 4d das Bogenstück 4a seitlich ähnlich der Stützmauer einer gotischen Kirche stützt. Über die Lötstellen auf der Leiterplatte 8 ist die Kontaktfeder 4' elektrisch mit dem Spannungskreis Ku (Fig. 1) des Elektrizitätszählers verbunden. Die Kontaktfeder 4' ist auf der Leiterplatte 8 so angeordnet und der Abstand der Leiterplatte 8 von der Grundplatte 5a ist so bestimmt, dass das Balkenstück 4e in der Nähe des s-förmigen Endes 4f auf dem Anschlussstift 3' mit einer Kraft aufliegt, die einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 3 N nicht unterschreitet. Das s-förmige Ende 4f ist auf die der Leiterplatte 8 abgewandte Seite geformt. Das Gehäuseteil 7 enthält ein Loch 7a und eine Rille 7b zur Aufnahme bzw. zur Führung einer Spitze 9 eines Prüfkabels. Das s-förmige Ende 4f der Kontaktfeder 4' befindet sich zwischen dem Loch 7a und der Rille 7b des Gehäuseteils 7 und ist seinerseits mit einem gegenüber der Bewegungsrichtung der Spitze 9 geneigten Mittelstück 4g mit einer Aussparung 4h so ausgebildet, dass die Spitze 9 des Prüfkabels durch das Loch 7a des Gehäuseteils 7 und die Aussparung 4h der Kontaktfeder 4' in die Rille 7b des Gehäuseteils 7 einführ- The contact spring 4 'is punched and shaped from an elongated piece of sheet metal in such a way that an approximately semicircular arc piece 4a results, which ends on one side in three legs 4b, 4c, 4d and on the other side as a bar piece 4e with an s -shaped end 4f is continued. The three legs 4b, 4c, 4d are inserted and soldered into the printed circuit board 8, the two legs 4b and 4c supporting the arch piece 4a like columns and the third leg 4d supporting the arch piece 4a laterally similar to the retaining wall of a Gothic church. The contact spring 4 ′ is electrically connected to the voltage circuit Ku (FIG. 1) of the electricity meter via the solder joints on the printed circuit board 8. The contact spring 4 'is arranged on the printed circuit board 8 and the distance between the printed circuit board 8 and the base plate 5a is determined such that the beam piece 4e rests on the connecting pin 3' in the vicinity of the S-shaped end 4f with a force which is one does not fall below a predetermined value of, for example, 3 N. The S-shaped end 4f is formed on the side facing away from the printed circuit board 8. The housing part 7 contains a hole 7a and a groove 7b for receiving or guiding a tip 9 of a test cable. The s-shaped end 4f of the contact spring 4 'is located between the hole 7a and the groove 7b of the housing part 7 and is in turn formed with a central piece 4g inclined with respect to the direction of movement of the tip 9 with a recess 4h so that the tip 9 of the test cable through the hole 7a of the housing part 7 and the recess 4h of the contact spring 4 'into the groove 7b of the housing part 7
5 5
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20 20th
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4 4th
bar ist und an einer Anschlagsfläche 7c des Gehäuseteils 7 anschlagen kann. Die Leiterplatte 8 ist vorzugsweise mit einer gedruckten Schaltung versehen, die mindestens einen Teil des Spannungskreises Ku enthält. Die elektrische Verbindung des Spannungskreises Ku mit dem Nulleiter ist herstellbar mit einem zweiten Schalter, der aus einem mit dem Nulleiter verbundenen Anschlussstift und einer zweiten, ebenfalls mit der gedruckten Schaltung verbundenen Kontaktfeder besteht. is bar and can strike a stop surface 7c of the housing part 7. The circuit board 8 is preferably provided with a printed circuit which contains at least a part of the voltage circuit Ku. The electrical connection of the voltage circuit Ku to the neutral conductor can be produced with a second switch, which consists of a connecting pin connected to the neutral conductor and a second contact spring, also connected to the printed circuit.
Im Prüfzustand des Elektrizitätszählers ist die Spitze 9 des Prüfkabels durch das Loch 7a und die Aussparung 4h in die Rille 7b eingeführt, wodurch das Balkenstück 4e der Kontaktfeder 4' vom Anschlussstift 3' abgehoben und der elektrische Kontakt zwischen der Kontaktfeder 4' und dem Anschlussstift 3' unterbrochen ist. Ausserdem besteht ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktfeder 4' und der Spitze 9, so dass der Spannungskreis Ku des Elektrizitätszählers an eine externe Spannungsquelle anschliessbar ist. Durch eine Öffnung oder ein Fenster im Gehäuseteil 7 ist der Kontaktie-rungsvorgang optisch kontrollierbar. Das Gehäuseteil 7 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material, vorzugsweise einem Kunststoff, gefertigt, so dass kein elektrischer Strom zwischen der Spitze 9 und dem Gehäuseteil 7 fliessen kann. In the test state of the electricity meter, the tip 9 of the test cable is inserted through the hole 7a and the recess 4h into the groove 7b, as a result of which the bar piece 4e of the contact spring 4 'is lifted off the connecting pin 3' and the electrical contact between the contact spring 4 'and the connecting pin 3 'is interrupted. There is also an electrical contact between the contact spring 4 'and the tip 9, so that the voltage circuit Ku of the electricity meter can be connected to an external voltage source. The contacting process can be checked optically through an opening or a window in the housing part 7. The housing part 7 is made of an electrically non-conductive material, preferably a plastic, so that no electrical current can flow between the tip 9 and the housing part 7.
Als ein besonderer Vorteil ergibt sich, dass die einfache mechanische Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Spannungskreis Ku und einer externen Spannungsquelle gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen dem Strom-und dem Spannungskreis Ki bzw. Ku löst. Dadurch wird das Anschliessen und Abhängen des Elektrizitätszählers an eine Prüfanlage wesentlich einfacher, was sich in einer kürzeren Prüfzeit und geringeren Kosten niederschlägt. A particular advantage is that the simple mechanical establishment of an electrical connection between the voltage circuit Ku and an external voltage source simultaneously releases the electrical connection between the current circuit and the voltage circuit Ki or Ku. This makes connecting and disconnecting the electricity meter to a test system much easier, which translates into a shorter test time and lower costs.
Die Abmessungen der Kontaktfeder 4' sind mit Vorteil so bestimmt, dass innerhalb der Fertigungsund Montagetoleranzen der verschiedenen Teile des Elektrizitätszählers das Öffnen und Schliessen des elektrischen Kontaktes zwischen der Kontaktfeder 4' und dem Anschlussstift 3' einwandfrei gewährleistet ist. Als Material für die Kontaktfeder 4' eignet sich insbesondere verzinnte Federbronze, als Material für den Anschlussstift 3' Kupfer, so dass der einwandfreie elektrische Kontakt zwischen der Kontaktfeder 4' und dem Anschlussstift 3' für die langen Einsatzzeiten eines Elektrizitätszählers gesichert ist. The dimensions of the contact spring 4 'are advantageously determined in such a way that the opening and closing of the electrical contact between the contact spring 4' and the connecting pin 3 'is properly guaranteed within the manufacturing and assembly tolerances of the various parts of the electricity meter. Tin-plated spring bronze is particularly suitable as the material for the contact spring 4 'and copper as the material for the connecting pin 3', so that the perfect electrical contact between the contact spring 4 'and the connecting pin 3' is ensured for the long operating times of an electricity meter.
Die Fig. 3 zeigt ausschnittsweise eine vorteilhafte Ausgestaltung der drei Beine 4b, 4c, 4d der auf die Leiterplatte 8 montierten und vorzugsweise gelöteten Kontaktfeder 4' (Fig. 2), bei der die beiden äusseren Beine 4b, 4c im Bereich der Leiterplatte 8 eine Verengung aufweisen. In der Leiterplatte 8 sind Löcher zur Aufnahme der drei Beine 4b, 4c, 4d vorhanden. Die Löcher zur Aufnahme der beiden äusseren Beine 4b, 4c sind in einem Abstand angeordnet, der etwas kleiner ist als der Abstand der Beine 4b, 4c, so dass die drei Beine 4b, 4c, 4d nur unter Überwindung eines bestimmten mechanischen Widerstandes in die Leiterplatte 8 einsteckbar und aufgrund der Verengungen einschnappbar sind. Als Vorteil ergibt sich eine feste mechanische 3 shows a section of an advantageous embodiment of the three legs 4b, 4c, 4d of the contact spring 4 '(FIG. 2) mounted and preferably soldered on the printed circuit board 8, in which the two outer legs 4b, 4c in the area of the printed circuit board 8 Exhibit narrowing. Holes for receiving the three legs 4b, 4c, 4d are provided in the printed circuit board 8. The holes for receiving the two outer legs 4b, 4c are arranged at a distance which is slightly smaller than the distance between the legs 4b, 4c, so that the three legs 4b, 4c, 4d only overcome a certain mechanical resistance in the printed circuit board 8 can be inserted and snapped in due to the constrictions. The advantage is a fixed mechanical
Verankerung der Kontaktfeder 4', so dass die Lötstellen der drei Beine 4b, 4c, 4d in der Bewegungsrichtung der Prüfspitze 9 zugsentlastet sind und dass bei einer Bewegung der Kontaktfeder 4' die einwirkende Kraft über die Beine 4b, 4c, 4d auf die Leiterplatte 8 übertragen wird ohne mechanische Beanspruchung oder Beeinträchtigung der elektrischen Verbindung. Die Funktion der Lötstellen besteht einzig in der Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen der Kontaktfeder 4' und der gedruckten Schaltung auf der Leiterplatte 8. Weiter sind dank dieser Art der mechanischen Verankerung Länge und Form des Stützbeines 4d so auslegbar, dass nach der Montage das Stützbein 4d druckbelastet und die beiden das Bogenstück 4a tragenden Beine 4b, 4c zugbelastet sind, so dass die Kontaktfeder 4' vorgespannt ist. Anchoring of the contact spring 4 'so that the solder joints of the three legs 4b, 4c, 4d are relieved of tension in the direction of movement of the test probe 9 and that when the contact spring 4' moves, the force acting on the printed circuit board 8 via the legs 4b, 4c, 4d is transmitted without mechanical stress or impairment of the electrical connection. The function of the solder joints consists solely in the production of an electrical contact between the contact spring 4 'and the printed circuit on the printed circuit board 8. Furthermore, thanks to this type of mechanical anchoring, the length and shape of the support leg 4d can be designed so that the support leg 4d after assembly are loaded by pressure and the two legs 4b, 4c carrying the arch piece 4a are tension-loaded, so that the contact spring 4 'is prestressed.
Die Spitze 9 (Fig. 2) ist vorteilhaft zylindrisch mit einer gerundeten Kappe so ausgebildet und die Neigung des Mittelstückes 4g und die Lage der Aussparung 4h der auf dem Anschlussstift 3' aufliegenden Kontaktfeder 4' bezüglich des Loches 7a und der Rille 7b des Gehäuseteils 7 sind so vorbestimmt, dass die lineare Bewegung der Spitze 9 entlang der Rille 7b in eine dazu senkrechte Bewegung des s-förmigen Endes 4f der Kontaktfeder 4' so umsetzbar ist, dass spätestens beim Anschlag der Spitze 9 an der Anschlagsfläche 7c des Gehäuseteils 7 der elektrische Kontakt zwischen der Kontaktfeder 4' und dem Anschlussstift 3' unterbrochen ist. The tip 9 (FIG. 2) is advantageously cylindrical with a rounded cap and the inclination of the center piece 4g and the position of the recess 4h of the contact spring 4 'resting on the connecting pin 3' with respect to the hole 7a and the groove 7b of the housing part 7 are predetermined in such a way that the linear movement of the tip 9 along the groove 7b can be converted into a movement of the s-shaped end 4f of the contact spring 4 'perpendicular to it so that the electrical one at the latest when the tip 9 hits the stop face 7c of the housing part 7 Contact between the contact spring 4 'and the connecting pin 3' is interrupted.
In einem Elektrizitätszähler können mehrere Strom- und Spannungskreise Ki bzw. Ku (Fig. 1) vorhanden sein, nämlich einer pro Phase. In einem Drehstrom-Vierleiterzähler können beispielsweise drei potentialführende Stromleiter 6 und ein Nulleiter vorhanden sein. Je ein zusammengehörender Strom- und Spannungskreis K| bzw. Ku sind dann mit einem aus einem Anschlussstift 3' (Fig. 2) und einer Kontaktfeder 4' gebildeten Schalter 2 verbunden. Bei einem Drehstrom-Dreileiterzähler ist kein Nulleiter vorhanden. Je zwei Leitern sind dann ein Strom- und ein Spannungskreis Ki bzw. Ku zugeordnet, die über Schalter 2 verbindbar sind. A plurality of current and voltage circuits Ki or Ku (FIG. 1) can be present in an electricity meter, namely one per phase. In a three-phase four-wire counter, for example, three potential-conducting current conductors 6 and one neutral conductor can be present. One related current and voltage circuit K | or Ku are then connected to a switch 2 formed from a connecting pin 3 '(FIG. 2) and a contact spring 4'. There is no neutral conductor in a three-phase three-wire meter. A current and a voltage circuit Ki or Ku are then assigned to two conductors, which can be connected via switch 2.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Anschlussstift 3' nicht als ein integraler Teil des Stromleiters 6 (Fig. 2) ausgebildet, sondern als ein gesondertes, ebenfalls mit einer der Stromklemmen 1'a oder 1'b des Stromleiters 6 verbundenes Bauteil. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, wenn der Stromleiter 6 zwischen den Stromklemmen 1'a, 1 'b aus einem Stück Draht geformt ist. In a further embodiment, the connecting pin 3 'is not designed as an integral part of the current conductor 6 (FIG. 2), but rather as a separate component, likewise connected to one of the current terminals 1'a or 1'b of the current conductor 6. This solution is particularly advantageous if the current conductor 6 is formed from a piece of wire between the current terminals 1'a, 1 'b.
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