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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Messwandleranordnung mit einem Primärkreis,
welcher endseitig mit einem ersten Anschlussbereich und einem zweiten
Anschlussbereich versehen ist und einen Erfassungsabschnitt aufweist,
dem ein Sekundärkreis zugeordnet ist.
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Eine
derartige Messwandleranordnung ist beispielsweise aus der schweizerischen
Patentschrift
CH 69
41 93 A5 bekannt. Dort ist ein Leistungsschaltergehäuse
beschrieben, an welches sich weitere Kapselungsbausteine anschließen.
Als weitere Kapselungsbausteine sind dort Messwandleranordnungen
vorgesehen, die über einen Primärkreis und einen
Sekundärkreis verfügen. Der Primärkreis
ist dabei mit einem ersten und einem zweiten Anschlussbereich versehen,
um einen Stromfluss durch den Primärkreis zu ermöglichen.
Der Sekundärkreis der Messwandleranordnung erstreckt sich
um den Primärkreis herum, wobei der Primärkreis
im Wesentlichen linear gestreckt ausgebildet ist, so dass die beiden
Anschlussbereiche in entgegengesetzt zueinander gerichtete Richtungen
ragen. Dadurch ist es möglich, die Messwandleranordnung
beispielsweise in einen gestreckten Sammelschienenabschnitt bzw. in
einen eingangsseitigen Sammelschienenzug bzw. ausgangsseitigen Sammelschienenzug
eines Leistungsschalters einzufügen.
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Als
nachteilig hat sich jedoch erwiesen, dass bei der Verwendung der
bekannten Messwandleranordnungen ein vergleichsweise großer
Bauraum zur Verfügung gestellt werden muss und der Messwandler
nur an wenigen geeigneten Positionen einsetzbar ist.
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Somit
ergibt sich als Aufgabe der Erfindung eine Messwandleranordnung
der eingangs genannten Art anzugeben, welche bei kompakten Außenabmessungen
ein flexibleres Verwenden der Messwandleranordnung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
dies bei einer Messwandleranordndung der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, dass der Primärkreis einen Rückführungsabschnitt
dergestalt aufweist, dass die beiden Anschlussbereiche auf derselben
Seite des Sekundärkreises liegen.
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Messwandleranordnungen
werden typischerweise modulartig vorgefertigt, so dass diese in Schaltanlagen
oder an Leistungsschaltern eingesetzt werden können. Als
Schnittstelle zum Anschluss des Primärleiters weist dieser
jeweils endseitig einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten
Anschlussbereich auf. Über diese Anschlussbereiche ist
der Primärleiter in einen elektrischen Strompfad einbindbar.
Die Ausrüstung des Primärleiters mit einem Rückführungsabschnitt
ermöglicht es nunmehr, die Anschlussbereiche auf derselben
Seite des Sekundärkreises anzuordnen. Dadurch ist es möglich,
die Messwandleranordnung in einer flexibleren Art und Weise zu verbauen.
Eine erfindungsgemäße Messwandleranordnung kann
nunmehr unabhängig von dem Verlauf von Anschlussleitungen,
Sammelschienen usw. beispielsweise auch seitlich zu derartigen Anordnungen
angesetzt werden. Dadurch ist eine Möglichkeit gegeben,
beispielsweise an einer Schaltanlage vorhandene Freiräume
besser auszunutzen. Da nunmehr der Bauraum für die Aufnahme
herkömmlicher Messwandleranordnungen nicht mehr benötigt
wird, kann die Gesamtanlage in einer kompakteren Gestalt ausgeformt
werden. Weiterhin ist es möglich, eine Messwandleranordnung
beispielweise für mehrere Abgänge einer elektrischen
Schaltanlage bzw. eines Leistungsschalters zu nutzen. Die Messwandleranordnung
kann dazu bedarfsweise auf einen oder mehrere Abgänge schaltbar
sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Rückführungsabschnitt
außerhalb eines Erfassungsbereiches des Sekundärkreises
liegt.
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Durch
eine derartige Anordnung ist eine Funktionsweise der Messwandleranordnung
gewährleistet. Bestehende konstruktive Ausgestaltungen von
Sekundärkreisen können auch mit der neuen Ausgestaltung
des Primärkreises Verwendung finden. Für den Sekundärkreis
können beispielsweise den Primärkreis insbesondere
in seinem Erfassungsabschnitt umwindende Leitungen zum Einsatz kommen.
Als Leitungen können beispielsweise elektrisch leitende
Windungen aber auch beispielsweise faseroptische Leitungen zum Einsatz
kommen. Durch eine Verlegung des Rückleitungsabschnittes
außerhalb des Erfassungsbereiches des Sekundärkreises
können beispielsweise die Aufwendungen für das
Vorsehen von Schirmungen reduziert werden. So ist es beispielsweise
möglich, lediglich eine leichte Schirmung zwischen dem
Sekundärkreis und dem Rückführungsabschnitt
anzuordnen. Dies können beispielsweise gewölbte
plattenartige Schirme sein. Günstig können für
die Verlegung des Rückführungsabschnittes beispielsweise
Zwickelbereiche der Messwandleranordnung genutzt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Anschlussbereiche
aus im Wesentlichen derselben Richtung kontaktierbar sind.
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Eine
Ausgestaltung der Kontaktierungsbereiche derart, dass sie im Wesentlichen
aus ein und derselben Richtung zu kontaktieren sind, ermöglicht
rationelle Montageverfahren einzuset zen. So ist es beispielsweise
möglich, die Messwandleranordnung nach Art eines Moduls
vorzufertigen und die Anschlussbereiche in einem einzigen Arbeitsgang
mit den zur Kontaktierung des Primärkreises vorgesehenen
Anschlussleitern zu verbinden. Dazu können die Anschlussbereiche
beispielsweise Kontaktflächen aufweisen, auf welche die
Anschlussleiter aufgesetzt werden, wobei das Aufsetzen auf die Anschlussbereiche
jeweils aus im Wesentlichen derselben Richtung erfolgt. Dabei können
je nach vorliegenden Ausgestaltungen die Aufsetzrichtungen geringfügig
von einer idealen parallelen Lage abweichen. Vorteilhaft kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass in dem Anschlussbereich Steckverbindungen
eingesetzt werden, so dass die Anschlussleiter durch einfaches Aufstecken
kontaktierbar sind. So ist es beispielsweise möglich, dass
die Messwandleranordnung beispielsweise nach Art eines Aufsteckmoduls
an die Anschlussleiter ansteckbar ist.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Erfassungsabschnitt und
der Rückführungsabschnitt des Primärleiters
derart angeordnet sind, dass bei einem Stromfluss im Primärleiter
der Erfassungsabschnitt und der Rückführungsabschnitt
mit unterschiedlichem Richtungssinn durchflossen sind.
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Um
ein gegensinniges Durchfließen des Rückführungsabschnittes
und des Erfassungsabschnittes bei einem Stromfluss durch den Primärleiter
in einfacher Weise zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein,
dass der Primärleiter zwischen den beiden Anschlussbereichen
nach Art einer Schlaufe bzw. Öse ausgeformt ist. Dadurch
ist erreicht, dass die Anschlussbereiche jeweils auf derselben Seite des
Sekundärkreises liegen. Auf der von den Anschlussbereichen
abgewandten Seite des Sekundärkreises kann ein Übergang
zwischen dem Erfassungsabschnitt und dem Rückführungsabschnitt
vorgesehen sein. So kann in diesem Be reich beispielsweise eine 180°-Kehre
zum Übergang von dem Erfassungsabschnitt auf den Rückführungsabschnitt erfolgen.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Erfassungsabschnitt und der Rückführungsabschnitt
sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse erstrecken.
So ist es in einfacher Weise möglich, beispielsweise den
Erfassungsabschnitt mit dem Sekundärkreis zu komplettieren.
Der Primärleiter kann beispielsweise zumindest in einer
Projektion eine im Wesentlichen U-förmige Kontur aufweisen,
wobei an den freien Enden des U's die Anschlussbereiche angeordnet
sind. Dabei können die einzelnen Abschnitte des Primärleiters
hinsichtlich ihres Verlaufes an die notwendigen räumlichen
Gegebenheiten angepasst sein und mit Richtungsänderungen,
Querschnittsänderungen, unterschiedlichen Materialienkombinationen
usw. verschiedenartig ausgestaltet sein.
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Durch
einen im Wesentlichen entgegengesetzt gerichteten Verlauf des Erfassungsabschnittes und
des Rückführungsabschnittes ist es weiter möglich,
der Messwandleranordnung eine gedrungene Gestalt zu verleihen. Dadurch
können entsprechend stabile Primär- und Sekundärkreise
Verwendung finden, welche den zwischen einzelnen Abschnitten der Kreise
gegebenenfalls auftretenden elektrodynamischen Wirkungen widerstehen
können.
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Erfindungsgemäß kann
weiterhin vorgesehen sein, dass die Messwandleranordnung ein Gehäuse
mit einer Anschlussöffnung aufweist, durch welche zumindest
ein Anschlussleiter für zumindest einen der Anschlussbereiche
und/oder der Primärkreis hindurch greifen.
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Durch
die Ausrüstung der Messwandleranordnung mit einem Gehäuse
ist es möglich, einen stabilen Tragrahmen für
Aktivteile der Messwandleranordnung zur Verfügung zu stellen.
Das Gehäuse kann dabei verschiedenartig ausgeführt
werden. Vorteil haft ist, wenn das Gehäuse fluiddicht ausgestaltet ist.
So ist es möglich, dass Innere des Gehäuses beispielsweise
mit einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit oder einem
elektrisch isolierenden Gas zu befüllen, um die Durchschlagsfestigkeit
der Messwandleranordnung so zu erhöhen. Über das
Gehäuse ist es dabei weiterhin möglich, die Messwandleranordnung mit
einem weiteren Gerät zu verbinden. So können beispielsweise
Hochspannungs-Leistungsschalter ebenfalls mit einem Gehäuse
ausgerüstet sein, an welchem das Gehäuse der Messwandleranordnung angesetzt
und befestigt wird. Neben dem Vorsehen einer Kombination der Messwandleranordnung
mit einem Leistungsschalter können auch weitere elektrische
Baugruppen mit der Messwandleranordnung kombiniert werden. So können
beispielsweise Trennschalter, Erdungsschalter, Sammelschienenabschnitte,
Durchführungen, Überspannungsableiter, Leistungsschalter
usw. mit der Messwandleranordnung komplettiert werden.
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Durch
die Anschlussöffnung kann in einfacher Weise Zugang zu
den Aktivteilen im Innern des Gehäuses gewährt
werden. Über die Anschlussöffnung können
dabei Kontaktierungen des Primärleiters mit seinen beiden
Anschlussbereichen vorgenommen werden. Darüber hinaus können
auch weitere notwendige Leitungen, beispielsweise Überwachungseinrichtungen,
Meldeeinrichtungen usw. durch die Anschlussöffnung in das
Innere des Gehäuses eingebracht werden.
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Je
nach Einsatzzweck der Messwandleranordnung können sich
Teile des Primärkreises und/oder Teile des Sekundärkreises
auch durch die Öffnung hindurch erstrecken und in andere
Gehäuse hineinragen. Es können auch mehrere Öffnungen
an dem Gehäuse vorgesehen sein, um z. B. den Primärkreis
oder den Sekundärkreis anzuschließen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass sich über
der Anschlussöffnung des Gehäuses eine Kuppel
erstreckt.
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Eine
kuppelartige Überspannung der Anschlussöffnungen
kann in verschiedenartig gestalteten Formen erfolgen. Bei der Nutzung
einer kreisförmigen Anschlussöffnung kann sich
beispielsweise ein zylinderförmiger Abschnitt an die Anschlussöffnung
anschließen, wobei dieser zylinderförmige Abschnitt
stirnseitig an dem von der Anschlussöffnung abgewandten
Ende verschlossen ist. Das Verschließen kann beispielsweise
mit einem ebenen Abschnitt vorgenommen werden. Vorteilhaft ist es
jedoch, wenn die Kuppel eine sphärische Wölbung
aufweist, so dass sich bei geringen Materialstärken mechanisch
widerstandsfähige Gehäuseformen ausbilden lassen.
Durch die Kuppel werden im Innern des Gehäuses befindliche
Baugruppen der Messwandleranordnung geschützt. Weiterhin
kann die Kuppel Teil eines fluiddichten Abschnittes des Gehäuses
sein. Fluide, insbesondere Isoliergase, werden häufig mit
einem erhöhten Druck beaufschlagt, so dass ihre elektrisch
isolierenden Eigenschaften verbessert werden. Somit kann das Gehäuse
einen Druckbehälter darstellen, welcher entsprechend zu
sichern ist. Kuppelförmige Gestaltungen, insbesondere kuppelförmige Ausgestaltungen
mit sphärischen Raumausdehnungen, sind geeignet, Drucküberhöhungen
gut standzuhalten.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Sekundärkreis
eine koaxial zu dem Erfassungsabschnitt des Primärkreises
ausgerichtete Wicklung aufweist.
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Bei
einer Ausführung des Sekundärkreises in Form einer
Wicklung, welche sich koaxial zu dem Erfassungsbereich des Primärleiters
erstreckt, können verschiedene Wickelmaterialien zum Einsatz
gelangen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, eine Wicklung
aus elektrisch leitenden Materialien auszuformen. Es kann jedoch
auch vorgesehen sein, beispielsweise faseroptische Leitungen in
einem Wickel um den Erfassungsabschnitt herum anzuordnen. Der Erfassungsabschnitt
durchsetzt dabei die Wicklung. So ist es möglich, die Wicklung
unabhängig von dem Primärkreis auszuformen und
diese anschließend auf den Primärleiter aufzusetzen.
Dabei kann der Primärkreis als Stützelement für
den Sekundärkreis dienen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass der Sekundärkreis von dem Primärkreis unabhängig
gehaltert ist.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Anschlussbereiche in
einer Ebene liegen, wobei die Ebene im Wesentlichen quer zu einer Längsausdehnung
der Messwandleranordnung liegt.
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Die
Längsausdehnung der Messwandleranordnung erstreckt sich
vorteilhaft in Richtung der Längsausdehnung des Erfassungsabschnittes
des Primärkreises. Dadurch ist es möglich, in
einfacher Art und Weise beispielsweise Sekundärkreis und
Primärkreis miteinander zu vereinen. Vorteilhaft können sich
dabei einzelne Baugruppen der Messwandleranordnung um eine Längsachse
der Messwandleranordnung verteilt erstrecken. Dabei ist es vorteilhaft, wenn
die Ebene lotrecht zu der Längsachse der Messwandleranordnung
ausgerichtet ist. Die Längsachse kann beispielsweise auch
durch die Ausrichtung einer Wickelachse eines eine Wicklung aufweisenden
Sekundärkreises bestimmt sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Anschlussöffnung
von einem Flanschring mit einer Flanschfläche umgeben ist
und die Anschlussbereiche jeweils im Wesentlichen gleich weit von
einer Ebene beabstandet sind, in welcher die Flanschfläche
liegt.
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Durch
die Ausrüstung des Gehäuses mit einem Flanschring,
welcher sich um die Anschlussöffnung erstreckt, ist eine
einfache Möglichkeit gegeben, die Messwandleranordnung
beispielsweise mit weiteren Gehäusen zu verbinden. Der
Flanschring kann mit seiner Flanschfläche dann auch als
Dichtfläche genutzt werden, so dass das Innere des Gehäuses
von der Umgebung der Messwandleranordnung separiert ist. Dadurch
ist eine Möglichkeit gegeben, das Innere des Gehäuses
mit einem von der Umgebung verschiedenen Medium zu befüllen
und dieses gegebenenfalls mit einem erhöhten Druck zu versehen.
Durch eine gleichartige Beabstandung der Anschlussbereiche von der
Ebene, in welcher die Flanschfläche liegt, ist während
einer Montage der Messwandleranordnung an einem weiteren Gehäuse die
Möglichkeit gegeben, sowohl eine Herstellung von elektrisch
leitenden Verbindungen der Anschlussbereiche als auch eine Herstellung
einer mechanisch tragenden Verbindung an der Flanschfläche
in einem Arbeitsgang auszuführen. Der Aufwand für
Vormontagen oder Hilfskonstruktionen zur Verbindung der Anschlussbereiche
mit den jeweils zugehörigen Anschlussleitern kann so vermindert
werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Messwandleranordnung
einen Stromwandler aufweist.
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Messwandleranordnungen
dienen der Erfassung von elektrischen Größen.
In industriellen Anwendungen weisen die zu erfassenden elektrischen Größen
jedoch oftmals Beträge auf, die nicht ohne weiteres von
Mess- und Steuereinrichtungen verarbeitet werden können.
Messwandleranordnungen dienen einer Wandlung dieser nicht ohne weiteres
zu verarbeiteten elektrischen Größen. Insbesondere
im Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsbereich eingesetzte
Elektroenergieübertragungsanlagen werden mit mehreren 10.000
oder 100.000 Volt bzw. mehreren 1.000 Ampere betrieben. Mittels
eines Stromwandlers erfolgt eine pro portionale Übersetzung
von Stromwerten, welche in einem elektrischen Leiterzug fließen,
in eine messtechnisch erfassbare und weiterverarbeitbare Größe.
Der Stromwandler kann beispielsweise nach einem transformatorischen
Prinzip arbeiten und eine entsprechend gewandelte jedoch der ursprüngliche
Primärgröße entsprechende Information
abgeben. Dazu ist der Stromwandler vorzugsweise in den Leiterzug
einzuschleifen, dessen Stromfluss zu überwachen ist. Zum
Einschleifen des Leiterzuges dient der Primärkreis, welcher über
entsprechende Anschlussbereiche verfügt. Dabei kann vorgesehen
sein, dass die Anschlussbereiche direkt mit dem infrage kommenden
Leiterzug verbunden werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass zwischen dem Leiterzug und dem Anschlussbereich stichartige
Anschlussleiter liegen, welche eine sichere Führung, Leitung
und Lenkung des zu messendes Stromes gewährleisten.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Messwandleranordnung
mehrere Primärkreise und mehrere Sekundärkreise
aufweist.
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Neben
der Verwendung von einphasigen Messwandleranordnungen, d. h., Anordnungen,
welche der Wandlung einer einzigen Messgröße in
einem einzelnen Leiterzug dienen, ist es vorteilhaft, mehrere Leiterzüge,
welche zu einem gemeinsamen Elektroenergieübertragungssystem
gehören, durch eine gemeinsame Messwandleranordnung zu
erfassen. Bei druckgasisolierten Elektroenergieübertragungsanlagen
ist dann vorgesehen, mehrere Leiterzüge des Elektroenergieübertragungssystems
innerhalb einer gemeinsamen Kapselung anzuordnen. Die Kapselung
kann ein oder mehrere Gehäuse aufweisen. Um den Zustand
in den einzelnen Phasen des Elektroenergieübertragungssystems
individuell erfassen zu können, sind dabei mehrere Primärkreise und
mehrere Sekundärkreise von Nöten.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend beschrieben.
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Dabei
zeigt die
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1 eine
Seitenansicht einer Messwandleranordnung an einem Leistungsschaltergehäuse, die
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2 einen
Schnitt durch die Messwandleranordnung und das Leistungsschaltergehäuse,
die
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3 eine
perspektivische Darstellung der Messwandleranordnung nebst Unterbrechereinheit des
Leistungsschalters, die
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4 eine
seitliche Ansicht der Unterbrechereinheit des Leistungsschalters
und der Messwandleranordnung und die
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5 eine
frontale Ansicht der Messwandleranordnung mit der Unterbrechereinheit
des Leistungsschalters.
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Die 1 zeigt
eine Seitenansicht eines Leistungsschaltergehäuses 1.
Das Leistungsschaltergehäuse 1 weist eine im Wesentlichen
rohrförmige Struktur auf, welche sich längs einer
Hauptachse 2 erstreckt. Das Leistungsschaltergehäuse 1 weist
einen ersten Flansch 3, einen zweiten Flansch 4,
einen dritten Flansch 5 sowie einen vierten Flansch 6 auf. Der
erste, zweite, dritte und vierte Flansch 3, 4, 5 6 ist
jeweils mit seiner Flanschachse radial zu der Hauptachse 2 ausgerichtet,
so dass die Flansche 3, 4, 5, 6 sich
jeweils mantelseitig an das Leistungsschaltergehäuse 1 anschließen.
An den ersten Flansch 3 ist eine erste Wandleranordnung 7 angeflanscht.
An den zweiten Flansch 4 ist eine zweite Wandleranordnung 8 angeflanscht.
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Die
Seitenansicht des Leistungsschaltergehäuses 1 der 1 ist
von einem elektrischen Schaltplan überlagert. Der elektrische
Schaltplan symbolisiert den prinzipiellen Verlauf von elektrischen
Leitern in dem Leistungsschaltergehäuse 1, der
ersten Wandleranordnung 7 und der zweiten Wandleranordnung 8.
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Mit
dem ersten Flansch 3 ist eine sogenannte Eingangsseite
einer im Innern des Leistungsschaltergehäuses 1 angeordneten
Unterbrechereinheit 9 definiert. Durch den dritten und
vierten Flansch 5, 6 ist eine Ausgangsseite der
Unterbrechereinheit 9 definiert. Im vorliegenden Falle
ist eine dreipolige Ausführung von Elektroenergieübertragungseinrichtungen
vorgesehen. Auf der Eingangsseite der Unterbrechereinheit 9 ist
die erste Wandleranordnung 7 mit einem ersten Stromwandler 10 angeordnet.
Unter Nutzung des ersten Stromwandlers 10 können
die auf der Eingangsseite der Unterbrechereinheit 9 fließenden
Ströme gewandelt und im Folgenden gemessen und ausgewertet
werden. Auf der Ausgangsseite der Unterbrechereinheit 9 ist
die zweite Wandleranordnung 8 mit einem zweiten Stromwandler 11 ausgestattet.
Unter Nutzung des zweiten Stromwandlers 11 ist es möglich,
die auf der Ausgangsseite der Unterbrechereinheit 9 fließenden
Ströme zu wandeln und im Folgenden zu messen und weiterzuverarbeiten.
Auf der Ausgangsseite der Unterbrechereinheit 9, dem zweiten
Stromwandler 11 folgend, ist eine Verteilung in einen ersten
Abzweig und einen zweiten Abzweig 12a, 12b vorgesehen.
Damit sind beispielsweise zwei unterschiedliche Abnehmer auf der
Abgangsseite der Unterbrechereinheit 9 anschließbar. Über
hier nicht beschriebene Schaltmittel sind die Abnehmer wahlweise
einzeln oder gemeinsam an die Ausgangsseite der Unterbrechereinheit
anschließbar. Als Abnehmer sind beispielsweise Sammelschienen abschnitte
anzusehen, welche der Verteilung von elektrischer Energie dienen.
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Der
innere Aufbau insbesondere der ersten und der zweiten Wandleranordnung 7, 8,
ist in der 2 dargestellt. Dort ist ein
Schnitt durch das in der 1 dargestellte Leistungsschaltergehäuse 1 nebst erster
Wandleranordnung 7 und zweiter Wandleranordnung 8 abgebildet.
Die Unterbrechereinheit 9 erstreckt sich im Wesentlichen
längs der Hauptachse 2. Die Unterbrechereinheit 9 ist
dreipolig ausgeführt, wobei zwei der Pole deckungsgleich
hinter dem in der 2 erkennbaren Pol der Unterbrechereinheit 9 liegen.
Die einzelnen Pole der Unterbrechereinheit 9 sind gleichartig
aufgebaut. Jeder der Pole der Unterbrechereinheit 9 weist
einen ersten Teil 13a sowie einen zweiten Teil 13b auf.
Die Teile 13a, 13b sind einander jeweils gegenüberliegend
koaxial ausgerichtet. An ihren voneinander abgewandten Enden sind
der erste Teil 13a und der zweite Teil 13b mittels
Isolierhalterungen 14a, 14b an dem Leistungsschaltergehäuse 1 befestigt.
An einem der Teile 13a, 13b ist zumindest ein
bewegbares Kontaktstück angeordnet, welches vorteilhafterweise
buchsenförmig ausgestaltet ist. Das bewegbare Kontaktstück
ist mittels einer Antriebseinrichtung bewegbar. Zur Verbindung einer vorteilhafterweise
außerhalb des Leistungsschaltergehäuses 1 befindlichen
Antriebseinrichtung mit dem im Innern des Leistungsschaltergehäuse 1 befindlichen
bewegbaren Kontaktstück dient eine kinematische Kette.
Diese kann beispielsweise an einer der Isolierhalterungen 14a, 14b geführt
sein. In dem anderen Teil 13b, 13a ist ein Gegenkontaktstück
angeordnet, welches ebenfalls bewegbar sein kann. Das Gegenkontaktstück
ist bei einer buchsenförmigen Ausgestaltung des bewegbaren
Kontaktstückes vorteilhafterweise bolzenartig geformt.
Durch eine Relativbewegung zwischen den beiden Kontaktstücken ist
ein elektrischer Strompfad zwischen der Eingangs- und Ausgangsseite
herstellbar bzw. auftrennbar.
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Im
vorliegenden Fall ist der erste Teil 13a auf der Eingangsseite
der Unterbrechereinheit 9 des Leistungsschalters angeordnet.
Entsprechend ist der zweite Teil 13b auf der Ausgangsseite
der Unterbrechereinheit 9 des Leistungsschalters angeordnet.
Jedes der beiden Teile 13a, 13b und jeder der
Pole der Unterbrechereinheit 9 ist mit einem Anschlusspunkt versehen.
Der Anschlusspunkt ist beispielsweise eine Kontaktfläche,
an welche weitere Leiterelemente befestigbar sind. Dazu können
beispielsweise Steck-, Schraub- oder Schweißverbindungen
vorgesehen sein. Im vorliegenden Beispiel sind Kontaktflächen
der Schaltpole der Unterbrechereinheit 9 jeweils in radialer
Richtung am Umfang der jeweiligen Teile 13a, 13b der
Pole angeordnet. Da jeder der Pole gleichartig ausgebildet ist,
liegen die Kontaktflächen bezogen auf die Zeichenebene
der 2 deckungsgleich hintereinander.
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An
die Kontaktflächen der ersten Teile 13a der Pole
der Unterbrechereinheit 9 sind elektrische Leiterzüge 15 angeschlossen.
Im vorliegenden Falle sind in der 2 zwei Leiterzüge 15 erkennbar.
Ein weiterer dritter Leiterzug ist verdeckt. Mittels der Leiterzüge 15 werden
die axial hintereinander liegenden Kontaktierungsflächen
der ersten Teile 13a der Unterbrechereinheit 9 derartig
verteilt, dass sich an die Leiterzüge 15 anschließende
Primärkreise 16 in einer Dreiecksformation befinden.
Die Primärkreise 16 der ersten Wandleranordnung 10 sind
im Wesentlichen als lineare Leiterabschnitte ausgeformt. Die einzelnen
Primärkreise 16 sind dabei im Wesentlichen parallel
zueinander angeordnet, wobei deren Längsachsen die Eckpunkte
eines gleichseitigen Dreiecks darstellen. Die erste Wandleranordnung 7 mit
dem ersten Stromwandler 10, welcher die Primärkreise 16 aufweist,
ist weiter hin mit Sekundärkreisen 17 ausgerüstet.
Die Sekundärkreise 17 sind im vorliegenden Beispiel
als Wicklungen aus elektrisch leitenden Materialien gebildet, so
dass eine Wandlung nach dem transformatorischen Prinzip erfolgen
kann. Die Anschlussbereiche, welche zum Kontaktieren mit den Leiterzügen 15 an
den Primärkreisen 16 vorgesehen sind, liegen auf
der Seite der Sekundärkreise 17, welche der Unterbrechereinheit 9 zugewandt
sind. Am anderen Ende der Primärkreise 16 liegende
Anschlussbereiche liegen auf der von der zur Kontaktierung mit den
Leiterzügen 15 vorgesehenen Seite abgewandten
Seite der Sekundärkreise 17. Auf der von der Unterbrechereinheit 9 abgewandten
Seite der Sekundärkreise 17 sind die dort befindlichen
Anschlussbereiche der ersten Wandleranordnung 7 mit einem
Isolator 18 verbunden. Der Isolator 18 ist beispielsweise
im Wesentlichen scheibenförmig ausgeformt und gasdicht
mit einem Aktivteil der ersten Wandleranordnung 7 umgebenden
Gehäuse 19 verbunden. Das Gehäuse 19 ist
dabei rotationssymmetrisch ausgebildet und weist einen Flansch auf,
welcher an den ersten Flansch 3 angesetzt ist. Koaxial zu
dem an den ersten Flansch 3 angesetzten Flansch ist ein
weiterer zur Aufnahme des Isolators 18 vorgesehener Flansch
an dem Gehäuse 19 angeordnet. Durch die beiden
Flansche des Gehäuses 19 ist eine Eingangs- und
eine Ausgangsöffnung gebildet, um elektrischen Leitern
einen Anschluss an die Primärkreise 16 des ersten
Stromwandlers 10 zu ermöglichen. Mittels des Isolators 18 ist
das Innere des Gehäuses 19 vor äußeren
Einwirkungen geschützt. Weiterhin ist aufgrund der Anflanschung
des Gehäuses 19 an den ersten Flansch 3 ebenfalls
ein Abschluss des Leistungsschaltergehäuses 1 vorgenommen.
Das Gehäuse 19 und das Leistungsschaltergehäuse 1 begrenzen
somit ein gemeinsames inneres Volumen und sind Teil einer Kapselung.
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Auf
der Ausgangsseite der Unterbrechereinheit 9 weisen die
zweiten Teile 13b der einzelnen Pole ebenfalls eine gleichar tige
Gestalt auf. Jeder der Pole ist mit einem Anschlusspunkt versehen,
mittels welcher erste Anschlussleiter 20 mit der Abgangsseite
der Unterbrechereinheit 9 elektrisch leitend kontaktierbar
sind. Die Anschlusspunkte sind beispielsweise als Anschlussflächen
ausgeführt und sind radial an den Polen ausgerichtet und
liegen, bezogen auf die Zeichenebene der 2, deckungsgleich
hintereinander. Mittels der ersten Anschlussleiter 20 ist
diese axiale Ausrichtung der Anschlussflächen an der Unterbrechereinheit 9 aufgelöst
und zu den ersten Anschlussbereichen von Primärkreisen 21 des
zweiten Stromwandlers 11 der zweiten Wandleranordnung 8 verschwenkt.
Die Primärkreise 21 sind dabei mit einem Erfassungsabschnitt
ausgerüstet, welche jeweils von Sekundärkreisen 22 koaxial
umschlossen sind. Die Sekundärkreise 22 sind beispielhaft
als Wicklungen ausgeführt. Als Wickelmaterial können beispielsweise
elektrisch leitende Materialien eingesetzt werde, so dass der zweite
Wandler 8 nach einem transformatorischen Prinzip arbeitet.
Weiter sind die Primärkreise 21 jeweils mit Rückführungsabschnitten 23 ausgerüstet,
welche sich an die Erfassungsabschnitte der Primärkreise 21 anschließen. Die
Rückführungsabschnitte sind außerhalb
der Sekundärkreise 22 geführt und verlaufen
im Wesentlichen parallel zu den Erfassungsabschnitten der Primärkreise 21.
Auf derselben Seite der Sekundärkreise 22, auf
welchen die ersten Anschlussleiter 20 aufnehmende erste
Anschlussbereiche angeordnet sind, sind zweite Anschlussbereiche
vorgesehen. Die zweiten Anschlussbereiche sind aufgrund der Führung
der Rückführungsabschnitte 23 der zweiten Wandleranordnung 8 auf
der der Unterbrechereinheit 9 des Leistungsschalters zugewandten
Seite der zweiten Wandleranordnung 8 angeordnet. Somit
liegen sowohl die ersten Anschlussbereiche als auch die zweiten
Anschlussbereiche auf ein und derselben Seite der Sekundärkreise 22,
nämlich in einem Bereich zwischen den Polen der Unterbrechereinheit 9 und
der zweiten Wandleranordnung 8. Die Primärkreise 21 mit
ihren Erfassungsabschnitten und Rückführungsabschnitten 23 sind
im Wesentlichen schleifenförmig ausgeformt, so dass sämtliche
Anschlussbereiche auf ein und derselben Seite liegen. Somit ist es
möglich, ein Gehäuse 24 einzusetzen,
welches mittels eines Flansches an dem zweiten Flansch 4 angeflanscht
ist und Aktivteile des zweiten Stromwandlers 11 umgibt
und schützt. Das Gehäuse 24 ist dazu
kuppelförmig ausgestaltet, d. h., an den Flansch, welcher
an den zweiten Flansch 4 angeflanscht ist, ist ein relativ
kurzer hohlzylindrischer Abschnitt angeformt, welcher dann in eine
kuppelförmige Wandung übergeht, welche die Öffnung
des Gehäuses 24, durch welche die Anschlussleiter
bzw. die Anschlussbereiche hindurchgreifen, überspannt.
Das Gehäuse 24 kann dem Verschließen
des zweiten Flansches 4 des Leistungsschaltergehäuses 1 dienen.
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Die
zweiten Anschlussbereiche, d. h., diejenigen Anschlussbereiche,
welche auf der Seite der Primärkreise 21 liegen,
an welchen sich die Rückführungsabschnitte 23 befinden,
sind mit zweiten Anschlussleitern 25 verbunden. Die zweiten
Anschlussleiter 25 führen von der Unterbrechereinheit 9 elektrisch
isoliert zu den Öffnungen des dritten und vierten Flansches 5, 6.
Dort ist es möglich, weitere Baugruppen an die zweiten
Anschlussleiter 25 anzusetzen und elektrisch zu kontaktieren.
Die zweiten Anschlussleiter 25 weisen jeweils einen Knotenpunkt auf,
so dass auf der Abgangsseite der Unterbrechereinheit 9 eine
Verzweigung der Strompfade erfolgt.
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In
der 3 ist eine perspektivische Ansicht der Unterbrechereinheit 9 mit
ihren drei Polen dargestellt. Zu erkennen sind der erste Stromwandler 10 mit
dem Isolator 18 sowie der zweite Stromwandler 11 mit
Rückführungsabschnitten 23 sowie Erfassungsabschnitten 26.
Zu erkennen ist die jeweilige Ausgestaltung des ersten Stromwandlers 10 und
des zweiten Strom wandlers 11 jeweils als dreipolige Variante,
so dass jeweils drei Primärkreise und drei Sekundärkreise
vorhanden sind. Die jeweiligen Primärkreise und Sekundärkreise 21, 22 der
zweiten Wandleranordnung 8 sind dabei in einer Dreiecksanordnung
angeordnet, wobei Zwickelbereiche zwischen den Windungen der Sekundärkreise
zur Anordnung der Rückführungsabschnitte 23 verwendet
sind. Um eine Beeinflussung der Wandlerarbeitssweise zu mindern,
sind die Rückführungsabschnitte 23 mit rohrabschnittartigen
feldsteuernden Schirmen 27 ausgestattet.
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Die 4 zeigt
eine vereinfachte Darstellung der Unterbrechereinheit 9 mit
Teilen der zweiten Wandleranordnung 8. Zu erkennen ist
ein erster Anschlussleiter 20, welcher der Verbindung einer
Kontaktfläche der Ausgangsseite der Unterbrechereinheit 9 mit
einem Primärkreis 21 des zweiten Stromwandlers 11 dient.
Der Primärkreis 21 weist einen Erfassungsabschnitt 26 auf,
welcher von Wicklungen des Sekundärkreises 22 umgeben
ist. Weiterhin ist der Primärkreis 21 mit einem
Rückführungsabschnitt 23 versehen, welcher
außerhalb des Sekundärkreises 22 geführt
ist. Mittels des Rückführungsabschnittes 22 des
Primärkreises 21 ist ein zweiter Anschlussbereich
des Primärkreises 21 auf derselben Seite des Sekundärkreises 22 angeordnet
wie der erste Anschlussbereich, welcher der Kontaktierung mit dem
ersten Anschlussleiter 20 dient. An dem zweiten Anschlussbereich
ist ein zweiter Anschlussleiter 25 angeschlagen, welcher
dem Anschluss von weiteren elektrischen Baugruppen dient. Teilweise verdeckt
sind weitere Primär- und Sekundärkreise erkenntlich.
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In
der 5 ist eine Draufsicht auf die zweite Wandleranordnung 11 dargestellt,
wobei bei der gewählten Ansicht nunmehr frontal die einzelnen
drei Pole der Unterbrechereinheit 9 erkennbar sind. Weiterhin
sind die Anschlussflächen 28 des ersten Teils 13a der
Unterbrechereinheit 9 erkennbar. Diese liegen linear zueinander. Ähnliche
Anschlussflächen sind ebenfalls an den zweiten Teilen 13b der
Unterbrechereinheit 9 angeordnet. Diese dienen dort der Kontaktierung
der ersten Anschlussleiter mit den Primärkreisen 21 des
zweiten Stromwandlers 11.
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In
der 5 sind nunmehr die drei Primärkreise 21 dargestellt,
welche bezogen auf ihre Längsrichtung in einer Dreieckslage
zueinander angeordnet sind. In der 5 sind die
Abschnitte erkennbar, in welchen die Erfassungsabschnitte der Primärkreise 21 in
die Rückführungsabschnitte übergehen.
Zur Positionierung und Halterung der einzelnen Primärkreise
ist eine Grundplatte 29 eingesetzt. Die Grundplatte 29 weist
eine im Wesentlichen plattenartige Struktur mit einer kreisförmigen äußeren
Kontur auf. Mittels der äußeren kreisförmigen
Kontur ist die Grundplatte beispielsweise mit dem Gehäuse 24 verbindbar,
so dass Aktivteile an dem Gehäuse 24 gehaltert
sein können. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Grundplatte 29 aus
einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem faserverstärktem Kunststoff,
gebildet ist. Um den Umfang der zweiten Wandleranordnung 8 zu
begrenzen, weist die Grundplatte 29 an ihrem Umfang symmetrisch
verteilt Einkerbungen auf, welche der Aufnahme der Rückführungsabschnitte 23 in
Richtung der Unterbrechereinheit 9 des Leistungsschalters
dienen.
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In
der 5 wurde auf eine Darstellung der Sekundärkreise
verzichtet.
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Wie
in der 5 erkennbar, sind sowohl die Unterbrechereinheit 9 als
auch die zweite Wandleranordnung 8 dreipolig ausgeführt,
d. h., drei voneinander isolierte Strompfade sind jeweils in einer
gemeinsamen Baugruppe zusammengefasst, so dass beispielsweise dreiphasige
Wechselspannungen bzw. drei phasiger Wechselströme, wie
sie großtechnisch Anwendung finden, kostengünstig übertragen
werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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