-
Die Erfindung betrifft ein Stromwandlermodul für ein Energie- und/oder Leistungsmessgerät nach dem Oberbegriff nach Patentanspruch 1. Ein solches Stromwandlermodul ist von der Firma Vacuumschmelze bekanntermaßen eingesetzt worden.
-
In einem Energie- und/oder Leistungsmessgerät bedarf es eines Stromwandlers. Ein Sekundärkreis des Stromwandlers umfasst typischerweise eine Ringwicklung (Ringkern) als Sekundärkreis. Primärkreis des Stromwandlers ist ein Draht, der durch die Ringwicklung hindurchgeführt wird. Aufgrund gesetzlicher Erfordernisse sind bei der Ausgestaltung des Stromwandlers vorbestimmte Luft- und Kriechstrecken einzuhalten. Die Ringwicklung besteht üblicherweise aus Lackdraht, der für die gesetzlichen Vorgaben als nicht isoliert gilt. Der den Primärkreis bildende Draht hingegen ist üblicherweise ausreichend isoliert. Einzuhalten sind bestimmte Mindestabstände zwischen den abisolierten, freien Enden des Primärkreisdrahts zur Ringwicklung. Der Nachteil dieser Erfordernisse ist, dass relativ viel Platz in dem Energie- und/oder Leistungsmessgerät für den Stromwandler zur Verfügung gestellt werden muss. Zumeist wird kein Stromwandlermodul verwendet, sondern der Stromwandler wird von Hand in dem Energie- und/oder Leistungsmessgerät montiert. Hierbei können die Monteure die gesetzlichen Vorgaben durch geeignete Maßnahmen erfüllen, und dies auch bei eingeschränktem Platzangebot. Das eingangserwähnte Stromwandlermodul der Firma Vacuumschmelze dient dazu, ein Energie- und/oder Leistungsmessgerät schnell zusammenzubauen: der Stromwandler muss nicht von Hand bei der Herstellung des Energie-/Leistungsmessgeräts montiert werden. Zur Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben betreffend die Luft- und Kriechstrecken ist in dem Stromwandlermodul der Firma Vacuumschmelze der Draht unverlierbar geführt. Die Führung erfolgt hierbei geradlinig. Dadurch wird das gesamte Stromwandlermodul relativ groß und kann bei kompakt zu bauenden Energie- und/oder Leistungsmessgeräten nicht eingesetzt werden. Insbesondere soll bei Energie- und/oder Leistungsmessgeräten die Platine, auf der das Stromwandlermodul zu befestigen wäre, nicht zu groß sein, was im Stand der Technik wegen der Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben nicht möglich scheint.
-
Insbesondere aus der
DE 10 2004 058 452 A1 ist bereits eine Stromerfassungseinrichtung bekannt, durch dessen Stromwandler ein Stromleiter mit rundem Querschnitt hindurchgeführt ist.
-
Weiter zeigt die
DE 10 2004 021 835 A1 eine Geräteklemme, in die ein Stromwandlermodul integriert ist, wobei der Primärkreis von einem Blechband gebildet wird.
-
Die
DE 10 2005 028 572 A1 zeigt wiederum einen Stromwandler, dessen Primärwicklung als Anordnung von Drähten ausgebildet ist.
-
Außerdem ist aus der
DE 103 22 172 A1 eine für höhere Spannungen geeignete Kontaktleiste bekannt. Die höhere Spannungsfestigkeit wird dabei durch eine Verlängerung des elektrischen Kriechwegs erreicht.
-
Ferner zeigt die
DE 93 20 781 U1 eine mehrpolige Anschlussklemme, bei der zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit zwischen den Kontakten Stege angeordnet sind.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Stromwandlermodul nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 dahingehend weiter zu bilden, dass es bei Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben betreffend der Luft- und Kriechstrecken besonders Platz sparend (kompakt) gebaut ist.
-
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Draht, der den Primärkreis bildet, von seinem ersten freien Ende bis zum Eintrittsort in den Ring der Ringwicklung und vom Austrittsort aus dem Ring der Ringwicklung bis zu seinem zweiten freien Ende jeweils ungeradlinig geführt ist. Ferner soll das Gehäuse des Stromwandlermoduls so ausgebildet sein, dass es keine gerade Verbindung der freien Enden des Drahtes mit der Ringwicklung durch die Luft gibt.
-
Somit wird das Gehäuse des Stomwandlermoduls selbst als Hindernis für die Luftstrecke von den freien Enden zur Ringwicklung verwendet. Eine Verbindung durch die Luft erfolgt dann höchstens ungeradlinig, und bekanntlich ist eine ungeradlinige Verbindungsstrecke länger als eine geradlinige Verbindungsstrecke. Somit ist bei gleicher Solllänge für die Luftstrecke durch das Verwenden des Gehäuses als Hindernis das Stromwandlermodul kürzer, als es bei ungeradliniger Führung des Drahtes, also im Stand der Technik, ist. Der bloße direkte Abstand definiert nicht mehr Luft- bzw. Kriechstrecke, sondern es gibt allenfalls eine gekrümmte Luft- bzw. Kriechstrecke.
-
Bei der einfachsten Ausführungsform gibt das Gehäuse genau die Führung des Drahtes vor: dieser wird auf einer Oberfläche des Gehäuses geführt, das Gehäuse kann dann gewissermaßen eine Art Wand oder Wall zwischen der Ringwicklung und den freien Enden des Primärkreisdrahtes umfassen. Dadurch wird das Stromwandlermodul besonders leicht fertigbar: das Gehäuse wird beispielsweise aus Kunststoff spritzgegossen, und ein Monteur kann den Primärkreisdraht dann einfach über die Oberfläche des Gehäuses führen.
-
Es ist nicht stets festgelegt, über welche Länge des Drahtes sich das freie, abisolierte Ende jeweils bewegt. Grund-sätzlich muss das Stromwandlermodul so aufgebaut sein, dass die gesetzlichen Vorgaben auch für den schlimmsten Fall, also ein besonders lang abisoliertes Ende des Drahtes, erfüllt werden. Um möglichst wenig Platz durch die Gewährleistung eines Spielraumes betreffend die Länge des freien Endes zu verlieren, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Drahtenden jeweils durch einen den Draht vollständig umschließenden Kanal geführt sind, der länger als die freien Enden ist, und zwar auf jeden Fall, also auch im schlimmsten Falle eines besonders langen freien Endes. Die Kanäle schirmen somit, weil sie den Draht vollständig umgeben, die Drahtenden auch dann ab, wenn sie etwas länger als üblich abisoliert sein sollten, sodass sich wegen dieser Zufälligkeiten die Luft- und Kriechstrecken nicht verkürzen können.
-
Die Kanäle können durch geeignete Hülsen breit gestellt sein. Am einfachsten ist es, wenn die Kanäle in einer Gehäusestruktur ausgebildet sind, also in einem Teil des Gehäuses, der bei Spritzguss des Gehäuses aus Kunststoff einstückig mit dem übrigen Gehäuse sein kann.
-
Ein weiteres Erfordernis durch gesetzliche Vorgaben ist, dass die freien Enden des Primärkreisdrahtes einen Mindestabstand durch die Luft haben müssen. Auch hier kann wiederum in vorteilhafter Weise ein Hindernis vorgesehen sein: die freien Enden können jeweils an einem festen Ort in oder an dem Gehäuse angeordnet sein, und zwischen den beiden festen Orten kann ein Hinderniselement angeordnet sein, sodass eine gerade Verbindungslinie von dem einen festen Ort zu dem anderen festen Ort nicht vollständig durch Luft führt. Durch diese Maßnahme kann das Stromwandlermodul auch in einer weiteren Dimension (die man üblicherweise als Breite bezeichnen würde) Platz sparend ausgebildet sein.
-
Auch hier kann das Hinderniselement Teil des Gehäuses sein, zum Beispiel direkt an die Gehäusestruktur anschließen, in der die Kanäle ausgebildet sind.
-
Die Erfindung ermöglicht die Verwendung eines Stromwandlermoduls in einem Energie- und/oder Leistungsmessgerät, das besonders kompakt gebaut ist. Zur Erfindung gehört somit auch ein Energie- und/oder Leistungsmessgerät, wobei eine Platine vorgesehen ist, auf die das Stromwandlermodul aufgesetzt ist. Zwei Anschlüsse der Ringwicklung und die freien Enden des Drahtes sind mit der Platine elektrisch verbunden, zum Beispiel in herkömmlicher Weise an Metallstrukturen an der Platine angelötet.
-
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei die Figur eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromwandlermoduls zeigt.
-
Ein in der Figur im Ganzen mit 10 bezeichnetes Stromwandlermodul umfasst ein aus Kunststoff spritzgegossenes Gehäuse 12, wobei der Begriff des Gehäuses hier nicht so zu verstehen ist, dass dieses den Stromwandler vollständig umschließt, vielmehr hat das Gehäuse 12 vor allem eine haltende oder tragende Funktion und könnte auch als „Tragestruktur” bezeichnet werden. Das Gehäuse 12 umfasst insbesondere einen Haltebereich 14, in dem ein Ringkern 16 gehalten ist. Durch das Gehäuse 12 ist eine solche Form vorgegeben, dass ein Ringkern auch dann gehalten ist, wenn er nicht verklebt oder eingegossen ist. Der Bereich 14 ist insbesondere wannenförmig ausgebildet. Der Ringkern umfasst typischerweise eine feste Struktur (nicht dargestellt), um die ein Draht (auch nicht im Detail dargestellt) gewickelt ist. Durch die feste Struktur ist ein Innenraum 18 des Ringkerns 16 von ringförmigem Durchmesser definiert, der das Hindurchschieben eines Drahtes ermöglicht. Vorliegend ist in an sich üblicher Weise ein isolierter Draht 20 durch den Ringkern 16 geschoben. In der Figur nicht zu sehen, sondern lediglich anhand der Figur vorstellbar ist, dass der Draht in dem Ringkern 16 geradlinig geführt ist. üblicherweise wird der Draht so geführt, dass er ab einer vorbestimmten Stelle außerhalb des Ringkerns 16 um 90 Grad gebogen wird und dann in eine andere Richtung geführt wird. Auch vorliegend gibt es eine solche Stelle, an der der Draht 20 eine Drehung um 90 Grad macht. Diese Stelle ist in der Figur mit 22 bezeichnet. Man kann sie als Eintrittsort des Drahtes bezeichnen, da der Draht dort in den Ring eintritt, und auf der gegenüberliegenden Seite gibt es einen, in der Figur aufgrund der perspektivischen Darstellung verdeckten entsprechenden Ort, wo der Draht austritt.
-
Der Draht 20 hat zwei freie Enden 24, an denen er abisoliert ist, um an der Platine eines Energie- und Leistungsmessgerätes festgelötet zu werden. Staatliches Normerfordernis ist, dass die freien Enden 24 des Drahtes 20 an einem solchen Ort angeordnet sein müssen, dass es eine Mindestluftstrecke zwischen den freien Enden 24 und dem Ringkern 16 gibt. Während im Stand der Technik deswegen der Draht jenseits der Abknickstellen, also zum Beispiel des Eintrittortes 22 zum freien Ende 24 hin geradlinig geführt ist, damit die Luftstrecke eingehalten ist, umfasst vorliegend das Gehäuse 12 einen wallartigen Abschnitt 26 mit einer Oberfläche 28, auf der der Draht 20 jeweils geführt ist. Der Draht 20 ist deswegen ungeradlinig geführt, sodass bei vorgegebener Gesamtlänge des Drahtes wegen des Umweges in z-Richtung (vgl. Koordinatensystem in der Figur) die Gesamtabmessungen in x-Richtung kleiner werden können. Mit anderen Worten wird das Stromwandlermodul dadurch weniger lang, als es bei geradlinig geführtem Draht 20 wäre. Geht man davon aus, dass die freien Enden 24 eine vorbestimmte Länge l haben, kann das Gehäuse so ausgestaltet sein, dass die Gesamtabmessung des Stromwandlers in x-Richtung möglichst klein ist. Die Luftstrecke zwischen den freien Enden 24 und dem Ringkern 16, welche auf dem Umweg über die Oberfläche 28 des wallförmigen Abschnitts 26 des Gehäuses 12 erfolgt, erfüllt bevorzugt gerade so eben die gesetzlichen Vorschriften. Die gesetzlichen Vorschriften würden in diesem Falle dann aber an sich nicht erfüllt, wenn die Länge l des abisolierten, freien Endes 24 des Drahtes 20 größer wäre als die vorgesehene Länge l. Um hier auch bei kompaktem Bau des Stromwandlermoduls noch Spielraum zu haben, sind die Enden des Drahtes 20 in Kanälen 30 geführt, die in einem zum Gehäuse 12 gehörenden Abschnitt 32 ausgebildet sind. Der Gehäuseabschnitt 32 schirmt dann für den Fall, dass die freien Enden 24 sich in die Kanäle 30 hineinerstrecken, die freien Enden ab, sodass sich die Luftstrecke nicht verlängert.
-
Gesetzliche Vorgaben gibt es auch, was die Luftstrecke zwischen den beiden freien Enden 24 angeht. Um zu vermeiden, dass die Abmessungen des Stromwandlermoduls 10 in der Breite, also in der y-Richtung (vgl. Koordinatensystem in der Figur) zu groß werden, ist zwischen den freien Enden 24 ein weiterer Gehäuseabschnitt 34 als Hinderniselement vorgesehen. Die Luftstrecke zwischen den beiden freien Enden 24 muss somit um das Hinderniselement 34 herum erfolgen und ist dadurch verlängert. Durch das Hinderniselement 34 kann der Draht 20 einen besonders großen Querschnitt bei vorgegebenem Abstand der freien Enden 24 haben.
-
Das Stromwandlermodul 10 kann als Ganzes auf eine Platine gesetzt werden, wobei die freien Enden 24 an geeigneter Stelle an die Platine angelötet werden. Nicht in der Figur gezeigte Anschlüsse der zum Ringkern gehörenden Wicklung werden ebenfalls an der Platine befestigt. Das Stromwandlermodul 10 ist relativ einfach vorfertigbar. Bei der Montage eines Energie-/Leistungsmessgerätes kann das gesamte Modul 10 sehr schnell und auf einfache Weise eingebaut werden.
