DE102017120909A1

DE102017120909A1 - "Stromleitungssensor mit geteiltem Messkern"

Info

Publication number: DE102017120909A1
Application number: DE102017120909.3A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Dipl Ing H Horstmann GmbH
Current assignee: Dipl Ing H Horstmann GmbH
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromleitungssensor (1) zur induktiven Messung eines elektrischen Stroms in einer sich längs einer Stromleiterachse Z erstreckenden Stromleitung (2). Der Stromleitungssensor (1) weist einen zweigeteilten ringförmigen Messkern mit einem ersten halbringförmigen Teilkern (9a) und einem zweiten halbringförmigen Teilkern (9b) auf, wobei der Messkern in einem ringförmigen, den Messkern umschließenden Gehäuse angeordnet ist Das Gehäuse ist in eine erste halbringförmige Gehäusehälfte (3a) und eine zweite halbringförmige Gehäusehälfte (3b) unterteilt, wobei die beiden Gehäusehälften (3a, 3b) mittels eines Schwenkmechanismus schwenkbar um eine parallel zur Stromleiterachse Z verlaufende Schwenkachse miteinander verbunden sind. Der erste Teilkern (9a) ist in der ersten Gehäusehälfte (3a) und der zweite Teilkern (9b) in der zweiten Gehäusehälfte (3b) angeordnet, wobei die Gehäusehälften (3a, 3b) an ihren sich zugewandten Stirnseiten (12a, 12b) Öffnungen (13a, 13b) aufweisen. Die Teilkerne (9a, 9b) ragen mit ihren freien Enden durch die Öffnungen (13a, 13b), und mindestens ein Teilkern (9a) weist eine Messspule (17) auf. Weiterhin ist mindestens einer der Teilkerne (9a, 9b) in der ihn umschließenden Gehäusehälfte (3a, 3b) schwimmend gelagert angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromleitungssensor zur induktiven Messung eines elektrischen Stroms in einer sich längs einer Stromleiterachse Z erstreckenden Stromleitung, aufweisend einen zweigeteilten ringförmigen Messkern mit einem ersten halbringförmigen Teilkern und einem zweiten halbringförmigen Teilkern, wobei der Messkern in einem ringförmigen, den Messkern umschließenden Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse in eine erste halbringförmige Gehäusehälfte und eine zweite halbringförmige Gehäusehälfte unterteilt ist, wobei die beiden Gehäusehälften mittels eines Schwenkmechanismus schwenkbar um eine parallel zur Stromleiterachse Z verlaufende Schwenkachse miteinander verbunden sind, wobei der erste Teilkern in der ersten Gehäusehälfte und der zweite Teilkern in der zweiten Gehäusehälfte angeordnet ist, wobei die Gehäusehälften an ihren sich zugewandten Stirnseiten Öffnungen aufweisen, wobei die Teilkerne mit ihren freien Enden durch die Öffnungen ragen, und wobei mindestens ein Teilkern eine Messspule aufweist.
Derartige Stromleitungssensoren werden insbesondere bei Mittel- oder Hochspannungsnetzen verwendet mit Betriebsspannungen zwischen 10 kV und 1000 kV. Die Stromleitungssensoren werden zum Beispiel für Messinstrumente wie Kurzschluss- oder Erdschlussanzeiger verwendet, um Messsignale der Betriebsströme und der Betriebsspannungen des Versorgungsnetzes zu erzeugen und um eine Energieversorgung für das Messinstrument mittels Energie-Harvesting aus dem elektromagnetischen Feld des Stromleiters zu erzeugen.
Die Stromleitungssensoren werden in der Regel während des Betriebes des Mittel- oder Hochspannungsnetzes, d. h. unter Spannung, zum Beispiel auf einer Freileitung montiert. Dabei besteht die Problematik, dass bei der Montage ein Sicherheitsabstand zur Freileitung eingehalten werden muss. Dafür werden derartige Stromleitungssensoren mittels entsprechend langen Isolierstangen mit einer Länge von 2 m bis zu 20 m manuell von einem Techniker auf die Leitung gesetzt und mittels der Isolierstange befestigt. Durch die starke Hebelwirkung der Isolierstange wird die Montage durch das Gewicht des Stromleitungssensors erschwert. Zudem ist das Aufsetzen und Befestigen auf dem Stromleiter je nach Befestigungsmechanismus aufwändig und benötigt erhebliche manuelle Kräfte.
Da die Stromleitungssensoren insbesondere im Versorgungsnetz verteilt an den Freileitungen montiert werden und ein Austausch besonders kostenintensiv ist, müssen die Stromleitungssensoren trotz der extremen Witterungsbedingungen möglichst langlebig ausgebildet sein. Wenn ein Stromleitungssensor gewartet oder ausgetauscht wird, muss gewährleistet sein, dass er sich relativ leicht mittels der Isolierstange lösen lässt.
Soll zudem für den Betrieb der Messinstrumente auch Energie mittels Energie-Harvesting aus dem Spannungsnetz zur Verfügung gestellt werden, so ist ein möglichst effizienter Magnetkreis erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Stromleitungssensor zu schaffen, der möglichst einfach auf dem Stromleiter befestigbar und lösbar ist, möglichst langlebig ist und einen Magnetkreis mit einer hohen Effizienz zur Verfügung stellt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass mindestens einer der Teilkerne in der ihn umschließenden Gehäusehälfte schwimmend gelagert angeordnet ist, kann sich der Teilkern möglichst genau an die Lage und Ausrichtung des gegenüberliegenden Teilkerns ausrichten. Dies vermeidet eine Verkippung der beiden Teilkerne zueinander und eine Luftspaltbildung zwischen den aneinanderliegenden Stirnflächen der Teilkerne. Dadurch werden magnetische Verluste an den Trennstellen des Messkerns reduziert.
Insbesondere wird der schwimmend gelagerte Teilkern mittels eines in der ihn umschließenden Gehäusehälfte angeordneten Federmittels in Richtung des gegenüberliegenden Teilkerns gedrückt. Vorzugsweise ist das Federmittel als ein Drahtbiegeteil ausgebildet. Vorteilhafterweise ist das Federmittel mittels in der Gehäusehälfte angeformten Klemmansätzen in der Gehäusehälfte formschlüssig oder kraftschlüssig befestigt. Das Federmittel verbessert die Ausrichtung des schwimmend gelagerten Teilkerns und ermöglicht eine Dämpfung des Auftreffens der Stirnflächen der beiden Teilkerne bei der Schließbewegung der beiden Gehäusehälften. Die Ausgestaltung als Drahtbiegeteil und die Befestigung mittels angeformten Klemmansätzen ermöglicht eine robuste und einfach montierbare Lösung.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wirkt das Federmittel mit seiner Federkraft auf den Scheitelpunkt des schwimmend gelagerten Teilkerns. Insbesondere ist der maximale Bewegungsweg des schwimmend gelagerten Teilkerns durch in der den Teilkern umschließenden Gehäusehälfte angeformte Führungsansätze und/oder die Klemmansätze begrenzt. Dabei ist es vorteilhaft wenn die Führungsansätze und/oder die Klemmansätze derart ausgestaltet sind, dass das Federmittel in einer maximal aus den Öffnungen herausragenden Stellung des Teilkerns eine Vorspannung auf den Teilkern erzeugt. Dadurch wird die Ausrichtung des Teilkerns optimiert und ein Herausrutschen eines Endbereiches des schwimmend gelagerten Teilkerns aus einer Öffnung der Gehäusehälfte verhindert. Zudem ist das Federmittel dadurch immer in der Gehäusehälfte festgehalten und kann somit nicht verrutschen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Radius der inneren Umfangswandung einer Gehäusehälfte kleiner ausgebildet als der Radius der inneren Umfangswandung der anderen Gehäusehälfte. Dies bildet einen asymmetrischen Aufnahmeraum für den Stromleiter im Innern des Stromleitungssensors, wobei einerseits in der Gehäusehälfte mit dem kleineren Innenradius der nötige Bauraum zur Anordnung einer Spulenwicklung ermöglicht wird, und andererseits bei der anderen Gehäusehälfte mit dem größeren Innenradius ein möglichst kleiner Abstand des Stromleiters zum Teilkern ermöglicht wird.
Vorzugsweise weist die Gehäusehälfte mit dem kleineren Innenradius eine Aufnahmeschale am inneren Rand der Stirnseite der Gehäuseschale als angeformte Verlängerung der inneren Umfangswandung auf. Insbesondere weist die Aufnahmeschale eine Krümmung auf, die an den Innenradius der gegenüberliegenden Gehäusehälfte derart angepasst ist, dass sie parallel zur inneren Umfangswandung der gegenüberliegenden Gehäusehälfte verläuft und sich in der Schließstellung von außen an die innere Umfangswandung der gegenüberliegenden Gehäusehälfte anlegt. Die Aufnahmeschale schützt die Stirnwände der Teilkerne gegen Verschmutzungen beim Einführen des Stromleiters in den Stromleitungssensor.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind am Rand der Öffnungen der Gehäusehälften und/oder am Außenumfang der Endbereiche der Teilkerne elastische Dichtungsmittel angeordnet. Dies verhindert ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in die Gehäusehälften und schützt die Teilkerne vor Korrosion.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung und den abhängigen Unteransprüchen.
Es zeigen:

1 eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Stromleitungssensors,
2a eine dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromleitungssensors in einer geöffneten Stellung der Gehäusehälften ohne eingesetzte Gehäusekappen,
2b eine dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromleitungssensors in einer zusammengedrückten Stellung der Gehäusehälften ohne eingesetzte Gehäusekappen,
3 ein Schnitt senkrecht zur Leiterachse durch einen erfindungsgemäßen Stromleitungssensor in der zusammengedrückten Stellung der Gehäusehälften mit eingesetztem Stromleiter,
4 eine Vergrößerung einer dreidimensionalen Ansicht der zweiten Gehäusehälfte eines erfindungsgemäßen Stromleitungssensors mit eingesetztem Federmittel und ohne eingesetzten zweiten Teilkern,

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.
Zu der anschließenden Beschreibung wird beansprucht, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr ist jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels von Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung.
1 zeigt eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Stromleitungssensors 1. Der Stromleitungssensor 1 weist ein ringförmiges zweigeteiltes Gehäuse auf, in dem ein aus einem ferromagnetischen Material ausgebildeter ringförmiger zweigeteilter Messkern angeordnet ist. Der Messkern bildet einen Magnetkreis zur induktiven Messung eines Stroms, der durch einen Stromleiter 2 (nur in 3 dargestellt), insbesondere durch eine Freileitung eines Hoch- oder Mittelspannungsnetzes fließt. Dabei haben die durch den Stromleiter fließenden Ströme eine Größenordnung im Normalfall zwischen 1 A und 630 A und im Fehlerfall bis 25 kA.
Das Gehäuse besteht insbesondere aus einer ersten, insbesondere halbringförmigen Gehäusehälfte 3a und einer zweiten, insbesondere halbringförmigen Gehäusehälfte 3b. Die jeweilige Gehäusehälfte 3a, 3b ist jeweils insbesondere zweiteilig ausgebildet und vorzugsweise aus einer ersten beziehungsweise zweiten Gehäuseschale 5a, 5b und einer auf einer offenen Seite der jeweiligen Gehäuseschale 5a, 5b auf- oder einsetzbaren Gehäusekappe 7 ausgebildet (in 1 ist nur eine Gehäusekappe 7 für die zweite Gehäuseschale 5b der zweiten Gehäusehälfte 3b dargestellt).
Der Messkern wird aus einem ersten, insbesondere halbringförmigen Teilkern 9a und einem zweiten, insbesondere halbringförmigen Teilkern 9b gebildet. Dabei ist der erste Teilkern 9a in der ersten Gehäusehälfte 3a und der zweite Teilkern 9b in der zweiten Gehäusehälfte 3b angeordnet. Die Gehäusehälften 3a, 3b umschließen den jeweiligen Teilkern 9a, 9b insbesondere schmutz- und feuchtigkeitsdicht umfangsgemäß. Die Gehäusehälften 3a, 3b sind vorteilhafterweise über einen Schwenkmechanismus miteinander zwischen einer Schließstellung und einem geöffneten Zustand schwenkbar verbunden. Dabei bilden die Gehäusehälften 3a, 3b in der Schließstellung einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Stromleiters 2.
Damit ein vollständiger Magnetkreis durch die beiden Teilkerne 9a, 9b gebildet werden kann, liegen in der Schließstellung die sich gegenüberliegenden Stirnseiten 11a, 11b der jeweiligen Teilkerne 9a, 9b aneinander an. Die Gehäusehälften 3a, 3b weisen an ihren sich gegenüberliegenden Stirnseiten 12a, 12b Öffnungen 13a, 13b auf, durch die der in der jeweiligen Gehäusehälfte 3a, 3b angeordnete Teilkern 9a, 9b mit seinen Endbereichen hindurchragt, so dass die Stirnseiten 11a, 11b der Teilkerne 9a, 9b aus den Stirnseiten 12a, 12b der Gehäusehälften 3a, 3b herausragen. Dabei sind die Teilkerne 9a, 9b derart in den Gehäusehälften 3a, 3b angeordnet, dass ihre Stirnseiten 11a, 11b in der Schließstellung aneinander anliegen und im geöffneten Zustand voneinander beabstandet sind.
Der Schwenkmechanismus der Gehäusehälften 3a, 3b ist insbesondere als ein Scharnier ausgebildet, das am äußeren Außenumfang des Gehäuses angeordnet ist und dessen Drehachse parallel zur Stromleiterachse Z verläuft. Dazu weisen die Gehäusehälften 3a, 3b an ihrem Außenumfang jeweils am Rand einer Stirnseite 12a, 12b der Gehäusehälften 3a, 3b vorzugsweise angeformte Scharnierbuchsen 14a, 14b auf, in die ein Scharnierstift 15 eingesetzt ist.
Um den Messkern, vorzugsweise um einen der Teilkerne 9a, 9b, ist eine Messspule 17 gewickelt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Messspule 17 um den ersten Teilkern 9a gewickelt (siehe insbesondere 3). Der Teilkern 9a ist zusammen mit der Messspule 17 vorteilhafterweise mit einer nicht dargestellten Umhüllung umgossen, wobei die Stirnseiten 11a des ersten Teilkerns 9a frei von der Umhüllung gehalten sind, so dass sie mit den Stirnseiten 11b des zweiten Teilkerns 9b in direkten Kontakt treten können.
2a und 2b zeigen eine dreidimensionale Ansicht des zusammengesetzten Stromleitungssensors 1, wobei die Gehäusekappen 7 der Gehäusehälften 3a, 3b nicht in die Gehäuseschalen 5a, 5b eingesetzt sind, so dass man die eingesetzten Teilkerne 9a, 9b sehen kann. 2a zeigt den Stromleitungssensor 1 geöffnet. Auf der dem Schwenkmechanismus gegenüberliegenden Seite des Gehäuses ist im geöffneten Zustand zwischen den Stirnseiten 12a, 12b der Gehäusehälften 3a, 3b beziehungsweise zwischen den Stirnseiten 11a, 11b der Teilkerne 9a, 9b ein Spalt 21 ausgebildet. Der Stromleitungssensor 1 ist derart ausgebildet, dass der Spalt 21 breit genug ist, um einen Stromleiter 2 hindurch zu führen und ihn in dem Innern des Gehäuses beziehungsweise des Messkerns anzuordnen.
Erfindungsgemäß ist mindestens einer der beiden Teilkerne 9a, 9b schwimmend in der ihn umhüllenden Gehäusehälfte 3a, 3b gelagert. Vorteilhafterweise ist die schwimmende Lagerung derart ausgebildet, dass sie eine translatorische Verschiebung des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b in x-Richtung und y-Richtung in einer Ebene senkrecht zu der Stromleiterachse Z ermöglicht. Vorzugsweise ermöglicht die schwimmende Lagerung zusätzlich eine rotatorische Verschiebung des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b um den Ringmittelpunkt des Messkerns in der Gehäusehälfte 9b.
Insbesondere kann sich der schwimmend gelagerte Teilkern 9b senkrecht zur Stromleiterachse Z in der ihn umhüllenden Gehäusehälfte 3b verschieben, wobei sich die beiden Endbereiche des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b durch die Öffnung 13b der ihn umhüllenden Gehäusehälfte 3b bewegen. Die Öffnung 13b, durch die der schwimmend gelagerte Teilkern 9b hindurchragt, ist bezüglich ihrer Form und Maße derart an den Querschnitt des Teilkerns 9b angepasst, dass der Teilkern 9b für alle von der schwimmenden Lagerung ermöglichten Freiheitsgrade durch die Öffnung 13b verschiebbar ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der erste Teilkern 9a formschlüssig fixiert in der ersten Gehäusehälfte 3a angeordnet, es wäre jedoch auch möglich, beide Teilkerne 9a, 9b schwimmend zu lagern.
Besonders bevorzugt ist der schwimmend gelagerte Teilkern 9b über ein Federmittel 23 mit einer Federkraft beaufschlagt. Vorteilhafterweise ist das Federmittel 23 derart angeordnet, dass die Federkraft auf den Scheitelpunkt des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b senkrecht zur Stromleiterachse Z und in Richtung des gegenüberliegenden Teilkerns 9a wirkt.
Die schwimmende Lagerung des Teilkerns 9b erfolgt vorzugsweise über mehrere an der Innenwand der den Teilkern 9b umschließenden Gehäusehälfte 3b angeordnete Führungsansätze 25, die die Bewegung des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b in der Gehäusehälfte 3a, 3b begrenzen und/oder führen. Insbesondere wird die schwimmende Lagerung durch die Ränder der Öffnung 13b der Gehäuseschale 5b begrenzt. Insbesondere sind mindestens zwei Führungsansätze 25 am Innenradius der Gehäusehälfte 3b und mindestens zwei Führungsansätze 25 am Außenradius der Gehäusehälfte 3b angeordnet.
Wie insbesondere in 1, 3 und 4 zu sehen, ist das Federmittel 23 vorzugsweise als ein Drahtbiegeteil ausgebildet, das zwischen der äußeren Umfangswandung der Gehäusehälfte 3b und der äußeren Umfangsfläche des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Federmittel 23 zwischen mehreren in der Gehäusehälfte 3b angeformten Klemmansätzen 27 formschlüssig gehalten. Die Klemmansätze 27 können vorteilhafterweise auch derart ausgestaltet sein, dass sie die Bewegung des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b in der Gehäusehälfte 3a, 3b begrenzen und/oder führen.
Dabei ist es vorteilhaft wenn die Führungsansätze 25 und/oder die Klemmansätze 27 derart ausgestaltet sind, dass das Federmittel 23 in einer maximal aus den Öffnungen herausragenden Stellung des Teilkerns 9b eine Vorspannung auf den Teilkern 9b erzeugt.
Vorteilhafterweise weist der Schwenkmechanismus des Stromleitungssensors 1 nicht dargestellte Federmittel auf, die derart ausgebildet sind, dass sie die beiden Gehäusehälften 3a, 3b in der Schließstellung mit einer Schließkraft halten und die beiden Teilkerne 9a, 9b an ihren Stirnseiten 11a, 11b gegeneinander drücken. Dabei sind die Federmittel des Schwenkmechanismus derart ausgebildet, dass ihre Schließkraft größer ist als die Federkraft des auf den schwimmend gelagerten Teilkern 9b wirkenden Federmittels.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Gehäusehälfte 3a, 3b am inneren Rand der Öffnungen 13a, 13b und/oder am Außenumfang der Teilkerne 9a, 9b elastische Dichtungsmittel angeordnet, die ein Eintreten von Schmutz und Feuchtigkeit durch einen Spalt zwischen den Rändern der Öffnungen 13a, 13b der Gehäuseschalen 5a, 5b und dem Außenumfang der Teilkerne 9a, 9b verhindern.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Radius der inneren Umfangswandung einer Gehäusehälfte 3a, 3b kleiner ausgebildet als der Radius der inneren Umfangswandung der anderen Gehäusehälfte 3a, 3b. Insbesondere weist die Gehäusehälfte 3a, 3b mit dem kleineren Innenradius eine Aufnahmeschale 29 am inneren Rand der Stirnseite 12a, 12b der Gehäuseschale 5a, 5b als angeformte Verlängerung der inneren Umfangswandung auf. In der dargestellten Ausführungsform ist der Innenradius der ersten Gehäusehälfte 3a kleiner ausgebildet, wobei die Aufnahmeschale 29 am inneren Rand der Stirnseite 12a der ersten Gehäuseschale 5a angeordnet ist.
Die Aufnahmeschale 29 weist eine Krümmung auf, die an den Innenradius der gegenüberliegenden Gehäuseschale 5b derart angepasst ist, dass sie parallel zur inneren Umfangswandung der gegenüberliegenden Gehäusehälfte 3b verläuft und sich in der Schließstellung an die Innenwand der gegenüberliegenden Gehäusehälfte 3b anlegt. Die Aufnahmeschale 29 verhindert ein Eintreten des Stromleiters 2 oder Verschmutzungen zwischen die beiden Gehäusehälften 3a, 3b auf der Seite des Schwenkmechanismus und richtet den Stromleitungssensor 1 auf dem Stromleiter 2 aus.
Insbesondere weist der Stromleitungssensor 1 an seinen Seiten entlang der Stromleiterachse Z hinter und/oder vor den Gehäusehälften 3a, 3b einen nicht dargestellten Haltemechanismus auf, der über Schnappmittel verfügt, die einen in den Stromleitungssensor 1 eingeführten Stromleiter 2 in Richtung des Schwenkmechanismus der Gehäusehälften 3a, 3b, vorzugsweise in die Aufnahmeschale 29, drücken.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Stromleitungssensor 1 an seinem Außenumfang an der dem Schwenkmechanismus der Gehäusehälften 3a, 3b gegenüberliegenden Seite einen Fanghaken 31 und einen Fangansatz 33 auf. Der Fanghaken 31 dient zum Einfangen des Stromleiters 2 während der Montage des Stromleitungssensors 1 auf dem Stromleiter 2. Vorzugsweise ist der Fanghaken 31 an einem stirnseitigen Endbereich einer Gehäusehälfte 3a, 3b angeordnet. Der Fangansatz 33 ist insbesondere an einem stirnseitigen Endbereich der anderen Gehäusehälfte 3a, 3b angeordnet. Der Fangansatz 33 ist derart ausgebildet, dass ein in dem Fanghaken 31 positionierter Stromleiter 1, der gegen den Fangansatz 33 gedrückt wird, die beiden Gehäusehälften 3a, 3b gegen die Schließkraft der Federmittel des Schwenkmechanismus auseinanderdrückt und öffnet, so dass der Spalt 21 gebildet wird. Vorzugsweise bilden die sich gegenüberliegenden Seiten des Fanghakens 31 und des Fangansatzes 33 einen sich verjüngenden, insbesondere V-förmigen, Einführspalt 35. Dadurch werden beim Drücken des Stromleiters 2 in den Einführspalt 35 die Gehäusehälften 3a, 3b geöffnet, so dass der Stromleiter 2 durch den Spalt 21 in den Aufnahmeraum des Stromleitungssensors 1 eingeführt werden kann (siehe insbesondere 2a, 2b, 3).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an den den Spalt 21 im geöffneten Zustand begrenzenden Stirnseiten 12a, 12b der Gehäusehälften 3a, 3b mindestens ein Schutzmittel 37 ausgebildet, das eine Berührung der Stirnflächen 11a, 11b der Teilkerne 9a, 9b durch den Stromleiter 2 beim Einführen des Stromleiters 2 in den Aufnahmeraum des Stromleitungssensors 1 verhindert. Die Schutzmittel 37 vermeiden eine Verschmutzung und/oder eine Beschädigung der Stirnseiten 11a, 11b der Teilkerne 9a, 9b. Die Schutzmittel 37 sind insbesondere als an die Gehäusehälften 3a, 3b angeformte Ansätze oder Schalen ausgebildet (siehe insbesondere 2a). Vorteilhafterweise sind die Schutzmittel derart ausgebildet, dass sie mit den Außenflächen des Fanghakens 31 und/oder des Fangansatzes 33 bündig abschließen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Innenwände der Gehäusehälften 3a, 3b im Bereich der den Spalt 21 im geöffneten Zustand begrenzenden Stirnseiten 12a, 12b der Gehäusehälften 3a, 3b derart geformt, dass sie einen Ausführspalt 39 bilden. Insbesondere verlaufen die Innenwände im Bereich des Ausführspalts 39 V-Förmig zueinander. Dadurch werden beim Drücken des Stromleiters 2 in den Ausführspalt 39 die Gehäusehälften 3a, 3b geöffnet, so dass der Stromleiter 2 durch den Spalt 21 aus dem Aufnahmeraum des Stromleitungssensors 1 herausgeführt werden kann (siehe insbesondere 2a, 2b, 3).
Im Folgenden wird die Montage des erfindungsgemäßen Stromleitungssensors 1 auf einer Stromleitung beispielhaft beschrieben.
Zum Montieren des Stromleitungssensors 1 auf die Stromleitung 2 wird der Stromleitungssensor 1 über Verbindungsmittel 41 mit einer nicht dargestellten Isolierstange verbunden. Anschließend wird der Stromleitungssensor 1 mittels der Isolierstange zu dem Stromleiter 2 bewegt. Dabei wird der Stromleitungssensor 1 derart an den Stromleiter 2 angelegt, dass der Stromleiter 2 in dem Fanghaken 31 beziehungsweise zwischen dem Fanghaken 31 und dem Fangansatz 33 positioniert ist. Der Stromleitungssensor 1 wird in Richtung des Stromleiters 2 gedrückt, so dass der Stromleiter 2 in den Einführspalt 35 eingedrückt wird und die beiden Gehäusehälften 3a, 3b gegen die Schließkraft der Federmittel des Schwenkmechanismus auseinanderdrückt und geöffnet werden. Der Stromleitungssensor 1 wird weiter auf den Stromleiter 2 gedrückt und der Stromleiter 2 durch den Spalt 21 zwischen den Gehäusehälften 3a, 3b in den Aufnahmeraum bewegt.
Im geöffneten Zustand drückt die Federkraft der Federmittel 23 des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b die Endbereiche des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b in Richtung der inneren Umfangswandung der Gehäuseschale 5b und durch die Öffnung 13b der Gehäusehälfte 3b, so dass die Stirnseiten 11b des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b gegenüber den Stirnseiten 12b der Gehäusehälfte 3b nach außen hervorstehen. Die Bewegung der Endbereiche des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b wird durch ein Anschlagen der inneren Umfangswandung des Teilkerns 9b an einem der Führungsansätze 25 oder der inneren Umfangswandung der Gehäuseschale 5b begrenzt. Dabei wird insbesondere die Stirnseite 11b des Teilkerns 9b durch die Schutzmittel 37 an der Gehäusehälfte 3b vor Beschädigungen und Verschmutzungen durch den vorbeigeführten Stromleiter 2 geschützt.
Vorteilhafterweise werden dabei die nicht dargestellten Schnappmittel des Haltemechanismus ausgelöst, die den Stromleiter 2 in Richtung des Schwenkmechanismus der Gehäusehälften 3a, 3b, vorzugsweise in die Aufnahmeschale 29, drücken.
Die nicht dargestellten Federmittel des Schwenkmechanismus des Stromleitungssensors 1 bewegen die Gehäusehälften 3a, 3b zurück in die Schließstellung. Dabei werden die Stirnseiten 11a des fixierten Teilkerns 9a auf die Stirnseiten 11b des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b gedrückt. Die Federkraft der Federmittel 23 des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b wirkt der Schließkraft der Federmittel des Schwenkmechanismus zumindest teilweise entgegen. Durch die Freiheitsgrade der schwimmenden Lagerung des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b in der Gehäusehälfte 3b passt sich die Lage der Stirnseiten 11a des schwimmend gelagerten Teilkerns 9b an die Ausrichtung der Stirnseiten 11b des fixierten Teilkerns 9a optimal an, so dass insbesondere eine Verkippung oder ein Luftspalt zwischen den Stirnflächen 11a, 11b der Teilkerne 9a, 9b verhindert wird, und die Stirnseiten 11a, 11b der Teilkerne 9a, 9b möglichst ideal parallel zueinander ausgerichtet sind und spaltfrei aneinander anliegen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sind. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen beziehungsweise durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Stromleitungssensor
2: Stromleiter
3a, 3b: Gehäusehälfte
5a, 5b: Gehäuseschale
7: Gehäusekappe
9a, 9b: Teilkern
11a, 11b: Stirnseiten Teilkern
12a, 12b: Stirnseiten Gehäusehälfte
13a, 13b: Öffnungen
14a, 14b: Scharnierbuchse
15: Scharnierstift
17: Messspule
21: Spalt
23: Federmittel
25: Führungsansätze
27: Klemmansätze
29: Aufnahmeschale
31: Fanghaken
33: Fangansatz
35: Einführspalt
37: Schutzmittel
39: Ausführspalt
41: Verbindungsmittel
Z: Stromleiterachse

Claims

Stromleitungssensor (1) zur induktiven Messung eines elektrischen Stroms in einer sich längs einer Stromleiterachse Z erstreckenden Stromleitung (2), aufweisend einen zweigeteilten ringförmigen Messkern mit einem ersten halbringförmigen Teilkern (9a) und einem zweiten halbringförmigen Teilkern (9b), wobei der Messkern in einem ringförmigen, den Messkern umschließenden Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse in eine erste halbringförmige Gehäusehälfte (3a) und eine zweite halbringförmige Gehäusehälfte (3b) unterteilt ist, wobei die beiden Gehäusehälften (3a, 3b) mittels eines Schwenkmechanismus schwenkbar um eine parallel zur Stromleiterachse (Z) verlaufende Schwenkachse miteinander verbunden sind, wobei der erste Teilkern (9a) in der ersten Gehäusehälfte (3a) und der zweite Teilkern (9b) in der zweiten Gehäusehälfte (3b) angeordnet ist, wobei die Gehäusehälften (3a, 3b) an ihren sich zugewandten Stirnseiten (12a, 12b) Öffnungen (13a, 13b) aufweisen, wobei die Teilkerne (9a, 9b) mit ihren freien Enden durch die Öffnungen (13a, 13b) ragen, und wobei mindestens ein Teilkern (9a) eine Messspule (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Teilkerne (9a, 9b) in der ihn umschließenden Gehäusehälfte (3a, 3b) schwimmend gelagert angeordnet ist.
Stromleitungssensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmend gelagerte Teilkern (9a, 9b) mittels eines in der ihn umschließenden Gehäusehälfte (3a, 3b) angeordneten Federmittels (23) in Richtung des gegenüberliegenden Teilkerns (9a, 9b) gedrückt wird.
Stromleitungssensor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (23) als ein Drahtbiegeteil ausgebildet ist.
Stromleitungssensor (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (23) mittels in der Gehäusehälfte (3a, 3b) angeformten Klemmansätzen (27) in der Gehäusehälfte (3a, 3b) formschlüssig befestigt ist.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (23) mit seiner Federkraft auf den Scheitelpunkt des schwimmend gelagerten Teilkerns (9a, 9b) wirkt.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Bewegungsweg des schwimmend gelagerten Teilkerns (9a, 9b) durch in der den Teilkern (9a, 9b) umschließenden Gehäusehälfte (3a, 3b) angeformte Führungsansätze (25) begrenzt ist.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius einer inneren Umfangswandung einer Gehäusehälfte (3a, 3b) kleiner ausgebildet ist als der Radius einer inneren Umfangswandung der anderen Gehäusehälfte (3a, 3b).
Stromleitungssensor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehälfte (3a, 3b) mit dem kleineren Innenradius eine Aufnahmeschale (29) am inneren Rand der Stirnseite (12a, 12b) der Gehäuseschale (5a, 5b) als angeformte Verlängerung der inneren Umfangswandung aufweist.
Stromleitungssensor (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeschale (29) eine Krümmung aufweist, die an den Innenradius der gegenüberliegenden Gehäusehälfte (3a, 3b) derart angepasst ist, dass sie parallel zur inneren Umfangswandung der gegenüberliegenden Gehäusehälfte (3a, 3b) verläuft und sich in der Schließstellung von außen an die innere Umfangswandung der gegenüberliegenden Gehäusehälfte (3a, 3b) anlegt.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Rand der Öffnungen (13a, 13b) der Gehäusehälften (3a, 3b) und/oder am Außenumfang der Endbereiche der Teilkerne (9a, 9b) elastische Dichtungsmittel angeordnet sind.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmechanismus des Stromleitungssensors 1 Federmittel aufweist, die derart ausgebildet sind, dass sie die beiden Gehäusehälften (3a, 3b) in der Schließstellung mit einer Schließkraft halten und die beiden Teilkerne (9a, 9b) an ihren Stirnseiten (11a, 11b) gegeneinander drücken.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Stromleiterachse (Z) hinter und/oder vor den Gehäusehälften (3a, 3b) an den Seiten ein Haltemechanismus angeordnet ist, der über Schnappmittel verfügt, die einen in den Stromleitungssensor (1) eingeführten Stromleiter (2) in Richtung des Schwenkmechanismus der Gehäusehälften (3a, 3b) bewegen.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang der Gehäusehälften (3a, 3b) an der dem Schwenkmechanismus der Gehäusehälften (3a, 3b) gegenüberliegenden Seite ein Fanghaken (31) und/oder ein Fangansatz (33) angeordnet ist.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den den Spalt (21) im geöffneten Zustand begrenzenden Stirnseiten (12a, 12b) der Gehäusehälften (3a, 3b) mindestens ein Schutzmittel 37 ausgebildet ist.
Stromleitungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände der Gehäusehälften (3a, 3b) im Bereich der den Spalt (21) im geöffneten Zustand begrenzenden Stirnseiten (12a, 12b) der Gehäusehälften (3a, 3b) derart geformt sind, dass sie einen Ausführspalt (39) für den Stromleiter (2) bilden.