DE102020127667A1 - Current measuring system for measuring a current flowing through an electrical current conductor and a method that can be carried out using such a current measuring system - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft neben einem Verfahren zur Messung eines durch einen Stromleiter fließenden Stroms insbesondere ein hierfür geeignetes Strommesssystem mit einem Spannfutter (10), welches eine innere Durchgangsöffnung (13) zur Halterung des Stromleiters bietet, sodass sich der Stromleiter in gehaltenem Zustand durch die Durchgangsöffnung hindurch entlang einer Längsachse eines Stromleiters erstreckt, und welches mehrere, um diese Längsachse herum verteilt angeordnete und sich von der Durchgangsöffnung ausgehend jeweils radial (15) nach außen erstreckende Backenelemente (11) aufnimmt, von denen zumindest ein Backenelement (11) an seinem radial äußeren Ende (112) durch ein Federelement (12) zwischen zwei Positionen bewegbar gelagert ist, wobei jedes bewegbar gelagertes Backenelement mit seinem radial inneren Ende in dessen erster Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt begrenzt und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freigibt. Das Federelement (12) eines jeden derart bewegbar gelagerten Backenelements setzt bei Druckbeanspruchung eine Kraft auf das hierdurch entsprechend bewegbar gelagerte Backenelement in radialer Richtung nach innen entgegen und wenigstens ein derart bewegbar gelagertes Backenelement (11) beherbergt nahe an oder an dessen radial inneren Ende (111) mindestens einen Sensor (22) zur Erfassung eines, einen gehaltenen Stromleiter umgebenden Magnetfeldes und zur Bereitstellung eines Sensorausgangssignals.In addition to a method for measuring a current flowing through a current conductor, the present invention relates in particular to a current measuring system suitable for this purpose with a chuck (10) which has an inner through-hole (13) for holding the current conductor, so that the current conductor can be pushed through the through-hole in the held state extends through it along a longitudinal axis of a current conductor, and which accommodates a plurality of jaw elements (11) which are distributed around this longitudinal axis and each extend radially (15) outwards starting from the through-opening, of which at least one jaw element (11) at its radially outer end (112) is movably mounted between two positions by a spring element (12), each movably mounted jaw element with its radially inner end in its first position limiting the through-opening to the smallest possible cross-section and in its second position the through-opening maximally free there. The spring element (12) of each jaw element that is movably mounted in this way exerts a force in the radial direction inward on the jaw element that is movably mounted as a result, and at least one jaw element (11) that is movably mounted in this way is accommodated near or at its radially inner end (111 ) at least one sensor (22) for detecting a magnetic field surrounding a held current conductor and for providing a sensor output signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strommesssystem zur Messung eines durch einen Stromleiter fließenden Stroms sowie ein mittels eines solchen Strommesssystems durchführbares Verfahrens.The invention relates to a current measuring system for measuring a current flowing through a current conductor and to a method that can be carried out using such a current measuring system.

Bekanntermaßen müssen bei elektronischen Geräten hinsichtlich der an Bauteile geführten Stromleiter oftmals Strommessungen durchgeführt werden müssen. In der Regel weisen hierbei die zu messenden Ströme oft sehr unterschiedliche zeitliche Stromformen auf, bspw. Gleichströme, denen Wechselströme überlagert sind. Aus dem Stand der Technik sind für solche Strommessungen verschiedene Strommesssysteme bekannt, die in der Lage sind auch Ströme zwischen 100A und 1000A zu messen und bei denen der durch einen elektrischen Stromleiter fließende Strom gemessen wird, indem das den Stromleiter umgebende Magnetfeld erfasst wird, welches dann wiederum auf den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom rückabgebildet wird.As is known, current measurements often have to be carried out in electronic devices with regard to the current conductors routed to components. As a rule, the currents to be measured often have very different temporal current forms, for example direct currents on which alternating currents are superimposed. Various current measuring systems are known from the prior art for such current measurements, which are also able to measure currents between 100A and 1000A and in which the current flowing through an electrical current conductor is measured by detecting the magnetic field surrounding the current conductor, which is then in turn is mapped back to the current flowing through the electrical current conductor.

Entsprechende Strommesssysteme besitzen hierzu häufig eine Durchgangsöffnung, durch welche der elektrische Stromleiter geführt werden muss, um das Magnetfeld und in Folge den zu messenden Strom zu erfassen. Die bekannten Strommesssysteme nutzen üblicherweise einen oder mehrere, nahe der Durchgangsöffnung angeordnete Sensoren zur Messung des sich hierbei aufgrund des stromdurchflossenen Stromleiters einstellenden magnetischen Flusses. Zur Verstärkung der Flussdichte und also zur Bündelung des Magnetfeldes, insbesondere um die Messgenauigkeit zu erhöhen, werden häufig ein oder auch mehrere Flusskonzentratoren, insbesondere Magnetkerne umfassend, eingesetzt, d.h. Bauteile aus einem magnetisch hochpermeablen Material, welches den magnetischen Fluss eines darauf wirkenden Magnetfeldes in sich konzentriert bzw. weiterleitet. Hierbei können auch Sensoren eingesetzt werden, die unter Nutzung des sogenannten Hall-Effekts, d.h., bei welchem ein zur Stromrichtung und zum Magnetfeld senkrecht stehendes elektrisches Feld, das die auf die Elektronen wirkende Lorentzkraft kompensiert wird, das Magnetfeld messen. Derartige Sensoren werden nachfolgend als Hall-Sensoren bezeichnet.For this purpose, corresponding current measuring systems often have a passage opening through which the electrical current conductor must be guided in order to detect the magnetic field and consequently the current to be measured. The known current measuring systems usually use one or more sensors arranged near the through-opening to measure the magnetic flux that occurs due to the current-carrying conductor. To increase the flux density and thus to focus the magnetic field, in particular to increase the measurement accuracy, one or more flux concentrators, in particular comprising magnetic cores, are often used, i.e. components made of a magnetically highly permeable material which absorbs the magnetic flux of a magnetic field acting on it concentrates or forwards. Sensors can also be used here that use the so-called Hall effect, i.e. in which an electric field perpendicular to the current direction and to the magnetic field, which compensates for the Lorentz force acting on the electrons, measures the magnetic field. Such sensors are referred to below as Hall sensors.

Beispiele von Gattungsbildenden Strommesssystemen, d.h. die zur Messung des durch einen Stromleiter fließenden Stroms eine Durchgangsöffnung bereitstellen, durch welche der elektrische Stromleiter zunächst geführt werden muss, und mittels Sensoren das den Stromleiter umgebende Magnetfeld erfassen, sind beispielsweise den Druckschriften WO 2009/124230 A2 , JP 2013-134067 A , WO 2012/172852 A1 , EP 3 561 524 A1 und CN 110794193 A zu entnehmen.Examples of generic current measuring systems, ie which provide a through opening for measuring the current flowing through a current conductor, through which the electric current conductor must first be guided, and which use sensors to detect the magnetic field surrounding the current conductor, are for example the publications WO 2009/124230 A2 , JP 2013-134067 A , WO 2012/172852 A1 , EP 3 561 524 A1 and CN 110794193A refer to.

Den bekannten Strommesssystemen haften jedoch diverse Nachteile an, wozu insbesondere ein sehr hohes Gewicht, ein äußerst komplexer Aufbau und/oder eine nicht gegebene Anpassbarkeit an verschiedene Leiterquerschnitte zumindest bei gleichbleibender Messgenauigkeit zu zählen sind. Auch ist bei den bekannten Strommesssystemen in der Regel keine Nachrüstfähigkeit für bestehende elektronische Geräte gegeben.However, the known current measuring systems have various disadvantages, including in particular a very high weight, an extremely complex structure and/or the lack of adaptability to different conductor cross sections, at least with the same measuring accuracy. Also, with the known current measuring systems, there is generally no retrofitting capability for existing electronic devices.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Weg zur Messung des durch einen Stromleiter fließenden Stroms aufzuzeigen, mit welchem in einfacher Art und Weise eine gleichbleibende Messgenauigkeit auch bei unterschiedlichen Stromleiterquerschnitten ermöglicht werden kann und welcher insbesondere auch bei bereits bestehenden elektronischen Geräten einsetzbar ist.The invention is therefore based on the object of demonstrating an improved way of measuring the current flowing through a current conductor compared to the prior art, with which a constant measurement accuracy can be made possible in a simple manner even with different current conductor cross-sections and which, in particular, also with existing electronic devices can be used.

Die oben genannte technische Aufgabenstellung ist mit einem Strommesssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.The above-mentioned technical task is solved with a current measuring system with the features of claim 1 and with a method according to claim 9. Expedient developments are the subject of the respective subclaims.

Dementsprechend schlägt die Erfindung zur Messung des durch einen elektrischen Stromleiter fließenden Stroms ein Strommesssystem vor, welches ein, eine innere Durchgangsöffnung zur Halterung des Stromleiters bietendes Spannfutter derart umfasst, dass sich der Stromleiter in gehaltenem Zustand durch die Durchgangsöffnung hindurch entlang einer Längsachse des Stromleiters erstreckt, und welches mehrere, um diese Längsachse herum verteilt angeordnete und sich von der Durchgangsöffnung ausgehend jeweils radial nach Außen erstreckende Backenelemente aufnimmt. Zumindest eines der Backenelemente ist an seinem radial äußeren Ende durch mindestens ein Federelement zwischen zwei Positionen bewegbar, insbesondere radial bewegbar, gelagert, wobei jedes derart bewegbar gelagerte Backenelement mit seinem radial inneren Ende in einer ersten Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt begrenzt und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freigibt. Ferner setzt das Federelement eines jeden derart bewegbar gelagerten Backenelements bei Druckbeanspruchung eine Kraft auf das hierdurch entsprechend bewegbar, insbesondere radial bewegbar, gelagerte Backenelement in radialer Richtung nach innen entgegen. Zur Erfassung eines, einen gehaltenen Stromleiter umgebenden Magnetfeldes und zur Bereitstellung eines Sensorausgangssignals beherbergt wenigstens ein derart bewegbar gelagertes Backenelement zusätzlich nahe dessen oder an dessen radial inneren Ende wenigstens einen Sensor, der insbesondere in Umfangsrichtung zur Längsachse gesehen im Wesentlichen mittig in Bezug auf dieses radial innere Ende angeordnet ist.Accordingly, the invention proposes a current measuring system for measuring the current flowing through an electrical current conductor, which comprises a chuck providing an inner through-opening for holding the current conductor in such a way that the current conductor extends through the through-opening along a longitudinal axis of the current conductor when it is held, and which accommodates a plurality of jaw elements distributed around this longitudinal axis and each extending radially outwards starting from the through-opening. At least one of the jaw elements is mounted at its radially outer end by at least one spring element so that it can be moved between two positions, in particular so that it can be moved radially, with each jaw element that is movably mounted in this way limiting the through-opening to the smallest possible cross-section with its radially inner end in a first position and in the latter second position releases the through-opening to the maximum. Furthermore, the spring element of each such movably mounted jaw element, when subjected to pressure, exerts a force in the radial direction inwards on the jaw element which is movably mounted as a result, in particular radially movably. In order to detect a magnetic field surrounding a held current conductor and to provide a sensor output signal, at least one jaw element that is movably mounted in this way also accommodates at least one sensor near or at its radially inner end Is arranged substantially centrally with respect to this radially inner end.

Mit jedem, über ein solches Federelement bewegbar gelagertes Backenelement ist folglich ausgehend von einer an dem radial inneren Ende maximal möglichen freigegebenen Durchgangsöffnung zur Halterung eines Stromleiters bis hin zu einer an dem radial inneren Ende maximalen Begrenzung der Durchgangsöffnung ein selbstspannender bzw. selbstnachstellender Mechanismus des Spannfutters ausgebildet, der auch bei gehaltenen Stromleitern mit unterschiedlich großen Leiterquerschnitten stets für eine kontinuierliche, radial nach innen gerichtete Druckbeaufschlagung des Stromleiters Sorge trägt. Jedes bewegbar gelagerte, insbesondere radial bewegbare Backenelement kann folglich in jeder einnehmbaren Position mit dessen radial innerem Ende mit einem gehaltenen Stromleiter in dauerhaften Kontakt treten und entsprechende Druckspannung auf diesen ausüben, solange sich dessen Leiterquerschnitt im Bereich zwischen der größtmöglichen Querschnittsbegrenzung der Durchgangsöffnung und der maximal freigebbaren Durchgangsöffnung liegt. Je nach vorherrschendem Querschnitt eines halterbaren Stromleiters wird folglich jedes so bewegbar gelagerten Backenelements selbstspannend und jeder Sensor eines so bewegbar gelagerten Backenelements selbsteinstellend und möglichst nah an den für die Strommessung zu haltenden Stromleiter platziert, so dass auch bei unterschiedlich dimensionierten Stromleiterquerschnitten eine gleichbleibende Messgenauigkeit gewährleistet werden kann.With each jaw element that is movably mounted via such a spring element, a self-tightening or self-adjusting mechanism of the chuck is consequently formed, starting from a maximum possible released through-opening for holding an electrical conductor at the radially inner end up to a maximum limitation of the through-opening at the radially inner end , which always ensures a continuous, radially inwardly directed pressurization of the conductor, even when conductors with conductor cross-sections of different sizes are being held. Each movably mounted, in particular radially movable jaw element can therefore come into permanent contact with its radially inner end in any position that can be assumed with a held current conductor and exert corresponding compressive stress on it, as long as its conductor cross-section is in the range between the largest possible cross-section limitation of the through-opening and the maximum releasable passage opening is located. Depending on the prevailing cross-section of a mountable current conductor, each jaw element that is movably mounted in this way is self-clamping and each sensor of a jaw element that is movably mounted is self-adjusting and placed as close as possible to the current conductor to be held for the current measurement, so that a constant measuring accuracy can be guaranteed even with differently dimensioned current conductor cross-sections .

Ferner schlägt die Erfindung als Lösung ein insbesondere mittels eines solchen Strommesssystems einfach durchführbares Verfahren zum Messen des Stromflusses in einem elektrischen Stromleiter vor, welches sich dadurch auszeichnet, dass mehrere, verteilt um eine Längsachse herum jeweils sich in Bezug auf die Längsachse radial nach außen erstreckende Backenelemente zur Bildung einer Durchgangsöffnung zur Halterung des Stromleiters angeordnet werden und zumindest eines der Backenelemente an seinem radial äußeren Ende durch ein Federelement zwischen zwei Positionen bewegbar, insbesondere radial bewegbar, derart gelagert wird, dass das Federelement bei Druckbeanspruchung eine Kraft auf das hierdurch gelagerte Backenelement in radialer Richtung nach innen entgegensetzt, um mit dem radial inneren Ende des derart bewegbar gelagerten Backenelements in dessen erster Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt zu begrenzen und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freizugeben. Ferner wird zusätzlich wenigstens ein Sensor zur Erfassung eines Magnetfeldes nahe an oder an dem radial inneren Ende wenigstens eines derart bewegbar gelagerten Backenelements beherbergt. In die gebildete Durchgangsöffnung kann anschließend nach Einsetzen eines Stromleiters entlang der Längsachse des Stromleiters bei durch den Stromleiter fließenden Strom, d.h. insbesondere nachdem eine Versorgungsspannung an den Stromleiter angelegt wird, das, den Stromleiter umgebende Magnetfeld erfasst werden.Furthermore, the invention proposes as a solution a method for measuring the current flow in an electrical current conductor that can be carried out easily, in particular by means of such a current measuring system, which is characterized in that several jaw elements, distributed around a longitudinal axis, each extend radially outwards with respect to the longitudinal axis to form a through-opening for holding the current conductor and at least one of the jaw elements is mounted at its radially outer end so that it can be moved between two positions by a spring element, in particular in a radially movable manner, in such a way that the spring element exerts a force on the jaw element mounted thereby in a radial direction when pressure is applied Opposite inward direction in order to limit the through-opening to the smallest possible cross-section with the radially inner end of the jaw element mounted in such a way that it can be moved in its first position and the through-opening in its second position ung maximum release. In addition, at least one sensor for detecting a magnetic field is accommodated close to or at the radially inner end of at least one jaw element that is movably mounted in this way. After inserting a conductor along the longitudinal axis of the conductor with current flowing through the conductor, i.e. in particular after a supply voltage is applied to the conductor, the magnetic field surrounding the conductor can then be detected in the through-opening formed.

Als wesentliche Vorteile sind folglich auch hierbei zu nennen, dass durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens es einem Anwender ermöglicht wird, äußerst präzise Messergebnisse zu erhalten und das Verfahren gleichzeitig bei Leitern mit einem im Wesentlichen beliebigen Querschnitt einzusetzen, solange diese Querschnitt aufweisen, die innerhalb des anwendungsspezifisch bereitstellbaren, d.h. insbesondere mit dem wenigstens einen bewegbaren Backenelemente einstellbaren, kleinstmöglichen Querschnitts der Durchgangsöffnung und der maximal freigebbaren Durchgangsöffnung liegen.The main advantages to be mentioned here are that the use of the method according to the invention enables a user to obtain extremely precise measurement results and to use the method at the same time for conductors with essentially any cross-section, as long as these cross-sections are within the application-specific range the smallest possible cross section of the passage opening that can be provided, i.e. in particular that can be adjusted with the at least one movable jaw element, and the maximum passage opening that can be released.

Auch ist aufgrund der folglich stets gewährleistbaren nahen Anordnung des Sensors oder der Sensoren an dem Stromleiter ein Magnetkern zur Verstärkung des Magnetfeldes nicht mehr notwendig, sodass die Lösung nach der Erfindung auch ein gewichts- und bauraumreduziertes Vorgehen zur Messung des durch einen elektrischen Stromleiter fließenden Stroms aufzeigt.Also, due to the close arrangement of the sensor or sensors on the current conductor, which can always be guaranteed, a magnetic core for amplifying the magnetic field is no longer necessary, so that the solution according to the invention also shows a procedure for measuring the current flowing through an electric current conductor that reduces weight and installation space .

Insbesondere, um ein einfacheres Einführen eines Stromleiter in die Durchgangsöffnung des Spannfutter und/oder eine äußerst flexible Nachrüstbarkeit und Einsatzfähigkeit auch bei bereits bestehenden elektronischen Geräten zu ermöglichen, sieht die Lösung nach der Erfindung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung vor, das die Backenelemente aufnehmende Spannfutter aus wenigstens zwei zusammensetzbaren Spannfutterteilen aufzubauen, sowie einen Verriegelungsmechanismus zum öffnungsfähigen Verriegeln der Spannfutterteile in zusammengesetztem Zustand vorzusehen.In particular, to enable easier insertion of a conductor into the through-opening of the chuck and/or extremely flexible retrofitting and usability even with existing electronic devices, the solution according to the invention, according to a preferred development, provides that the chuck accommodating the jaw elements consists of at least to construct two collapsible chuck parts, and to provide a locking mechanism for releasably locking the chuck parts in the assembled state.

So kann an einem im wesentlichen jedem Gerät das Spannfutter an geeigneter Stelle in besonders einfacher Art und Weise um den in der Durchgangsöffnung zu haltenden Stromleiter durch Öffnen des Verriegelungsmechanismus und anschließendes Wiederverschließen herumgelegt werden, insbesondere ohne den Stromleiter hierzu von einem angeschlossenen elektronischen Gerät vorher zu trennen zu müssen. So können also insbesondere nach Entriegeln des Verriegelungsmechanismus die hierüber zusammengehaltenen Spannfutterteile voneinander getrennt und das Spannfutter geöffnet werden, um das Strommesssystem bzw. das Verfahren gemäß Erfindung an im Wesentlichen jede Stromleiter zur Anwendung bringen zu können. Hierzu kann der für die Strommessung gewünschte Stromleiter sodann z.B. einfach über die inneren radialen Backenenden eines der Spannfutterteile gelegt und dann dieses mit dem oder den anderen Spannfutterteil(en) wieder zusammengesetzt und verriegelt, sodass der daraufhin in der inneren Durchgangsöffnung gehaltene Stromleiters sich diese hindurch entlang einer Längsachse des Stromleiters erstreckt. Selbstverständlich kann jedoch auch ein Stromleiter mit zumindest einem nicht angeschlossenen Ende ohne vorheriges Öffnen des Spannfutters durch die innere Durchgangsöffnung zur Halterung entsprechend geführt werden.The chuck can be placed around the conductor to be held in the through-opening in a particularly simple manner on essentially any device at a suitable point by opening the locking mechanism and then closing it again, in particular without first separating the conductor from a connected electronic device for this purpose to have to. In particular, after unlocking the locking mechanism, the chuck parts held together by this can be separated from one another and the chuck opened in order to be able to use the current measuring system or the method according to the invention on essentially any conductor. The current conductor required for the current measurement can be used for this purpose then, for example, simply placed over the inner radial jaw ends of one of the chuck parts and then reassembled and locked with the other chuck part(s), so that the current conductor then held in the inner through-opening extends through it along a longitudinal axis of the current conductor. Of course, however, a conductor with at least one end that is not connected can also be routed through the inner through-opening to the holder without first opening the chuck.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass jeder Sensor als Hall-Sensor ausgebildet ist, insbesondere da Hall-Sensoren auch dann ein Signal liefern, wenn das Magnetfeld, in dem er sich befindet, konstant ist. Durch das Ausbilden jedes eingesetzten Sensors als Hall-Sensor können somit in vorteilhafter Weise besonders genaue Messergebnisse erzielt werden. Allgemein kann die Messung ferner ergänzend oder alternativ in vorteilhafter Weise durch das Herausrechnen der Störfelder erfolgen, je mehr Sensoren gemäß der Lösung nach der Erfindung vorhanden sind.A particularly preferred embodiment of the present invention provides that each sensor is in the form of a Hall sensor, in particular since Hall sensors also supply a signal when the magnetic field in which it is located is constant. By designing each sensor used as a Hall sensor, particularly accurate measurement results can be achieved in an advantageous manner. In general, the measurement can also advantageously be carried out additionally or alternatively by eliminating the interference fields, the more sensors there are according to the solution according to the invention.

Daher ist in einer weiteren bevorzugten Ausbildung des Strommesssystems vorgesehen, wenigstens zwei radial gegenüberliegend angeordnete Backenelemente an deren radial äußeren Ende durch ein solches Federelement zwischen zwei solchen Positionen bewegbar zu lagern, wobei insbesondere jedes dieser bewegbar gelagerten Backenelemente nahe an oder an dessen radial inneren Ende mindestens einen solchen Sensor beherbergt. Auch kann bereits durch zwei solche radial gegenüberliegend angeordnete, bewegbar, insbesondere radial bewegbar, gelagerte Backenelemente bei einer Vielzahl von in der Durchgangsöffnung gehaltenen Stromleitern mittels der durch die Federelemente ausgeübten Druckkraft eine zum festhaltenden Einspannen des Stromleiters bei zusätzlicher mechanischer Zentrierung des Stromleiters ausreichende Vorspannkraft ausgeübt werden. Die Zentrierung eines solchen Stromleiters bietet wiederum den Vorteil der ortsgetreuen Reproduzierbarkeit und/oder Wiederholbarkeit, insbesondere auch bei zeitlich voneinander beabstandeten Messungen nach Entfernen und Neueinführen eines Stromleiters. In besonders bevorzugte Ausbildung des Strommesssystems kann daher auch vorgesehen sein, dass die Backenelemente drehsymmetrisch zur Längsachse angeordnet sind und jedes dieser Backenelemente an dessen radial äußerem Ende durch ein solches Federelement zwischen zwei solchen Positionen bewegbar gelagert ist, wobei insbesondere jedes dieser Backenelemente nahe an oder an dessen radial inneren Ende mindestens einen solchen Sensor beherbergt.A further preferred embodiment of the current measuring system therefore provides for at least two jaw elements arranged radially opposite one another to be movably mounted at their radially outer end by such a spring element between two such positions, with each of these movably mounted jaw elements in particular being close to or at its radially inner end at least accommodates such a sensor. With two such jaw elements arranged radially opposite one another and mounted so as to be movable, in particular radially movable, with a large number of current conductors held in the through-opening, a prestressing force sufficient for firmly clamping the current conductor with additional mechanical centering of the current conductor can also be exerted by means of the compressive force exerted by the spring elements . The centering of such a current conductor in turn offers the advantage of location-accurate reproducibility and/or repeatability, in particular also in the case of measurements that are spaced apart in time after a current conductor has been removed and reinserted. In a particularly preferred embodiment of the current measuring system, it can therefore also be provided that the jaw elements are arranged rotationally symmetrically to the longitudinal axis and each of these jaw elements is movably mounted at its radially outer end by such a spring element between two such positions, with each of these jaw elements in particular being close to or on whose radially inner end accommodates at least one such sensor.

Von weiterem Vorteil, ist ferner, wenn ergänzend oder alternativ zur vorstehenden Ausführungen jedes der Backenelemente an dessen radial innerem Ende bogenförmig zur allseitigen gleichmäßigen Begrenzung der Durchgangsöffnung auf einen gemeinsamen kleinstmöglichen Querschnitt und radial betrachtet tortenstückförmig ausgebildet ist, und insbesondere bei solcher allseitiger Begrenzung der Durchgangsöffnung jedes der Backenelemente mit jeweils benachbart angeordneten Backenelementen an deren radial verlaufenden Seitenflächen in Anlage kommen. It is also advantageous if, in addition to or as an alternative to the above statements, each of the jaw elements is arcuate at its radially inner end for the uniform delimitation of the through-opening on all sides to a common smallest possible cross-section and, viewed radially, in the shape of a piece of a pie, and in particular with such a delimitation of the through-opening on all sides of the jaw elements come into contact with adjacent jaw elements on their radially extending side surfaces.

Einerseits kann hierdurch ein in der Durchgangsöffnung gehaltener Stromleiter von allen Seiten gleichmäßig eingespannt werden, bis die die Backenelemente zweckmäßig in einer vordefinierten Endstellung zur gegenseitigen Anlage kommen. Infolge der Ausgestaltung als Tortenstückform können durch die Backenelemente ferner zweckmäßigerweise auch sehr kleine Leiterquerschnitte gleichmäßig und zentriert aufgenommen, gehalten und eingespannt werden, da sich diese in Richtung des zentralen Bereichs definiert in exakt radialer Ausrichtung bis zur gegenseitigen Anlage gegenseitig annähern können. Ferner kann hierdurch die durch die Federelemente bewirkte Selbstspannung der Backenelemente für jedes der Backenelemente in einfacher Weise identisch ausgelegt werden. Auch nähern sich hierdurch folglich die jeweils beherbergten Sensoren jeweils reproduktionstreu an die Oberfläche des Stromleiters an.On the one hand, a current conductor held in the through-opening can be clamped evenly from all sides in this way until the jaw elements come into contact with one another, expediently, in a predefined end position. As a result of the design as a piece of pie, the jaw elements can also expediently accommodate, hold and clamp very small conductor cross sections evenly and centered, since these can approach each other in a defined, exactly radial alignment in the direction of the central area until they come into contact with one another. Furthermore, as a result, the self-tensioning of the jaw elements caused by the spring elements can be designed identically for each of the jaw elements in a simple manner. As a result, the respectively accommodated sensors also approach the surface of the current conductor in a manner that is faithful to reproduction.

Von Vorteil ist ferner, dass je nach spezifischer Ausbildung und/oder anwendungsbedingt als Federelement ein zwar zweckmäßiger Weise jeweils gleichwirkendes, jedoch im Wesentlichen beliebiges, elastisch verformbares Element eingesetzt werden kann. In der Praxis haben sich hierzu beispielsweise aber auch Spiral-, Elliptik-, Parabel-, Wellen-, Nadel-, Wellen-, Backen-, Stab-, Schrauben-, Evolut-, Ring-, Membran-, Gummi-, Luft- und/oder Gasdruckfedern als geeignet gezeigt. So kann durch Spiralfedern z.B. besonders einfache und robuste Federelement bereitgestellt sein, welche zudem bauraumsparend in das Strommesssystem integriert werden können. Hingegen können z.B. durch Gasdruck- und/oder Gummifedern zusätzliche Dämpfungseigenschaften ausgenutzt werden, um beispielsweise die beherbergten Sensoren besonders sanft und ohne unerwünschtes Rückfedern bis an den Stromleiter angenähert werden.It is also advantageous that, depending on the specific design and/or application-related, an elastically deformable element can be used as the spring element, although it is expedient in each case to have the same effect, but essentially any arbitrary element. In practice, for example, spiral, elliptical, parabolic, wave, needle, wave, jaw, rod, screw, volute, ring, membrane, rubber, air and/or gas springs shown to be suitable. For example, particularly simple and robust spring elements can be provided by coil springs, which can also be integrated into the current measuring system in a space-saving manner. On the other hand, additional damping properties can be used, e.g. by means of gas pressure and/or rubber springs, for example in order to bring the housed sensors particularly gently and without undesired springback up to the conductor.

Je nach eingesetztem Sensor oder eingesetzten Sensoren kann mit diesen im Rahmen der Erfindung als Sensorausgangssignal bereits ein Signal bereitgestellt werden, welches durch entsprechende interne Verarbeitung den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom repräsentiert. Alternativ kann im Rahmen der Erfindung jedoch auch ein Sensor oder können im Rahmen der Erfindung auch Sensoren eingesetzt werden, dessen bereitgestelltes Sensorausgangssignal bzw. deren bereitgestellte Sensorsignale an eine Auswerteelektronik übermittelt werden, welche eine weitere, insbesondere applikationsspezifische Signalverarbeitung durchführen kann.Depending on the sensor or sensors used, a signal can already be provided within the scope of the invention as a sensor output signal which, through corresponding internal processing, represents the current flowing through the electric current conductor. Alternatively, within the scope of the invention, however a sensor or sensors can also be used within the scope of the invention, the provided sensor output signal or the provided sensor signals are transmitted to evaluation electronics, which can carry out further, in particular application-specific, signal processing.

So ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strommesssystems z.B. vorgesehen, dass dieses eine entsprechende Auswerteelektronik mitumfasst, die mit jedem Sensor zum Empfangen eines jeweiligen Sensorausgangssignals verschaltet ist, und eingerichtet ist, hierauf basierend den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom zu berechnen.In a further preferred embodiment of the current measuring system according to the invention, it is provided, for example, that it also includes corresponding evaluation electronics, which are connected to each sensor for receiving a respective sensor output signal and are set up to calculate the current flowing through the electrical current conductor based on this.

Insbesondere wenn eine Mehrzahl von Sensoren vorgesehen ist, sieht ist in weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung daher vorgesehen, diese Auswerteelektronik zusätzlich dahingehend einzurichten, basierend auf der Mehrzahl von, von der Mehrzahl von Sensoren empfangenen Sensorausgangssignalen ein gemeinsames Messsignal unter Bereinigung von Störeinflüssen zu bilden, und hierauf basierend den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom zu berechnen. Alternativ kann die Auswertelektronik jedoch auch bereits derart eingerichtet sein, dass dieses gemeinsame Messsignal bereits den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom repräsentiert, insbesondere direkt repräsentiertParticularly when a plurality of sensors are provided, a further expedient embodiment therefore provides for these evaluation electronics to be additionally set up to form a common measurement signal based on the plurality of sensor output signals received from the plurality of sensors, with interference being eliminated, and based on this calculate the current flowing through the electrical conductor. Alternatively, however, the evaluation electronics can also already be set up in such a way that this common measurement signal already represents the current flowing through the electrical current conductor, in particular represents it directly

Ein besonders bevorzugtes Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich folglich dadurch aus, dass alle Backenelemente drehsymmetrisch zur Längsachse angeordnet und zumindest eine Vielzahl dieser Backenelemente an deren radial äußeren Enden durch ein jeweiliges solches Federelement entsprechend bewegbar gelagert wird, wobei zusätzlich wenigstens ein solcher Sensor in jedem dieser durch ein Federelement bewegbar gelagerten Backenelemente nahe an oder an dessen radial inneren Ende beherbergt wird, und anschließend basierend auf von den Sensoren empfangenen Sensorausgangssignalen unter Bereinigung von Störeinflüssen ein gemeinsames Messsignal gebildet wird. In einer weiter bevorzugten Variante kann das gemeinsame Messsignal auch unter Berücksichtigung der Auslenkungen der Backenelemente gebildet werden.A particularly preferred method according to the invention is consequently characterized in that all jaw elements are arranged rotationally symmetrically to the longitudinal axis and at least a large number of these jaw elements are mounted at their radially outer ends so that they can be moved accordingly by a respective spring element of this type, with at least one such sensor in each of these is accommodated by a spring element movably mounted jaw elements close to or at its radially inner end, and then based on the sensor output signals received from the sensors and eliminating interference, a common measurement signal is formed. In a further preferred variant, the common measurement signal can also be formed taking into account the deflections of the jaw elements.

Mit Bereitstellung eines, insbesondere gemeinsamen und um möglicherweise auftretende Störsignale bereinigten Messsignals kann die erreichte Signalqualität nochmals erheblich verbessert werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, woraus noch weitere Merkmale und Vorteile der Lösung nach der Erfindung offensichtlich werden. Es zeigen:

  • 1: skizzenhaft eine Querschnittsansicht durch bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strommesssystems, insbesondere durch Durchführung eines bevorzugten Verfahrens nach der Erfindung, und
  • 2: exemplarisch vereinfacht, einen zweckmäßigen Signalweg zur Bildung eines gemeinsamen Messsignals im Rahmen der Erfindung.
With the provision of a measurement signal, which is in particular common and has been cleaned of any interference signals that may occur, the signal quality achieved can again be significantly improved. The invention is explained in more detail below using some preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings, from which further features and advantages of the solution according to the invention become apparent. Show it:
  • 1 : a sketch of a cross-sectional view through a preferred embodiment of a current measuring system according to the invention, in particular through the implementation of a preferred method according to the invention, and
  • 2 : simplified by way of example, an appropriate signal path for forming a common measurement signal within the scope of the invention.

In der 1 ist skizzenhaft eine Querschnittsansicht durch einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strommesssystems zur Messung des durch einen elektrischen Stromleiter fließenden Stroms gezeigt, wobei ein Stromleiter aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Das Strommesssystem umfasst ein Spannfutter 10, welches eine innere Durchgangsöffnung 13 zur Halterung eines Stromleiters bietet derart, dass sich der Stromleiter in gehaltenem Zustand durch die Durchgangsöffnung hindurch entlang einer Längsachse des Stromleiters erstreckt. In 1 ist eine senkrecht zur Bildebene und durch die Durchgangsöffnung verlaufende Längsachse angedeutet und mit dem Bezugszeichen „L“ belegt, welche die Längsachse eines Stromleiters in gehaltenem Zustand durch die Durchgangsöffnung hindurch repräsentieren soll. Diese Längsachse verläuft idealerweise durch den Mittelpunkt der Durchgangsöffnung 13, wie nachfolgend noch näher beschrieben. Das Spannfutter 10 besitzt ferner mehrere, um diese Längsachse „L“ herum verteilt angeordnete und sich von der Durchgangsöffnung 13 ausgehend jeweils radial nach außen erstreckende Backenelemente 11, wie teilweise mit den mit der Bezugsziffer 15 gekennzeichneten gestrichelten Pfeilen angezeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind hierbei vom Spannfutter 10 insgesamt acht, um diese Längsachse „L“ herum verteilt angeordnete und sich jeweils von der Durchgangsöffnung 13 ausgehend jeweils radial nach außen erstreckende Backenelemente 11 aufgenommen. Grundsätzlich können jedoch auch weniger, d.h. jedoch wenigstens zwei, oder auch mehr als acht solcher oder ähnlicher Backenelemente 11 aufgenommen sein.In the 1 1 is a cross-sectional view through a particularly preferred embodiment of a current measuring system according to the invention for measuring the current flowing through an electrical current conductor, wherein a current conductor is not shown for reasons of clarity. The current measuring system comprises a chuck 10, which offers an inner through-opening 13 for holding a current conductor in such a way that the current conductor extends through the through-opening along a longitudinal axis of the current conductor when it is held. In 1 a longitudinal axis running perpendicular to the plane of the image and through the through-opening is indicated and given the reference “L”, which is intended to represent the longitudinal axis of a current conductor in the held state through the through-opening. This longitudinal axis ideally runs through the center point of the through-opening 13, as described in more detail below. The chuck 10 also has a plurality of jaw elements 11 distributed around this longitudinal axis “L” and each extending radially outwards from the through-opening 13, as partially indicated by the dashed arrows identified by the reference numeral 15. In the illustrated embodiment, the chuck 10 accommodates a total of eight jaw elements 11 distributed around this longitudinal axis “L” and each extending radially outwards from the through-opening 13 . In principle, however, fewer, ie at least two, or even more than eight such or similar jaw elements 11 can also be accommodated.

In von der 1 abweichender, einfachster Ausführung ist eines der Backenelemente 11 an seinem radial äußeren Ende 112 durch ein Federelement 12 zwischen zwei Positionen bewegbar, insbesondere radial bewegbar, gelagert, wobei jedes derart bewegbar gelagerte Backenelement mit seinem radial inneren Ende 111 in dessen erster Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt begrenzt und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freigibt. Bei 1 ist eine beispielhafte Durchgangsöffnung bei einem begrenzten Querschnitt mit dem Bezugszeichen 13a und eine beispielhafte, insbesondere maximal freigegebene Durchgangsöffnung mit dem Bezugszeichen 13b belegt. Sind, wie bei der mit 1 dargestellten besonders bevorzugter Ausbildung alle Backenelemente 11 drehsymmetrisch zur Längsachse angeordnet und ist jedes dieser Backenelemente an dessen radial äußerem Ende 112 durch ein solches Federelement 12 zwischen zwei solchen Positionen bewegbar gelagert, so kann entsprechend, wie bei 1 zu sehen, mit dem radial inneren Ende 111 jedes Backenelementes 11 in dessen erster Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt begrenzt und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freigegeben werden, sodass die Backenelemente 11 äußerst zweckmäßig zur Bildung einer im wesentlichen kreisförmigen Durchgangsöffnung mit kleineren und größeren Querschnitten, d.h. in diesem Fall insbesondere kleineren und größeren Radien oder Durchmessern, zwischen einer ersten Position zur Begrenzung der Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt und einer zweiten Position zur maximalen Freigabe der Durchgangsöffnung radial bewegbar sind.In from the 1 In a different, simplest embodiment, one of the jaw elements 11 is mounted at its radially outer end 112 by a spring element 12 so that it can be moved between two positions, in particular so that it can be moved radially, with each jaw element that is movably mounted in this way having its radially inner end 111 in its first position the through-opening at one limits the smallest possible cross-section and in its second position releases the maximum through-opening. at 1 FIG. 12 is an exemplary through hole at a limited cross section, referenced 13a and an exemplary, in particular maximally released, passage opening with the reference number 13b. Are, as with the with 1 illustrated particularly preferred embodiment all jaw elements 11 are arranged rotationally symmetrically to the longitudinal axis and each of these jaw elements is mounted movably at its radially outer end 112 by such a spring element 12 between two such positions, so can accordingly, as in 1 As can be seen, with the radially inner end 111 of each jaw element 11 in its first position limiting the through-opening to the smallest possible cross-section and in its second position the through-opening being maximally uncovered, so that the jaw elements 11 are extremely useful for forming a substantially circular through-opening with smaller and larger cross-sections, ie in this case in particular smaller and larger radii or diameters, between a first position for limiting the through-opening to the smallest possible cross-section and a second position for maximum exposure of the through-opening are radially movable.

Das Federelement 12 eines jeden derart bewegbar gelagerten Backenelements 11 ist derart ausgelegt, dass es bei Druckbeanspruchung eine Kraft auf das hierdurch entsprechend bewegbar, insbesondere radial bewegbar, gelagerte Backenelement 11 in radialer Richtung nach innen entgegensetzt, d.h. jeweils in entgegensetzte Richtung der mit der Bezugsziffer 15 gekennzeichneten gestrichelten Pfeile, welche, wie vorstehend erwähnt, jeweils eine sich radial nach außen erstreckende Richtung andeuten.The spring element 12 of each jaw element 11 that is movably mounted in this way is designed in such a way that when it is subjected to pressure stress, it exerts a force on the jaw element 11 that is movably mounted as a result, in particular radially movably, in the radial direction inwards, i.e. in the opposite direction to that with the reference numeral 15 indicated dashed arrows, which, as mentioned above, each indicate a radially outwardly extending direction.

Jedes der bewegbar gelagerten Backenelemente 11 befindet ferner bei nicht durch die Durchgangsöffnung 13 hindurchgeführtem Stromleiter, d.h. in dessen Ausgangsstellung in einem zumindest nicht maximal unter Druck beanspruchten Zustand, zweckmäßig in einem weiterstgehend entspannten Zustand, insbesondere in einem im Wesentlichen vollständig entspannten Zustand, in praktischer Ausführung insbesondere in einem Zustand, in welchem sich das daran bewegbar gelagerte Backenelement in dessen ersten Position zur Begrenzung mit seinem radial inneren Ende der Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt mit seinem radial inneren Ende. Zwar ist ein möglichst Druckfreier Zustand eines Federelementes 12 in dessen Ausgangsstellung in der Regel materialschonend und fördert eine lange Lebenszeit. Auf der anderen Seite kann jedoch auch eine zumindest geringe Vorspannung in dessen Ausgangsstellung, d.h. insbesondere durch entsprechende Platzierung von Backenelement und Federelement bei der Spannfutter-Montage, hilfreich sein, in der Durchgangsöffnung gehaltene Stromleiter mit nur äußerst unwesentlich größeren Querschnitten als die auf einen kleinstmöglichen Querschnitt begrenzte Durchgangsöffnung sicher einzuspannen.Each of the movably mounted jaw elements 11 is also in a more relaxed state, in particular in a substantially completely relaxed state, when the current conductor is not routed through the through-opening 13, i.e. in its initial position in a state that is at least not subjected to maximum pressure, in a practical embodiment in particular in a state in which the jaw element movably mounted thereon in its first position to limit the through-opening with its radially inner end to the smallest possible cross-section with its radially inner end. A state of a spring element 12 that is as pressure-free as possible in its initial position is generally gentle on the material and promotes a long service life. On the other hand, however, at least a slight preload in its initial position, i.e. in particular by appropriate placement of the jaw element and spring element during the chuck assembly, can be helpful, current conductors held in the through-opening with only extremely insignificantly larger cross-sections than the smallest possible cross-section to securely clamp the limited passage opening.

Die bewegbar gelagerten Backenelemente 11 können folglich bei Einlegen eines Stromleiters auch von diesem radial nach außen gedrückt werden, wobei in diesem Fall ein jeweiliges Federelement 12 diesem Druck wiederum eine Kraft in radialer Richtung nach innen entgegensetzt.The movably mounted jaw elements 11 can consequently also be pressed radially outwards when a current conductor is inserted, in which case a respective spring element 12 in turn opposes this pressure with a force in the radial direction inwards.

Durch die bewegbare Lagerung der Backenelemente 11 ist die innere Durchgangsöffnung 13 zur Halterung eines hindurchgeführten Stromleiters folglich in ihrem Querschnitt, insbesondere bei besonders bevorzugter Ausführung in ihrem Radius bzw. Durchmesser, verstellbar und auf den Querschnitt des hindurchgeführten Stromleiters anpassbar. Insbesondere passt sich die Durchgangsöffnung aufgrund der mittels der Federelemente 12 bewegbar gelagerten und also in zweckmäßiger Weise selbstspannenden Backenelemente 11 selbst an den Querschnitt des hindurchgeführten Stromleiters an. Hierdurch kann somit in äußerst effektiver Weise ein durch die innere Durchgangsöffnung 13 zur Halterung hindurchgeführter Stromleiter mittels der selbstspannenden Backenelemente 11 in der Durchgangsöffnung 13 eingespannt werden.Due to the movable mounting of the jaw elements 11, the inner passage opening 13 for holding a current conductor passed through is consequently adjustable in its cross section, in particular in a particularly preferred embodiment in its radius or diameter, and adaptable to the cross section of the current conductor passed through. In particular, the through-opening adapts itself to the cross-section of the current conductor that is passed through due to the jaw elements 11, which are movably mounted by means of the spring elements 12 and are therefore self-tensioning in an expedient manner. As a result, a current conductor passed through the inner through-opening 13 for holding purposes can be clamped in the through-opening 13 by means of the self-tightening jaw elements 11 in an extremely effective manner.

Bei 1 sind die Federelemente 12 beispielhaft als Schraubenfedern dargestellt, jedoch können im Rahmen der Erfindung auch andere Arten von Federn eingesetzt werden und die Federelemente 12 können grundsätzlich ein beliebiges, elastisch verformbares Element besitzen, wie bei der vorstehenden Würdigung aufgezeigt. Zweckmäßiger Weise sollten jedoch alle eingesetzten Federelemente 12 in deren Federeigenschaften gleichwirkend ausgebildet sein, um bei gleicher Druckbeanspruchung möglichst eine gleiche Gegenkraft entgegenzusetzen, insbesondere damit auch die bewegbar gelagerten Backenelemente 11 gleichförmig zwischen der jeweils ersten und der jeweils zweiten Position bewegbar sind.at 1 For example, the spring elements 12 are shown as coil springs, but other types of springs can also be used within the scope of the invention and the spring elements 12 can in principle have any elastically deformable element, as shown in the above assessment. Expediently, however, all the spring elements 12 used should have the same spring properties in order to oppose the same counterforce as far as possible with the same compressive stress, in particular so that the movably mounted jaw elements 11 can also be moved uniformly between the respective first and respective second position.

Wie bei 1 ferner zu sehen, beherbergt in einfachster Ausführung wenigstens ein derart bewegbar gelagertes Backenelement 11, bei der dargestellten besonders bevorzugten Ausführung jedes der bewegbar gelagerten Backenelemente 11, nahe an oder an dessen radial inneren Ende 111 mindestens einen Sensor 22 zur Erfassung eines, einen gehaltenen Stromleiter umgebenden Magnetfeldes und zur Bereitstellung eines Sensorausgangssignals. Dieser Sensor 22 ist insbesondere, in Umfangsrichtung (16) zur Längsachse gesehen, im Wesentlichen mittig in Bezug auf dieses radial innere Ende 111 angeordnet. Bei dem in 1 mit dem Bezugszeichen 22 belegten Sensor befindet sich das bewegbar gelagerte Backenelement mit seinem radial inneren Ende in dessen zweiter Position. Der Sensor 22 würde demnach, wenn sich dieses Backenelement in der ersten Position befindet an der mit dem Bezugszeichen 22a belegten Position befinden.As in 1 further seen, in the simplest embodiment, at least one such movably mounted jaw element 11 accommodates, in the particularly preferred embodiment shown, each of the movably mounted jaw elements 11, close to or at its radially inner end 111, houses at least one sensor 22 for detecting a current conductor surrounding a held conductor Magnetic field and to provide a sensor output signal. In particular, this sensor 22 is arranged substantially centrally with respect to this radially inner end 111, viewed in the circumferential direction (16) relative to the longitudinal axis. At the in 1 The sensor assigned the reference number 22 is the movably mounted jaw element ment with its radially inner end in its second position. Accordingly, when this jaw member is in the first position, the sensor 22 would be in the position indicated by reference numeral 22a.

Ein wie vorstehend mit Bezug auf 1 auch in einfachster Ausführung aufgezeigtes Strommesssystem eignet sich somit bereits zur Durchführung eines Verfahren zum Messen des Stromflusses in einem elektrischen Stromleiter gemäß Lösung der Erfindung, demgemäß mehrere Backenelemente 11, verteilt um eine Längsachse L herum und jeweils sich in Bezug auf die Längsachse radial nach außen erstreckend, zur Bildung einer Durchgangsöffnung 13 zur Halterung eines Stromleiters angeordnet werden, wobei zumindest eines der Backenelemente 11 an seinem radial äußeren Ende 112 durch ein Federelement 12 zwischen zwei Positionen bewegbar, insbesondere radial bewegbar, derart gelagert wird, dass das Federelement 12 bei Druckbeanspruchung eine Kraft auf das hierdurch gelagerte Backenelement 11 in radialer Richtung nach innen entgegensetzt, um mit dem radial inneren Ende des derart bewegbar gelagerten Backenelements in dessen erster Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt zu begrenzen und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freizugeben. Wird zusätzlich wenigstens ein Sensor 22 zur Erfassung eines Magnetfeldes und zur Bereitstellung eines Sensorausgangssignals nahe an oder an dem radial inneren Ende 111 wenigstens eines derart bewegbar gelagerten Backenelements 11 beherbergt, kann nach Einsetzen eines Stromleiters in die Durchgangsöffnung entlang der Längsachse des Stromleiters bei durch den Stromleiter fließenden Strom des den Stromleiter umgebende Magnetfeld erfasst werden.A as above with reference to 1 The current measuring system shown, even in the simplest embodiment, is therefore already suitable for carrying out a method for measuring the current flow in an electrical current conductor according to the solution of the invention, accordingly, a plurality of jaw elements 11, distributed around a longitudinal axis L and each extending radially outwards in relation to the longitudinal axis , to form a through-opening 13 for holding an electrical conductor, at least one of the jaw elements 11 being mounted at its radially outer end 112 so that it can be moved between two positions by a spring element 12, in particular so that it can be moved radially, in such a way that the spring element 12 generates a force when subjected to pressure on the jaw element 11 supported thereby in the radial direction inwards in order to limit the through-opening to the smallest possible cross section with the radially inner end of the jaw element movably supported in this way in its first position and in its second position di e maximum clearance. If at least one sensor 22 for detecting a magnetic field and for providing a sensor output signal is also housed near or at the radially inner end 111 of at least one jaw element 11 that is movably mounted in this way, after inserting a current conductor into the through-opening along the longitudinal axis of the current conductor at through the current conductor flowing current of the magnetic field surrounding the conductor can be detected.

Auch ist aufgrund der folglich stets gewährleisteten nahen Anordnung bzw. ermöglichten nahen Positionierung des Sensors 22 oder der Sensoren an den Stromleiter ein Magnetkern zur Verstärkung des Magnetfeldes grundsätzlich nicht mehr notwendig und wird. Andererseits ist jedoch mit der erfinderischen Lösung eine wiederholgenaue mechanische Positionierung der Backenelemente und insbesondere der von diesen beherbergten Sensoren bei im Wesentlichen jedem beliebigen Stromleiterquerschnitt innerhalb der jeweiligen bauartbedingten Maximal- und Minimalwerte des Strommesssystems, insbesondere des Spannfutters erreichbar, da selbsteinstellend verschiedene Querschnitte der Durchgangsöffnung 13, insbesondere Radien bei bevorzugt konzentrisch, insbesondere drehsymmetrisch angeordneten Backenelementen und von diesen beherbergten Sensoren, eingenommen werden können, auf welchen die magnetischen Felder erfasst werden. Dem Anwender ist es somit auf einfache Art ermöglicht, stets präzise Messergebnisse zu erhalten.Due to the consequently always guaranteed close arrangement or enabled close positioning of the sensor 22 or the sensors on the current conductor, a magnetic core for amplifying the magnetic field is fundamentally no longer necessary and will be. On the other hand, however, with the inventive solution a repeatable mechanical positioning of the jaw elements and in particular the sensors housed by them can be achieved with essentially any current conductor cross section within the respective design-related maximum and minimum values of the current measuring system, in particular the chuck, since different cross sections of the through opening 13, in particular radii with preferably concentrically, in particular rotationally symmetrically arranged jaw elements and housed by these sensors, on which the magnetic fields are detected. The user is thus able to easily obtain precise measurement results at all times.

Ferner kann die Genauigkeit der Messergebnisse auch dadurch zusätzlich gesteigert werden, wenn nicht lediglich ein Sensor 22, sondern mehrere Sensoren eingesetzt werden, insbesondere je mehr Sensoren eingesetzt werden, da die jeweiligen Sensorausgangssignale untereinander abgeglichen und/oder evtl. Störfelder, z.B. auch aufgrund von Rückleitern oder benachbarten Leitungen, sehr effektiv berücksichtigt bzw. herausgerechnet werden können.Furthermore, the accuracy of the measurement results can also be additionally increased if not just one sensor 22 but several sensors are used, in particular the more sensors are used, since the respective sensor output signals are compared with one another and/or possible interference fields, e.g. also due to return conductors or neighboring lines, can be taken into account or calculated out very effectively.

Des Weiteren kann die Genauigkeit des Messergebnisses erhöht werden, wenn zusätzlich die Auslenkung mindestens eines oder aller Backenelemente 11 erfasst und aus dieser Auslenkung der Leiterquerschnitt berechnet wird. Der berechnete Leiterquerschnitt kann daraufhin im Weiteren zur Generierung eines gemeinsamen, d.h. insbesondere bereinigten Messsignals verwendet werden. Insbesondere kann hierzu ein elektronisches Erfassen, z.B. mittels zusätzlicher Detektoren, der Auslenkung eines jeweiligen Backenelements 11 auf der radial nach außen führenden Achse 15 vorgesehen sein. In 1 ist beispielhaft ein hierzu vom Spannfutter 10 aufgenommener Detektor 24 skizziert, mit welchem z. B. die relative Position eines Backenelements 11 und/oder der jeweilige Abstand zum radial äußeren Endes des Backenelements detektiert und folglich die Auslenkung des Backenelemente 11 erfasst werden kann. Ergänzend oder alternativ kann z.B. auch die Druckbeanspruchung eines Federelementes zur Erfassung der Auslenkung des darüber gelagerten Backenelements detektiert werden. Da sich, wie vorstehend aufgezeigt, die Durchgangsöffnung aufgrund der mittels der Federelemente 12 bewegbar gelagerten Backenelemente 11 an den Querschnitt des hindurchgeführten Stromleiters anpasst, kann folglich über die erfasste Auslenkung der Leiterquerschnitt bzw. Radius des stromführenden Leiters durch eine Auswerteelektronik (2; 30) berechnet und zusätzlich bei der Bereinigung von Störeinflüssen mitberücksichtigt werden.Furthermore, the accuracy of the measurement result can be increased if the deflection of at least one or all jaw elements 11 is also recorded and the conductor cross section is calculated from this deflection. The calculated conductor cross-section can then be used to generate a common, ie in particular cleaned, measurement signal. In particular, electronic detection, for example by means of additional detectors, of the deflection of a respective jaw element 11 on the axis 15 leading radially outwards can be provided for this purpose. In 1 is an example of this recorded by the chuck 10 detector 24 sketched, with which z. B. the relative position of a jaw element 11 and / or the respective distance to the radially outer end of the jaw element is detected and consequently the deflection of the jaw element 11 can be detected. In addition or as an alternative, for example, the compressive stress on a spring element can also be detected in order to record the deflection of the jaw element mounted above it. Since, as shown above, the through-opening adapts to the cross-section of the current-carrying conductor due to the jaw elements 11, which are movably mounted by means of the spring elements 12, the conductor cross-section or radius of the current-carrying conductor can consequently be determined by evaluation electronics ( 2 ; 30 ) are calculated and also taken into account when cleaning up interference.

Daher ist gemäß einer bevorzugten Ausbildung des Strommesssystems zumindest vorgesehen, wenigstens zwei, insbesondere radial gegenüberliegend angeordnete Backenelemente 11 an deren radial äußeren Ende 112 durch ein solches Federelement zwischen zwei solchen Positionen bewegbar zu lagern, wobei insbesondere jedes dieser bewegbar gelagerten Backenelemente nahe an oder an dessen radial inneren Ende mindestens einen solchen Sensor 22 beherbergt. Auch kann bereits durch zwei solche radial gegenüberliegend angeordnete, bewegbar, insbesondere radial bewegbar, gelagerte Backenelemente bei einer Vielzahl von in der Durchgangsöffnung gehaltenen Stromleitern mittels der durch die Federelemente 12 ausgeübten Druckkraft eine zum festhaltenden Einspannen des Stromleiters bei zusätzlicher mechanischer Zentrierung des Stromleiters ausreichende Vorspannkraft 23 ausgeübt werden. Wie dem Fachmann aus vorstehender Beschreibung ersichtlich wird ist die Zentrierung eines solchen Stromleiters wiederum besonders zweckmäßig für eine ortsgetreue Reproduzierbarkeit und/oder Wiederholbarkeit sowie insbesondere auch für eine verbesserte Vergleichbarkeit durchgeführter Strommessungen.Therefore, according to a preferred embodiment of the current measuring system, at least two jaw elements 11, in particular radially oppositely arranged jaw elements, are movably mounted at their radially outer end 112 by such a spring element between two such positions, with each of these movably mounted jaw elements in particular being close to or on its radially inner end accommodates at least one such sensor 22 . Also, already by two such jaw elements arranged radially opposite one another, movably, in particular radially movably, mounted in a multiplicity of current conductors held in the through-opening by means of the compressive force exerted by the spring elements 12, a pretensioning force 23 sufficient for firmly clamping the current conductor with additional mechanical centering of the current conductor can be exerted. As is apparent to the person skilled in the art from the above description, the centering of such a current conductor is in turn particularly expedient for local reproducibility and/or repeatability and, in particular, also for improved comparability of current measurements carried out.

Da durch den enthaltenen selbst nachstellenden Mechanismus jeder Sensor jedoch, wie vorstehend beschrieben, nah an einen durch die Durchgangsöffnung 13 hindurchgeführten Stromleiter gebracht werden kann, kann der Einfluss auf ein jeweiliges Sensorausgangssignal von Störfeldern, z.B. benachbarter Leitungen, bezogen auf das Nutzsignal von vorne herein vorteilhafterweise auf ein äußerst geringes Maß reduziert werden.However, since the included self-adjusting mechanism allows each sensor, as described above, to be brought close to a current conductor passed through the through-opening 13, the influence on a respective sensor output signal of interference fields, e.g. neighboring lines, can be advantageously reduced in relation to the useful signal from the outset be reduced to an extremely low level.

Ist, wie bei 1 ferner ersichtlich, ergänzend oder alternativ zu vorstehend beschriebenen Ausführungen jedes der Backenelemente 11 an dessen radial innerem Ende 111 bogenförmig, d.h. insbesondere mit einer konkaven Bogenform, zur allseitigen gleichmäßigen Begrenzung der Durchgangsöffnung 13 auf einen gemeinsamen kleinstmöglichen Querschnitt und radial betrachtet tortenstückförmig ausgebildet, und insbesondere bei solcher allseitiger Begrenzung der Durchgangsöffnung angeordnet, dass jedes der Backenelemente 11 mit jeweils benachbart angeordneten Backenelementen an deren radial verlaufenden Seitenflächen in Anlage kommt, kann folglich ein in der Durchgangsöffnung gehaltener Stromleiter von allen Seiten nochmals besonders gleichmäßig eingespannt werden, bis die Backenelemente zweckmäßig in einer vordefinierten Endstellung zur gegenseitigen Anlage kommen. Folglich können die Backenelemente aufgrund der tortenstückförmigen Ausbildung, zumindest unterstützend, auch sehr kleine Leiterquerschnitte in besonders zweckmäßigerweise gleichmäßig und zentriert aufnehmen, halten und einspannen. Entsprechend nähern sich hierdurch folglich auch die jeweils beherbergten Sensoren jeweils reproduktionstreu an die Oberfläche eines Stromleiters an.Is, as with 1 Furthermore, as can be seen, in addition to or as an alternative to the above-described embodiments, each of the jaw elements 11 is arcuate at its radially inner end 111, i.e. in particular with a concave arcuate shape, for the uniform delimitation of the through-opening 13 on all sides to a common, smallest possible cross-section and, viewed radially, in the shape of a pie, and in particular arranged in such a way that the through-opening is delimited on all sides in such a way that each of the jaw elements 11 comes into contact with adjacently arranged jaw elements on their radially running side surfaces, consequently a current conductor held in the through-opening can be clamped particularly evenly from all sides until the jaw elements are expediently in a predefined End position come to mutual system. Consequently, due to the pie-shaped design, the jaw elements can, at least in a supportive manner, accommodate, hold and clamp even very small conductor cross-sections in a particularly expedient manner in a uniform and centered manner. Correspondingly, as a result, the respectively accommodated sensors also approach the surface of a current conductor in a manner that is faithful to reproduction.

Ergänzend oder alternativ ist ferner gemäß einer äußerst zweckmäßigen Ausbildung zumindest ein Sensor 22, insbesondere jeder Sensor, als ein Hall-Sensor ausgebildet, insbesondere auch, um auch dann ein Sensorausgangssignal zu liefern, wenn das Magnetfeld, in dem sich der Sensor befindet, konstant ist.Additionally or alternatively, according to an extremely expedient embodiment, at least one sensor 22, in particular each sensor, is designed as a Hall sensor, in particular also in order to supply a sensor output signal even when the magnetic field in which the sensor is located is constant .

Insgesamt jedoch lassen die erfindungsgemäß angeordneten und über die Backenelemente bewegbaren bzw. positionierbaren Sensoren das Messen von Strömen von im Wesentlichen aller Art zu, sodass hierüber zweckmäßig sowohl Gleich- und Wechselströme als auch Mischströme gemessen werden können. Durch diese Eigenschaften ergibt sich ein breites Anwendungsfeld, wie z.B. in der Prozessindustrie, der E-Mobility oder in Solaranlagen, wobei sich einstellbare Strommessbereiche insbesondere von 100A und mehr, insbesondere in den Größenbereichen um 150A, 200A, 300A, 400A, 500A und 600A, als besonderes zweckmäßig hierfür gezeigt haben, wobei diese Werte im Falle von Gleichstrom (DC) vorzugsweise den Nennwert DC und im Falle von Wechselstrom (AC) vorzugsweise den Effektivwert wiedergeben.Overall, however, the sensors arranged according to the invention and movable or positionable via the jaw elements allow the measurement of currents of essentially all types, so that direct and alternating currents as well as mixed currents can expediently be measured. These properties result in a wide range of applications, such as in the process industry, e-mobility or in solar systems, with adjustable current measuring ranges of 100A and more, especially in the size ranges of 150A, 200A, 300A, 400A, 500A and 600A, have shown to be particularly useful for this purpose, these values preferably representing the nominal value DC in the case of direct current (DC) and preferably the effective value in the case of alternating current (AC).

Wie ferner bei der 1 skizzierten besonders bevorzugten Ausführungsform dargestellt, insbesondere auch, um ein einfacheres Einführen eines Stromleiter in die Durchgangsöffnung des Spannfutter und/oder eine äußerst flexible Nachrüstbarkeit und Einsatzfähigkeit auch bei bereits bestehenden elektronischen Geräten zu ermöglichen, ist das Spannfutter aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Spannfutterteil 101, 102 aufgebaut, welche im zusammengesetzten Zustand mittels eines Verriegelungsmechanismus 103 verschlossen bzw. verriegelt werden können und zum Einführen eines Stromleiter wieder geöffnet werden können.As also with the 1 particularly preferred embodiment outlined above, in particular to enable easier insertion of a conductor into the through-opening of the chuck and/or extremely flexible retrofitting and usability even with existing electronic devices, the chuck consists of at least a first and a second chuck part 101 , 102 constructed, which can be closed or locked in the assembled state by means of a locking mechanism 103 and can be opened again for the insertion of a conductor.

So kann zum Beispiel im offenen bzw. geöffneten Zustand des Spannfutters, dieses einfach um einen in der Durchgangsöffnung zu haltenden Stromleiter herumgelegt werden oder der Stromleiter wird einfach über die inneren radialen Backenenden eines der Spannfutterteile gelegt, anschließend werden die Spannfutterteile 101, 102, z.B. zwei Hälften, wieder zusammengesetzt und mit dem Verriegelungsmechanismus 103 verschlossen bzw. verriegelt.For example, when the chuck is in the open or opened state, it can simply be laid around a current conductor to be held in the through opening, or the current conductor is simply placed over the inner radial jaw ends of one of the chuck parts, then the chuck parts 101, 102, e.g. two Halves reassembled and locked with locking mechanism 103.

Der durch die Durchgangsöffnung geführte Stromleiter drückt sodann, d.h. insbesondere beim Zusammensetzen der Spannfutterteile 101, 102, von innen gegen die jeweiligen Backenelemente 11 und bewegt diese radial außen in Richtung der zweiten Position 13b. Da ein jedes Federelement 12 hierbei eine Kraft entgegengesetzt, d.h. radial nach innen auf ein Backenelement 11 ausübt, befinden sich ein dort beherbergter Sensor 22 folglich stets nahe oder konstruktionsbedingt sogar im direkten Kontakt mit dem Stromleiter.The current conductor guided through the through-opening then presses, i.e. in particular when the chuck parts 101, 102 are assembled, from the inside against the respective jaw elements 11 and moves them radially outwards in the direction of the second position 13b. Since each spring element 12 exerts a force in the opposite direction, i.e. exerts a force radially inward on a jaw element 11, a sensor 22 housed there is consequently always close to or, due to the design, even in direct contact with the current conductor.

Wie vorstehend erwähnt, kann ein, insbesondere jeder im Rahmen der Erfindung eingesetzter Sensor 22 durch entsprechende interne Verarbeitung ein den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom direkt repräsentierendes Sensorausgangssignal ausgeben. Alternativ können im Rahmen der Erfindung jedoch auch Sensoren eingesetzt werden, deren bereitgestellte Sensorausgangssignale zunächst an eine Auswerteelektronik übermittelt werden müssen, welche eine weitere, insbesondere applikationsspezifische Signalverarbeitung durchführen kann.As mentioned above, a sensor 22, in particular any sensor used within the scope of the invention, can output a sensor output signal that directly represents the current flowing through the electrical current conductor through corresponding internal processing. Alternatively, however, sensors can also be used within the scope of the invention are provided whose sensor output signals must first be transmitted to evaluation electronics, which can carry out further, in particular application-specific, signal processing.

So ist bei 1 beispielsweise als eine weitere Ausbildung vorgesehen, dass das Strommesssystem eine entsprechende Auswerteelektronik 30 mitumfasst, die mit jedem Sensor zum Empfangen eines jeweiligen Sensorausgangssignals verschaltet ist, und eingerichtet ist, hierauf basierend den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom zu berechnen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Verschaltung jedoch nicht näher in 1 dargestellt.So is at 1 provided, for example, as a further development that the current measuring system also includes corresponding evaluation electronics 30, which is connected to each sensor for receiving a respective sensor output signal, and is set up to calculate the current flowing through the electrical current conductor based on this. For reasons of clarity, however, the interconnection is not detailed in 1 shown.

Die Auswerteelektronik 30 kann vorzugsweise Teil einer, elektronische Schaltung sein, z.B. auf einer Leiterplatte untergebrachten. Eine solche Schaltung oder eine solche Leiterplatte kann darüber hinaus weitere Funktionsblöcke und/oder Komponenten umfassen, wie z.B. ein Netzteil, eine Selbstkalibrierung und diverse Ausgänge, bspw. für Normstromsignale, für einen RS485-Anschluss und/oder für ein Ethernetsignal.The evaluation electronics 30 can preferably be part of an electronic circuit, e.g. accommodated on a printed circuit board. Such a circuit or such a printed circuit board can also include other functional blocks and/or components, such as a power pack, self-calibration and various outputs, e.g. for standard current signals, for an RS485 connection and/or for an Ethernet signal.

Insbesondere wenn eine Mehrzahl von Sensoren vorgesehen ist, kann eine solche Auswerteelektronik 30 folglich dahingehend einzurichten sein, basierend auf der Mehrzahl von, von der Mehrzahl von Sensoren 22 empfangenen Sensorausgangssignalen 38, 40 (2) ein gemeinsames Messsignal 42 unter Bereinigung von Störeinflüssen zu bilden, welches den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom bereits repräsentiert oder alternativ basierend auf dem ein gemeinsames Messsignal 42 (2) den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom zu berechnen. Zum Zwecke von Vergleichsmessungen beispielsweise kann dann z.B. zweckmäßig ferner auch eine Selbstkalibrierung der Sensoren und/oder in Bezug auf die Auswerteelektronik durchgeführt werdenIn particular, when a plurality of sensors are provided, such evaluation electronics 30 can consequently be set up based on the plurality of sensor output signals 38, 40 received from the plurality of sensors 22 ( 2 ) to form a common measurement signal 42 with the elimination of interference, which already represents the current flowing through the electrical current conductor or alternatively based on which a common measurement signal 42 ( 2 ) to calculate the current flowing through the electric current conductor. For the purpose of comparative measurements, for example, a self-calibration of the sensors and/or in relation to the evaluation electronics can also be carried out

Soll also ein durch einen Stromleiter fließender Strom nach der Erfindung gemessen werden, insbesondere mit einer wie vorbeschriebenen Ausführungsform eines Strommesssystems nach der Erfindung, d.h. insbesondere auch ohne die Notwendigkeit eines Magnetkerneinsatzes zur Verstärkung eines Magnetfeldes, kann also besonders bevorzugt wie folgt vorgegangen werden. Zunächst werden, insbesondere im Rahmen der Konstruktion bzw. des Aufbaus eines Spannfutter, mehrere, verteilt um eine Längsachse L herum jeweils sich in Bezug auf die Längsachse radial nach außen erstreckende Backenelemente 11 zur Bildung einer Durchgangsöffnung 13 zur Halterung des Stromleiters angeordnet und zumindest eines der Backenelemente 11 wird an seinem radial äußeren Ende 112 durch ein Federelement 12 zwischen zwei Positionen bewegbar, insbesondere radial bewegbar gelagert, derart, dass das Federelement bei Druckbeanspruchung eine Kraft auf das hierdurch gelagerte Backenelement in radialer Richtung nach innen entgegensetzen kann, um mit dem radial inneren Ende des derart bewegbar gelagerten Backenelements in dessen erster Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt zu begrenzen und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freizugeben, wobei zusätzlich wenigstens ein Sensor zur Erfassung eines Magnetfeldes und zur Bereitstellung eines Sensorausgangssignals nahe an oder an dem radial inneren Ende 111 wenigstens eines derart bewegbar gelagerten Backenelements 11 beherbergt wird. Anschließend kann ein Stromleiter in die Durchgangsöffnung entlang der Längsachse des Stromleiters hindurchgeführt und bei durch den Stromleiter fließenden Strom das den Stromleiter umgebende Magnetfeld erfasst werden.If a current flowing through a current conductor is to be measured according to the invention, in particular with an embodiment of a current measuring system according to the invention as described above, i.e. in particular without the need for a magnetic core insert to amplify a magnetic field, the following procedure can be particularly preferred. First, in particular as part of the design or construction of a chuck, a plurality of jaw elements 11, distributed around a longitudinal axis L, each extending radially outwards with respect to the longitudinal axis, are arranged to form a through-opening 13 for holding the current conductor, and at least one of the Jaw element 11 is mounted at its radially outer end 112 by a spring element 12 so that it can move between two positions, in particular radially movably, in such a way that the spring element can counteract a force on the jaw element supported thereby in the radial direction inwards in order to engage with the radially inner To limit the end of the so movably mounted jaw element in its first position, the through-opening to the smallest possible cross-section and in its second position to release the through-opening as much as possible, in addition at least one sensor for detecting a magnetic field and for providing a Sensor output signal is housed near or at the radially inner end 111 of at least one such movably mounted jaw member 11. An electrical conductor can then be guided into the through-opening along the longitudinal axis of the electrical conductor and the magnetic field surrounding the electrical conductor can be detected when the current is flowing through the electrical conductor.

Insbesondere im Falle eines so konstruierten bzw. aufgebauten Spannfutters, kann dieses darüber hinaus aus mehreren Spannfutterteilen aufgebaut werden, die z.B. über einen Verriegelungsmechanismus zusammengehalten werden. Durch Entriegeln dieses Mechanismus lassen sich die Spannfutterteile leicht voneinander trennen und die Durchgangsöffnung wird zugänglich. Daraufhin wird zum Einsetzen eines Stromleiters dieser auf die Einzelteile so positioniert, dass sich der Stromleiter nach Wiederzusammensetzen durch Durchgangsöffnung erstreckt. Danach können die Spannfutterteile wieder zusammengesetzt und verriegelt werden, wobei durch den enthaltenen selbst nachstellenden Mechanismus die Sensoren nah an die Leitung gebracht werden, sodass hinsichtlich der nachfolgenden Messung bezogen auf das Nutzsignal Störfelder benachbarter Leitungen lediglich einen geringen Einfluss auf das Messsignal haben.In particular, in the case of a chuck designed or constructed in this way, it can also be constructed from several chuck parts which are held together, for example, via a locking mechanism. By unlocking this mechanism, the chuck parts can be easily separated from each other and the through hole becomes accessible. To insert a current conductor, this is then positioned on the individual parts in such a way that the current conductor extends through the through-opening after reassembly. The chuck parts can then be reassembled and locked, with the self-adjusting mechanism included bringing the sensors close to the line, so that with regard to the subsequent measurement relative to the useful signal, interference fields from neighboring lines have only a minor influence on the measurement signal.

Zweckmäßig werden, insbesondere im Rahmen der Konstruktion bzw. des Aufbaus eines Spannfutter, alle Backenelemente 11 drehsymmetrisch zur Längsachse angeordnet und eine Vielzahl dieser Backenelemente an deren radial äußeren Enden 112 durch ein jeweiliges solches Federelement 12 gelagert, wobei zusätzlich wenigstens ein solcher Sensor in jedem dieser durch ein Federelement bewegbar gelagerten Backenelemente nahe an oder an dessen radial inneren Ende beherbergt wird.All jaw elements 11 are expediently arranged rotationally symmetrically to the longitudinal axis, particularly as part of the design or construction of a chuck, and a large number of these jaw elements are supported at their radially outer ends 112 by a respective spring element 12, with at least one such sensor in each of these by a spring member movably supported jaw members near or at the radially inner end thereof.

Entsprechend dem bei 2 exemplarisch vereinfacht skizzierten Signalweg, kann dann basierend auf von den Sensoren 22 empfangenen Sensorausgangssignalen 38, 40 unter Bereinigung von Störeinflüssen zweckmäßig ein gemeinsames Messsignals 42 gebildet werden. In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung berücksichtigt eine wie bei 2 beispielhaft dargestellte Auswerteelektronik 30 bei der Bildung des gemeinsamen, d.h. insbesondere bereinigten Messsignals 42, zusätzlich jeweils erfasste einzelne Auslenkungen 21 und insbesondere anhand der somit jeweils zur Aufnahme des stromführenden Leiters eingenommenen Positionen der Backenelemente 11 einen hierüber durch die Auswerteelektronik 30 berechenbaren Leiterquerschnitt bzw. Radius dieses stromführenden Leiters. Je nach spezifischer Ausbildung einer hierfür eingesetzten Auswerteelektronik 30 kann dieses gebildete Messsignal 42 den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom bereits repräsentieren, d.h. insbesondere ohne weitere Abbildung repräsentieren, oder es kann auf Basis dieses gebildeten Messsignals 42 der durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom berechnet werden.According to the at 2 exemplarily simplified outlined signal path, a common measurement signal 42 can then expediently be formed based on the sensor output signals 38, 40 received from the sensors 22, with interference being eliminated. In particularly expedient ßiger design considered as in 2 evaluation electronics 30 shown as an example in the formation of the common, i.e. in particular corrected, measurement signal 42, additionally recorded individual deflections 21 and in particular on the basis of the positions of the jaw elements 11 thus assumed to accommodate the current-carrying conductor, a conductor cross-section or radius of this that can be calculated by the evaluation electronics 30 current-carrying conductor. Depending on the specific configuration of evaluation electronics 30 used for this purpose, this measurement signal 42 formed can already represent the current flowing through the electrical conductor, i.e. represent it in particular without further imaging, or the current flowing through the electrical conductor can be calculated on the basis of this measurement signal 42 formed.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Spannfutterchuck
1111
Backenelementjaw element
111111
radial inneres Ende eines Backenelementesradially inner end of a jaw member
112112
radial äußeres Ende eines Backenelementesradially outer end of a jaw member
1212
Federelementspring element
1313
Durchgangsöffnungpassage opening
13a13a
begrenzte Durchgangsöffnunglimited passage opening
13b13b
freigegebene Durchgangsöffnungreleased passage opening
1515
Radial nach außenradially outwards
1616
Umfangsrichtungcircumferential direction
2222
Sensorsensor
22a22a
Sensor bei begrenzter DurchgangsöffnungSensor with limited passage opening
101101
ein erstes Spannfutterteila first chuck part
102102
ein zweites Spannfutterteila second chuck part
103103
Verriegelungsmechanismuslocking mechanism
2121
erfasste Auslenkungdetected deflection
2323
Vorspannkraftpreload force
2424
Detektordetector
3030
Auswerteelektronikevaluation electronics
3131
Anschlussklemmenterminals
3838
ein erstes Sensorausgangssignala first sensor output signal
4040
ein zweites Sensorausgangssignala second sensor output signal
4242
bereinigtes Messsignaladjusted measurement signal
LL
Längsachselongitudinal axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (10)

Strommesssystem zur Messung des durch einen elektrischen Stromleiter fließenden Stroms umfassend: ein Spannfutter (10), welches eine innere Durchgangsöffnung (13) zur Halterung des Stromleiters bietet derart, dass sich der Stromleiter in gehaltenem Zustand durch die Durchgangsöffnung hindurch entlang einer Längsachse eines Stromleiters erstreckt, und welches mehrere, um diese Längsachse herum verteilt angeordnete und sich von der Durchgangsöffnung ausgehend jeweils radial (15) nach außen erstreckende Backenelemente (11) aufnimmt, von denen zumindest eines der Backenelemente (11) an seinem radial äußeren Ende (112) durch ein Federelement (12) zwischen zwei Positionen bewegbar, insbesondere radial bewegbar, gelagert ist, wobei jedes derart bewegbar gelagertes Backenelement mit seinem radial inneren Ende in dessen erster Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt begrenzt und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freigibt, wobei das Federelement (12) eines jeden derart bewegbar gelagerten Backenelements bei Druckbeanspruchung eine Kraft auf das hierdurch entsprechend bewegbar, insbesondere radial bewegbar, gelagerte Backenelement in radialer Richtung nach innen entgegensetzt; wobei ferner wenigstens ein derart bewegbar gelagertes Backenelement (11) nahe an oder an dessen radial inneren Ende (111) mindestens einen Sensor (22) zur Erfassung eines, einen gehaltenen Stromleiter umgebenden Magnetfeldes und zur Bereitstellung eines Sensorausgangssignals beherbergt, der insbesondere, in Umfangsrichtung (16) zur Längsachse gesehen, im Wesentlichen mittig in Bezug auf dieses radial innere Ende (111) angeordnet ist.Current measuring system for measuring the current flowing through an electric current conductor, comprising: a chuck (10) which has an inner through-opening (13) for holding the current conductor in such a way that the current conductor extends through the through-opening in the held state along a longitudinal axis of a current conductor, and which has a plurality of arranged and distributed around this longitudinal axis starting at the passage opening, receives jaw elements (11) that extend radially (15) outwards, of which at least one of the jaw elements (11) can be moved at its radially outer end (112) by a spring element (12) between two positions, in particular radially movable, is mounted, wherein each such movably mounted jaw element with its radially inner end in its first position limits the through-opening to the smallest possible cross-section and in its second position opens the through-opening to the maximum extent, the spring element (12) of each such movably mounted jaw element having a compressive stress power o f the jaw element, which is supported in a correspondingly movable, in particular radially movable manner, opposes in the radial direction inwards; wherein at least one such movably mounted jaw element (11) houses at least one sensor (22) close to or at its radially inner end (111) for detecting a magnetic field surrounding a held current conductor and for providing a sensor output signal which, in particular, in the circumferential direction ( 16) seen to the longitudinal axis, is arranged substantially centrally with respect to this radially inner end (111). Strommesssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei radial gegenüberliegend angeordnete Backenelemente an deren radial äußeren Ende (112) durch ein solches Federelement (12) zwischen zwei solchen Positionen bewegbar gelagert sind, wobei insbesondere jedes dieser bewegbar gelagerten Backenelemente nahe an oder an dessen radial inneren Ende (111) mindestens einen solchen Sensor (22) beherbergt und/oder dass die Backenelemente drehsymmetrisch zur Längsachse angeordnet sind und jedes dieser Backenelemente an dessen radial äußerem Ende (112) durch ein solches Federelement (12) zwischen zwei solchen Positionen bewegbar gelagert ist, wobei insbesondere jedes dieser Backenelemente nahe an oder an dessen radial inneren Ende (111) mindestens einen solchen Sensor (22) beherbergt.current measurement system claim 1 , characterized in that at least two radially oppositely arranged jaw elements are movably mounted at their radially outer end (112) by such a spring element (12) between two such positions, in particular each of these movably mounted jaw elements being close to or at its radially inner end ( 111) accommodates at least one such sensor (22) and/or that the jaw elements are arranged rotationally symmetrically to the longitudinal axis and each of these jaw elements is movably mounted at its radially outer end (112) by such a spring element (12) between two such positions, with in particular each of said jaw members housing at least one such sensor (22) near or at its radially inner end (111). Strommesssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor, insbesondere jeder Sensor als ein Hall-Sensor ausgebildet ist, und/oder, wobei das Spannfutter, welches die Backenelemente (11) aufnimmt, wenigstens zwei zusammensetzbare Spannfutterteile (101, 102) besitzt, sowie einen Verriegelungsmechanismus (103) zum öffnungsfähigen Verriegeln der Spannfutterteile in zusammengesetztem Zustand.current measurement system claim 1 or 2 , characterized in that at least one sensor, in particular each sensor, is designed as a Hall sensor, and/or the chuck, which accommodates the jaw elements (11), has at least two chuck parts (101, 102) that can be assembled, and a locking mechanism (103) for releasable locking of the chuck parts in the assembled state. Strommesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Backenelemente (11) an dessen radial innerem Ende (111) bogenförmig zur allseitigen gleichmäßigen Begrenzung der Durchgangsöffnung auf einen gemeinsamen kleinstmöglichen Querschnitt und radial betrachtet tortenstückförmig ausgebildet ist, und insbesondere bei solcher allseitiger Begrenzung der Durchgangsöffnung mit jeweils benachbart angeordneten Backenelementen an deren radial verlaufenden Seitenflächen in Anlage kommen.Current measuring system according to one of Claims 1 until 2 , characterized in that each of the jaw elements (11) is arcuate at its radially inner end (111) for the all-round uniform delimitation of the through-opening to a common smallest possible cross-section and viewed radially in the shape of a piece of a pie, and in particular with such an all-round delimitation of the through-opening with adjacently arranged ones Back elements come into contact with their radially extending side surfaces. Strommesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Federelement (12) ein gleichwirkendes, insbesondere jedoch beliebiges, elastisch verformbares Element besitzt.Current measuring system according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that each spring element (12) has an equivalent, but in particular any, elastically deformable element. Strommesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zusätzlich umfassend: eine Auswerteelektronik (30), die mit jedem Sensor zum Empfangen eines jeweiligen Sensorausgangssignals verschaltet ist, und eingerichtet ist, hierauf basierend den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom zu berechnen.Current measuring system according to one of Claims 1 until 5 , additionally comprising: evaluation electronics (30), which is connected to each sensor for receiving a respective sensor output signal, and is set up to calculate the current flowing through the electrical current conductor based thereon. Strommesssystem (1) nach Anspruch 6, wobei die Auswerteelektronik (30) zusätzlich eingerichtet ist: basierend auf einer Mehrzahl von, von einer Mehrzahl von Sensoren empfangenen Sensorausgangssignalen (38, 40) ein gemeinsames Messsignal (42) unter Bereinigung von Störeinflüssen zu bilden, und hierauf basierend den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom zu berechnen, oder basierend auf einer Mehrzahl von, von einer Mehrzahl von Sensoren empfangenen Sensorausgangssignalen (38, 40) ein gemeinsames Messsignal (42) unter Bereinigung von Störeinflüssen zu bilden, welches bereits den durch den elektrischen Stromleiter fließenden Strom repräsentiert.Current measuring system (1) according to claim 6 , wherein the electronic evaluation system (30) is additionally set up: based on a plurality of sensor output signals (38, 40) received from a plurality of sensors, to form a common measurement signal (42) with the elimination of interference, and based thereon the signal generated by the electrical current conductor to calculate the current flowing, or based on a plurality of sensor output signals (38, 40) received from a plurality of sensors, to form a common measurement signal (42) with the elimination of interference, which already represents the current flowing through the electrical current conductor. Verfahren zur Messung des durch einen elektrischen Stromleiter fließenden Stroms, insbesondere mit einem Strommesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die folgenden Schritte: a. Anordnen mehrerer, verteilt um eine Längsachse (L) herum jeweils sich in Bezug auf die Längsachse radial nach außen erstreckende Backenelemente (11) zur Bildung einer Durchgangsöffnung (13) zur Halterung des Stromleiters, Lagern zumindest eines der Backenelemente (11) an seinem radial äußeren Ende (112) durch ein Federelement (12) zwischen zwei Positionen bewegbar, insbesondere radial bewegbar, derart, dass das Federelement bei Druckbeanspruchung eine Kraft auf das hierdurch gelagerte Backenelement in radialer Richtung nach innen entgegensetzt, um mit dem radial inneren Ende des derart bewegbar gelagerten Backenelements in dessen erster Position die Durchgangsöffnung auf einen kleinstmöglichen Querschnitt zu begrenzen und in dessen zweiter Position die Durchgangsöffnung maximal freizugeben, wobei zusätzlich wenigstens ein Sensor zur Erfassung eines Magnetfeldes und zur Bereitstellung eines Sensorausgangssignals nahe an oder an dem radial inneren Ende (111) wenigstens eines derart bewegbar gelagerten Backenelements (11) beherbergt wird, b. Einsetzen eines Stromleiters in die Durchgangsöffnung entlang der Längsachse des Stromleiters und Erfassen bei durch den Stromleiter fließenden Strom des, den Stromleiter umgebenden Magnetfeldes.Method for measuring the current flowing through an electrical current conductor, in particular with a current measuring system according to one of Claims 1 until 7 , comprising the following steps: a. Arranging a plurality of jaw elements distributed around a longitudinal axis (L) and each extending radially outwards with respect to the longitudinal axis (11) to form a through-opening (13) for holding the conductor, mounting at least one of the jaw elements (11) at its radially outer end (112) so that it can be moved between two positions by a spring element (12), in particular so that it can be moved radially, such that the spring element opposes a force on the jaw element supported thereby in the radial direction inwards in the event of compressive stress, in order to limit the through-opening to the smallest possible cross-section with the radially inner end of the jaw element so movably mounted in its first position and to release the through-opening to the maximum extent in its second position, additionally accommodating at least one sensor for detecting a magnetic field and providing a sensor output signal near or at the radially inner end (111) of at least one jaw member (11) movably mounted in this way, b. inserting a current conductor into the through opening along the longitudinal axis of the current conductor and detecting the magnetic field surrounding the current conductor with current flowing through the current conductor. Verfahren nach Anspruch 8, welches zusätzlich die folgenden Verfahrensschritte umfasst: - Erfassen der radialen Auslenkung (21) mindestens eines Backenelementes (11); - basierend auf der erfassten Auslenkung (21), Berechnen des Leiterquerschnitts, insbesondere zur Berücksichtigung des berechneten Leiterquerschnitts bei der Bildung eines gemeinsamen Messsignals (42).procedure after claim 8 , which additionally comprises the following method steps: - detecting the radial deflection (21) of at least one jaw element (11); - Based on the detected deflection (21), calculation of the conductor cross section, in particular to take into account the calculated conductor cross section in the formation of a common measurement signal (42). Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, welches zusätzlich die folgenden Verfahrensschritte umfasst: - Anordnen aller Backenelemente (11) drehsymmetrisch zur Längsachse und Lagern einer Vielzahl dieser Backenelemente an deren radial äußeren Enden (112) durch ein jeweiliges solches Federelement (12), wobei zusätzlich wenigstens ein solcher Sensor in jedem dieser durch ein Federelement bewegbar gelagerten Backenelemente nahe an oder an dessen radial inneren Ende beherbergt wird, - Bilden eines gemeinsamen Messsignals (42) basierend auf von den Sensoren (22) empfangenen Sensorausgangssignalen (38, 40) unter Bereinigung von Störeinflüssen und insbesondere auch unter zusätzlicher Berücksichtigung erfasster Backenelement-Auslenkungen (21).procedure after claim 8 or claim 9 , which additionally comprises the following method steps: - Arranging all jaw elements (11) rotationally symmetrically to the longitudinal axis and mounting a large number of these jaw elements at their radially outer ends (112) by a respective spring element (12) of this type, with at least one such sensor in each of these by a spring element movably mounted jaw elements is accommodated close to or at its radially inner end, - forming a common measurement signal (42) based on sensor output signals (38, 40) received from the sensors (22) with elimination of interference and in particular also with additional consideration detected jaw element deflections (21).
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