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Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter, insbesondere Niederspannungsleistungsschalter, welcher mindestens einen Rogowski-Stromwandler zum Messen eines Stroms eines Leiters des Leistungsschalters umfasst, wobei der Rogowski-Stromwandler mindestens drei elektrisch in Reihe geschaltete und zu einem geschlossenen Vieleck angeordnete Teilspulen umfasst, wobei im Eckbereich des geschlossenen Vielecks jeweils zwei Teilspulen (2) einen nicht von den Teilspulen eingenommenen Stoßbereich bilden.
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Im Bereich der industriellen Automatisierungstechnik und der Gebäudetechnik werden in Niederspannungs-Leistungsschaltern mit elektronischer Auslöseeinheit sowohl Schutzfunktionen sowie in Zukunft verstärkt auch genaue Messfunktionen gefordert. Die Schutzfunktion soll sowohl im mehrphasigen als auch im einphasigen Betrieb des Leistungsschalters aktiv sein. Zur Energieversorgung einer derartigen elektronischen Auslöseeinheit kommen daher Stromwandler mit einem Eisenkern in Frage.
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Zur sättigungsfreien (d. h. verzehrungsfreien) Messung des Stroms in den Leitern eines Leistungsschalters werden vorzugsweise Rogowski-Stromwandler (Rogowskispulen) eingesetzt. Rogowski-Stromwandler sind Luftspulen bzw. Stromwandler mit einem Kern der eine Permeabilität ähnlich Luft (relative Permeabilitätszahl μr = 1) besitzt. Das Ausgangssignal eines Rogowski-Stromwandlers (einer Rogowskispule) ist eine Spannung die proportional ist zur zeitlichen Änderung des Stroms durch den Leiter den der Rogowski-Stromwandler (eine Rogowskispule) vollständig umfasst.
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Aus
EP 1 596 206 B1 ist ein Stromwandler zum Messen des Stroms in den Leitern eines Leistungsschalters bekannt, welcher zur Messung des Stroms mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Teilspulen (Teilwicklungen) verwendet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für einen Leistungsschalter einen kostengünstigen Stromwandler, welcher aus Teilspulen aufgebaut ist, mit einer hohen Messgenauigkeit bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, d. h. durch einen Leistungsschalter, insbesondere Niederspannungsleistungsschalter, welcher mindestens einen Rogowski-Stromwandler zum Messen eines Stroms eines Leiters des Leistungsschalters umfasst, wobei der Rogowski-Stromwandler mindestens drei elektrisch in Reihe geschaltete und zu einem geschlossenen Vieleck angeordnete Teilspulen umfasst, wobei im Eckbereich des geschlossenen Vielecks jeweils zwei Teilspulen einen nicht von den Teilspulen eingenommenen Stoßbereich bilden, wobei mindestens einer der gebildeten Stoßbereiche einen ferromagnetischen Werkstoff zur Abschirmung des Stoßbereichs gegenüber magnetischen Störfeldern aufweist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 angegeben.
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Rogowski-Stromwandler aus linearen Teilspulen sind deutlich einfacher und kostengünstiger herzustellen, als Ringkern-Rogowski-Stromwandler. Der große Nachteil von Rogowski-Stromwandlern aus linearen (geraden) Teilspulen ist, dass im Bereich der Stoßstellen (Stoßbereiche) der linearen Teilspulen das vom Strom im betrachteten Leiter erzeugte magnetische Feld nicht vollständig erfasst und somit der Strom im Leiter nicht exakt gemessen werden kann. Durch das nicht erfasste magnetische Feld an den Stoßbereichen der Leiter ergibt sich des Weiteren eine deutlich größere Beeinflussung des Ausgangssignals (die Ausgangsspannung der Rogowskispule) durch magnetische Störfelder. Störfelder sind hierbei insbesondere magnetische Felder die nicht vom zu messenden Strom in der jeweiligen Hauptstrombahn (Leiter) des Leistungsschalters erzeugt werden. Eine Quelle und somit Ursache für eine derartiges Störfeld sind z. B. die Ströme in den benachbarten Polen des Leistungsschalters (Fremdpol- bzw. Fremdfeldbeeinflussung).
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Durch den ferromagnetischen Werkstoff wird der Stoßbereich (der Bereich um die Stoßstellen) vorzugsweise auf ein annähernd gleiches magnetisches Potential gebracht. Die magnetische Feldstärke (magnetisches H-Feld) bzw. die magnetische Spannung kann in diesem Bereich, der nicht von den Teilspulen des Rogowski-Stromwandlers erfasst wird, durch Einbringen des ferromagnetischen Werkstoffs deutlich reduziert und annähernd auf null gebracht werden.
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Jede Teilspule weist zwei Enden auf, welche vorzugsweise gegenüberliegend angeordnet sind. Das Ende wird vorzugsweise durch die Querseite der Teilspule gebildet, so dass jede Teilspule zwei Enden umfasst. Bei Betrachtung des geschlossenen Vielecks wird der Stoßbereich insbesondere durch die Enden der Teilspulen definiert. Hierbei grenzt jeweils ein Stoßbereich an zwei Enden zweier benachbarter Teilspulen. Der Stoßbereich ist somit vorzugsweise jeweils der Bereich, welcher bei Betrachtung einer Ecke des Vielecks durch die beiden Teilspulen offen gelassen wird. Durch zwei angrenzende Enden zweier benachbarter Teilspulen wird eine Stoßstelle und somit der Stoßbereich definiert, welcher vorzugsweise den ferromagnetischen Werkstoff umfasst.
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Vorzugsweise weisen alle Stoßbereiche einen ferromagnetischen Werkstoff auf, so dass eine Abschirmung an allen Stoßbereichen gegenüber magnetischen Störfeldern erfolgt. Der ferromagnetische Werkstoff füllt ferner vorzugsweise vollständig jeweils die Stoßbereiche aus, so dass eine vollständige Abschirmung des Stoßbereichs vor magnetischen Störfeldern vorliegt. Es ist ebenso denkbar, dass lediglich ein Teil des Stoßbereichs mit einem ferromagnetischen Werkstoff gefüllt ist, so dass lediglich ein Teil des Stoßbereichs vor magnetischen Störfeldern abgeschirmt ist. Der ferromagnetische Werkstoff bedeckt vorzugsweise zumindest Teilweise die Querseiten der angrenzenden Teilspulen.
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Ein großer Vorteil eines derartigen Stromwandlers besteht folglich darin, dass durch Einbringen eines ferromagnetischen Werkstoffs im Stoßbereich sich dort nur ein sehr geringes magnetisches H-Feld bzw. eine sehr geringe magnetische Spannung ausbilden kann. Das magnetische H-Feld des Leiters dessen Strom gemessen werden soll konzentriert sich fast vollständig auf den Bereich der Teilspulen und wird vom Rogowski-Stromwandler vollständig erfasst. Der Rogowski-Stromwandler kann somit für exakte Messzwecke und nicht nur für Schutzzwecke in einem Leistungsschalter verwendet werden.
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Eine Teilspule des Messsystems umfasst hierbei vorzugsweise eine gewickelte Spule auf einem Träger aus einem Kunststoff mit einer Permeabilität ähnlich Luft (μr = 1).
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Der Leistungsschalter kann hierbei je zu überwachende Phase (Leiter) einen derartigen Rogowski-Stromwandler aufweisen. Hierfür sind je zu überwachende Phase des Leistungsschalters Teilspulen des jeweiligen Rogowski-Stromwandlers um den entsprechenden zu überwachenden Leiter angeordnet, so dass je zu überwachenden Leiter der Strom dieses Leiters durch den entsprechenden Rogowski-Stromwandler ermittelt werden kann. Ein Leistungsschaler welcher beispielsweise drei zu überwachende Phasen (Leiter) aufweist umfasst somit vorzugsweise drei separate Rogowski-Stromwandler, welche jeweils mit ihren Teilspulen um den zu überwachenden Leiter angeordnet sind.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das geschlossene Vieleck eine Öffnung auf, durch welche der Leiter geführt ist.
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Die Öffnung ist hierbei vorzugsweise mittig angeordnet und der Leiter des Leistungsschalters (Primärstromkreis) befindet sich vorzugsweise im Zentrum des Vielecks. Die Teilspulen umgeben folglich den Leiter. Bei Stromfluss durch den Leiter wird in den Teilspulen eine Spannung induziert, die proportional zur zeitlichen Änderung des Stromes im Leiter ist. Die Teilspulen sind elektrisch in Reihe geschalten. Dadurch, dass die Bereiche um die Stoßstellen und somit die Stoßbereiche der Teilspulen durch einen ferromagnetischen Werkstoff abgeschirmt werden, kann der Strom des Leiters mit dem Rogowski-Stromwandler genau gemessen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strommesseinrichtung vier Teilspulen, die so angeordnet sind, dass sie eine geschlossene Form ergeben.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Form ein Quadrat oder ein Rechteck. Die vier Teilspulen sind folglich zu einem Quadrat oder einem Rechteck angeordnet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die jeweilige Teilspule linear. Es liegen folglich lineare (gerade) Teilspulen vor.
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Bei einer gedanklichen Verlängerung der vom Leiter abgewandten äußeren Längsseite und der zum Leiter zugewandten inneren Längsseite der jeweiligen Teilspule ergeben sich jeweils am Eckbereich des Vielecks Schnittbereiche zwischen den benachbarten Teilspulen. Der jeweilige Stoßbereich wird insbesondere durch diesen gebildeten Schnittbereich gebildet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet die Teilspule jeweils an ihrer Querseite ein Ende und weist somit jeweils zwei vorzugsweise gegenüberliegende Enden auf, wobei zwei einen Stoßbereich bildende Enden zweier Teilspulen jeweils eine Anschlussleitung aufweisen, so dass über die Anschlussleitungen ein Spannungsabgriff zur Ermittlung des Stroms des Leiters erfolgen kann, und jeweils die anderen einen Stoßbereich bildenden Enden der Teilspulen miteinander elektrisch verbunden sind.
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Es wird somit ein geschlossenes Messsystem durch die Teilspulen gebildet. Sofern das Messsystem (der Rogowski-Stromwandler) beispielsweise aus drei Teilspulen besteht, so ist eine Anschlussleitung mit dem ersten Spulenende der ersten Teilspule verbunden und das zweite Spulenende der ersten Teilspule ist mit dem ersten Spulenende der zweiten Teilspule verbunden. Das zweite Spulenende der zweiten Teilspule ist mit dem ersten Spulenende der dritten Spule verbunden. Es liegt somit eine Reihenschaltung der Wicklungen der einzelnen Teilspulen vor. Letztendlich weist die letzte Teilspule die zweite Anschlussleitung als „Ausgang” auf, so dass über die erste und zweite Anschlussleitung eine elektrische Verbindung über die einzelnen Wicklungen der Teilspulen vorliegt. Über einen Spannungsabgriff zwischen den Anschlussleitungen kann somit ein Rückschluss auf den Stromfluss eines durch die Teilspulen umkreisten Leiters erfolgen. Dieses Spannungssignal ist proportional zur zeitlichen Änderung des Stromflussses im Leiter. Durch eine nachgeschaltete elektronische Auslöseeinheit des Leistungsschalters kann letztendlich der Stromfluss mittels Integration der Rogowskiwandler-Ausgangsspannung ermittelt werden. Dadurch, dass die Teilspulen vorzugsweise an allen ihrer Enden und somit im Stoßstellenbereich eine Abschirmung aufweisen, kann die Stromermittlung exakter erfolgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Werkstoff derart dimensioniert, dass er mindestens 50% des maximalen radialen Durchmessers einer der angrenzenden Teilspulen aufweist.
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Hierbei ist der Durchmesser bzw. die Diagonale in Bezug zur Linearachse der Teilspule zu betrachten. Der ebenso zur Linearachse ausgerichtete Durchmesser bzw. die Diagonale des Werkstoffs, welcher zur Abschirmung eines Endes der Teilspule verwendet wird, liegt hierbei vorzugsweise bei mindestens 50% des maximalen radialen Durchmessers bzw. der maximalen Diagonale der angrenzenden Teilspule.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Werkstoff derart dimensioniert, dass ein Durchmesser des Werkstoffs größer gleich dem maximalen radialen Durchmesser einer der angrenzenden Teilspulen ist.
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Die Relation des Durchmessers des Werkstoffs bezieht sich hierbei immer auf den Durchmesser einer der angrenzenden Teilspulen. Sofern die Teilspulen und oder der Werkstoff rechteckig ausgebildet ist, so ist dessen Diagonale zu betrachten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet die Teilspule jeweils an ihrer Querseite ein Ende und weist somit jeweils zwei vorzugsweise gegenüberliegende Enden auf, wobei mindestens eines der Enden einer Teilspule teilweise von der angrenzenden Teilspule überdeckt wird.
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Das Ende einer Teilspule ist folglich neben einer Querseite einer angrenzenden Teilspule angeordnet. Bei einer Überdeckung wird vorzugsweise die Querseite einer Teilspule vollständig von der Längsseite der benachbarten Teilspule überdeckt. Eine offenbleibende Querseite der Teilspule wird hierbei vorzugsweise vollständig von der Abschirmung überdeckt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet die Teilspule jeweils an ihrer Querseite ein Ende und weist somit jeweils zwei vorzugsweise gegenüberliegende Enden auf, wobei die Teilspulen derart angeordnet sind, dass keine Überdeckung der angrenzenden Enden der Teilspulen durch die Teilspulen selbst vorliegt.
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Die Längsseite einer Teilspule ist folglich nicht neben einer Querseite der angrenzenden Teilspule angeordnet. Bei einer quadratischen Form weisen die Teilspule folglich jeweils die gleiche Länge hinsichtlich ihrer Längsseite auf.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Abschirmung der Stoßbereiche vor magnetischen Störfeldern durch den ferromagnetischen Werkstoff um ein Vielfaches besser als eine Abschirmung durch Luft.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der ferromagnetische Werkstoff aus Nickel-Eisen, aus Silizium-Eisen, ein hochpermeabler Stoff oder ein Ferrit.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der ferromagnetische Werkstoff aus einzelnen gestapelten Blechen aus Nickel-Eisen, aus Silizium-Eisen, einem hochpermeabler Stoff oder Ferrit aufgebaut. Durch die Blechung können Verluste durch Wirbelströme vermieden werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Leistungsschalter den Rogowski-Stromwandler zur Messung des Stroms in dem Leiter und einen Stromwandler mit Eisenkern zur Energieversorgung einer elektronischen Auslöseeinheit des Leistungsschalters.
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Der Leistungsschalter umfasst somit einen kombinierten Stromwandler (auch als Kombinationswandler bezeichnet). Der kombinierte Stromwandler besteht aus einem Stromwandler mit Eisenkern und dem Rogowski-Stromwandler. Der Stromwandler mit Eisenkern dient der Energieversorgung der elektronischen Auslöseeinheit. Der Rogowski-Stromwandler liefert als Ausgangssignal eine Spannung die proportional ist zur zeitlichen Änderung (Ableitung) des Stroms durch den Leiter den der Kombinationswandler umfasst. Durch analoge oder digitale Integration des Rogowski-Stromwandler Ausgangssignals in der elektronischen Auslöseeinheit des Leistungsschalters kann der Strom im Leiter aus dem Ausgangsignal des Rogowski-Stromwandlers ermittelt werden. Der Stromwandler mit Eisenkern kann beispielsweise ein Eisenkern-Stromwandler sein, welcher einen ringförmig aus einem Schnittbandkern oder einen rechteckförmig aus gestanzten Kernblechen umfassenden Eisenkern aufweist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist jeweils der Schnittbereich der Verlängerung der Achsen der Teilspulen den ferromagnetischen Werkstoff auf.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Leistungsschalter einen Öffnungsmechanismus zur Öffnung von elektrischen Kontakten des Leistungsschalters und somit zur Unterbrechung des Stromflusses im Leiter.
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Im Falle eines Überstroms oder Kurzschlussstroms wird von der elektronischen Auslöseeinheit durch Aktivierung eines Öffnungsmechanismusses über vorzugsweise einen Magnetaktor eine Öffnung von Kontakte eingeleitet, so dass der Stromfluss über den Leiter unterbrochen wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bedeckt der ferromagnetische Werkstoff vollständig die Querseite einer Teilspule.
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Im Folgenden werden die Erfindung und die Ausgestaltung der Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen
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1 einen schematischen Aufbau eines Rogowski-Stromwandlers aus geraden Teilspulen ohne Abschirmung der Stoßbereiche,
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2 einen schematischen Aufbau eines Rogowski-Stromwandlers aus geraden Teilspulen, wobei die Stoßbereiche der Teilspulen mit einem ferromagnetischen Werkstoff ausgefüllt sind,
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3 einen schematischen Aufbau einer alternativen Ausführungsform eines Rogowski-Stromwandlers, wobei die Stoßbereiche der Teilspulen mit einem ferromagnetischen Werkstoff ausgefüllt sind,
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4 einen schematischen Aufbau eines kombinierten Stromwandler bestehend aus einem Stromwandler mit Eisenkern und einem Rogowski-Stromwandler, und
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5 einen schematischen Aufbau eines Leistungsschalters, der einen kombinierten Stromwandler bestehend aus einem Stromwandler mit Eisenkern und einem Rogowski-Stromwandler umfasst.
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1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Rogowski-Stromwandlers aus geraden Teilspulen ohne Abschirmung der Stoßbereiche. Der Rogowski-Stromwandler umfasst vier Teilspulen 2, mit welchen ein Strom, der durch einen Leiter 1 eines Leistungsschalters fließt, ermittelt werden kann. Hierfür umfasst ein Leistungsschalter den Rogowski-Stromwandler. In 1 ist der Querschnitt eines Rogowski-Stromwandlers abgebildet.
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Bei dem Rogowski-Stromwandler sind die Teilspulen 2 miteinander elektrisch in Reihe verbunden. Die einzelnen Teilspulen 2 sind bis auf zwei Enden 4 der Teilspulen 2 miteinander durch eine elektrische Verbindung 7 miteinander elektrisch verbunden. Die übrigen zwei nicht miteinander verbundenen Enden 4 der Teilspulen 2 weisen jeweils eine Anschlussleitung 8 auf. Es liegt somit von einer Anschlussleitung 8 eine durchgehende elektrische Verbindung über die einzelnen Teilspulen 2 zur anderen Anschlussleitung 8 vor. Durch einen Spannungsabgriff zwischen den Anschlussleitungen 8 kann letztendlich eine Spannung von einer elektronischen Auswerteeinheit des Leistungsschalters erfasst werden, die proportional ist zur zeitlichen Änderung des Stromflusses durch den Leiter 1. Aus dieser Spannung kann die elektronische Auswerteeinheit den im Leiter 1 fließenden Strom mittels Integration ermitteln.
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Dadurch, dass die Enden 4 der jeweiligen Teilspulen 2 offen sind und lediglich über eine elektrische Verbindung 7 miteinander verbunden sind, wird ein Störfeld und insbesondere ein Magnetfeld im Bereich der Stoßbereiche der Teilspulen 2 nicht mit erfasst. Der durch den Leiter fließende Strom wird somit nicht exakt ermittelt. Zudem kann durch einen Leiter, welcher sich außerhalb dieser Anordnung befindet und stromdurchflossen ist, ein magnetisches Feld erzeugt werden, so dass die Strommessung über eine derartige Strommesseinrichtung verfälscht bzw. gestört wird. Eine exakte und fremdfeldfreie Messung des durch den Leiter 1 fließenden Stroms kann somit nicht gewährleistet werden. Der Stoßbereich ist insbesondere jeweils der nicht durch eine Teilspule 2 verdeckte Eckbereich des Rogowski-Stromwandlers.
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2 zeigt einen schematischen Aufbau eines Rogowski-Stromwandlers 3 aus geraden Teilspulen 2, wobei die Stoßbereiche der Teilspulen 2 mit einem ferromagnetischen Werkstoff 5 ausgefüllt sind. Dieser Rogowski-Stromwandler 3 weist im Vergleich zum Rogowski-Stromwandler aus 1 eine Abschirmung an den jeweiligen Stoßstellen der Enden 4 der Teilspulen 2 auf. Die nicht durch eine Teilspule 2 eingenommenen Eckbereiche des Rogowski-Stromwandlers bilden hierbei die Stoßbereiche, welche vorzugsweise vollständig mit einem ferromagnetischen Werkstoff 5 gefüllt sind. Die Abschirmung vor magnetischen Störfeldern wird durch den ferromagnetischen Werkstoff 5 gebildet. Dadurch, dass die Stoßbereiche der Teilspulen 2 einen ferromagnetischen Werkstoff 5 aufweisen, wird dieser Bereich auf ein annähernd konstantes magnetisches Potential gebracht. In diesem Bereich kann sich nur ein sehr geringes magnetisches Feld (magnetisches H-Feld) bzw. eine sehr geringe magnetische Spannung ausbilden.
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Der Rogowski-Stromwandler 3 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus vier Teilspulen 2, welche quadratisch angeordnet sind. Im Inneren der quadratischen Anordnung der Teilspulen 2 existiert eine Öffnung 6, durch welche ein Leiter 1 des Leistungsschalters geführt ist. Der Strom durch diesen Leiter 1 wird durch den Rogowski-Stromwandler 3 und eine nachfolgend angeordnete elektronische Auslöseeinheit des Leistungsschalters gemessen. Durch einen Spannungsabgriff an den Anschlussleitungen 8 kann letztendlich ein Rückschluss auf den durch den Leiter 1 fließenden Stroms gewonnen werden. Die Abschirmung an den Stoßbereichen der Teilspulen 2 erfolgt durch einen hochpermeablen ferromagnetischen Werkstoff 5, wie beispielsweise Nickel-Eisen, Silizium-Eisen oder Ferrit.
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Der ferromagnetische Werkstoff 5 ist hierbei derart dimensioniert, dass eine ausreichende Abschirmung des Bereichs um die Stoßstellen der Teilspulen 2 (des Stoßbereichs) bzw. des Rogowski-Stromwandlers 3 vor Magnetfeldern erfolgt.
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Somit wird nur das Magnetfeld innerhalb der Teilspulen 2 für die Strommessung durch den Rogowski-Stromwandler 3 berücksichtigt.
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Die Teilspulen 2 sind durch eine elektrische Verbindung 7 in Reihe miteinander verschaltet.
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Der Durchmesser bzw. die Diagonale 10 des Werkstoffs 5 weist hierbei den gleichen Durchmesser bzw. die gleiche Diagonale 9 der angrenzenden Teilspule 2 auf, so dass vorzugsweise die Querseite der Teilspule 2 vollständig von dem Werkstoff 5 bedeckt ist. Der Werkstoff 5 sollte zumindest derart dimensioniert sein, dass eine merkbare Abschirmung des Stoßbereichs der Teilspulen 2 vor Magnetfeldern und letztendlich eine Verbesserung des Messergebnisses des Rogowski-Stromwandlers 3 herbeigeführt wird.
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3 zeigt einen schematischen Aufbau einer alternativen Ausführungsform eines Rogowski-Stromwandlers 3, wobei die Stoßbereiche der Teilspulen 2 mit einem ferromagnetischen Werkstoff 5 ausgefüllt sind. Dieser Rogowski-Stromwandler 3 umfasst wiederum vier Teilspulen 2, welche in Reihe miteinander durch elektrische Verbindungen 7 verbunden sind. Über zwei Anschlussleitungen 8 kann letztendlich der im Leiter 1 fließende Strom ermittelt werden. Die Teilspulen 2 sind hierbei derart angeordnet, dass eine Überdeckung 11 eines Endes 4 einer Teilspule 2 von der angrenzenden Teilspule 2 vorliegt. Ein Ende 4 einer Teilspule 2 ragen somit in den Bereich der Querseite einer angrenzenden Teilspule 2 hinein. Der offengebliebene Bereich der Querseite der jeweiligen Teilspule 2 wird wiederum mit einem ferromagnetischen Werkstoff 5 ausgefüllt, so dass eine magnetische Abschirmung herbeigeführt wird. Die Teilspulen 2 sind durch eine elektrische Verbindung 7 in Reihe miteinander verschaltet.
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4 zeigt einen schematischen Aufbau eines kombinierten Stromwandlers bestehend aus einem Stromwandler mit Eisenkern 12 und einem Rogowski-Stromwandler. Dieser kombinierte Stromwandler umfasst einen Rogowski-Stromwandler nach 2 zur Messung des Stroms eines Leiters 1 des Leistungsschalters sowie einen Stromwandler mit Eisenkern 12 zur Versorgung einer elektronischen Auslöseeinheit des Leistungsschalters mit Energie. Der Stromwandler mit Eisenkern 12 besitzt einen Eisenkern 12 aus gestanzten Kernblechen vorzugsweise aus Siliziumeisen und eine Spule 13. Der Eisenkern 12 weist eine Öffnung auf, durch die ein Leiter 1 des Leistungsschalters ragt. Mit Hilfe des Stromwandlers mit Eisenkern 12 wird die elektronische Auslöseeinheit des Leistungsschalters mit Energie versorgt. Die Energie wird hierbei aus dem Strom, welcher durch den Leiter 1 fließt gewonnen.
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Da der Rogowski-Stromwandler an allen Enden der Teilspulen 2 einen ferromagnetischen Werkstoff 5 aufweist, kann eine Abschirmung im Stoßbereich vor Magnetfeldern erfolgen und somit ein verbessertes Messergebnis des Rogowski-Stromwandlers herbeigeführt werden. Der Stoßbereich ist folglich der von zwei benachbarten Teilspulen 2 offen gelassene Bereich um deren Stoßstelle. Insbesondere ist der, vorzugsweise vollständig von dem ferromagnetischen Werkstoff 5 gefüllte, Stoßbereich jeweils der Eckbereich des durch den Rogowski-Stromwandler gebildeten Vielecks, welcher nicht von einer Teilspule 2 eingenommen wird.
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Durch den Aufbau eines Kombinationswandlers eines Leistungsschalters mit einem derartigen Rogowski-Stromwandler und einem Eisenkern-Stromwandler kann ein kostengünstiger Leistungsschalter und insbesondere Kombinationswandler ermöglicht werden, dessen Rogowski-Stromwandler durch die Abschirmung eine verbesserte Messgenauigkeit aufweist. Auf diese Weise ist ein Einsatz des Kombinationswandlers des Leistungsschalters nicht nur für Schutz-, sondern auch für exakte Messzwecke möglich.
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5 zeigt einen schematischen Aufbau eines Leistungsschalters 14, welcher einen kombinierten Stromwandler aus 4 umfasst. Der Stromfluss des Leiters 1 des Leistungsschalters 14 wird hierbei über den Rogowski-Stromwandler ermittelt. Über den Stromwandler mit Eisenkern 12 wird eine elektronische Auslöseeinheit des Leistungsschalters 14 mit Energie versorgt. Im Falle eines Überstroms oder Kurzschlussstroms wird von der elektronischen Auslöseeinheit durch Aktivierung eines Öffnungsmechanismus über vorzugsweise einen Magnetaktor eine Öffnung von Kontakten eingeleitet, so dass der Stromfluss über den Leiter 1 unterbrochen wird.
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In den 2 bis 5 liegt eine vollständige Füllung des Stoßbereichs durch den ferromagnetischen Werkstoff 5 vor, so dass der mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnete schraffierte Bereich 5 ebenso zur Definition des Stoßbereichs herangezogen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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