DE102018107144B3

DE102018107144B3 - Messeinrichtung zur Strommessung

Info

Publication number: DE102018107144B3
Application number: DE102018107144.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Rudolph; Kerstin Roessel; Franz-Joseph Schmueckle
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2038-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Stromstärke eines in einem Strompfad fließenden Stroms. Die Messeinrichtung besteht aus einer mittels Anschlusselementen in den Strompfad einzufügenden Leiteranordnung (1) und einem mit der Leiteranordnung (1) gekoppelten Messmittel (10, 11), wobei die Leiteranordnung (1) zwischen den Anschlusselementen aus einer Mehrzahl zueinander parallel angeordneter Leiter (2- 2, 3- 3) besteht, auf welche sich der Strom aufteilt. Die Leiter (2- 2, 3- 3) sind mit den Anschlusselementen der Leiteranordnung (1) elektrisch so verbunden, dass zumindest bezüglich einer Richtungsebene (14, 15) ihre zueinander benachbarten Leiter (2- 2, 3- 3) vom Strom jeweils in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden. Die Stromstärke des im Strompfad fließenden Gesamtstroms ist aus dem einen der Leiter (2- 2, 3- 3) durchfließenden, mit dem Messmittel (10, 11) gemessenen Teilstrom mittels der bekannten Anzahl der die Leiteranordnung (1) ausbildenden Leiter (2- 2, 3- 3) bestimmbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Stromstärke eines in einem Strompfad fließenden Stroms, welcher in dem Strompfad elektrisch leitende Elemente, wie beispielsweise Leiter einer Einrichtung des Stromversorgungsnetzes oder Kontakte eines oder mehrerer Schaltelemente durchfließt. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Messeinrichtung, welche eine zeitgenaue Bestimmung der Stromstärke sehr hoher, in einem solchen Strompfad fließender Ströme ermöglicht. Insoweit kann auch von einer Messeinrichtung zur Messung von Starkströmen und hierbei insbesondere zur Messung von Starkströmen an dynamischen, das heißt nichtstatischen elektrischen Verhältnissen unterworfenen Elementen gesprochen werden.
Allerdings existiert für den Begriff Starkstrom keine einheitlich verwendete technische Definition, wobei zum anderen die Verwendbarkeit der nachfolgend beschriebenen Messeinrichtung nicht auf hohe Ströme beschränkt ist. Demnach ist die Messeinrichtung grundsätzlich auch zur Messung kleinerer als Gleichstrom in Erscheinung tretender Ströme verwendbar. Es ist letztlich lediglich eine Frage des insoweit sinnvollen Aufwandes, ob die Messeinrichtung im Einzelfall auch hierfür eingesetzt wird.
Besonders zur Geltung kommen jedenfalls die Vorzüge der hier beschriebenen und beanspruchten Messeinrichtung im Zusammenhang mit der Messung hoher, üblicherweise als Starkstrom bezeichneter Ströme, die zudem gegebenenfalls auch nicht als Gleichstrom in Erscheinung treten. Bei den mittels der Messeinrichtung zu messenden Strömen kann es sich also auch um hochfrequente Wechselströme oder, im Zusammenhang mit Schaltvorgängen, um sehr kurzzeitig auftretende, das heißt nichtstationäre hohe Ströme handeln. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass derartige Ströme, nämlich nichtstationäre Ströme, von einigen Hundert oder gar Tausend Ampere mittels bisher bekannt gewordener Lösungen nur unzureichend genau oder nicht reproduzierbar gemessen werden können. Die allgemein verwendeten Stromsensoren sind hinsichtlich ihrer maximal möglichen Strombelastung beschränkt, weshalb eine Bestimmung der Stromstärke für sehr hohe Ströme mit ihrer Hilfe nur basierend auf der Messung eins Teilstroms erfolgen kann. Jedoch führt eine solche Teilstrommessung zu Ausgleichsvorgängen zwischen dem von dem jeweiligen Teilstrom durchflossenen Volumenbereich eines Leiters und dessen übrigen vom Strom durchflossenen Volumenbereichen, so dass der genaue Zeitverlauf des Gesamtsignals im Teilstrom nicht mehr korrekt abbildet wird.
Gegenwärtig werden sehr große Anstrengungen zum Aufbau intelligenter Stromversorgungsnetze unternommen. Maßgeblich für die sich unter dem Stichwort „Smart Grid“ vollziehenden Entwicklungen ist dabei unter anderem der gegenwärtig stattfindende Übergang zu einem zunehmenden Einsatz regenerativer, nicht immer und überall zur Verfügung stehender Energiequellen. Dies macht es erforderlich, einen erhöhten Aufwand bei der Energieverteilung mittels solcher intelligenter Versorgungsnetze zu betreiben. Die in diesem Zusammenhang zu verzeichnenden Fortschritte in der Energietechnik und der Elektromobilität basieren dabei insbesondere auch auf intelligenten Regelungs- und Steuerungssystemen. Beim Einsatz derartiger Systeme und im Zusammenhang mit ihrer Auslegung ist es jedoch unerlässlich, Aussagen darüber treffen zu können, welcher Strom, also Strom welcher Stärke, zu welchem Zeitpunkt, gegebenenfalls auch nur sehr kurzzeitig, durch die elektrisch leitenden Elemente derartiger Systeme fließt. Es geht also darum, mit Hilfe dazu geeigneter Mittel hohe, zeitlich stark veränderliche Ströme zeitaufgelöst mit hoher Genauigkeit zu messen.
Entsprechend hohe Ströme fließen hierbei durch elektrisch leitende Elemente, welche zu ihrem Schutz vor einer Überlastung, das heißt vor Überhitzung, große Leitungsquerschnitte aufweisen. Bereits diese mechanischen beziehungsweise geometrischen Gegebenheiten erschweren die Verwendung üblicherweise zur Strommessung eingesetzter Messmittel oder Sensoren in erheblichem Maße. Hinzu kommt zudem, dass die Messmittel oder Sensoren in der Regel auch aus elektrischer Sicht, nämlich insbesondere im Hinblick auf ihre Strombelastbarkeit, nicht für eine Messung von Strömen von beispielsweise mehreren Tausend Ampere einsetzbar sind. Eine denkbare Möglichkeit besteht daher darin, Teilströme, das heißt Ströme, welche einen Teil des Querschnitts eines jeweiligen leitenden Elements durchfließen, direkt an dem betreffenden Element, also direkt an einem beliebigen Punkt oder einer beliebigen Teilfläche seiner Querschnittsfläche zu messen und hiervon ausgehend auf den Gesamtstrom hochzurechnen. Dem stehen allerdings der insbesondere bei hochfrequenten oder bei innerhalb sehr kurzer Zeit ansteigenden oder/und wieder abfallenden Strömen in den von diesen Strömen durchflossenen elektrisch leitenden Elementen auftretende Skin-Effekt sowie Ausgleichsvorgänge und Koppeleffekte in dem den Gesamtstrom führenden Leiter entgegen. Der Skin-Effekt und die vorgenannten Ausgleichsvorgänge bewirken dabei, dass die sich in einem ausgedehnten beziehungsweise großen Querschnitt einstellende Stromverteilung weder räumlich noch zeitlich konstant ist. Das heißt, die Stromdichte ist bezogen auf die Querschnittsfläche eines von einem entsprechenden Strom durchflossenen Leiters nicht konstant, sie ist vielmehr in den äußeren Bereichen der Querschnittsfläche deutlich höher als im Inneren des Leiters.
Dies wiederum bedingt, dass es nicht ohne Weiteres möglich ist, einen lediglich einen Teilbereich der Querschnittsfläche durchfließenden Teilstrom zu messen und von diesem auf den Gesamtstrom durch den Leiter zu schlussfolgern. Darüber hinaus wirken sich Feldbeeinflussungen, nämlich Beeinflussungen durch die um stromdurchflossene Leiter entstehenden elektromagnetischen Felder, welche zum Beispiel bei einander benachbarten, vom Strom durchflossenen Leitern auch als Proximity-Effekt bekannt sind, verfälschend im Hinblick auf etwaige Strommesswerte aus.
Eine Lösung zur Messung von Strömen in Einrichtungen der Leistungselektronik, gemäß welcher ein Strom in einem Teil-Leiter gemessen und aus der dabei gemessenen Stromstärke auf den Gesamtstrom geschlossen wird, wird beispielsweise in der EP 3 226 011 A1 offenbart. Bei einer hierzu verwendeten Vorrichtung wird ein Leiter in eine Anzahl Teil-Leiter aufgeteilt, welche insbesondere einen Hauptstrompfad und einen demgegenüber einen geringeren Querschnitt aufweisenden Nebenstrompfad ausbilden. Die Teil-Leiter sind an ihren jeweiligen Enden elektrisch leitend miteinanderverbunden und in einem Bereich zwischen den Enden gegeneinander elektrisch isoliert. In dem Nebenstrompfad geringeren Querschnitts wird die Stromstärke mit einer Messeinrichtung (offenbar üblicher Ausprägung) gemessen und aus dem erhaltenen Messwert unter Berücksichtigung des Teilungsverhältnisses bezüglich des Querschnitts der Teil-Leiter der Gesamtstrom berechnet. Mit Hilfe einer zusätzlich vorzusehenden Skaliereinrichtung kann außerdem die Frequenz des Stromes bei der Berechnung der Gesamtstromstärke berücksichtigt werden.
Aufgrund des in den Teil-Leitern in gleicher Richtung fließenden Stroms sind aber auch bei dieser Lösung im Falle sehr hochfrequenter oder innerhalb sehr kurzer Zeit ansteigender oder/und wieder abfallender Ströme bezüglich der Bestimmung der Gesamtstromstärke größere Fehler zu erwarten, da bei derartigen Strömen auftretende Effekte, wie der bereits angesprochene Skin-Effekt, sowie Ausgleichsvorgänge und Koppeleffekte und deren Einfluss auf das Messeergebnis mittels der in der Druckschrift beschriebenen Vorrichtung nicht beziehungsweise zumindest nicht weitgehend eliminiert werden können. Gleiche Feststellungen gelten für eine insoweit grundsätzlich vergleichbare, in der DE 33 24 224 A1 beschriebene Anordnung.
Zur Messung hoher, zeitlich stark veränderlicher Ströme sind bisher im Wesentlichen zwei Messverfahren bekannt geworden. Das erste Verfahren ist ein Kompensationsverfahren. Bei diesem werden über einem Eisenkern eine Primär- und eine Sekundärspule gelegt. Der Primärspule wird der zu messende Starkstrom zugeführt. Durch die gegenüber der Primärspule eine sehr hohe Windungszahl aufweisende Sekundärspule wird ein deutlich kleinerer Vergleichsstrom geführt, der das Magnetfeld des Starkstroms kompensieren soll. Durch Messung des verbleibenden Magnetfeldes und die Regelung des Vergleichsstroms auf ein Magnetfeld-Null wird die Messgröße gewonnen. Der Nachteil ist hierbei der mit wachsendem Starkstrom erforderlich werdende große Bauraum für die Spulen sowie das indirekte Messverfahren, bei dem gleich mehrere Parameter im Regelkreis zu Fehlern führen können.
Gemäß dem zweiten Verfahren wird eine als „Rogowski-Spule“ bezeichnete Spule verwendet, welche den vom Strom durchflossenen Leiter umschließt, den Gesamtstrom erfasst und dabei kaum Verluste verursacht. Diese Lösung erfordert aber hinsichtlich des Gesamtumfangs der Anordnung aus durch den Strom durchflossenen Leiter und diesen umgebender Rogowski-Spule ebenfalls viel Bauraum. Außerdem wird mittels dieser Anordnung nicht der Strom selbst gemessen, sondern nur seine zeitliche Ableitung, was durch die für die Bestimmung der Stromstärke notwendige Integration zu kumulativen Fehlern bei langen Integrationszeiträumen führt. Zudem kann der Gesamtstrom beispielsweise konstruktionsbedingt nicht immer erfassbar sein. Weiterhin verfälschen Feldbeeinflussungen das Messergebnis. Die Nachteile bestehen also zusammengefasst in Folgendem:

- Keine direkte Messung des Stroms, sondern nur Erfassung der zeitlichen Änderungen,
- der Aufbau (Spule umfasst den Leiter) ist (im räumlichen Sinne) nicht integrier- und miniaturisierbar, sondern immer groß im Verhältnis zum Querschnitt des durch den zu messenden Strom durchflossenen Elements.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zur Bestimmung der Stromstärke eines in einem Strompfad fließenden Stroms bereitzustellen, welche insbesondere eine möglichst genaue zeitaufgelöste Messung sehr hoher und dabei zeitlich stark veränderlicher Ströme mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Eine entsprechende Messeinrichtung soll zudem so beschaffen sein, dass sie im Hinblick auf den von ihren der eigentlichen Stromerfassung dienenden Komponenten benötigten Platz auch unter beengten Verhältnissen eingesetzt und gegebenenfalls in hinsichtlich des sie durchfließenden Stroms überwachte elektrotechnische Einrichtungen integriert werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Messeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Messeinrichtung sind durch die Unteransprüche gegeben.
Die nachfolgend vorgestellte Messeinrichtung ermöglicht entsprechend der gestellten Aufgabe die Bestimmung der Stromstärke eines in einem Strompfad fließenden Stroms, nämlich insbesondere auch die zeitaufgelöste Messung eines gegebenenfalls unter nichtstationären Verhältnissen fließenden Starkstroms. Die Messeinrichtung ist demnach im besonderen Maße für die Messung hoher Ströme von bis zu mehreren Tausend Ampere geeignet, welche beispielsweise aufgrund von Schaltvorgängen oder als hochfrequenter Wechselstrom durch elektrische Elemente fließen. Wie eingangs bereits angemerkt ist aber die Messeinrichtung zur Bestimmung der Stromstärke von Strömen aller Stromstärkebereiche, das heißt auch bei kleinen Strömen, einsetzbar. Dies ist jeweils lediglich eine Frage der Dimensionierung der Messeinrichtung, wobei Beschränkungen insoweit allenfalls durch spezielle mechanische und geometrische Vorgaben gegeben sein können.
Die Messeinrichtung besteht hierbei aus einer mittels entsprechender Anschlusselemente in den Strompfad einzufügenden Leiteranordnung und einem mit der Leiteranordnung gekoppelten Messmittel. Bei dem Messmittel handelt es sich um ein Messmittel, mittels welchem die Messung eines Stroms entweder unmittelbar durch eine direkte Erfassung seiner Stromstärke oder mittelbar erfolgt, durch Bestimmung der Stromstärke aus einem an einem Widerstand bekannter Größe abfallenden Spannungsäquivalent. Es kann sich hierbei demnach im Falle einer unmittelbaren Strommessung um ein Amperemeter oder andernfalls, also im Falle einer mittelbaren Strommessung, um einen Spannungsmesser jeweils bekannter Art handeln. Als Messmittel können ferner Hall-Sensoren beziehungsweise Hall-Sonden vorteilhaft verwendet werden. Ein Strompfad wird nach dem hier zugrundeliegenden Verständnis durch beliebige von einem Strom durchflossene elektrische Einrichtungen oder Anlagen mit darin angeordneten stromleitenden Elementen, wie insbesondere eine Ader eines Kabels oder eine Schalteinrichtung, gebildet. Im Hinblick auf die Bestimmung der Stromstärke eines in einem solchen Strompfad fließenden Stroms liegt der eigentliche Fokus der Erfindung dabei auf der vorgenannten Leiteranordnung und auf deren spezieller Ausbildung. Was den vorgenannten Widerstand zur Erfassung der Stromstärke durch Messung eines Spannungsäquivalents anbelangt, so ist dazu anzumerken, dass es sich dabei gegebenenfalls auch um einen definierten, einen Widerstand bekannter Größe aufweisenden Abschnitt eines der Leiter der Leiteranordnung handeln kann.
Bei der zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagenen Messanordnung besteht die mit dem jeweiligen Messmittel gekoppelte Leiteranordnung zwischen den ihrer Einfügung in einen Strompfad dienenden Anschlusselementen aus einer Mehrzahl zueinander parallel angeordneter Leiter, auf welche sich der hinsichtlich seiner Stromstärke zu bestimmende Strom aufteilt. Erfindungsgemäß sind die Leiter der Leiteranordnung an ihren Enden untereinander - und infolge dessen mit den schon genannten, zur Einfügung der Leiteranordnung in einen Strompfad dienenden Anschlusselementen - so elektrisch verbunden, dass zumindest bezüglich einer Richtungsebene einander benachbarte Leiter der Leiteranordnung vom Strom jeweils in zueinander entgegengesetzter Richtung durchflossen werden - insoweit wird nachfolgend auch von Hin- und Rückrichtung gesprochen. Das Messmittel ist innerhalb der erfindungsgemäßen Messeinrichtung zur unmittelbaren oder mittelbaren Messung des einen Leiter der Leiteranordnung durchfließenden Teilstroms angeordnet.
Aus der für den Teilstrom durch einen Leiter der Leiteranordnung erhaltenen Stromstärke ist mittels der bekannten Anzahl der die Leiteranordnung ausbildenden Leiter die Stromstärke des in dem Strompfad fließenden Gesamtstroms bestimmbar. Dieser ergibt sich nämlich - sofern die Anzahl der in der Hinrichtung vom Strom durchflossenen Leiter, aufgrund einer entsprechenden Verschaltung der Leiter innerhalb der Leiteranordnung, gleich der Anzahl der in der Rückrichtung vom Strom durchflossenen Leiter ist - dem Grunde nach aus der Multiplikation der für den einen Leiter der Leiteranordnung erfassten Stromstärke mit der hälftigen Anzahl der Leiter der Leiteranordnung. Allerdings ist in Abhängigkeit davon, ob die Erfassung der Stromstärke des Teilstroms im Wege einer unmittelbaren Messung oder einer mittelbaren Messung als Spannungsäquivalent erfolgt, noch ein für das jeweilige Messmittel typischer sowie aufgrund der Spezifikationen des Messmittels jeweils bekannter Faktor in die Bestimmung des Gesamtstroms aus dem Teilstrom einzubeziehen. Insoweit gilt es zum Beispiel zu bedenken, dass bei der Messung in Abhängigkeit des Innenwiderstands des verwendeten Messmittels ein bestimmter, im Allgemeinen geringer, aber dennoch nicht vernachlässigbarer Strom aus einem betrachteten System (Strompfad) gewissermaßen entnommen wird. Ein entsprechendes Spannungsäquivalent, als Spannungsabfall an einem Widerstand bekannter Größe, kann beispielsweise nach dem Messprinzip der Spannungskompensation und somit bezogen auf das betrachtete Messobjekt vorteilhafterweise ohne verfälschende Stromentnahme, also stromlos gemessen werden.
Wie bereits ausgeführt, ist als ein wesentliches Merkmal der Erfindung die spezielle Ausgestaltung der Leiteranordnung zu sehen. Aufgrund der Aufteilung des durch den Strompfad fließenden Stroms, also des Gesamtstroms für welchen die Stromstärke zu bestimmen ist, auf mehrere Leiter, wird jeder einzelne dieser Leiter der Leiteranordnung von einem gegenüber dem Gesamtstrom deutlich kleineren Strom durchflossen. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise für die Messung eines entsprechenden Teilstroms Messmittel gebräuchlicher Art zu verwenden, also Messmittel, welche nicht speziell für eine sehr hohe Strombelastbarkeit ausgebildet sein müssen. Je größer die Anzahl der Leiter in der Leiteranordnung ist, desto geringer ist selbstverständlich der jeweilige, einen einzelnen dieser Leiter durchfließende Teilstrom. Demgemäß reduziert sich mit steigender Anzahl der Leiter deren Strombelastung, so dass die Leiter einen entsprechend geringeren Querschnitt aufweisen können. Zwar vergrößert sich mit steigender Anzahl von Leitern möglicherweise der Gesamtquerschnitt der Leiteranordnung etwas, da zwischen den einzelnen Leitern abgesehen von deren Enden eine galvanische Trennung und damit vorzugsweise ein geringer Abstand bestehen muss. Jedoch kann sich hierdurch gewissermaßen der vorteilhafte Nebeneffekt ergeben, dass sich im Einzelfall auch die Kopplung eines Messmittels herkömmlicher Prägung mit der Leiteranordnung unter rein mechanischen Gesichtspunkten etwas vereinfacht. Vor diesem Hintergrund ist es vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche der Leiter der Leiteranordnung jeweils einen Bruchteil der Querschnittsfläche des von dem hinsichtlich seiner Stromstärke zu bestimmenden Strom durchflossenen Strompfades an der Stelle seines geringsten Leistungsquerschnitts beträgt. Jedoch ist letzteres kein zwingendes Erfordernis.
Ein wiederum sehr wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Messeinrichtung mit ihrer speziell ausgebildeten Leiteranordnung resultiert aus der wiederholten Umkehr der Stromrichtung innerhalb der Leiteranordnung. Dieser Vorteil besteht in der deutlichen Verminderung, bis hin zu einer weitgehenden Verhinderung das Messergebnis verfälschender elektromagnetischer Effekte. Auch wird innerhalb der Leiteranordnung eine weitgehend gleichmäßige Stromverteilung erreicht.
Soweit im Patentanspruch 1 ausgeführt ist, dass der letztendlich zu messen beziehungsweise zu bestimmen gewünschte Gesamtstrom (Starkstrom), ausgehend vom mit Hilfe des Messmittels unmittelbar oder mittelbar gemessenen Teilstrom unter Berücksichtigung der Anzahl der die Leiteranordnung ausbildenden Leiter bestimmbar ist (gemessener Teilstrom multipliziert mit der hälftigen Anzahl der die Leiteranordnung ausbildenden Leiter beziehungsweise mit der Anzahl der in derselben Richtung wie der zur Strommessung herangezogene Leiter von einem Teilstrom durchflossenen Leiter), soll dies zum Ausdruck bringen, dass es beispielsweise zu Laborzwecken ausreichend sein kann, mittels der Messeinrichtung lediglich den betreffenden Teilstrom oder das Spannungsäquivalent zu ermitteln und den Gesamtstrom letztlich durch eine mit der Messung beauftragte Fachkraft berechnen zu lassen. Insoweit stellt Letzteres auch kein erfindungsgemäßes Merkmal im eigentlichen Sinne dar.
Der Kern der Erfindung liegt vielmehr darin, wie bereits ausgeführt, eine Messeinrichtung bereitzustellen, welche auch im Zusammenhang mit hochfrequenten beziehungsweise nichtstationären hohe Stromstärken aufweisenden Strömen (Starkstrom) eine genaue und zuverlässige Erfassung von Messwerten ermöglicht und welche letztlich eine genaue Ermittlung der Stromstärke eines solchen Stroms oder/und ihres zeitlichen Verlaufs ermöglicht. Für den praktischen Einsatz der Messeinrichtung außerhalb des Labors ist deren jeweiliges Messmittel gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung zusätzlich mit einer Auswerteelektronik gekoppelt, welche die Ermittlung des Gesamtstroms aus dem Teilstrom übernimmt. In Abhängigkeit von der Art des zur mittelbaren Messung des Teilstroms über ein Spannungsäquivalent verwendeten Messmittels kann dabei auch bereits die Bestimmung des Teilstroms aus einem gemessenen Spannungsäquivalent durch die vorgenannte Auswerteelektronik erfolgen.
Vorzugsweise ist die Leiteranordnung der erfindungsgemäßen Messeinrichtung zudem so beschaffen, dass die Summe der Leitungsquerschnitte ihrer einzelnen Leiter, also die Gesamtquerschnittsfläche aller Leiter der Leiteranordnung, mindestens dem geringsten Leitungsquerschnitt des Strompfades entspricht, in welchen die Leiteranordnung zur Bestimmung der Stromstärke eingefügt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Leiteranordnung nicht durch einen theoretisch maximal durch ein leitendes Element des betrachteten Strompfades fließenden (Stark-)Strom überlastet und somit überhitzt wird, was letztlich zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Leiteranordnung führen könnte. Um insoweit sicher zu gehen, dass die Leiteranordnung bei ihrem Einsatz auch im Falle unerwartet auftretender hoher Stromspitzen nicht zerstört wird, kann die Gesamtquerschnittsfläche ihrer Leiter vorzugsweise auch größer sein als die Querschnittsfläche des Strompfades an der Stelle seines geringsten Leistungsquerschnitts.
Die vorstehenden Überlegungen bedeuten indes nicht, dass die minimal in dem Strompfad an einem elektrischen Element anzutreffende Querschnittsfläche explizit bekannt sein müsste. Vielmehr genügt es im Grunde zu wissen, welche höchste Stromstärke in dem Strompfad theoretisch auftreten kann, da dies ja gewissermaßen ein Äquivalent für dessen kleinste, diese höchste Stromstärke noch verkraftende Querschnittfläche darstellt. Ausgehend von der insoweit für die Leiteranordnung zu fordernden Strombelastbarkeit lässt sich ableiten, welche Querschnittsfläche die Leiter der Leiteranordnung in Summe aufweisen müssen, um eine Zerstörung durch die höchstmögliche in dem Strompfad auftretende und nicht zu dessen Zerstörung selbst führende Stromstärke auszuschließen. Wichtig ist es insoweit, dass die Leiteranordnung hinsichtlich der Gesamtquerschnittsfläche ihrer Leiter (aber natürlich auch hinsichtlich der Querschnittsfläche eventueller, ihrer Einfügung in einen Strompfad dienender Anschlusselemente) so ausgelegt ist, dass ihre Zerstörung durch zu hohe Ströme vermieden wird, wobei aber die Leiteranordnung hinsichtlich der Einzelquerschnitte ihrer Leiter (und dem zufolge auch hinsichtlich deren Anzahl) so ausgelegt ist, dass unter den vorstehend erläuterten Gesichtspunkten einerseits Messmittel üblicher Bauart zur Messung des Stroms in einem ihrer Leiter mit der Leiteranordnung koppelbar sind und die Leiteranordnung selbst unter mechanisch-geometrischen Gesichtspunkten in den Strompfad eingefügt werden kann. Darüber hinaus werden durch eine wiederholte Umkehr der Stromflussrichtung in zumindest einem Teil zueinander benachbarter Leiter (in Bezug auf eine Richtungsebene) hochfrequenzbedingte Verfälschungen des Ergebnisses für die Gesamtstromstärke, also für die Stromstärke des durch den untersuchten/überwachten Strompfad fließenden Stroms vermieden.
Entsprechend einer möglichen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Messeinrichtung besteht deren Leiteranordnung aus einer Mehrzahl die Leiter ausbildender, zueinander parallel angeordneter flacher metallischer Platten. Bei einer derartigen Anordnung vollzieht sich demnach der wiederholte Wechsel der Richtung des die Leiteranordnung durchfließenden Stroms, also der Richtungswechsel selbst, zwangsläufig bezüglich nur einer Richtungsebene. Es konnte festgestellt werden, dass mit dieser Form der Ausbildung der Leiteranordnung die störenden, das Messergebnis verfälschenden elektromagnetischen Effekte bereits nahezu vollständig eliminiert werden können.
Allerdings werden insoweit noch bessere Ergebnisse mit einer Ausbildungsform erzielt, bei welcher ein alternierender Wechsel der Stromrichtung in zwei Richtungsebenen erfolgt. Demgemäß ist eine besonders bevorzugte Ausbildungsform der Erfindung dadurch gegeben, dass die Leiteranordnung durch eine Mehrzahl von Leitern in Form von in zwei Ebenen parallel zueinander angeordneten Rundstäben oder Vierkantstäben ausgebildet wird, welche so mit den der Einfügung der Leiteranordnung in einen Strompfad dienenden Anschlusselementen verschaltet sind, dass alle zueinander unmittelbar benachbarten Leiter jeweils in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen werden.
Unabhängig davon, ob die Leiteranordnung mittels parallel angeordneter Platten oder mittels in zwei Ebenen parallel angeordneter Stäbe realisiert wird, kann diese ein- oder zweipolig ausgebildet werden. Bei der einpoligen Ausführungsform kann im Strompfad der Leiteranordnung kein weiteres Gerät mit angeschlossen sein. Der Gesamtstrom durchfließt zwischen den beiden Anschlüssen der Messeinrichtung nur die zur Messeinrichtung gehörigen Verbindungen. Bei der zweipoligen Ausführungsform ist die Verbindung zwischen Hin- und Rückleiter unterbrochen. An dieser Stelle kann ein weiteres Nutzgerät angeschlossen werden. Die Messeinrichtung verfügt über vier Anschlüsse, jeweils zwei am Eingang der Messeinrichtung und jeweils zwei am Ausgang der Messeinrichtung. Die entsprechende Aufteilung des Stroms auf die einzelnen Leiter der Leiteranordnung sowie die wechselweise Umkehr der Stromrichtung wird dabei mittels entsprechend konstruktiv gestalteter, an den stirnseitigen Enden der Leiteranordnung angeordneter platten- oder gitterförmiger Stirnelemente erreicht.
Nachfolgend sollen anhand von Zeichnungen Ausführungsbeispiele für die Erfindung gegeben und erläutert werden. Dabei sind in den Zeichnungen jedoch nur unterschiedliche Ausbildungsformen der erfindungswesentlichen Leiteranordnung gezeigt. Soweit die Zeichnungen Beispiele für die körperliche Ausbildung der Leiteranordnung betreffen, wurde dabei auch auf die Darstellung eines jeweiligen Messmittels verzichtet. Allenfalls beziehungsweise teilweise sind in diesen Abbildungen die ein entsprechendes Messmittel mit der jeweiligen Leiteranordnung verbindenden Zuleitungen (Messleitungen) gezeigt, um zu verdeutlichen, an welchen Stellen das Messmittel mit der Leiteranordnung gekoppelt wird. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1: eine mögliche Ausbildungsform der Leiteranordnung mittels Vierkantstäben in einer räumlichen Darstellung,
2.: mögliche Richtungen der durch die Anordnung gemäß 1 fließenden Teilströme in einer schematischen Darstellung,
3: eine andere Möglichkeit für die Stromrichtungen der Teilströme durch eine Leiteranordnung vergleichbar der in der 1 gezeigten,
4: eine andere mögliche Ausbildungsform der Leiteranordnung der erfindungsgemäßen Messeinrichtung,
5 : eine Möglichkeit für die Richtungen der Teilströme in einer Leiteranordnung gemäß 4,
6 - 10: schematische Darstellungen zu den Möglichkeiten der Ankopplung des Messmittels an die Leiteranordnung der erfindungsgemäßen Messeinrichtung.

Bei der in der 1 in einer räumlichen Darstellung gezeigten, für die praktische Umsetzung favorisierten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Leiteranordnung 1 wird diese durch eine Mehrzahl in der Y-Richtung und der Z-Richtung zueinander parallel angeordneter, jeweils Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 ausbildende Vierkantstäbe realisiert. Hierbei sind gewissermaßen die Querschnittsflächen der Vierkantstäbe in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet. Durch entsprechend ausgebildete, an beiden Stirnseiten der Leiteranordnung 1 angeordnete, elektrisch leitende plattenförmige Stirnelemente 4, 5 und ein ebenfalls plattenförmiges Element 6 wird hierbei erreicht, dass einander benachbarte Vierkantstäbe der Leiteranordnung 1 in jeweils entgegengesetzter Richtung von einem Teilstrom des zu bestimmenden Starkstroms durchflossen werden.
Bei der in der 1 gezeigten Ausbildungsform handelt es sich um eine einpolige Ausbildungsform der Leiteranordnung 1, welche mittels an nur einer ihrer Stirnseiten vorgesehener, hier nicht gezeigter Anschlusselemente in einen (ebenfalls nicht gezeigten), von dem zu bestimmenden Starkstrom durchflossenen Strompfad eingefügt wird. Bei dem an der anderen Stirnseite der Leiteranordnung 1 angeordneten Stirnelement 5 handelt es sich um eine alle Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1, also alle Vierkantstäbe, miteinander verbindende, eine Umkehrung der Stromrichtung bewirkende Platte.
In einen Strompfad, für welchen die Stromstärke des diesen durchfließenden Starkstroms bestimmt werden soll, wird die Leiteranordnung 1 über ein plattenförmiges Stirnelement 4 und über ein weiteres plattenförmiges Element 6 eingefügt, wobei das Stirnelement 4 und das Element 6 (was hier nicht ersichtlich ist) dazu konstruktiv entsprechend selbst als Anschlusselemente ausgebildet oder mit zusätzlichen vorgesehenen (nicht gezeigten) Anschlusselementen leitend verbunden sein können. Das weiter innen an der mit dem Stirnelement 4 versehenen Stirnseite der Leiteranordnung 1 angeordnete plattenförmige Element 6 weist dabei eine Mehrzahl von Durchbrüchen 7 auf, durch welche jeder zweite Leiter 2₁ , 2₂ , 2_n , respektive etwas längere Vierkantstab der Leiteranordnung 1 berührungsfrei hindurchgeführt und mit dem Stirnelement 4 elektrisch leitend in Verbindung gebracht, also galvanisch gekoppelt ist. Alle anderen, etwas kürzeren Vierkantstäbe (Leiter 3₁ , 3₂ , 3_n ) der Leiteranordnung 1 sind galvanisch mit dem anderen, die Durchbrüche 7 aufweisenden plattenförmigen Element 6 verbunden. Durch die Gestaltung der beiden an der zu kontaktierenden Stirnseite angeordneten Komponenten, nämlich des Stirnelements 4 und des mehrfach durchbrochenen plattenförmigen Elements 6, wird im Zusammenwirken mit dem alle Leiter 2₁ , 2₂ , 2_n , 3₁ , 3₂ , 3_n der Leiteranordnung verbindenden Stirnelement 5 in gewünschter Weise erreicht, dass die Teilströme des die Leiteranordnung 1 insgesamt durchfließenden Starkstroms die Leiteranordnung 1 in alternierender Richtung durchfließen.
Bei der gezeigten Ausbildungsform wird das nicht gezeigte Messmittel über mit einem in der ersten Richtung (Hin-Richtung) durchflossenen Vierkantstab (Leiter 2₁ , 2₂ , 2_n ) und mit einem in entgegengesetzter Richtung (Rück-Richtung) von einem Teilstrom durchflossenen Leiter 3₁ , 3₂ , 3_n beziehungsweise Vierkantstab verbundene Messleitungen 12, 13 verbunden zur Messung eines Spannungsäquivalents mit der Leiteranordnung 1 gekoppelt, wobei ausgehend von dem bekannten Widerstand der Leiter in dem Abschnitt zwischen den Messleitungen 12, 13 die Stromstärke des die einzelnen Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n durchfließenden Teilstroms bestimmt wird.
Durch die Aufteilung des eigentlich zu messenden beziehungsweise zu bestimmenden Stroms in mehrere Teilströme und das Hindurchführen dieser Teilströme durch die Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 in wechselnder Richtung wird das Auftreten des Skin-Effekts, des Proximity-Effekts sowie weiterer, gegebenenfalls die Messung unerwünscht beeinflussender magnetischer Effekte weitgehend verhindert. Hierbei wird mittels der Leiteranordnung 1 eine über alle ihre Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n weitgehend gleichmäßige sowie sich auch bei Schaltvorgängen gewissermaßen sofort einstellende Stromverteilung erreicht, so dass eine sehr exakte, zeitaufgelöste Bestimmung der Stromstärke in einem Strompfad ermöglicht wird. Zudem wird durch die Aufteilung in mehrere Teilströme erreicht, dass ein solcher Teilstrom für sich mittels üblicher, sonst zur Messung deutlich geringerer Ströme verwendeter Messmittel erfasst werden und ausgehend von der dabei ermittelten Stromstärke durch Multiplikation mit der hälftigen Anzahl der Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1, unter Berücksichtigung eines durch die technischen Spezifikationen des verwendeten (hier nicht gezeigten) Messmittels gegebenen Korrekturfaktors der Gesamtstrom in einem Strompfad, in welchen die Leiteranordnung 1 eingefügt wird, bestimmt werden kann.
Die 2 zeigt in einer schematischen Darstellung beispielhaft in welcher Richtung die Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 bei der Ausbildungsform gemäß der 1, entsprechend der bei dieser Ausbildungsform bestehenden Art der Verschaltung der Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n , von dem jeweiligen Teilstrom durchflossen werden. In der 2 ist die Leiteranordnung 1, im Gegensatz zu der Darstellung in der 1 lediglich in schematischer Darstellung und mit Blick auf die Leiterenden von einer der Stirnseiten der Leiteranordnung 1 beziehungsweise mit Blick auf die Querschnittsflächen der Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n bei einem durch die Leiteranordnung 1 gedachten Schnitt gezeigt. In der Darstellung wurde allerdings darauf verzichtet, die (gedachten) Schnittflächen zu schraffieren. Es handelt sich, wie gesagt, lediglich um ein Schema, durch welches die möglichen Stromrichtungen der Teilströme in der Leiteranordnung 1 veranschaulicht werden sollen.
Die Stromrichtungen sind dabei insoweit symbolisiert, als dass ein auf eine Querschnittsfläche eines Leiters 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n aufgetragenes Kreuz einen in die Zeichnungsebene hinein gerichteten Stromfluss und ein auf die Schnittfläche aufgetragener Punkt einen Stromfluss aus der Zeichnungsebene heraus symbolisieren. Wie die Abbildung veranschaulicht, ist es demnach gemäß einer möglichen Variante der in der 1 gezeigten Leiteranordnung 1 vorgesehen, dass die Teilströme, aufgrund einer entsprechenden elektrischen Verbindung der Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n mittels hier nicht gezeigter Stirnelemente, einander benachbarte Leiter der Leiteranordnung 1 jeweils in entgegengesetzter Richtung durchfließen. Zwischen einander benachbarten Leitern wechselt demnach die Stromrichtung bezogen auf die beiden Richtungsebenen 14, 15. Die 3 veranschaulicht demgegenüber eine andere bestehende Möglichkeit der Verschaltung der Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n in einer ebenfalls aus Vierkantstäben bestehenden und insoweit der Ausbildungsform gemäß 1 zumindest ähnlichen Leiteranordnung 1. Gemäß dieser Variante wechselt die Stromrichtung im Verhältnis zueinander benachbarter Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n lediglich in Bezug auf eine Richtungsebene 14.
Die 4 zeigt eine weitere grundsätzlich mögliche Ausbildungsform der Leiteranordnung 1 der erfindungsgemäßen Messeinrichtung in einer räumlichen Darstellung. Bei dieser Ausbildungsform sind die Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 durch einen Stapel zueinander parallel angeordneter Platten gebildet. Die Platten haben selbstverständlich über ihre großen einander zugewandten Oberflächen untereinander keinen elektrischen Kontakt. Vielmehr besteht zwischen den einzelnen Platten ein geringfügiger Abstand, der jeweils entweder und vorzugsweise durch Luft oder durch ein anderes, nicht elektrisch leitendes Material als Isolator ausgefüllt ist.
An den Stirnseiten, über welche die Leiteranordnung 1 der Messeinrichtung in einen Strompfad einfügbar ist, für welchen der darin fließende Strom bestimmt werden soll, sind jeweils sich quer zum Plattenstapel erstreckende, ebenfalls elektrisch leitende Stirnelemente 8, 9 angeordnet, deren dem Plattenstapel zugewandte Oberflächen in spezieller Weise profiliert sind. Die Profilierung ist dabei derartig, das in der z-Richtung mittels des Stirnelements 8 nur jede zweite Platte, also nur jeder zweite Leiter 2₁ , 2₂ , 2_n des Plattenstapels elektrisch leitend verbunden ist. Das andere Stirnelement 9 dieser Stirnseite ist mit den anderen, nicht mit dem ersten Stirnelement 8 verbundenen Platten (Leitern 3₁ , 3₂ , 3_n ) des Plattenstapels elektrisch leitend verbunden.
Auf der anderen Stirnseite des Plattenstapels ist ein elektrisch leitendes Stirnelement 5 (Stirnplatte) angeordnet, welches alle Platten (Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n ) des Plattenstapels elektrisch leitend miteinander verbindet, so dass an diesem Stirnelement 5 eine Richtungsumkehr des jede zweite Platte (Leiter 2₁ , 2₂ , 2_n ) in einer ersten Richtung durchfließenden Stroms und eine Wiedereinspeisung dieses Stroms in die ihn durch die Leiteranordnung 1 in der jeweils entgegengesetzten Richtung führenden Platten (Leiter 3₁ , 3₂ , 3_n ) des Plattenstapels erfolgt. Die Richtungsebene 14 bezüglich welcher die Stromrichtung durch benachbarte Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 alterniert, erstreckt sich hierbei in der y-Richtung
Das Einfügen der Leiteranordnung 1 in einen Strompfad erfolgt derart, dass der Strom, dessen Stromstärke zu bestimmen ist, einmal über nicht gezeigte Anschlusselemente und das Stirnelement 9 oben rechts in die Leiteranordnung 1 eintritt und aus ihr über das Stirnelement 8 und entsprechende, ebenfalls nicht gezeigte Anschlusselemente unten rechts wieder aus dieser austritt. Durch die spezielle, zuvor dargestellte Ausbildung der profilierten Stirnelemente 8, 9 und durch das alle der die Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n ausbildenden Platten miteinander verbindende Stirnelement 5 wird sichergestellt, dass jede zweite Platte beziehungsweise jeder zweite Leiter 2₁ , 2₂ , 2_n der Leiteranordnung 1 in einer Richtung von einem Teilstrom des zu messenden Stroms und die übrigen Platten (Leiter 3₁ , 3₂ , 3_n ) in entgegengesetzter Richtung von einem Teilstrom des zu messenden Stroms durchflossen werden.
Dieser Teilstrom kann mit Hilfe eines - hier ebenfalls nicht gezeigten - Messmittels entweder durch eine unmittelbare Strommessung oder durch die Messung eines Spannungsäquivalents, beispielsweise unter Verwendung des Prinzips der Spannungskompensation erfasst werden. Schließlich ist dann hieraus durch Multiplikation des insoweit erfassten Teilstroms mit der hälftigen Anzahl der vom Strom durchflossenen Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 (gegebenenfalls wieder unter Berücksichtigung eines für das verwendete Messmittel bekannten Korrekturfaktors) der Gesamtstrom, das heißt die eigentlich zu messende Stromstärke des die elektrisch leitenden Elemente, wie beispielsweise einen Schaltkontakt großen Querschnitts, eines Strompfads durchfließenden Stroms bestimmt werden. Die in der 4 gezeigte Ausbildungsform kann - wie im Übrigen ebenso die Ausbildungsform gemäß der 1 - durch geringfügige konstruktive Abwandlung, nämlich bei Fortfall des alle Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n miteinander verbindenden Stirnelements und Verteilung konstruktiv anders gestalteter Stirnelemente 8, 9 auf beide Stirnseiten des Plattenstapels, auch als zweipolige Variante ausgebildet werden.
Die 5 zeigt wiederum in einer schematischen Darstellung die Richtungen der durch die Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n in der Leiteranordnung 1 gemäß der 4 fließenden Teilströme mit Blick auf die Enden der hier noch nicht über plattenförmige Stirnelemente miteinander verbundenen Platten beziehungsweise mit Blick auf die Querschnittsflächen bei einem durch die Leiteranordnung 1 respektive durch den Plattenstapel geführten Schnitt, wiederum unter Verzicht auf eine Schraffur eventueller Schnittflächen.
Die 6 bis 10 zeigen schematische Darstellungen zu den Möglichkeiten der Ankopplung des Messmittels an die Leiteranordnung 1 der erfindungsgemäßen Messeinrichtung. Es handelt sich hierbei um eine beispielhafte Auswahl der insoweit bestehenden Möglichkeiten. Dabei sind in den Zeichnungen lediglich die zwischen den Leitern 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 untereinander sowie die zwischen ihnen und einem Messmittel 10, 11 bestehenden elektrischen Verbindungen (Messleitungen 12, 13) symbolisiert. Die Zeichnungen verdeutlichen dabei insbesondere nicht, in welcher Weise die Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 durch entsprechende konstruktive Elemente, wie beispielsweise plattenförmige Stirnelemente, tatsächlich physisch miteinander verbunden sind, da dies an dieser Stelle unerheblich ist. In diesem Zusammenhang ist es außerdem unerheblich, ob es sich bei den Leitern 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n beispielsweise um Vierkantstäbe oder um metallische Platten handelt.
Die 6 zeigt - wie im Übrigen auch die nachfolgenden Figuren - dass die Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 untereinander elektrisch so verschaltet sind, dass der Strom bei zueinander benachbarten Leitern 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n einmal in der einen Richtung (die entsprechende Leiter ist ohne Füllmuster dargestellt) und einmal in der entgegengesetzten Richtung (der Leiter ist schraffiert) fließt. Bei allen hier nur symbolisch veranschaulichten Ausbildungsformen handelt es sich um einpolige Ausbildungsformen, nämlich um solche, bei denen die Leiteranordnung 1 nur auf einer ihrer Stirnseiten Anschlusselemente zur Einfügung in einen Strompfad aufweist. Die Ausbildungsformen gemäß 6 und der nachfolgenden Figuren unterscheiden sich lediglich durch die Art der Ankopplung des Messmittels 10, 11, wobei es sich in einigen Fällen um ein Messmittel 10 handelt, welches die Stromstärke des durch einen Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 als Teilstrom fließenden Stroms unmittelbar erfasst, wohingegen in anderen der Teilstrom mittelbar durch Messung eines Spannungsäquivalents mit Hilfe eines Messmittels 11 erfasst wird.
Die 6 zeigt eine Ausbildungsform mit einer in einen der Leiter 2₁ - 2_n , 3₁ - 3_n der Leiteranordnung 1 eingebrachten Unterbrechung, wobei an den beiden durch diese Unterbrechung voneinander getrennten Enden des Leiters Messleitungen 12, 13 für ein die Stromstärke des Teilstroms unmittelbar erfassendes Messmittel 10, wie ein Amperemeter, angekoppelt sind. Bei den genannten Messleitungen 12, 13 handelt es sich um mit einem Isolator umgebene Leitungen, die lediglich an ihren mit einem Punkt versehenen Enden elektrisch mit anderen Komponenten der Messeinrichtung verbunden beziehungsweise verbindbar sind. Insoweit besteht zwischen diesen Messleitungen 12, 13 und den Leitern 2₁ , 2₂ , 2_n , 3₁ , 3_n der Leiteranordnung 1 über die Ankopplung an den beiden durch die Unterbrechung voneinander getrennten Enden des einen Leiters 3₂ hinaus keine elektrische Verbindung.
Die 7 zeigt eine Ausbildungsform, bei welcher das (auch hier nicht gezeigte) Messmittel über entsprechende Messleitungen 12, 13 mit einem Leiter 3₂ der Leiteranordnung 1 gekoppelt ist, wobei dieser Leiter 3₂ keine Unterbrechung aufweist. Auch hierbei wird aber die Stromstärke des durch diesen Leiter 3₂ fließenden Teilstroms unter Einsatz eines entsprechenden Messmittels unmittelbar gemessen, indem ein sehr geringer Bruchteil des Teilstroms durch das dazu verwendete Messmittel geführt wird. Darüber hinaus kommt die Möglichkeit einer Strommessung mittels eines auf der Oberfläche des betreffenden Leiters anzubringenden Hall-Sensors in Betracht.
Bei der Ausbildungsformen gemäß der 8 wird zur Ermittlung des Teilstroms ein Spannungsäquivalent an zwei zueinander benachbarten, in unterschiedlicher Richtung vom Strom durchflossenen Leitern 2₃ , 3₂ bei bekanntem Widerstand der Leiter in dem Abschnitt zwischen den Messleitungen 12, 13 gemessen.
Bei der 9 ist in eine Unterbrechung eines Leiters 3₂ der Leiteranordnung 1 ein spezieller Messwiderstand 16 eingebracht worden. Die 10 betrifft eine Ausbildungsform, bei der an einer Stirnseite der Leiteranordnung 1 jedes Leiterende mit einem Abschlusswiderstand versehen ist, wobei das Spannungsäquivalent als Spannungsabfall an zwei gemeinsam als Messwiderstand 16 wirkenden Abschlusswiderständen gemessen wird.

Claims

Messeinrichtung zur Bestimmung der Stromstärke eines in einem Strompfad fließenden Stroms, bestehend aus einer in den Strompfad einzufügenden Leiteranordnung (1) und einem mit der Leiteranordnung (1) gekoppelten Messmittel (10, 11) zur unmittelbaren Strommessung durch eine direkte Erfassung der Stromstärke oder zur mittelbaren Strommessung durch Bestimmung der Stromstärke aus einem an einem Widerstand bekannter Größe abfallenden Spannungsäquivalent, wobei die Leiteranordnung (1) aus einer Mehrzahl zueinander parallel angeordneter Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) besteht, auf welche sich der hinsichtlich seiner Stromstärke zu bestimmende Strom aufteilt, dadurch gekennzeichnet, dass - die Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) der Leiteranordnung (1) an ihren Enden untereinander elektrisch so verbunden sind, dass zumindest bezüglich einer Richtungsebene (14, 15) zueinander benachbarte Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) der Leiteranordnung (1) vom Strom jeweils in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden und - das Messmittel (10, 11) zur Messung eines einen der Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) der Leiteranordnung (1) durchfließenden Teilstroms angeordnet ist, wobei aus der für den Teilstrom durch unmittelbare oder mittelbare Strommessung bestimmten Stromstärke mittels der bekannten Anzahl der die Leiteranordnung (1) ausbildenden Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) die Stromstärke des in dem Strompfad fließenden Gesamtstroms bestimmbar ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche jedes der Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) der Leiteranordnung (1) jeweils einen Bruchteil der Querschnittsfläche beträgt, welche der von dem hinsichtlich seiner Stromstärke zu bestimmenden Strom durchflossene Strompfad an der Stelle seines geringsten Leistungsquerschnitts aufweist.
Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine mit dem Messmittel (10, 11) gekoppelte Auswerteelektronik aufweist, mittels welcher die Stromstärke des in dem Strompfad fließenden Gesamtstroms aus der für die den einen der Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) der Leiteranordnung (1) durchfließenden Teilstrom bestimmten Stromstärke bestimmt wird.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung hinsichtlich der Strombelastbarkeit derart ausgebildet ist, dass ihre Strombelastbarkeit gleich oder größer der theoretisch höchstmöglichen in dem Strompfad auftretenden Stromstärke ist, indem die Gesamtquerschnittsfläche aller Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) der Leiteranordnung (1) zusammen mindestens der Querschnittsfläche des Strompfades an der Stelle seines geringsten Leistungsquerschnitts entspricht, in welchen die Leiteranordnung (1) zur Bestimmung der Stromstärke eingefügt wird.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dass die Leiteranordnung (1) mit ihren beiden in der Erstreckungsrichtung der sie ausbildenden Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) einander gegenüberliegenden Enden in den Strompfad einzufügen ist.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung (1) als ein Plattenstapel ausgebildet ist, in welchem die zueinander parallel angeordneten elektrisch leitenden Platten die Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) der Leiteranordnung (1) ausbilden, wobei die Platten, die jeweils in derselben Richtung vom Strom durchflossen werden, an einer Stirnseite des Plattenstapels durch ein elektrisch leitendes, platten- oder gitterförmiges Stirnelement (8, 9) miteinander verbunden sind, welches sich quer zu dem Plattenstapel erstreckt.
Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung (1) durch mehrere, bezüglich ihrer Querschnittsflächen in einer zweidimensionalen Matrix angeordnete Rundstäbe oder Vierkantstäbe ausgebildet ist, wobei die Stäbe, die jeweils die in derselben Richtung vom Strom durchflossen werden an einer Stirnseite der Leiteranordnung (1) durch ein elektrisch leitendes, platten- oder gitterförmiges Stirnelement (4, 6) miteinander verbunden sind, welches sich quer zur Längserstreckung der die Leiteranordnung (1) ausbildenden Stäbe erstreckt.
Messeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite der Leiteranordnung (1) alle deren Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) ausbildenden Stäbe durch ein quer zu ihrer Längserstreckung angeordnetes, elektrisch leitendes Stirnelement (5) miteinander verbunden sind, wohingegen an der dieser Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite der Leiteranordnung (1) jeweils nur die jeweils in derselben Richtung vom Strom durchflossenen Leiter (2₁ - 2_n, 3₁ - 3_n) durch je ein quer zu ihrer Längserstreckung angeordnetes, elektrisch leitendes Stirnelement (4) oder ein durchbrochenes plattenförmiges Element (6) miteinander verbunden sind, indem die in einer der beiden Richtungen vom Strom durchflossenen Leiter (2₁, 2₂, 2_n) berührungsfrei durch in dem die Leiter (3₁, 3₂, 3_n) der anderen Stromrichtung elektrisch leitend miteinander verbindenden Element (6) ausgebildete Durchbrüche (7) hindurchgeführt und ihrerseits durch ein, das mit den Durchbrüchen (7) versehene Element (6) ebenfalls nicht berührendes und dadurch galvanisch von diesem entkoppeltes, elektrisch leitendes Stirnelement (4) miteinander verbunden sind.