DE19613690A1 - Spannungssensor für Flachbauform - Google Patents
Spannungssensor für FlachbauformInfo
- Publication number
- DE19613690A1 DE19613690A1 DE1996113690 DE19613690A DE19613690A1 DE 19613690 A1 DE19613690 A1 DE 19613690A1 DE 1996113690 DE1996113690 DE 1996113690 DE 19613690 A DE19613690 A DE 19613690A DE 19613690 A1 DE19613690 A1 DE 19613690A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- low
- voltage sensor
- sensor according
- electrode
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/07—Non contact-making probes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Spannungs
sensor in Flachbauform, insbesondere zur Spannungsmessung
im Niederspannungsbereich.
Sammelschienen oder anderweitige spannungsführende
Teile von Niederspannungsanlagen sind häufig hinsichtlich
ihrer Spannung zu überwachen, wobei es sowohl möglich
sein soll, die Spannung direkt vor Ort oder an einer mehr
oder weniger weit entfernten Stelle anzuzeigen. Dazu sind
analoge oder digitale Anzeigegeräte in Gebrauch, die mit
der zu messenden Spannung beaufschlagt sind und diese
anzeigen.
Es ist häufig erforderlich, Niederspannung an mehre
ren, gegebenenfalls relativ vielen Punkten einer Schalt
anlage zu überwachen. Es ist dabei wünschenswert, die
entsprechenden Spannungen und Potentiale ohne großen
Aufwand vor Ort in Signale mit geringer Energie umzu
setzen, die auf einfache Weise gefährdungsarm oder -frei
weiterleitbar sind. Außerdem soll die Überwachung und
Messung mehrerer und gegebenenfalls vieler Spannungen die
Kosten der betreffenden Anlage nicht verteuern.
Es ist bekannt die zu messende Spannung von der
Meßstelle über eine entsprechende spannungsführende
Leitung zu einem analog oder digital anzeigenden Span
nungsmesser zu leiten. Dies erfordert die Verwendung
einer spannungsfest isolierten Meßleitung. Außerdem liegt
an dem Spannungsmesser die Niederspannung niederohmig an,
was Gefährdungen hervorrufen kann.
Bei Hochspannungssystemen sind kapazitive Meßsysteme
bekannt, die eine Ringelektrode aufweisen, die in einem
Isolatorkörper konzentrisch zu einer zentralen, durch den
Isolatorkörper führenden Öffnung angeordnet ist. Ein
hochspannungsführender Leiter ist durch die zentrale
Öffnung des Isolatorkörpers geführt und koaxial zu der
Ringelektrode angeordnet. Diese ist mit der durchlaufen
den, hochspannungsführenden Leitung kapazitiv gekoppelt.
Eine über eine Leitung an die Ringelektrode angeschlos
sene Meßeinrichtung kann dank der kapazitiven Koppelung
zwischen der Ringelektrode und dem hochspannungsführenden
Leiter dessen Spannung bestimmen.
Zur Bestimmung und/oder Überwachung von Niederspan
nung sind derartige Hochspannungssensoren ungeeignet.
Daraus leitet sich die der Erfindung zugrundeliegen
de Aufgabe ab, einen einfach und kostengünstig herstell
baren Niederspannungssensor zu schaffen, der es ermög
licht, die zu messende Niederspannung vor Ort in ein
energiearmes Signal umzusetzen, das die zu messende
Niederspannung mit guter Genauigkeit kennzeichnet bzw.
abbildet.
Diese Aufgabe wird durch den Niederspannungssensor
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Der Niederspannungssensor ist als kapazitiver Sensor
ausgebildet, der insbesondere zur Messung von Wechsel
spannungen geeignet ist. Er wird durch eine Mehrschicht-
Flächenstruktur gebildet, die wenigstens eine, etwa in
einer Mittelebene angeordnete Mittelelektrode sowie zwei
auf beiden Flachseiten der Mehrschichtstruktur angeord
nete Außenelektroden aufweist. Die untereinander elek
trisch verbundenen eben oder plan ausgebildeten Außen
elektroden definieren zwischeneinander einen elektrisch
abgeschirmten Zwischenbereich, in dem die Mittelelektrode
elektrisch isoliert angeordnet ist. Die Mittelelektrode
koppelt mit den Außenelektroden kapazitiv und bildet
somit einen Sensorausgang mit definierter Kapazität in
Bezug auf die Außenelektroden, die mit der Sammelschiene
oder einem anderweitigen spannungsführenden Teil zu
verbinden sind. Gegen Einstreuung von außen ist die
Mittelelektrode jedoch nahezu vollständig abgeschirmt, so
daß an der Mittelelektrode ein ungestörtes Signal an
genommen werden kann.
Darüber hinaus ist die schon mit wenigen Quadrat
zentimetern (cm²) Sensorfläche zu erzielende Koppelkapa
zität zwischen der Mittelelektrode und den Außenelek
troden ausreichend, um einen etwa 100 µA großen Meßstrom
auskoppeln zu können. Bei Berührung der Mittelelektrode
oder von mit dieser verbundenen Teilen können jedoch
keine unzulässigen Durchströmungen (Stromschläge) auf
treten. Die elektrische Sicherheit ist an einer ange
schlossenen Meßeinrichtung wegen der vollkommen isolier
ten Anordnung der Mittelelektrode sichergestellt. Durch
die geeignete Wahl eines Dielektrikums zwischen der
Mittelelektrode und den Außenelektroden ist es möglich,
den kapazitiven Niederspannungssensor bei einer Gesamt
dicke von weniger als einem Millimeter auf mehrere Kilo
volt (kV) festzulegen.
Eine höchstmögliche Durchschlagfestigkeit wird
erreicht, wenn das Dielektrikum auf beiden Seiten der
Mittelelektrode jeweils die gleiche Dicke aufweist.
Der Niederspannungssensor kann aus einer Schicht
struktur aus Leiter- und Isolationsschichten bzw. -folien
gebildet sein. Eine einfache Lösung dazu ist Leiterplat
tenmaterial mit mehreren Leiterebenen. Fertigungstech
nisch günstig ist es dabei, insbesondere bei sehr kleinen
Serien, von einem zweiseitigen Leiterplattenmaterial mit
geringer Dicke auszugehen, das als Mittelelektrode Ver
wendung findet. Auf die beiden Leiterseiten wird ein
Dielektrikum aufgebracht, das die danach aufzubringenden
Außenelektroden trägt. Es ist jedoch auch möglich, eine
Dreiebenen-Leiterplatte vorzusehen, in deren mittlerer
Leitungsebene eine größere Leiterfläche als Mittelelek
trode ausgebildet ist. Die außenliegenden Leiterflächen
werden elektrisch miteinander verbunden und als Außen
elektroden verwendet. Außerdem sind Vier- oder Mehrebe
nen-Leiterplatten verwendbar. Bei einer Vierebenen-Lei
terplatte bilden die beiden innenliegenden Leiterebenen
mit entsprechenden Leiterflächen gemeinsam die Mittel
elektrode. Außerdem können in Sonderfällen auch als
Außenelektroden in dem Trägermaterial eingebettete Lei
terflächen verwendet werden.
Der Flächeninhalt der Mittelelektrode ist vorzugs
weise etwas geringer als der Flächeninhalt der Außenelek
troden, so daß die Außenelektroden die Mittelelektrode an
allen Kanten überdecken. Dies dient der Abschirmung der
Mittelelektrode.
Der Niederspannungssensor wird vorzugsweise aus
einem insgesamt dünnen Schichtmaterial hergestellt, so
daß sich eine Gesamtdicke von weniger als einem Millime
ter ergibt. Damit läßt sich der Niederspannungssensor an
Sammelschienen oder vergleichbaren spannungsführenden
Teilen problemlos befestigen, ohne zu seiner Installation
gesondert vorzusehenden Raum zu erfordern.
Außerdem gestattet die geringe Gesamtdicke in Ver
bindung mit einer entsprechenden Bemessung der Elektro
denfläche die Ausbildung einer Kapazität zwischen der
Mittelelektrode und den beiden Außenelektroden, die einen
zur Stromversorgung der angeschlossenen Meßeinrichtung
ausreichenden Stromfluß ermöglicht. Dieser Strom ist
vorzugsweise kleiner als der maximal zulässige Berüh
rungsstrom.
Der Niederspannungssensor wird als steif ausgebilde
ter Flachkondensator auf einfache Weise vorzugsweise
mittels einer eine Befestigungsbohrung durchgreifenden
Klemmschraube an der Sammelschiene befestigt. Ist der
Niederspannungssensor aus Leiterplattenmaterial aufge
baut, kann er mittels der Klemmschraube befestigt werden,
ohne daß der dadurch ausgeübte Druck die Kapazität des
Niederspannungssensors nennenswert ändern würde. Außerdem
können mit dieser Klemmschraube zusätzliche stromführende
Leiter befestigt werden. Der Niederspannungssensor kann
somit an an der Sammelschiene ohnehin vorhandenen Befe
stigungsschrauben für zu- oder abführende Leiter mit
befestigt werden. Auch ist es möglich, den Sensor mittels
einfacher Klemmfedern oder dergleichen anzuklemmen.
Der Niederspannungssensor kann sowohl über eine
vorzugsweise abgeschirmte Leitung mit einer entfernt
liegenden Meßeinheit als auch mit einer direkt auf dem
Sensor sitzenden Meßeinheit verbunden sein. Die Verbin
dung des Niederspannungssensors mit der Meßeinheit zu
einer Baueinheit ermöglicht die Schaffung kompakter, in
einem Schaltschrank an jeder Sammelschiene vorzusehender
Spannungsmesser, die den Spannungszustand und die Span
nung der betreffenden Sammelschiene unmittelbar anzeigen.
Die zum Betrieb der elektronischen Meßeinheiten erforder
liche Energie wird dem Meßkreis entnommen, indem der
Niederspannungssensor über einen selbsttätig schaltenden
Umschalter mit dem Meßeingang der Meßeinheit und mit
einem Energiespeicher verbunden wird, der der Energiever
sorgung der Meßeinheit dient.
Die Meßeinheit kann eine Anzeigeeinrichtung zur
unmittelbaren optischen Anzeige der gemessenen Spannung
aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Datenaus
gang vorgesehen sein, der vorzugsweise an einen Datenbus
anschaltbar ist. Damit ist eine Fernabfragemöglichkeit
geschaffen, die insbesondere bei Vorhandensein sehr
vieler Sensoren den erforderlichen Verkabelungsaufwand
deutlich senkt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen an eine elektrische Sammelschiene ange
schlossenen Niederspannungssensor, der ein
Signal an eine Meßeinheit liefert, in stark
schematisierter Darstellung,
Fig. 2 den Spannungssensor nach Fig. 1, in einer ge
schnittenen, nichtmaßstäblichen Prinzipdarstel
lung,
Fig. 3 den Niederspannungssensor nach Fig. 2, in einer
schematisierten Draufsicht,
Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Nieder
spannungssensors in einer schematisierten
Schnittdarstellung,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Niederspan
nungssensors mit integrierter Meßeinrichtung,
in einer schematisierten Draufsicht, und
Fig. 6 den Niederspannungssensor nach Fig. 5, in einer
vereinfachten Querschnittsdarstellung.
In Fig. 1 ist eine Voltmetereinheit 1 dargestellt,
die der Messung einer an einer Sammelschiene 2 anliegen
den Niederspannung in Bezug auf einen Nulleiter 3 dient,
der Bezugspotential führt. Die Niederspannung ist eine
Wechselspannung von 16%, 50 oder 60 Hz. Der Abgriff der
zu messenden Niederspannung von der Sammelschiene 2
erfolgt mittels eines kapazitiven Niederspannungssensors
4, der eine Eingangselektrode 6 und eine kapazitive, mit
dieser koppelnde Ausgangselektrode 7 aufweist. Die un
mittelbar mit der niederohmigen Sammelschiene 2 verbunde
ne Eingangselektrode 6 ist auf an späterer Stelle erläu
terte Weise als Abschirmung 8 ausgebildet, die ein Ein
streuen von Störungen auf die Ausgangselektrode 7 verhin
dert.
An die Ausgangselektrode 7 des Niederspannungssen
sors 4 ist über eine geschirmte Leitung 9 eine Meßeinheit
11 angeschlossen, die über eine weitere Leitung 12 mit
dem Nulleiter 3 verbunden ist. Die Meßeinheit 11 weist
zwischen ihrem mit dem Niederspannungssensor 4 verbunde
nen Eingangsanschluß 13 und ihrem mit dem Nulleiter ver
bundenen Eingangsanschluß 14 einen im Vergleich zu dem
Scheinwiderstand des Niederspannungssensors 4 deutlich
geringeren Eingangswiderstand 15 auf, so daß der Nieder
spannungssensor 4 praktisch kurzgeschlossen ist. Der
Kurzschlußstrom hängt von der Höhe der anliegenden Nie
derspannung ab und ist somit ein Maß für diese. Die
Meßeinheit 11 bestimmt den zwischen den Eingangsanschlüs
sen 13, 14 fließenden Strom auf elektronischem Wege und
gibt den dem Strom entsprechenden Spannungswert an einer
LCD-Anzeigeeinheit 16 aus, die direkt an der Meßeinheit
11 vorgesehen sein kann.
Bedarfsweise enthält die Meßeinheit 11 eine (Ein- und)
Ausgabeeinheit 17, die einen busfähigen Datenausgang
haben kann und somit eine I/O-Schnittstelle bildet. Die
Ausgabeeinheit 17 kann außerdem optoelektronische Koppel
mittel enthalten, die eine potentialfreie Datenausgabe
ermöglichen.
Zur Energieversorgung der Meßeinheit 11 enthält
diese einen Energiespeicher 19, der als Puffer einen oder
mehrere Kondensatoren hoher Kapazität enthält. Der Ener
giespeicher 19 wird über einen dem Meßkreis entnommenen
Strom geladen. Dazu dient ein Umschalter 21, mit dem der
Eingangsanschluß 13 zwischen dem eigentlichen, in Fig. 1
durch den Eingangswiderstand 15 symbolisierten Strom- oder
Spannungsmesser und dem Energiespeicher 19 umge
schaltet werden kann. Das Umschalten des Umschalters 21
erfolgt dabei periodisch in einem vorgegebenen Zeittakt.
Der Niederspannungssensor 4 ist in den Fig. 2 und 3
detaillierter veranschaulicht. Er wird durch eine Mehr
ebenen-Leiterplatte 22 gebildet, die eine flache und
mechanisch robuste Ausführung des Niederspannungssensors
4 sicherstellt. Die Mehrebenen-Leiterplatte 22 weist
beispielsweise einen rechteckigen Umriß auf, wie es in
Fig. 3 dargestellt ist. Jedoch sind beliebige andere
Formgebungen möglich, falls eine solche erforderlich ist.
Bei einer Gesamtdicke von weniger als einem Millimeter
beträgt die Kantenlänge der Mehrebenen-Leiterplatte 22
wenige Zentimeter. Etwa mittig oder bedarfsweise auch an
anderer Stelle ist eine Durchgangsbohrung 23 vorgesehen,
die der Aufnahme einer Befestigungsschraube 24 dient,
mittels derer der Niederspannungssensor 4 an der Sammel
schiene 2 befestigt wird.
Die Mehrebenen-Leiterplatte 22 weist wenigstens drei
flächenparallel zueinander angeordnete Leiterebenen auf,
die durch das Trägermaterial der Mehrebenen-Leiterplatte
voneinander getrennt und elektrisch isoliert sind. An
beiden außenliegenden Flachseiten der Mehrebenen-Leiter
platte sind nahezu die gesamte Fläche einnehmende Leiter
bereiche 6a, 6b vorgesehen, die bei Durchkontaktierungs
stellen 25 miteinander verbunden, d. h. elektrisch kurzge
schlossen, sind und gemeinsam die Eingangselektrode 6
definieren. Die beiden Leiterbereiche 6a, 6b schirmen den
zwischen ihnen definierten und von dem Trägermaterial der
Mehrebenen-Leiterplatte 22 ausgefüllten Innenbereich
elektrisch ab.
In dem abgeschirmten Zwischenbereich 26 ist die
innenliegende Ausgangselektrode 7 angeordnet, die eben
falls im wesentlichen flächig und rechteckig ausgebildet
ist. Die Innenelektrode 7 weist einen geringeren Flächen
inhalt auf als die Leiterbereiche 6a, 6b der Außenelek
trode 6 und sie erreicht den Rand der Mehrebenen-Leiter
platte 22 nicht. Außerdem endet sie in einem Sicherheits
abstand zu der Berandung der Durchgangsöffnung 23. Auf
diese Weise ist die innenliegende Ausgangselektrode 7
durchschlagfest bis zu mehreren tausend Volt in dem
Trägermaterial der Mehrebenen-Leiterplatte von der außen
liegenden Eingangselektrode 6 elektrische isoliert an
geordnet. Das Trägermaterial der Mehrebenen-Leiterplatte
22 bildet das Dielektrikum, das zwischen der innenliegen
den Ausgangselektrode 7 und der diese umgebenden Ein
gangselektrode 6 wirkt. Sowohl die kapazitive Koppelung
zwischen der Eingangselektrode 6 und der Ausgangselek
trode 7 als auch die elektrische Abschirmung der Aus
gangselektrode 7 nach außen wird durch die geringe Dicke
der Mehrebenen-Leiterplatte 22 von weniger als einem
Millimeter unterstützt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist aus dem elektrisch
mit der Sammelschiene 2 zu verbindenden Leiterbereich 6b
ein Bereich 27 ausgespart, bei dem die Ausgangselektrode
7 an einem Anschluß 28 zugänglich ist. Die Leitung 9 ist
an dem Anschluß 28 angeschlossen (angelötet).
Die insoweit beschriebene Voltmetereinheit 1 arbei
tet wie folgt:
Im Betrieb liegt die zu messende Niederspannung an der Eingangselektrode 6 sowohl auf der Unterseite des Niederspannungssensors 4 als auch auf dessen Oberseite an. Die Ausgangselektrode 7 ist über die Leitung 9, die Meßeinheit 11 und die Leitung 12 niederohmig mit Bezugs potential verbunden. Infolge der kapazitiven Koppelung zwischen der Eingangselektrode 6 und der Ausgangselek trode 7 fließt ein Strom über die Meßeinheit 11, der durch die Kapazität des kapazitiven Niederspannungssen sors 4 begrenzt wird. Die Kapazität ist so bemessen, daß der Strom deutlich kleiner als ein Milliampere (1 mA) ist und bei den höchsten zu erwartenden Spannungen bei etwa hundert Mikroampere (100 µA) liegt. Dieser Strom genügt zur Stromversorgung der Meßeinheit 11 und zur Bereit stellung eines Meßsignals mit ausreichendem Störabstand. Dieser wird außerdem durch die vollständige Abschirmung der Leitung 9 und der Ausgangselektrode 7 sichergestellt, die die Einstreuung von Störsignalen verhindert.
Im Betrieb liegt die zu messende Niederspannung an der Eingangselektrode 6 sowohl auf der Unterseite des Niederspannungssensors 4 als auch auf dessen Oberseite an. Die Ausgangselektrode 7 ist über die Leitung 9, die Meßeinheit 11 und die Leitung 12 niederohmig mit Bezugs potential verbunden. Infolge der kapazitiven Koppelung zwischen der Eingangselektrode 6 und der Ausgangselek trode 7 fließt ein Strom über die Meßeinheit 11, der durch die Kapazität des kapazitiven Niederspannungssen sors 4 begrenzt wird. Die Kapazität ist so bemessen, daß der Strom deutlich kleiner als ein Milliampere (1 mA) ist und bei den höchsten zu erwartenden Spannungen bei etwa hundert Mikroampere (100 µA) liegt. Dieser Strom genügt zur Stromversorgung der Meßeinheit 11 und zur Bereit stellung eines Meßsignals mit ausreichendem Störabstand. Dieser wird außerdem durch die vollständige Abschirmung der Leitung 9 und der Ausgangselektrode 7 sichergestellt, die die Einstreuung von Störsignalen verhindert.
Der über die Meßeinheit 11 fließende Strom wird von
der Meßeinheit 11 gemessen und es wird ein dem Strom ent
sprechender Spannungswert bereitgestellt. Dieser wird an
der Anzeigeeinheit 16 angezeigt und/oder über die Aus
gabeeinheit 17 ausgegeben.
Der Niederspannungssensor 4 ist einfach und kosten
günstig herstellbar. Er ist mechanisch robust und er
möglicht die Messung von Niederspannungen ohne Fortlei
tung der zu messenden Spannung. Bereits an der Ausgangs
elektrode 7 des unmittelbar an dem spannungsführenden
Teil, beispielsweise einer Sammelschiene 2, zu montieren
den Niederspannungssensors 4 steht ein Signal an, dessen
Energieinhalt äußerst gering ist und keine Gefährdungen
verursachen kann. Der Niederspannungssensor 4 ist somit
schutzisoliert, d. h. eine Bedienungsperson kann seine
Ausgangselektrode 7 bedenkenlos berühren, ohne daß ge
fährliche oder auch nur fühlbare Durchströmungen auf
treten würden. Die Voltmetereinheit 1 ist damit, sofern
sie keine anderweitige Verbindung zu spannungsführenden
Teilen aufweist, ebenfalls schutzisoliert.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann der Niederspannungs
sensor 4 bedarfsweise einseitig isoliert werden. Der
Leiterbereich 6b ist in diesem Falle von einer Kunst
stoffschicht bedeckt, die im Bereich der Öffnung 23 eine
Aussparung zur Aufnahme des Schraubenkopfes der Befesti
gungsschraube 24 aufweist. Die Kunststoffschicht 30 kann
außerdem als Knickschutz für die Leitung 9 dienen, wenn
sie die Leitung 9 entsprechend umgibt.
Eine alternative Ausführungsform des Niederspan
nungssensor 4 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Mehrebenen-
Leiterplatte 22 ist hier in einen Sensorbereich 31 und
einen Schaltungsbereich 32 unterteilt, der Träger und
Verdrahtung der Meßeinheit 11 ist. Die direkt auf der
Mehrebenen-Leiterplatte 22 des Niederspannungssensors 4
sitzende Meßeinheit 11 ermöglicht eine Anzeige der anlie
genden Spannung direkt an der Sammelschiene 2, was die
Wartung und Inspektion entsprechender Anlagen deutlich
erleichtert. Außerdem kann die Ausgabeeinheit einen
elektrischen Busanschluß 33 aufweisen. Bedarfsweise kann
an Stelle des Busanschlusses auch eine optoelektronische
Glasfaserverbindung vorgesehen sein. Dies ermöglicht die
Verwendung der Voltmetereinheit 1 zur Messung von Nieder
spannungen in Bezug auf unterschiedliche Bezugspotentia
le, wobei die gemessenen Spannungswerte potentialfrei
abgegeben wird. Er kann deshalb problemlos von einer
gemeinsamen zentralen Erfassungseinrichtung registriert
werden.
Der die Meßeinheit 11 tragende Niederspannungssensor
4 ist, wie insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist, vor
zugsweise mit einer Kunststoffisolation 34 versehen, die
ausreichend durchschlagfest ist, um eine gefahrlose
Berührung der Meßeinheit 11 zu ermöglichen.
Ein kapazitiver Niederspannungssensor 4 für eine
Niederspannungsmeßeinrichtung 1 ist als nahezu vollstän
dig geschirmter Flachkondensator ausgebildet. Dieser wird
beispielsweise durch eine Mehrebenen-Leiterplatte mit
drei, vier oder mehr Leiterebenen gebildet. Die außen
liegenden, möglichst geschlossenen Leiterbereiche bilden
gemeinsam eine Eingangselektrode 6, die zugleich eine
Abschirmung für den Innenbereich bildet. In diesem Innen- oder
Zwischenbereich angeordnete Leiterbereiche sind von
der Eingangselektrode 6 vollständig isoliert und koppeln
mit dieser lediglich kapazitiv mit einer geringen Kapazi
tät im nF-Bereich (Nanofarad-Bereich). Eine Meßeinrich
tung 11 koppelt über die innenliegende Ausgangselektrode
7 einen geringen Strom aus der zu messenden Niederspan
nung aus, der als Meßsignal und als Stromversorgung für
die Meßeinrichtung 11 zeitlich abwechselnd doppelt ge
nutzt wird.
Claims (19)
1. Kapazitiver Niederspannungssensor (4) zur Messung
und/oder Überwachung von Niederspannung an einem span
nungsführenden Leiter (2), insbesondere zur Messung an
Sammelschienen,
mit zwei im Abstand zueinander flächenparallel angeordneten Elektrodenbereichen (6a, 6b), die mitein ander elektrisch leitend verbunden sind, die zwischen einander einen elektrisch abgeschirmten Zwischenbereich (26) begrenzen und die einen Sensoreingang (6) definie ren, der mit der zu messenden Niederspannung zu verbinden ist,
mit einer in dem Zwischenbereich (26) angeordneten Mittelelektrode (7), die von den Elektrodenbereichen (6a, 6b) elektrisch isoliert ist, kapazitiv mit diesen koppelt und einen Sensorausgang (7) definiert, an den eine an ein Bezugspotential angeschlossene Meßeinheit (11) anschließ bar ist.
mit zwei im Abstand zueinander flächenparallel angeordneten Elektrodenbereichen (6a, 6b), die mitein ander elektrisch leitend verbunden sind, die zwischen einander einen elektrisch abgeschirmten Zwischenbereich (26) begrenzen und die einen Sensoreingang (6) definie ren, der mit der zu messenden Niederspannung zu verbinden ist,
mit einer in dem Zwischenbereich (26) angeordneten Mittelelektrode (7), die von den Elektrodenbereichen (6a, 6b) elektrisch isoliert ist, kapazitiv mit diesen koppelt und einen Sensorausgang (7) definiert, an den eine an ein Bezugspotential angeschlossene Meßeinheit (11) anschließ bar ist.
2. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittelektrode (7) von den äußeren
Elektrodenbereichen (6a, 6b) durch ein festes Dielek
trikum getrennt ist.
3. Niederspannungssensor nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dielektrikum auf beiden Seiten
der Mittelelektrode (7) eine gleiche Dicke aufweist.
4. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sowohl die Mittelelektrode (7) als
auch die äußeren Elektrodenbereiche (6a, 6b) durch
Leiterebenen einer Mehrebenenleiterplatte (22) gebildet
sind.
5. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Außenelektrode (6) von der Mit
telelektrode (7) mit einer Durchschlagfestigkeit isoliert
ist, die ein Mehrfaches der zu erwartenden zu messenden
Niederspannung beträgt.
6. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke des Niederspannungs
sensors (4) geringer ist als 1 mm.
7. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die zwischen den äußeren Elektroden
bereichen (6a, 6b) und der Mittelelektrode (7) vorhandene
Kapazität derart bemessen ist, daß die Impedanz des
Niederspannungssensors (4) einen Stromfluß gegen ein
Bezugspotential (3) ermöglicht der ausreichend ist, um
die Meßeinheit (11) mit Betriebsstrom zu versorgen.
8. Niederspannungssensor nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Betriebsstrom kleiner als ein
maximal zulässiger Berührungsstrom ist.
9. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Niederspannungssensor (4) als
Platte ausgebildet ist, deren Flachseiten von den äußeren
Elektrodenbereichen (6a, 6b) gebildet sind.
10. Niederspannungssensor nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem Niederspannungssensor (4)
wenigstens ein Befestigungsmittel (23, 24) vorgesehen
ist, mittels dessen der Niederspannungssensor (4) an dem
Leiter (2) befestigbar ist.
11. Niederspannungssensor nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel eine den
Niederspannungssensor durchsetzende Öffnung (23) beinhal
tet.
12. Niederspannungssensor nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platte bezüglich einer von einer
Befestigungsschraube (24) ausgeübten Klemmkraft druckfest
ausgebildet ist.
13. Niederspannungssensor nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußeren Elektrodenbereiche (6a,
6b) nach außen elektrisch nicht isoliert sind.
14. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (7) mit einem
Anschlußmittel (28) zum Anschluß einer zu der Meßeinheit
(11) führenden Leitung (9) versehen ist.
15. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (11) an dem Nieder
spannungssensor (4) angeordnet ist.
16. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (11) einen Umschalter
(21) enthält, der die Mittelelektrode (7) abwechselnd mit
einem Energiespeicher (19) zur Energieversorgung der
Meßeinheit (11) und mit deren Meßeingang verbindet.
17. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (11) einen Datenaus
gang (33) aufweist.
18. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (11) eine Anzeigeein
richtung (16) zur optischen Anzeige der gemessenen Span
nung aufweist.
19. Niederspannungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (11) eine Anzeigeein
richtung (16) aufweist, mittels derer ein Signal abgebbar
ist, das das Nichtvorhandensein einer Spannung an dem
Niederspannungssensor (4) kennzeichnet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996113690 DE19613690A1 (de) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | Spannungssensor für Flachbauform |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996113690 DE19613690A1 (de) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | Spannungssensor für Flachbauform |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19613690A1 true DE19613690A1 (de) | 1997-10-09 |
Family
ID=7790579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996113690 Withdrawn DE19613690A1 (de) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | Spannungssensor für Flachbauform |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19613690A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19909632A1 (de) * | 1999-03-05 | 2000-09-07 | Ako Agrartech Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zur Spannungsmessung eines Hochspannungsimpulses |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363550A (en) * | 1979-12-06 | 1982-12-14 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Recording sheet separating device in a transfer-type electronic copying machine |
DE3714945C2 (de) * | 1986-05-09 | 1988-10-20 | Thomson-Cgr Gmbh & Co, 4300 Essen, De | |
DE4133936A1 (de) * | 1991-10-14 | 1993-04-15 | Sachsenwerk Ag | Anzeigeeinrichtung fuer elektrische wechselspannungen |
-
1996
- 1996-04-05 DE DE1996113690 patent/DE19613690A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363550A (en) * | 1979-12-06 | 1982-12-14 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Recording sheet separating device in a transfer-type electronic copying machine |
DE3714945C2 (de) * | 1986-05-09 | 1988-10-20 | Thomson-Cgr Gmbh & Co, 4300 Essen, De | |
DE4133936A1 (de) * | 1991-10-14 | 1993-04-15 | Sachsenwerk Ag | Anzeigeeinrichtung fuer elektrische wechselspannungen |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19909632A1 (de) * | 1999-03-05 | 2000-09-07 | Ako Agrartech Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zur Spannungsmessung eines Hochspannungsimpulses |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19841864C2 (de) | Vorrichtung zur kapazitiven Einkopplung von Kommunikationssignalen in einen Phasenleiter einer Stromleitung | |
EP1915499A1 (de) | Einklemmsensor | |
DE102008034536B4 (de) | Multimeter und Anschlusserfassungsanordnung | |
EP0118147B1 (de) | Mess- und Dämpfungswiderstandsanordnung für ein Hochspannungsgerät | |
EP0565204B1 (de) | Hochspannungseinheit mit einer Messteiler-Widerstandsanordnung | |
DE19841164A1 (de) | Spannungsteileranordnung | |
DE3610742A1 (de) | Stuetzisolator | |
EP0464021B1 (de) | Messeinrichtung mit einer hilfselektrode für eine gasisolierte gekapselte hochspannungsanlage | |
DE102020214614B3 (de) | Schaltungsanordnung zur Spannungsprüfung und Teilentladungserfassung | |
DE3818259C1 (de) | ||
DE3326629A1 (de) | Stoerschutz-filter fuer elektronische steuergeraete in kraftfahrzeugen | |
DE19613690A1 (de) | Spannungssensor für Flachbauform | |
EP1244341A2 (de) | Elektronische Vorrichtung | |
DE10134790A1 (de) | Prüfeinrichtung für Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen | |
DE102021201465B4 (de) | Schaltungsanordnung zur Spannungsprüfung und Teilentladungserfassung | |
EP0104354B1 (de) | Kapazitive Betriebsanzeige für Mittelspannungs-Garnituren | |
WO2021083734A1 (de) | Mess-system für elektrische leiter, insbesondere hv-leiter | |
DE4413697A1 (de) | Vorrichtung zur Anzeige der Spannung eines Leiters eines Hochspannungsenergieversorgungssystems | |
DE2618163C2 (de) | Spulenanordnung für Näherungsschalter | |
WO2009024338A2 (de) | Elektrodenanordnung zur generierung eines für die präsenz eines objektes innerhalb eines observationsbereiches indikativen signals | |
DE102016004508A1 (de) | Leiterplatte und Kraftfahrzeug | |
DE19613688A1 (de) | Meßeinrichtung für Niederspannungen | |
EP0092151B1 (de) | Vorrichtung zur optischen Anzeige des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes | |
DE202011004187U1 (de) | Spannungsprüfsystem für Mittel- und Hochspannungsanlagen | |
DE102018120008B4 (de) | Strommessgerät zum Erfassen von Strömen in elektrischen Leitungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |