DE19811366A1 - current sensor - Google Patents

current sensor

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    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/181Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using coils without a magnetic core, e.g. Rogowski coils

Abstract

The invention relates to a current sensor (2) having a sensor housing (3) and at least one loop-shaped ring coil (Rogowski coil) (6) which can be guided around the respective current carrying conductor (1) whose current should be detected. The invention provides a current sensor (2) which is compactly constructed and which can also be subsequently mounted on and/or detached from a conductor (1) or conductor system in a simple manner. To this end, the respective Rogowski coil (6) encircles the current carrying conductor (1) outside the sensor housing (3) and, in addition, is at least detachably connected, preferably by means of a plug connection (15) which can be latched, with one of both ends (7, 8) of said coil to at least one connection terminal (13, 14) arranged inside the sensor housing (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromsensor mit mindestens einer schleifenförmig um den jeweiligen stromführenden Leiter, des sen Strom ermittelt werden soll, herumführbaren Ringspule (Rogowskispule). The invention relates to a current sensor having at least one loop around the respective current-carrying conductor, the current sen to be determined, around feasible ring coil (Rogowski coil).

Rogowskispulen enthaltende Stromsensoren sind beispielsweise aus der DE 42 29 678 A1 bekannt und werden insbesondere zur Steuerung von Leistungsschaltern verwendet. Current sensors containing Rogowski coils are known for example from DE 42 29 678 A1 and are used for controlling power switches in particular. Der Vorteil die ser Stromsensoren besteht darin, daß aufgrund des Fehlens eines Metallkernes innerhalb der Ringspule keine Sättigungs erscheinungen auftreten und die Ringspulen sehr flexibel gestaltet werden können. The advantage of the ser current sensors is that no saturation due to the absence of a metal core within the annular coil phenomena occur and the toroidal coil can be made very flexible. Die bekannten Rogowskispulen sind üblicherweise fest innerhalb eines Sensorgehäuses angeordnet, durch welches der stromführende Leiter (z. B. eine Leiter schiene) hindurchgeführt ist. The known Rogowski coils are usually fixedly disposed within a sensor housing, through which the current-carrying conductor (z. B. rail, a conductor) is passed.

Diese bekannten Stromsensoren weisen den Nachteil auf, daß eine Befestigung und/oder ein Austausch des Stromsensors außerordentlich zeitaufwendig ist, insbesondere dann, wenn die Ströme in mehreren Stromschienen, z. This known current sensors have the disadvantage that a mounting and / or replacement of the current sensor is extremely time consuming, especially if the currents in a plurality of busbars, such. B. eines Drehstrom netzes, ermittelt werden sollen. As a three-phase network are to be determined. Außerdem sind die Sensor gehäuse der bekannten Stromsensoren mechanisch an die Kontur des jeweiligen stromführenden Leiters bzw. an die Kontur eines Leitersystems angepaßt und können bei Systemen mit abweichenden Stromschienenabmessungen in der Regel nicht eingesetzt werden. In addition, the sensor housing of the known current sensors mechanically coupled to the contour of the respective current-carrying conductor or to the contour of a conductor system adapted and can not be used in systems with different bus bar dimensions generally.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromsensor der eingangs erwähnten Art anzugeben, der kompakt aufgebaut ist und der auf einfache Weise auch eine nachträgliche Mon tage und/oder Demontage an einem Leiter oder einem Leiter system erlaubt. The object underlying the invention is to provide a current sensor of the initially mentioned type which is of compact construction, and the daily in a simple manner a post-Mon and / or disassembly of a conductor or a conductor system allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1. Weitere, besonders vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche. Further, particularly advantageous refinements of the invention Fully disclosed by the subclaims.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, daß bei einem Stromsensor mit Sensorgehäuse der jeweilige strom führende Leiter nicht wie bei bekannten vergleichbaren Strom sensoren durch das Sensorgehäuse hindurchgeführt wird, son dern daß die Rogowskispule den stromführenden Leiter außer halb des Sensorgehäuses umschließt und hierzu mit mindestens einem ihrer beiden Enden lösbar, vorzugsweise mittels einer verrastbaren Steckverbindung, mit mindestens einer innerhalb des Sensorgehäuses angeordneten Anschlußklemme verbunden ist. The invention is essentially based on the idea that is passed through the sensor housing in a current sensor with the sensor housing of the respective current-carrying conductor sensors not, as in known comparable current son countries that the Rogowski coil outside of the sensor housing enclosing the current carrying conductor and for this purpose with at least is connected to one of its two ends releasably, preferably arranged by means of a latchable plug-in connection, with at least one within the sensor housing terminal.

Vorteilhafterweise wird das Sensorgehäuse mit einem Klettband an dem oder den stromführenden Leiter(n) befestigt. Advantageously, the sensor housing is secured with a Velcro strip on the or the current-carrying conductor (s). Dadurch kann man den aufgrund der Verwendung von Rogowskispulen rela tiv leichten Stromsensor schnell und sicher an einem fertig verdrahteten Leitersystem anschließen. This can be the result of using Rogowski coils rela tively slight current sensor connect quickly and securely to a pre-wired conductor system. Außerdem ist hierdurch auch eine Befestigung des Stromsensors an stark schwingungs belasteten Teilen möglich. In addition, a mounting of the current sensor to strong vibrational loaded parts is hereby possible.

Da Rogowskispulen relativ unempfindlich sind und bei kleinen Strömen nur Spannungen im µV Bereich liefern, hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, in dem Sensorgehäuse eine elektronische Schaltungsvorrichtung zur Verstärkung und/oder zur Datenvorverarbeitung der mit den Rogowskispulen gemesse nen Signalwerten anzuordnen. Because Rogowski coils are relatively insensitive and only supply voltages in microvolts range at low currents, it has further proved to be advantageous to arrange an electronic circuit device for the amplification and / or for data pre-processing of the precisely measured with the Rogowski coils NEN signal values ​​in the sensor housing.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Further details and advantages of the invention will become apparent from the following examples with reference to figures illustrated execution. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein aus drei Stromschienen be stehendes Sammelschienensystem, auf dem ein erfin dungsgemäßer Stromsensor mit drei Rogowskispulen befestigt ist und Fig. 1 is a plan view of a three busbars be stationary busbar system, on which a dung according OF INVENTION current sensor is mounted with three Rogowski coils and

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Stromsensors. Fig. 2 is a block diagram for explaining the operation of the current sensor according to the invention.

In Fig. 1 sind mit dem Bezugszeichen 1 drei Sammelschienen be zeichnet, deren jeweilige Ströme mit Hilfe eines erfindungs gemäßen Stromsensors 2 gemessen werden und z. In Fig. 1, the reference numeral 1, three busbars be distinguished, the respective currents are measured using a current sensor 2 modern fiction, and z. B. zur Ansteue rung einer nicht dargestellten Schutzeinrichtung dienen können. As for dently tion of a protective device, not shown, can be used.

Der Stromsensor 2 weist ein aus einem elektrisch isolierenden Material bestehendes Sensorgehäuse 3 auf, welches aus zwei gegenüberliegenden haubenförmigen Hälften besteht (von denen in Fig. 1 nur eine mit 4 bezeichnete Hälfte zu sehen ist), die mittels Schrauben 5 zusammengehalten werden. The current sensor 2, a composed of an electrically insulating material sensor housing 3, which consists of two opposing dome-shaped halves (of which in Fig. 1, only one designated 4 half is shown), which are held together by means of screws 5.

Außerdem umfaßt der Stromsensor drei mit 6 bezeichnete Ro gowskispulen. In addition, the current sensor with three 6 includes designated Ro gowskispulen. Jede dieser Ringspulen 6 ist um jeweils eine Stromschiene 1 herumgeführt und liegt eng an dieser an. Each of these annular coils 6 is guided around a respective current rail 1 and is located closely to this. Die Enden 7 , 8 der jeweiligen Ringspule 6 ( Fig. 2) sind durch Öffnungen 9 , 10 in gegenüberliegenden Außenwänden 11 , 12 des Sensorgehäuses 3 in das Innere des Gehäuses geführt und dort mit Anschlußklemmen 13 , 14 verbunden. The ends 7, 8 of the respective annular coil 6 (Fig. 2) through openings 9, 10 in opposite end walls 11, 12 of the sensor housing 3 out into the interior of the housing where it is connected with terminals 13, 14. Dabei ist das erste Ende 7 fest und das zweite Ende 8 der jeweiligen Rogowski spule 6 über eine verrastbare Steckverbindung 15 mit den entsprechenden Anschlußklemmen 13 , 14 verbunden. Here, the first end 7 is fixed and the second end 8 of the respective Rogowski coil 6 connected via a latchable plug-in connection 15 with the respective terminals 13, 14th

Die Befestigung des Stromsensors 2 erfolgt mittels eines an der Außenseite des Sensorgehäuses 3 angeordneten Klettbandes 16 (Textilband mit Klettverschluß) an den Sammelschienen 1 ( Fig. 1). The mounting of the current sensor 2 is effected by means of an arranged on the outside of the sensor housing 3 velcro strap 16 (textile band with Velcro fastener) to the busbar 1 (Fig. 1).

Wie Fig. 2 entnehmbar ist, sind die Rogowskispulen 6 mit einer elektronischen Schaltungsvorrichtung 30 verbunden, die aus einem der jeweiligen Ringspule 6 zugeordneten Signalverstär ker 17 und einem Analog-Digital-Wandler 18 sowie einem allen Ringspulen 6 gemeinsam zugeordneten Mikroprozessor 19 be steht. As Fig. Removably 2, the Rogowski coils 6 are connected to an electronic circuit device 30, the assigned from one of the respective toroidal coil 6 Signalverstär ker 17 and an analog-to-digital converter 18 as well as an all annular coils 6 together associated microprocessor 19 be available. Mit Hilfe des Mikroprozessors kann eine Vorverarbei tung der digitalisierten Sensorsignale (z. B. Ermittlung und Speicherung der Maximalwerte innerhalb eines vorgebbaren Zeitraumes, Durchführung einer Datenkompression etc.) erfol gen. Die derart gewonnenen digitalen Daten werden dann an einer mehrpoligen Buchse 20 den nachfolgenden Baueinheiten einer Schutzvorrichtung zur Verfügung gestellt. With the aid of the microprocessor a Vorverarbei can processing the digitized sensor signals (z. B. determining and storing the maximum values within a predetermined period, performing a data compression, etc.) SUC gene. The thus obtained digital data is then provided to a multi-pole socket 20 the following units provided a protective device.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das darge stellte Ausführungsbeispiel beschränkt. The invention is of course not limited to the presented Darge embodiment. So muß der Strom sensor nicht zwingend auf den Stromschienen selbst befestigt werden, sondern kann auch an separaten Baueinheiten in der Nähe der Stromschienen angeordnet werden. Thus, the current sensor must not necessarily be mounted on the bus bars itself, but can also be arranged in separate units in the vicinity of the busbars. Denn einerseits erlaubt das Klettband eine sehr flexible Befestigung und andererseits sind die Rogowskispulen biegsam und können weitgehend beliebig um die Leiterschienen herumgeführt werden. On the one hand, the Velcro strip allows a very flexible mounting and secondly the Rogowski coils are flexible and can largely be led around freely around the conductor rails. Durch Drehung des Stromsensors um 90° kann er auch längs an flexiblen Kabeln montiert werden. By rotation of the current sensor 90 ° it can also be longitudinally assembled to flexible cables.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1

Leiter, Sammelschiene Head, busbar

2 2

Stromsensor current sensor

3 3

Sensorgehäuse, Gehäuse Sensor housing, housing

4 4

haubenförmige Hälfte des Sensorgehäuses dome-shaped half of the sensor housing

5 5

Schraube screw

6 6

Rogowskispule, Ringspule Rogowski coil, toroid

7 7

erstes Ende first end

8 8th

zweites Ende second end

9 9

, .

10 10

Öffnungen openings

11 11

, .

12 12

Außenwände exterior walls

13 13

, .

14 14

Anschlußklemmen terminals

15 15

Steckverbindung connector

16 16

Klettband velcro

17 17

Signalverstärker, Verstärker Signal amplifier, amplifier

18 18

Analog-Digital-Wandler Analog to digital converter

19 19

Mikroprozessor microprocessor

20 20

Buchse Rifle

30 30

elektronische Schaltungsvorrichtung electronic circuit device

Claims (5)

1. Stromsensor mit mindestens einer schleifenförmig um den jeweiligen stromführenden Leiter ( 1 ), dessen Strom er mittelt werden soll, herumführbaren Ringspule ( 6 ) (Ro gowskispule) mit den Merkmalen: 1. Current sensor having at least one loop around the respective current-carrying conductor (1), the current it is to be averaged, around feasible ring coil (6) (Ro gowskispule) having the features:
  • a) der Stromsensor ( 2 ) umfaßt ein Sensorgehäuse ( 3 ) aus einem elektrisch nicht leitenden Material; a) the current sensor (2) comprises a sensor housing (3) of an electrically non-conductive material;
  • b) die jeweilige Rogowskispule ( 6 ) ist mindestens mit einem ihrer beiden Enden ( 7 , 8 ) lösbar mit einer innerhalb des Sensorgehäuses ( 3 ) angeordneten An schlußklemme ( 13 , 14 ) verbunden; b) is the respective Rogowski coil (6) with at least one of its two ends (7, 8) detachably arranged with a (within the sensor housing 3) at connection terminal (13, connected 14);
  • c) der um den stromführenden Leiter ( 1 ) herumgeführte Bereich der Rogowskispule ( 6 ) ist außerhalb des Sensorgehäuses ( 3 ) angeordnet, so daß das Sensor gehäuse ( 3 ) zur Hindurchführung der entsprechenden Ringspule ( 6 ) aus dem Gehäuse ( 3 ) hinaus bzw. in dieses hinein zwei dieser Ringspule ( 6 ) zugeordnete Öffnungen ( 9 , 10 ) in seinen Außenwänden ( 11 , 12 ) auf weist. c) the (around the current carrying conductor 1) guided around the area of the Rogowski coil (6) is located (outside of the sensor housing 3), so that the sensor housing (3) for passage of the corresponding toroidal coil (6) from the housing (3) addition, or assigned. in this in two of the ring coil (6) openings (9, 10) in its outer walls (11, 12) comprises.
2. Stromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Rogowskispule ( 6 ) mit ihrem lösbaren Ende ( 8 ) über eine verrastbare Steckverbindung ( 15 ) mit einer innerhalb des Sensorgehäuses ( 3 ) angeordneten Anschluß klemme ( 14 ) verbunden ist. 2. A current sensor according to claim 1, characterized in that the respective Rogowski coil (6) with its removable end (8) via a latchable plug-in connection (15) terminal disposed at a within the sensor housing (3) terminal (14) is connected.
3. Stromsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß an der Außenseite des Sensorgehäuses ( 3 ) zur Befestigung des Stromsensors ( 2 ) an entsprechenden stromführenden Leitern ( 1 ) oder an Baueinheiten im näheren Bereich dieser Leiter mindestens ein Klettband ( 16 ) angeordnet ist. 3. The current sensor according to claim 1 or 2, characterized in that on the outside of the sensor housing (3) for mounting of the current sensor (2) at respective current-carrying conductors (1) or on structural units in the immediate area of these conductors at least one Velcro tape (16) is arranged.
4. Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Sensorgehäuses ( 3 ) eine elektronische Schaltungsvorrichtung ( 30 ) zur Ver stärkung und/oder zur Datenvorverarbeitung der mit den jeweiligen Rogowskispulen ( 6 ) gemessenen Signalwerte angeordnet ist. 4. Current sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that an electronic circuit device (30) to Ver reinforcement and / or for data pre-processing of the respective Rogowski coils (6) measured signal values is arranged within the sensor housing (3).
5. Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen ( 9 , 10 ) zur Hindurch führung der entsprechenden Rogowskispule ( 6 ) in das Sensorgehäuse ( 3 ) in gegenüberliegenden Außenwänden ( 11 , 12 ) des Sensorgehäuses ( 3 ) angeordnet sind. 5. Current sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the openings (9, 10) for passage of the corresponding Rogowski coil (6) in the sensor housing (3) in opposite end walls (11, 12) of the sensor housing (3) are arranged.
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