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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Stromerfassungseinrichtung wie beispielsweise einem Stromzähler bzw. Energiezähler.
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Zur Stromerfassung bzw. Energieerfassung sind verschiedenartige elektronische Stromzähler bekannt, welche zunehmend im Industrie- und Haushaltsbereich die mechanischen Ferraris-Zähler ablösen und die eine Stromerfassung mit mechanisch und elektrisch unterschiedlich aufgebauten Anordnungen durchführen. Neben einer Stromerfassung mit Mess-Shunts, Rogowski-Spulen oder Hall-Elementen sind auch Stromwandler auf Basis von weichmagnetischen Ringkernen, insbesondere Ringbandkernen, als magnetische Module in Stromzählern verbreitet. Ein magnetisches Modul (Stromwandler, Transformator) bewirkt eine galvanische Netztrennung und liefert eine präzise Messgröße in Form einer Signalspannung an einem Bürdenwiderstand. Die Anforderungen an Amplitudengenauigkeit, Phasengenauigkeit und Linearität werden durch IEC 62053, -21, -23 bzw. vormals 1036 in Europa sowie ANSI C12.xx in den USA festgelegt und sind beispielsweise dem Firmenprospekt ”VAC-Stromtransformatoren für elektronische Energie-Zähler”, der Vacuumschmelze, Oktober 1998 zu entnehmen. Stromwandler für elektronische Energie-Zähler sind allgemein auch aus dem Firmenprospekt ”Stromtransformatoren für elektronische Energie-Zähler” der Vacuumschmelze 2002 bekannt. Solche Stromwandler verwendende Energiezähler (auch Watthour-Meter genannt) dienen als amtlich zugelassenes Messmittel, um von einem Verbraucher genutzten den Energieverbrauch repräsentierenden elektrischen Strom kostenmäßig gegenüber den Energieversorgungsunternehmen abzurechnen.
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Üblich ist ein Aufbau aus sogenannte Primärleiter bildenden Stromschienen und einem dazu passenden Ringkern-Stromwandler zur Erfassung von Verbrauchsströmen. In den USA und anderen Ländern verbreitete steckbare Stromzähler haben auf der Rückseite genormte rechteckige Anschlussfahnen, welche bei einer Montage des Stromzählers in Steckplätze mit passenden Federkontakten eingeschoben werden. Diese Anschlüsse mit einem Querschnitt von ca. a × 2,5 mm dienen der Ein- und Ausleitung des Verbrauchsstromes, welcher bei 110 V-Systemen maximal ca. 200–480 Aeff beträgt. Als Dicke a des Querschnitts wird beispielsweise a = 19 mm bei einem maximalen Strom von Imax = 320 A angesetzt. Üblicherweise werden die Ströme der drei Phasen des Wechselstromnetzes in den Stromzähler hinein, durch ein Stromerfassungs-System hindurch und wieder aus dem Stromzähler heraus geleitet.
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Der Stromwandler kann nun so ausgebildet werden, dass eine Stromschiene beispielsweise der Größe 19 × 2,5 mm durch ein Innenloch des Stromwandlers durchgesteckt werden kann. Der Bereich der Stromschiene, auf welcher der Stromwandler angeordnet werden soll, kann auch einen runden Querschnitt haben, so dass das Innenloch des Stromwandlers kleiner ausgelegt und demzufolge ein kleinerer und preiswerterer Ringbandkern eingesetzt werden kann. Selbst bei ansonsten gleicher Herstellzeit des Kerns und gleicher Bewickelzeit sind die Prozessschritte einer Wärmebehandlung und einer Beschichtung umso günstiger, je kleiner der Durchmesser des Kerns ist. Die Herstellung einer dafür geeigneten Stromschiene erfolgt durch die Bereitstellung einer U-förmigen Leiteranordnung mit verschiedenen Abschnitten. Ein zentraler Verbindungsabschnitt mit rundem Querschnitt dient als Element des Stromwandlers zum Hindurchführen durch die entsprechende Öffnung in dem Kern. Zwei Anschlussleiterabschnitte mit rechteckigem Querschnitt dienen zum Anschließen des Stromleiters in Form der für sich bekannten oben bereits erläuterten Steckverbindungen.
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Bei der Montage des Stromwandlers auf einem einstückigen Primärleiter ist es nun zwangsläufig erforderlich den induktiven Wandler auf dem Primärleiter samt dessen Anschlusskontakten aufzustecken. Damit wird der minimale Innendurchmesser des Magnetwandlers bei einem aus einem Stück gefertigten Primärleiter zwangsläufig durch die Größe des Steckkontaktes bestimmt.
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Wird der Primärleiter aus mehreren Einzelteilen gefertigt besteht zwar die Möglichkeit, den Innendurchmesser des induktiven Stromwandlers auf das von der elektromagnetischen Auslegung mögliche Minimum anzupassen, es muss dabei jedoch ein erhöhter Aufwand beim Zusammenbau der Primärstromschiene in Kauf genommen werden. Die Leiteranordnung besteht dabei aus drei Metallteilen mit zueinander verschiedenen Querschnitten, wobei die beiden Enden des runden Stromleiters an den abgeflachten Oberflächen der rechteckigen Anschlussleiter zu befestigen sind. Übliche Fügeverfahren bei der Herstellung von Stromschienen aus beispielsweise drei Einzelteilen sind dabei Hartlöt- und Schweißverfahren. Bei beiden Verfahren ist es zwingend erforderlich den Stromwandler vor der beim Fügeprozess entstehenden Wärme zu schützen, wozu aufwändige Konstruktionen mit Kühlzangen zwischen Fügestelle und Stromwandler erforderlich sind.
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Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren sind die sehr eingeschränkten Möglichkeiten der Prozesskontrolle des Fügeverfahrens. Eine sichere Kontrolle der Verbindungsstelle ist praktisch nur durch eine zerstörende Prüfung möglich. Weiterhin besteht speziell bei hartgelöteten Verbindungen abhängig von der verwendeten Kombination aus Lot- bzw. Leiterwerkstoff grundsätzlich die Gefahr einer elektrochemischen Korrosion der Fügestelle durch unterschiedliche Normalpotentiale der verwendeten Legierungen. Dieses Risiko ist besonders bei dem im NAFTA-Raum üblichen Einsatz von Energiezählern im Freien zu beachten, wo mit einem Einfluss von Feuchtigkeit gegebenenfalls in Kombination mit industriellen Schadgasen wie z. B. NOx oder SOx-Verbindungen, zu rechnen ist.
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Um diese Nachteile der thermischen Fügeverfahren zu umgehen wurde beispielsweise in der
DE 10 2004 058 452 A1 vorgeschlagen den Fügeprozess in Form einer Kaltpressverschweißung durchzuführen. Bei diesem Verfahren vermeidet man zwar den Wärmeeintrag während des Fügeprozesses, die so erhaltenen Verbindungen der Einzelteile des Primärleiters weisen jedoch andere Nachteile auf. So besteht lediglich ein Bruchteil der Verbindungsfläche aus kaltpressverschweißtem Material. Der Großteil der Verbindungsfläche ist lediglich formschlüssig verbunden mit der Folge, dass zwischen den Fügepartnern ein Luftspalt im μm-Bereich verbleibt. Dieser Spalt reduziert die Stromtragfähigkeit des Verbindungspunktes mit der Folge einer möglicherweise unzulässig hohen Erwärmung der Fügestelle bei Belastung des Leiters mit dem Maximalstrom.
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Die Verbindungen einer solchen Leiteranordnung von drei Elementen mit an den Verbindungspunkten jeweils zueinander verschiedenen Querschnitten sollen eine große Lebensdauer von beispielsweise ca. 10–15 Jahren mit großer Zuverlässigkeit ermöglichen, so dass die Fertigung der Leiteranordnung sehr prozesssicher ausgeführt werden muss. Aus Gründen der elektrischen Leitfähigkeit werden entsprechende Stromschienen bzw. Leiteranordnungen überwiegend aus Kupfermaterial aufgebaut. Probleme ergeben sich dabei aber sowohl beim Hartlöten als auch beim Schweißen insbesondere durch die Erwärmung beim Erstellen der Verbindungspunkte, da die Wärme durch den Stromleiter auf den Stromwandler übertragen wird und diesen beschädigen kann.
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Aus der
DE 10 2004 058 452 A1 ist ein Stromleiter-System bekannt, das einen mittleren Teil mit rundem Querschnitt aufweist. Zur Herstellung des Stromleiter-Systems wird auf den mittleren Teil ein Stromwandler aufgesteckt. Danach wird zumindest eines der Enden des mittleren Teils flach gedrückt. An den flach gedrückten Enden wird dann jeweils ein Anschlussleiter befestigt.
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In der
DD 224 437 B1 ist ein U-förmiger Leiter bekannt, der durch zwei Magnetkerne hindurchgeführt ist.
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Die
DE 32 32 704 C2 beschreibt einen aus mehreren einzelnen Bändern zusammengesetzten Einleiter-Gießharz-Sromwandler. Die einzelnen Bänder bilden einen Bandstapel, der einen Mittelteil aufweist, sowie zwei sich an den Mittelteil anschließende Enden, die gegenüber dem Mittelteil umgebogen sind. Der Mittelteil ist im Querschnitt V-förmig geprägt.
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Aus der
FR 20 30 487 A5 ist ein Stromwandler mit einem U-förmigen Leiter bekannt, der einen quadratischen Querschnitt aufweist. An die Enden des U-förmigen Leiters ist jeweils ein flaches Anschlussstück gelötet oder geschweißt.
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Die
DE 1 638 470 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Stromwandlers. Hierbei wird zunächst ein Kupfer-Flachband in mehreren Lagen auf einen Wickeldorn zu einem rahmenförmigen Wickelkörper aufgewickelt. Nach dem Entfernen des Wickeldorns kann der Wickelkörper tauchverzinnt werden. Um die Flachbandwindungen zusammenzuhalten, wird der Wickelkörper mit Löchern für Befestigungsbolzen versehen. Ein zwischen den Löchern befindlicher Abschnitt des Wickelkörpers wird entfernt, so dass sich ein U-förmiges Gebilde ergibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Stromerfassungseinrichtung anzugeben, welches eine einfache Fertigung bei sicherer Verbindung und möglichst geringer Belastung weiterer Komponenten bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Stromerfassungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Stromerfassungseinrichtung mit einem einstückigen, u-förmig gebogenen, Stromleiter bestimmter Länge, der einen Mittenabschnitt und zwei Endabschnitte hat und in dem Mittenabschnitt die Form eines Stabes mit nicht-rechteckigem Leiterquerschnitt und in seinen Endabschnitten Abflachungen mit rechteckigem Leiterquerschnitt aufweist, und mit einem im Mittenabschnitt angeordneten magnetischen Modul, das eine den Stromleiter aufnehmende Durchführung aufweist, sieht die Schritte vor:
Bereitstellen des magnetischen Moduls sowie eines in dem Mittenabschnitt und zumindest einem der Endabschnitte gerade und stabförmig ausgebildeten Stromleiters;
Aufbringen einer Zinnauflage auf den Stromleiter in zumindest einem Teil mindestens eines Endabschnitts;
Positionieren des Stromleiters und des magnetischen Moduls relativ zueinander derart, dass der Stromleiter sich mit seinem Mittenabschnitt in der Durchführung des Moduls befindet; und
Verformen des Stromleiters zu einer U-Form mit abgeflachten, als Anschlussflächen ausgebildeten Enden, wobei die Formgebung der Anschlussflächen unter Verwendung der Zinnauflage als Schmiermittel erfolgt.
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Vorteil der Erfindung ist es, dass die Zuverlässigkeit und optimale Stromtragefähigkeit eines aus einem Stück gefertigten Primärleiters mit einer Minimierung der Baugröße des magnetischen Moduls aufgrund optimaler Nutzung des Leiter- bzw. Durchführungsquerschnitts einhergeht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen beispielhaften Verfahrensablauf bei der Herstellung einer Stromerfassungseinrichtung und
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2 verschiedene beim Herstellprozess erhaltene Zwischenprodukte einschließlich einer komplett montierten Stromerfassungseinrichtung.
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In 1 ist ein beispielhafter Verfahrensablauf des neuen Herstellungsverfahren gezeigt. Das Endprodukt dieses Herstellungsverfahrens ist eine Stromerfassungseinrichtung wie beispielsweise ein Stromwandler, ein Stromsensor oder Ähnliches. Ein solches Endprodukt D ist in 2 näher gezeigt. Die dort gezeigte Stromerfassungseinrichtung umfasst einen einstückigen, u-förmig gebogenen, Stromleiter 1 bestimmter Länge, der einen Mittenabschnitt und zwei Endabschnitte hat und in dem Mittenabschnitt die Form eines Stabes mit nichtrechteckigem Leiterquerschnitt und in seinen Endabschnitten Abflachungen 5 mit rechteckigem Leiterquerschnitt aufweist. Weiterhin ist ein im Mittenabschnitt des Stromleiters 1 (auch seiner Funktion entsprechend Primärleiter genannt) angeordnetes magnetisches Modul 2 vorgesehen, das eine den Stromleiter 1 aufnehmende Durchführung 3 aufweist. Ein solches Modul kann wie gezeigt zumindest aus einem bewickelten Ringkern bestehen und zusätzlich unter Umständen auch Elektronik wie beispielsweise eine Halbleiterschaltung mit umfassen.
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Bei dem neuen Herstellungsverfahren wird in einem Verfahrensschritt a) zunächst das magnetische Modul sowie ein in seinem Mittenabschnitt und zumindest einem der Endabschnitte gerade und stabförmig ausgebildeter Stromleiter bereitgestellt, der vorliegend aus reinem Kupfer besteht, jedoch auch aus einer Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen könnte.
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In einem optionalen Verfahrensschritt b) wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, bei der der Stromleiter beispielsweise bei einer Temperatur von 300°C bis 600°C über 1 bis 5 Stunden unter Schutzgas geglüht wird.
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In einem Verfahrensschritt c) wird eine Zinnauflage von mindestens 3 μm auf den Stromleiter in Gänze oder nur in einem Teil eines Endabschnitts oder beider Endabschnitte (je nach vorausgehendem Zwischenprodukt) durch Galvanisieren oder Heißverzinnen aufgebracht. Die Auflage kann folglich den ganzen Stromleiter, einen oder beide Endabschnitte und diese ganz oder auch nur teilweise umfassen. Es liegen danach Ausgangsprodukte A wie in 2 gezeigt vor. Beim vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass der Stromleiter als durchwegs gerader, stabförmiger Stromleiter mit rundem Querschnitt bereitgestellt und dann wärmebehandelt und verzinnt wird. Es ist jedoch in gleicher Weise auch möglich, das von einem bereits wärmebehandelten und gegebenenfalls bereits ganz oder teilweise verzinnten Stromleiter ausgegangen wird, der darüber hinaus an einem Endabschnitt auch schon gebogen und abgeflacht sein kann. Die nachfolgenden Schritte sind für derartige Ausgangsprodukte in gleicher Weise anwendbar, wobei dann nur noch der verbleibende Endabschnitt des Stromleiters zu bearbeiten wäre anstelle von beiden Endabschnitten.
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In einem Verfahrensschritt d) werden der Stromleiter und das magnetische Modul relativ zueinander positioniert derart, dass der Stromleiter sich mit seinem Mittenabschnitt in der Durchführung des Moduls befindet. Dieser Schritt führt zu einem Zwischenprodukt B gemäß 2.
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In einem Verfahrensschritt e) wird der Stromleiter in eine U-Form gebracht durch Umbiegen des Stromleiters um 90° zwischen dem Mittenabschnitt und einem Endabschnitt oder dem Mittenabschnitt und beiden Endabschnitten abhängig vom Zwischenprodukt B. Es ergibt sich so ein Zwischenprodukt C gemäß 2, bei dem an zwei Stellen 4 zwischen dem Mittenabschnitt und beiden Endabschnitten eine Biegung um 90° auftritt.
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In einem optionalen Verfahrensschritt f) erfolgt das Verformen mindestens eines der beiden Enden des Stromleiters zur partiellen Erhöhung der Querschnittsfläche an den Enden durch Kaltstauchen, wenn beispielsweise eine höher Querschnittsfläche benötigt wird als mit dem Querschnitt des Ausgangsprodukts erzielbar ist.
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In einem Verfahrensschritt g) wird schließlich ein Ende innerhalb eines oder beider Stromleiter zu einer Form mit abgeflachten Enden – das Endprodukt D ergebend – durch Kaltpressen verformt. Die Reihenfolge der Schritte e), g) beziehungsweise e), f), g) kann dabei auch abgeändert werden derart, dass der Schritt e) erst nach g) erfolgt.
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Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel ist also vorgesehen, dass ein Stromleiter 1 (Primärleiter) mit nicht rechteckigem und bei gegebenem Querschnitt möglichst minimalem, beispielsweise rundem Umfang bereitgestellt wird. Abhängig vom verwendeten Leiterwerkstoff erfolgt zunächst eine Wärmebehandlung, die das Ziel hat, das Material für den erforderlichen Umformvorgang optimal zu konditionieren. Wird beispielsweise Kupfer als Werkstoff verwendet, ist es besonders vorteilhaft, dieses einer Glühung zwischen ca. 300 und 600°C während ca. einer bis fünf Stunden in einem neutralen Schutzgas zu unterziehen. Wird Reinaluminium als Leiterwerkstoff verwendet, kann auf eine entsprechende Wärmebehandlung auch verzichtet werden.
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Der so vorbereitete Stromleiter 1 wird anschließend entweder galvanisch oder thermisch mit einer Zinnauflage mit einer Mindestdicke von 3 μm versehen. Überraschenderweise wurde gefunden, dass Zinnauflagen im Allgemeinen und insbesondere mit mindestens dieser Dicke in Zusammenhang mit den für diese Anwendung in Betracht kommenden Leiterwerkstoffen während der Formgebung der Anschlussflächen des Stromleiters durch Kaltpressen ein außerordentlich wirksames Schmiermittel darstellen. Diese minimieren die zur Umformung des Stromleiters erforderliche Umformarbeit, verbessern die Konturgenauigkeit der Teile und ermöglichen den Einsatz kleinerer und damit kostengünstiger Umformpressen. Zum anderen ist es ebenso überraschend, dass diese Zinnauflagen nach der Umformung als geschlossene fehlstellenfreie Beschichtungen erhalten bleiben und somit am fertigen Stromleiter 1 den erforderlichen Korrosionsschutz und die gute elektrische Kontaktierbarkeit der Anschlussflächen sicherstellen.
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Diese beiden Eigenschaften sind eine wesentliche Vorraussetzung zur Herstellung der hier beschriebenen Stromerfassungseinrichtungen. Andernfalls müsste die für eine sichere und dauerhafte Kontaktierung erforderliche Beschichtung nachträglich entweder galvanisch oder durch Heissverzinnung aufgebracht werden. In Fall einer nachträglichen galvanischen Verzinnung bestünde das Problem, dass das bereits auf dem Stromleiter befindliche Modul 2 vor der gesamten Prozesschemie der Galvanik in sehr aufwändiger Weise geschützt werden müsste. Würde man die Verzinnung als Heißverzinnung an der montierten Stromwandlerbaugruppe ausführen, bestünde das Problem der thermischen Belastung des empfindlichen Moduls 2, das vergleichbar aufwändige Maßnahmen mit Kühlzangen erfordern würde wie bei einer Fertigung des Stromleiters aus mehreren Einzelteilen. Weiterhin wäre es auch praktisch unmöglich, die geforderten engen mechanischen Toleranzen der Kontaktflächen durch einen Heißverzinnungsvorgang prozesssicher einzuhalten.
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Auf diesen so vorbereiteten Stromleiter 1 wird vorliegend im gestreckten Zustand der induktive Wandler aufgesteckt. Anschließend werden die beiden Enden des Leiters rechtwinklig entsprechend dem Abstand der Kontaktflächen (beispielsweise nach dem ANSI Standard) abgebogen. Der so vorbereitete Stromleiter 1 samt Modul 2 wird dann in ein Presswerkzeug eingelegt und die beiden als Anschlusskontaktflächen dienenden Abflachungen 5 des Stromleiters 1 werden entweder einzeln oder gemeinsam durch Kaltfließpressen aus den Enden des Stromleiters 1 ausgeformt.
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Mit dem vorgestellten Verfahren ist es möglich, die Kontaktflächen nach dem Umformen flächig, mit einer geschlossenen Zinnschicht beschichteten Oberfläche zu erhalten, welche zum Einen sehr guten Korrosionsschutz bietet und zum Anderen eine optimale elektrische Kontaktierung des Stromleiters 1 an eine gegebene Elektroinstallation erlaubt.
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Durch den Verzicht auf jegliches Fügeverfahren bestehen bei der Wahl des Leiterwerkstoffes zusätzliche Freiheiten. Im Fall der durch Hartlöt- bzw. Schweißverfahren hergestellten Strombügel ist man auf Grund des Fügeprozesses praktisch auf Kupfer als Leiterwerkstoff festgelegt. Wird der Strombügel jedoch aus einem Stück gefertigt, kann für dessen Herstellung ohne Weiteres auch das wesentlich preisgünstigere Aluminium verwendet werden. Die mechanischen Eigenschaften von Aluminium, speziell die niedrige Streckgrenze von Reinaluminium, kommen dem hier vorgeschlagenen Verfahren mit Fließpressen der Anschlussflächen sogar sehr entgegen.
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Auch bei Aluminium bietet die Verzinnung mindestens des Bereichs der später auszuformenden Anschlussflächen den Vorteil eines noch besseren Umformergebnisses durch die Schmierwirkung der Zinnauflage, eines guten Korrosionsschutzes und einer sehr guten elektrischen Kontaktierbarkeit der Anschlussflächen.
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Um einen Leiterquerschnitt der Kontaktflächen des ANSI Standards (2,5 × 19 mm) zu erhalten, muss bereits im unverformten Leiter eine entsprechende Leiterquerschnittsfläche gegeben sein. Dies ist bei einem Leiterdurchmesser von 7,7 mm bei einem runder Querschnitt gegeben. Verwendet man als Leiterwerkstoff. Kupfer so hat ein Leiter dieses Querschnitts eine Stromtragfähigkeit von ca. 320 Aeff was einer typischen Stromstärke des 110 V Systems im NAFTA-Raum entspricht. Wird alternativ Aluminium als Werkstoff verwendet erhält man einen Stromleiter mit einer Stromtragfähigkeit von ca. 200 Aeff, ebenfalls eine typische Größe für einphasige Energiezähler speziell für Anwendungen im Haushaltsbereich.
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Werden Stromleiter mit abweichendem Leiterquerschnittsflächen ausgewählt, dann kann der Mangel bzw. Überschuss an Leitermaterial im Umformbereich durch geeignete Maßnahmen ausgeglichen werden. Werden beispielsweise Leiter mit kleinerem Leiterquerschnitt als ca. 45 mm2 verwendet, können die Leiterenden zunächst z. B. durch Kaltstauchen auf den erforderlichen Querschnitt verdickt werden. Im Anschluss daran erfolgt dann das Fließpressen der Kontaktflächen wie oben beschrieben.
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Zur Herstellung eines Stromwandlermoduls für einen Maximalstrom von 320 A
eff wird als Leiterwerkstoff beispielsweise ein Kupferstab mit einem Durchmesser von 7,7 mm verwendet. Dieser wird durch Richten und Ablängen eines biegefähig geglühten, feuerverzinnten Drahtes dieses Durchmessers bereitgestellt. Die nach dem Ablängen metallisch blanken Drahtenden werden in einem Zinnbad bei einer Temperatur zwischen 350 und 400°C mit Reinzinn bzw. einer SnCu
0,7-3,0 Legierung verzinnt. Auf den so vorbereiteten Stromleiter wird ein induktiver Stromwandler, wie er beispielsweise in der
EP-A 1 131 830 beschrieben ist, mit einem Innendurchmesser von 9 mm aufgesteckt. Im Anschluss daran werden beide Leiterenden rechtwinklig gebogen, so dass sich ein U-förmiger Leiter mit einem mittleren Schenkelabstand von ca. 75 mm ergibt. Dieser so vorbereitete U-förmige Stromleiter wird in ein Presswerkzeug eingelegt und die beiden 2,5 × 19 mm messenden Anschlussflächen direkt aus diesem Stromleiter durch Kaltumformen hergestellt. In diesem Zustand liegt die Stromerfassungseinrichtung in einem einbaufertigen Zustand zur Herstellung eines elektronischen Energiezählers vor.
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Zur Herstellung eines Stromwandlermoduls für einen Maximalstrom von 200 A
eff wird als Leiterwerkstoff ein Stab aus Reinaluminium mit einem Durchmesser von 7,7 mm verwendet. Dieser wird durch Richten und Ablängen eines Drahtes dieses Durchmessers bereitgestellt. Nach dem Ablängen des Drahtes werden die Drahtstücke in einem sauren, komplexes Fluorid enthaltenden Elektrolyten galvanisch mit einer Reinzinnbeschichtung einer Dicke von 15 μm beschichtet. Auf den so vorbereiteten Stromleiter wird ein induktiver Stromwandler entsprechend der
EP 1 129 459 mit einem Innendurchmesser von 10 mm aufgesteckt. Im Anschluss daran werden beide Leiterenden rechtwinklig gebogen, so dass sich ein U-förmiger Stromleiter mit einem mittleren Schenkelabstand von ca. 75 mm ergibt. Dieser so vorbereitete U-förmige Stromleiter wird in ein Presswerkzeug eingelegt und die beiden 2,5 × 19 mm messenden Anschlussflächen direkt aus diesem Stromleiter durch Kaltumformen hergestellt. In diesem Zustand liegt das Stromwandlermodul in einem Einbaufertigen Zustand zur Herstellung eines elektronischen Energiezählers vor.
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Eine elektronische Schaltung im Stromzähler erfasst dabei den Strom und errechnet aus Stromstärke (und ggf. Phasenlage) die verbrauchte Energie wie dies beispielsweise in
US 4,887,028 beschrieben ist.
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Eine kostengünstige Herstellung eines magnetischen Moduls für hochwertige Stromwandler umfasst die Verwendung von Ringkernen, insbesondere Ringbandkernen, und die Bewicklung der isolierten bzw. gekapselten Kerne mit der entsprechenden Sekundärwicklung auf der Basis von Kupferlackdraht. Dafür geeignete Kerne sind beispielsweise bekannt aus der
EP 1 131 830 B1 und
EP 1 129 459 B1 . Die
EP 1 114 429 B1 beschreibt Stromwandler für derartige Zwecke.
