DE202023101813U1

DE202023101813U1 - Kommunikationsmodul

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Publication number: DE202023101813U1
Application number: DE202023101813.0U
Authority: DE
Original assignee: Merz and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Merz and Co GmbH and Co KG
Priority date: 2023-03-24
Filing date: 2023-04-12
Publication date: 2023-05-22
Anticipated expiration: 2033-04-13

Abstract

Modul (1) zur Überwachung von elektrischen Strömen fließend durch Stromschienen (2a,2b,2c) eines Stromverteilerschranks (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (1) ein Gehäuse (4), sowie
- zumindest drei Kontaktelemente (5a,5b,5c),
- eine Datenverarbeitungseinheit (6),
- eine Gateway-Einheit (7) und
- eine Spannungsversorgungseinheit (8), die mit zumindest einem der zumindest drei Kontaktelemente (5a, 5b, 5c) in elektrisch leitender Verbindung steht, umfasst, wobei
- die zumindest drei Kontaktelemente (5a,5b,5c) zur Kontaktierung mit den Stromschienen (2a,2b,2c) vorgesehen sind
- die Spannungsversorgungseinheit (8) dazu eingerichtet ist, die Datenverarbeitungseinheit (6) und die Gateway-Einheit (7) mit einer Betriebsspannung zu versorgen und
- die Datenverarbeitungseinheit (6) mit der Gateway-Einheit (7) mittels physischer Datenübertragungsstrecke verbunden ist oder über eine drahtlose Datenübertragungstrecke verbindbar ist und dazu eingerichtet ist, Daten bezüglich der Stromschienen (2a,2b,2c) des Stromverteilerschranks (3) durchfließende elektrische Ströme über drahtlose Datenübertragungsstrecken zu empfangen, wobei
- die Spannungsversorgungseinheit (8) und die Datenverarbeitungseinheit (6) innerhalb des Gehäuses (4) angeordnet sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Modul zur Überwachung von elektrischen Strömen fließend durch Stromschienen eines Stromverteilerschrankes.
STAND DER TECHNIK
Ein typisches Einsatzgebiet derartiger Stromverteilerschränke sind Baustellen. Auf einer Baustelle eingesetzte elektrische Maschinen werden mittels transportablen Stromverteilerschränken mit Strom versorgt, da in der Regel andere Möglichkeiten (noch) nicht existieren.
Eine Vielzahl an derartigen Stromverteilerschränke befindet sich derzeit im Umlauf. Da es sich dabei im Wesentlichen um einfache Kabelverteilerschränke handelt, sind diese sehr robust und widerstandsfähig gebaut und können den an einer Baustelle rauen Arbeitsbedingungen jahrelang standhalten. Dementsprechend kommen sie auch über Jahre hinweg an unterschiedlichen Baustellen zum Einsatz.
Der Aufbau der Stromverteilerschränke ist einfach. Sie bestehen aus einem schrankartigen, mit einer öffenbaren Tür versehenen Gehäuse sowie in der Regel Standfüße. Im Inneren verlaufen waagrecht zumindest drei zur Stromführung vorgesehene Stromschienen, jeweils eine für jede Phase, in der Regel aber auch zwei weitere Stromschienen für den Nullleiter und die Erdung. Die Anordnung der Stromschienen, zumindest jene die Phasenleiter betreffend, insbesondere deren Abstand zueinander ist standardisiert.
Weiters sind elektrische/elektronische Komponenten vorgesehen, um eingangsseitig die Stromschienen mit Strom zu speisen und je nach Bedarf ausgangsseitig die Speisung von elektrischen Maschinen für einzelne Gewerke zu ermöglichen.
Bei diesen elektrischen/elektronischen Komponenten handelt es sich um Sicherungslastschaltleisten, welche sowohl eingangsseitig, als auch ausgangsseitig an die drei Stromschienen der Phasen angebunden sind.
Während es die ursprüngliche Aufgabe solcher Stromverteilerschränke war, lediglich den Strom des Versorgers für die einzelnen Gewerke mobil auf Baustellen zur Verfügung zu stellen, also die reine Stromversorgung zu gewährleisten, besteht immer häufiger auch der Wunsch, Verbräuche zu messen und zu überwachen, um Missbrauch vorzubeugen und eine genau Abrechnung des Stromverbrauchs der einzelnen Gewerke zu ermöglichen. Diese Überwachung und Messung soll auch aus der Ferne erfolgen können.
Ein weiterer wichtiger Punkt gewinnt immer mehr an Bedeutung. Durch das Messen und Analysieren des Energieverbrauches kann ein ineffizienter Energieverbrauch aufgedeckt werden. Hierdurch kann ein achtsamerer Umgang mit den Ressourcen erreicht werden. Hierdurch trägt das erfindungsgemäße Modul aktiv dem Umweltschutz und einer saubereren Umwelt bei.
Zu diesem Zweck werden immer mehr Stromverteilerschränke mit entsprechenden elektrischen/elektronischen Komponenten nachgerüstet. Problematisch hierbei ist es allerdings, dass die hierfür erforderlichen elektrischen/elektronischen Komponenten entsprechend aufeinander abgestimmt sein müssen. Darüber hinaus sind sie nur einzeln erhältlich, was den Einbau in die Stromverteilerschränke erschwert. Dort ist, insbesondere bei stark beanspruchten Stromverteilerschränken, grundsätzlich wenig Platz. Die elektrischen/elektronischen Komponenten sind in der Regel relativ klein, unhandlich zu greifen und daher auch mühsam zu montieren. Hinzu kommt, dass bei stark beanspruchten Stromverteilerschränken oft gar kein Platz für diese zusätzlichen elektrischen/elektronischen Komponenten ist, da der zur Verfügung stehende Platz zwar was das Volumen betrifft, ausreichend wäre, eine Befestigung der Komponenten in diesem Volumen aber dennoch nicht möglich ist.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachrüstbarkeit von bereits in Betrieb befindlichen Stromverteilerschränken mit elektrischen/elektronischen Komponenten zur Messung und (Fern)Überwachung von in den Stromschienen zu den Abnehmern fließenden Strömen sowie ggfs. weiteren Parametern zu vereinfachen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, neuwertige Stromverteilerschränke entsprechend einfach erstausrüsten zu können.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Modul zur Überwachung von elektrischen Strömen fließend durch Stromschienen eines Stromverteilerschranks gelöst, welches Modul ein Gehäuse, sowie zumindest drei Kontaktelemente, eine Datenverarbeitungseinheit, eine Gateway-Einheit und eine Spannungsversorgungseinheit, die mit zumindest einem der zumindest drei Kontaktelemente in elektrisch leitender Verbindung steht, wobei die zumindest drei Kontaktelemente zur Kontaktierung mit den Stromschienen vorgesehen sind und die Spannungsversorgungseinheit dazu eingerichtet ist, die Datenverarbeitungseinheit und die Gateway-Einheit mit einer Betriebsspannung zu versorgen und die Datenverarbeitungseinheit mit der Gateway-Einheit mittels physischer Datenübertragungsstrecke verbunden ist oder über eine drahtlose Datenübertragungstrecke verbindbar ist und dazu eingerichtet ist, Daten bezüglich der Stromschienen des Stromverteilerschranks durchfließende elektrische Ströme über drahtlose Datenübertragungsstrecken zu empfangen, wobei die Spannungsversorgungseinheit und die Datenverarbeitungseinheit innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Modul bildet somit eine Einheit, welche sämtliche elektrischen/elektronischen Komponenten aufweist, um durch die Stromschienen fließende Ströme zu messen.
Durch das Vorsehen eines Gehäuses, dass diese Komponente umfasst, ist es nicht erforderlich, mit allen Komponenten einzeln zu hantieren bzw. alle Komponenten separat im Stromverteilerschrank zu befestigen, sondern ist es lediglich erforderlich ein Gehäuse im Stromverteilerschrank anzubringen.
Eine einfache Nachrüstbarkeit ist damit gewährleistet.
Hinzu kommt, dass erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Datenverarbeitungseinheit nicht nur über die Gateway-Einheit drahtlos Daten an einen externen Server zu übermitteln in der Lage ist, sondern außerdem dazu eingerichtet ist, über drahtlose Datenübertragungsstrecken Daten betreffend die die Stromschienen durchfließenden elektrischen Ströme zu empfangen. Dies ist insoferne von Bedeutung als in der Regel eingangsseitig der Stromschienen, also vom Stromversorger kommend, Sicherungen vorgesehen sind, welche in der Lage sind, Daten bezüglich der in den Stromschienen fließenden Ströme an eben diese Datenverarbeitungseinheit zu übermitteln. Allfällig im Stromverteilerschrank verbaute Sicherungen welche nicht über die Möglichkeit zur Messung und dem Senden von Daten betreffend die Stromschienen durchfließenden elektrischen Ströme verfügen, müssen gegen solche, die über diese Möglichkeit verfügen ausgetauscht werden.
Somit ist es lediglich erforderlich, das erfindungsgemäße Modul, unter Kontaktierung der zumindest drei Stromschienen der Phasen, in den Stromverteilerschrank einzubauen. Weitere Anschlussarbeiten sind nicht erforderlich.
Anzumerken ist an dieser Stelle, dass im Rahmen der Erfindung unter physischen Datenübertragungsstrecken entsprechende standardisierte Kabeln wie beispielsweise USB-, Flachband- oder Koaxialkabeln verstanden werden. Unter drahtlosen Datenübertragungsstrecken werden kurz- und mittel- und weitreichende Drahtlos-Übertragungsstandards der mobilen Datenübertragung wie beispielsweise Bluetooth, WiFi oder LTE verstanden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kontaktelemente dazu eingerichtet sind, das Gehäuse an den Stromschienen zu befestigen.
Dadurch kann die Befestigung des erfindungsgemäßen Moduls im Stromverteilerkasten weiter vereinfacht werden. Eine Kontaktierung der Stromschienen durch die Kontaktelemente ist sowieso erforderlich, so dass man mit der Möglichkeit, diese Kontaktierung gleichzeitig als Befestigungsmöglichkeit zu nutzen, die Einbauzeit des Moduls weiter verkürzen kann. Die Kontaktelemente können zu diesem Zweck mit dem Gehäuse in elektrisch nicht leitfähiger, mechanisch fester Verbindung stehen und derart ausgebildet sein, dass sie an den Stromschienen einhängbar oder an den Stromschienen mittels einer Schraub-/Klemmverbindung befestigbar sind. Das gesamte erfindungsgemäße Modul ist damit über die Kontaktelemente an den Stromschienen befestigbar und es sind keine weiteren Befestigungen erforderlich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Anschlusseinheit, vorzugsweise außen, am Gehäuse angeordnet, an welcher die zumindest drei Kontaktelemente, vorzugsweise lösbar befestigt sind.
Die als separater Bauteil, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellte Anschlusseinheit, ermöglicht die isolierende Anbindung/Befestigung der Kontaktelemente am Gehäuse des erfindungsgemäßen Moduls, wobei in dieser Ausführungsform lediglich eine einzige Anschlusseinheit vorgesehen ist, mit welcher alle drei Kontaktelemente an dafür vorgesehen Stellen befestigbar sind, so dass auch der Abstand und die Anordnung der Kontaktelemente zueinander durch die Ausgestaltung der Anschlusseinheit fix vorgegeben ist.
Damit ist eine besonders einfache Montage des Moduls im Stromverteilerschrank möglich, da, wie bereits erwähnt, die Stromschienen in einem standardisierten Abstand zueinander angeordnet sind. Dieser Abstand beträgt derzeit 185mm. Durch das Vorsehen einer separaten Anschlusseinheit kann, so sich die Norm ändern sollte, aber auch die Anschlusseinheit, in der Regel ein Spritzgussteil, rasch und kostengünstig angepasst werden.
Dass die Anschlusseinheit außen am Gehäuse angeordnet ist, hat außerdem den Vorteil, dass eine Durchführung der Kontaktelemente durch das Gehäuse des Moduls nicht erforderlich ist und die Stromversorgung der Spannungsversorgungseinheit des Moduls in weitere Folge dann zB. mittels Kabel erfolgen kann.
Die vorzugsweise lösbare Befestigung der Kontaktelemente ermöglicht außerdem einen raschen Tausch derselben, so dies erforderlich sein sollte.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind anstelle einer einzigen Anschlusseinheit drei Anschlusseinheiten, vorzugsweise außen, am Gehäuse angeordnet und an jeder der drei Anschlusseinheiten jeweils ein Kontaktelement, vorzugsweise lösbar, befestigt.
Auf diese Art und Weise kann das erfindungsgemäße Modul auch in nicht genormte Stromverteilerschränke, also in Stromverteilerschränke mit zur Norm unterschiedlichen Abständen der Stromschienen zueinander, auf dieselbe, einfache Art und Weise eingebaut werden mit den gleichen Vorteilen wie im Zusammenhang mit einer einzigen Anschlusseinheit beschrieben, wobei die drei separaten Anschlusseinheiten selbstverständlich auch beim Einbau des Moduls in einem standardisierten Stromverteilerschrank zum Einsatz kommen können.
Unabhängig davon ob ein einziges Anschlusselement oder mehrere Anschlusselemente vorgesehen sind, sind die Kontaktelemente mittels der Anschlusselemente ortsfest in Bezug auf das Gehäuse an demselben angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Gehäuse zusätzlich drei Spannungssensoren angeordnet, welche über physische Datenübertragungsstrecken mit der Datenverarbeitungseinheit verbunden sind oder über eine drahtlose Datenübertragungstrecke mit der Datenverarbeitungseinheit verbindbar sind und es steht jeder dieser zumindest drei Spannungssensoren mit je einem der zumindest drei Kontaktelemente in elektrisch leitender Verbindung.
Das Vorsehen der zusätzlichen Spannungssensoren ermöglicht die Messung der Spannung an den Stromschienen. So kann frühzeitig erkannt werden, ob eine Überlastung absehbar ist wenn etwa ein Spannungsabfall registriert wird. Weiters kann gemeinsam mit den Daten zu den Stromstärken der die Stromschienen durchfließenden Ströme die elektrische Leistung berechnet werden. Die elektrische Leistung ist einer der Schlüsselparameter, um die Stabilität und die Einhaltung allfälliger Grenzwerte technischer und/oder rechtlicher Natur zu überwachen. Auch erlaubt die Messung und darauf aufbauende Überwachung der elektrischen Leistung eine Prognose zu allfälligem Auftreten von Fehlern bis hin zu drohendem Ausfall die elektrischen Versorgung betreffend, die vom jeweiligen elektrischen Stromverteilerschrank, in dem das erfindungsgemäße Modul verbaut ist, gewährleistet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Datenverarbeitungseinheit, die Gateway-Einheit und die Spannungsversorgungseinheit sowie ggfs. die Spannungssensoren im Gehäuse befestigt.
Die Befestigung der elektrischen/elektronischen Komponenten im Gehäuse trägt dazu bei, dass das erfindungsgemäße Modul einen erhöhten Grad an Kompaktheit aufweist und gegen Stöße und Schläge, wie sie im Baustellenalltag vorkommen, unempfindlich sind und ihre zueinander vorgegebene Lage einhalten können. Vorzugsweise sind dabei mehrere elektrische/elektronische Komponenten an einer Hutschiene gehalten, die über Befestigungsbügel mit einer Seitenwand des Gehäuses verbunden sind, wobei die elektrischen/elektronischen Komponenten zwischen der Montageschiene und der Gehäusewand angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist im Gehäuse eine weitere Sensoreinheit angeordnet, welche über eine physische Datenübertragungsstrecke mit der Datenverarbeitungseinheit verbunden ist oder über eine drahtlose Datenübertragungstrecke mit der Datenverarbeitungseinheit verbindbar ist und durch die Spannungsversorgungseinheit mit einer Betriebsspannung versorgt wird, wobei die weitere Sensoreinheit zumindest einen der Sensoren aus einer Gruppe von Sensoren umfassend einen Leistungssensor, einen Temperatursensor und einen Luftfeuchtigkeitssensor umfasst.
Die Überwachung der Parameter Temperatur und Luftfeuchtigkeit erlaubt ebenso wie die direkte Überwachung der elektrischen Leistung eine weiter verbesserte Fernüberwachbarkeit der betreffenden Stromkreise, da sie mittelbar Rückschlüsse auf den Grad der Auslastung sowie den allgemeinen Betriebszustand erlauben. Erhöhte Temperatur und/oder Temperaturänderungen in kurzen Zeitspannen innerhalb weniger Sekunden oder Minuten sind ein Hinweis auf eine anormal veränderte elektrische Last am elektrischen Stromverteilerschrank in dem das erfindungsgemäße Modul verbaut ist. Die Bereitstellung von Daten zum Parameter Luftfeuchtigkeit und/oder zur zeitlichen Änderung desselben wiederum ist eine mögliche Grundlage für die Fernüberwachung im Sinn einer Warnung an den Benutzer betreffend die Ausfallswahrscheinlichkeit der Stromkreise.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse quaderförmig ausgebildet und weist vier Seitenwände sowie zwei Stirnwände auf. Vorzugsweise überschreitet das Gehäuse die Abmessungen die Maße Breite x Höhe x Tiefe - 100 x 660 x 200 mm nicht.
Durch die Einhaltung dieser Maße sowie der quaderförmigen Gestalt des Moduls ist gewährleistet, dass ein Einbau in einen standardisierten Stromverteilerschrank möglich ist.
Die genannten Maße entsprechen ganzzahligen Vielfachen von Maßen von Standardbauteilen in elektrischen Stromverteilerschränken, wie etwa Sicherungselementen. Im konkreten Ausführungsbeispiel entspricht die Breite des Moduls der Breite einer Sicherungsschaltleiste und die Länge des Moduls der Länge einer Sicherungsschaltleiste. So ist es möglich, in einem elektrischen Stromverteilerschrank eine vorhandene Sicherungsschaltleiste auszubauen und an dieser Stelle das erfindungsgemäße Modul einzubauen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Gateway-Einheit ein Endgerät für ein Mobilkommunikationssystem.
Dadurch wird eine Kommunikation des erfindungsgemäßen Moduls über ein etabliertes, breit verfügbares Kommunikationssystem ermöglicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Gehäuse ein mit der Spannungsversorgungseinheit stromspeisend verbundener Akku vorgesehen.
Damit können auch bei Ausfall der Energieversorgung, zB durch immer öfter vorkommenden Diebstahl des Zuleitungskabels zum Stromverteilerschrank, noch Daten über den Betriebszustand der elektrischen Anlage an einen externen Server gesendet werden und eine Lokalisierung des Schrankes bzw. des erfindungsgemäßen Moduls durchgeführt werden. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Modul damit in der Lage auch bei einem Stromausfall zumindest eine Zeitlang noch weiter zu arbeiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Akku dazu eingerichtet, ein im Gehäuse angeordnetes akustisches und/oder optisches Alarmsystem zu speisen. Durch den Verbau eines akustischen/optischen Alarmsystems wird eine Diebstahlsicherung für das erfindungsgemäße Modul realisiert die dadurch, dass das akustische Alarmsystem in Verbindung mit dem Akku realisiert ist, auch unabhängig von der externen Energieversorgung für das Modul ist und damit auch in nicht an das Stromnetz angeschlossenen elektrischen Schaltschränken einsatzbereit ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist/sind die Datenverarbeitungseinheit und/oder die Gateway-Einheit und/oder die Spannungsversorgungseinheit und/oder gegebenenfalls die weitere Sensoreinheit und/oder vorzugsweise die Spannungssensoren an einer öffenbaren Seitenwand des Gehäuses befestigt.
Durch die Befestigung der Datenverarbeitungseinheit und/oder der Gateway-Einheit und/oder der Spannungsversorgungseinheit und/oder gegebenenfalls der weiteren Sensoreinheit an einer öffenbaren Seitenwand wird es ermöglicht, bei Öffnen oder bei Abnahme der Seitenwand Zugang zu der/den Anschlusseinheit(en) umfassend die Kontaktelemente zu erhalten. Durch diese Zugänglichkeit wird einerseits eine vereinfachte Wartung des erfindungsgemäßen Moduls erreicht und andererseits die nachträgliche Einbaubarkeit des erfindungsgemäßen Moduls in einen bestehenden elektrischen Stromverteilerschrank erleichtert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der öffenbaren Seitenwand um jene Seitenwand, die der Seitenwand des Gehäuses gegenüber liegt, an welcher die Anschlusseinheit bzw. die Anschlusseinheiten befestigt ist/sind.
Dadurch muss im eingebauten Zustand des Moduls, dieses nicht ausgebaut werden, sondern kann von vorne auf die elektrischen/elektronisch Komponenten zugegriffen werden.
Das Vorsehen einer anderen Seitenwand als öffenbar ist allerdings nicht ausgeschlossen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwei, zur Kontaktierung mit den weiteren Stromschienen, in Bezug auf das Gehäuse ortsvariabel angeordnete, zusätzliche Kontaktelemente vorgesehen.
Durch diese zusätzlichen Kontaktelemente ist die Kontaktierung und weiterführend die Überwachung von allfällig im Stromverteilerschrank vorhandenen weiteren Stromschienen, welche von den phasenleitenden Stromschienen weiter entfernt sind und beispielsweise den Neutralleiter bzw. die Erdung eines Drehstromnetzes führen, möglich.
Die Erfindung betrifft außerdem ein System umfassend ein erfindungsgemäßes Modul, einen elektrischen Stromverteilerschrank umfassend drei Stromschienen, sowie pro Stromschiene zumindest eine Vorrichtung zur Messung und Übermittlung von Daten bezüglich elektrischer Ströme.
Bei der Vorrichtung zur Messung und Übermittlung von Daten bezüglich elektrischer Ströme handelt es sich um Sicherungsautomaten mit integrierten Mess- und Übertragungseinrichtungen oder/und sog. „intelligente Sicherungen“. Bei den Daten welche bevorzugt gemessen und übermittelt werden handelt es sich um Stromstärke-Daten. Die Schaltstromstärken der Sicherungsautomaten sind dabei vorzugsweise so dimensioniert, dass der bei Überlastung vorgesehene Abschaltvorgang in der Regel nicht ausgelöst wird und die intelligente Sicherung somit vorrangig als Messgerät für die Stromstärke (Amperemeter) welches auch in der Lage ist die gemessenen Daten vorzugsweise drahtlos zu übertragen, dient.
In einem elektrischen Stromverteilerschrank, der mit einem erfindungsgemäßen Modul nachgerüstet werden soll, kann die Vorrichtung zur Messung und Übermittlung von Daten bereits vorgesehen sein oder aber gemeinsam mit dem erfindungsgemäßen Modul, nachgerüstet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst der Stromverteilerschrank zwei weitere Stromschienen.
Diese beiden weiteren Stromschienen führen beispielsweise den Neutralleiter und die Erdung eines Drehstromnetzes, welche sodann ebenfalls vom erfindungsgemäßen Modul überwacht werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst der Stromverteilerschrank eine Schaltvorrichtung, welche im Stromverteilerschrank angeordnet ist, mit den Stromschienen des Stromverteilerschranks in elektrisch leitender Verbindung steht und dazu eingerichtet ist, nach Empfang eines Schaltsignals von der Datenverarbeitungseinheit den Stromfluss von und zu den Stromschienen zu unterbrechen oder zu ermöglichen, wobei weiters die Datenverarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, ein Schaltsignal zu erzeugen und/oder von der Gateway-Einheit mittels physischer Datenübertragungsstrecke oder drahtloser Datenübertragungsstrecke zu empfangen und mittels physischer Datenübertragungsstrecke oder drahtloser Datenübertragungsstrecke an die Schaltvorrichtung zu senden und in dieser einen Schaltvorgang auszulösen, der den elektrischen Stromfluss von und zu den Stromschienen eines Stromverteilerschranks unterbricht oder ermöglicht.
Durch die ausführungsgemäße Schaltvorrichtung wird neben der Ermöglichung der Fernüberwachung auch eine Fernab- und anschaltung der elektrischen Stromkreise ermöglicht. Das entsprechende Schaltsignal ist beispielsweise ein digitales Signal an die Schaltvorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Gateway-Einheit dazu eingerichtet, das Schaltsignal von einem externen Gerät, vorzugsweise drahtlos, zu empfangen und mittels der physischen Datenübertragungsstrecken oder drahtloser Datenübertragungsstrecke an die Datenverarbeitungseinheit zu übermitteln.
Durch die physische oder drahtlose Verbindung der Schaltvorrichtung über die Datenverarbeitungseinheit zur Gateway-Einheit kann ein entsprechendes Schaltsignal auch von einem externen Gerät wie etwa einem dem jeweiligen Benutzer zugeordneten Computer eingespeist werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die zumindest eine Vorrichtung zur Messung und Übermittlung von Daten bezüglich elektrischer Ströme im Stromverteilerschrank angeordnet und dazu eingerichtet, Daten bezüglich elektrischer Ströme fließend durch Stromschienen des Stromverteilerschranks zu erfassen und mittels physischer Datenübertragungsstrecken oder drahtloser Datenübertragungsstrecken an die Datenverarbeitungseinheit zu übermitteln.
Die Messung der Stromstärke durch die Stromschienen des Stromverteilerschrankes fließenden Ströme liefert einen wesentlichen Parameter der zu überwachenden Stromkreise.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems überdeckt das Gehäuse des Moduls die drei, vorzugsweise einen Abstand von 185mm zueinander aufweisenden Stromschienen des Stromverteilerschrankes in Querrichtung zu deren Verlauf und kontaktiert je eines der zumindest drei Kontaktelemente je eine der zumindest drei Stromschienen des Stromverteilerschranks.
Durch die Überdeckung der Stromschienen durch das erfindungsgemäße Modul wird gewährleistet dass die Stromschienen des Stromverteilerschrankes jedenfalls kontaktiert werden können, darüber hinaus durch das Gehäuse des erfindungsgemäßen Moduls aber auch abgeschirmt werden.
Gemäße einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Modul mittels der zumindest drei Kontaktelemente an den zumindest drei Stromschienen des Stromverteilerschranks befestigt.
Dadurch wird erreicht, dass das Modul allein an den - zwingend in einem Stromverteilerschrank vorhandenen - Stromschienen befestigt werden kann. Weitere Befestigungselemente sind dabei zwar nicht ausgeschlossen, sind aber nicht zwingend notwendig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst der Stromverteilerschrank eine Durchführung durch die Außenwand des Stromverteilerschranks, durch welche Antennen der Gateway-Einheit führbar bzw. geführt sind.
Dadurch wird eine verbesserte Fernüberwachbarkeit bzw. Fernab- und anschaltbarkeit der vom erfindungsgemäßen Modul überwachten Stromkreise erreicht, da durch die Antenne die dem Gateway-Modul zur Verfügung stehende Signalstärke beispielsweise des Mobilkommunikationssystems erhöht wird.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die schematischen Zeichnungen sind dabei beispielhaft und sollen zwar den Erfindungsgedanken darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
Dabei zeigt:

1 eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Moduls in Seitenansicht (im Gehäuse und somit hinter der Gehäusewand befindliche Komponenten sind strichliert dargestellt)
2 das in 1 dargestellte Modul in Frontansicht mit abgenommenem Deckel
3 das in 1 und 2 dargestellte Modul in Perspektivansicht mit Blick auf die öffenbare Seitenwand, eine weitere Seitenwand sowie eine Stirnwand
4 eine Ausführungsform der öffenbaren Seitenwand in Perspektivansicht aus Sicht des Inneren des Moduls
5 eine Ausführungsform eines elektrischen Stromverteilerschranks mit geöffneter Seitenwand umfassend fünf Stromschienen, wobei auf den Stromschienen rechts Platz für ein erfindungsgemäßes Modul frei ist
6 den Stromverteilerschrank gemäß 5 mit eingebautem, erfindungsgemäßen Modul
7 das in 6 dargestellte System aus erfindungsgemäßem Modul und elektrischem Schaltschrank in Schnittansicht
8 ein Detail aus 7 umfassend eine Anschlusseinheit, ein Kontaktelement, und eine Stromschiene

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die 1 bis 4 zeigen in unterschiedlichen Ansichten eines erfindungsgemäßen Moduls 1.
In 1 ist dieses Modul 1 in einer Seitenansicht dargestellt. Das Modul besteht aus den Seitenwänden 12a,12b,12c,12d sowie Stirnwänden 13a,13b, wobei die Seitenwand 12c in dieser Ausführungsform als öffenbare Seitenwand 15 ausgebildet ist.
Die im Gehäuse 4 befindlichen elektrischen/elektronischen Komponenten wie die Gateway-Einheit 7, der Akku 14 und die weitere Sensoreinheit 11 sind strichliert dargestellt, da sie sich hinter der Seitenwand 12b im Inneren des Gehäuses 4 befinden.
Rechts in 1 sind die Anschlusseinheiten 9a, 9b und 9c auf der Seitenwand 12d des Gehäuses 4 des Moduls 1 angebracht. Es handelt sich hierbei um eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduls 1 mit drei Anschlusseinheiten 9a, 9b und 9c von denen jede jeweils ein Kontaktelement 5a, 5b bzw. 5c umfasst.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kontaktelemente 5a, 5b, 5c als Federklemmen ausgeführt.
An der Stirnwand 13b sind zwei flexible elektrischer Leiter angebracht bzw. durch diese hindurchgeführt, an denen jeweils ein zusätzliches Kontaktelement 5d,5e befestigt ist. Dieser Leiter ist nicht starr, sodass die Kontaktelemente 5d,5e ortsvariabel in Bezug auf das Gehäuse sind.
An der Stirnwand 13a ist weiteres eine Antenne19b angebracht, welche mit der Gateway-Einheit 7 verbunden ist.
In 2, ist die Seitenwand 12c des Gehäuses 4 des Moduls 1 dem Betrachter zugewandt und die Seitenwand 12a und 12b befinden sich links bzw. rechts. Die Seitenwand 12c ist jene Seitenwand, die in einer weiteren Ausführungsform als öffenbare Seitenwand 15 ausgebildet ist. In dieser Ansicht durch Seitenwand 12c hindurch sind abermals, jedoch aus anderer Sicht, die Gateway-Einheit 7, die weitere Sensoreinheit 11 und der Akku 14 erkennbar.
Weiters sind in 2 die Spannungssensoren 10a, 10b und 10c, die Sicherungen 10a, 20b und 20c sowie die Datenverarbeitungseinheit 6 und die Spannungsversorgungseinheit 8 erkennbar. Die Spannungsversorgungseinheit 8 ist in dieser Ausführungsform zweiteilig ausgeführt.
3 zeigt das erfindungsgemäße Modul 1 in Perspektivansicht, wobei die Seitenwand 12b und 12c sowie die Stirnwand 13b dem Betrachter zugewandt ist. An der dem Betrachter abgewandten Seitenwand 12d sind die Anschlusseinheiten 9a, 9b und 9c zu erkennen.
Weiters sind an der Stirnwand 13a die Antennen 19a und 19b sowie durch die Stirnwand 13b hindurchgeführt die elektrischen Leiter erkennbar, welche die ortsvariabel in Bezug auf das Gehäuse 4 angeordneten zusätzlichen Kontaktelemente 5e und 5d tragen.
4 zeigt eine Perspektivansicht der öffenbaren Seitenwand 15. Gut erkennbar sind in 4 die zweiteilig ausgeführte Spannungsversorgungseinheit 8, die Datenverarbeitungseinheit 6 sowie die Spannungssensoren 10a, 10b und 10c. Diese Komponenten sind mittels Hutschienen 21a, 21b und 21c sowie Befestigungsbügel 22a, 22b und 22c in drei durch die Hutschienen 21a, 21b und 21c verbundenen Baugruppen an der öffenbaren Seitenwand 15 befestigt.
5 zeigt einen elektrischen Schaltschrank 3 mit geöffneter Türe und einem Standfuß 23, wie er typischerweise zum Einsatz auf Baustellen vorgesehen ist. Innerhalb des elektrischen Schaltschrankes 3 sind die Stromschienen 2a, 2b und 2c welche die Phasen L1 L2 und L3 eines Drehstromnetzes führen und zueinander einen üblicherweise genormten Abstand von 185mm aufweisen, sowie die beiden weiteren Stromschienen 2d und 2e welche für den Neutralleiter bzw. die Erdung vorgesehen sind, zu erkennen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Stromschienen 2d und 2e verbunden um den Neutralleiter auf Erdpotential zu bringen. Weiters sind mehrere Vorrichtungen 17a, 17b und 17c (intelligente Sicherungen) zur Messung der Stromstärken der durch die Stromschienen 2a, 2b und 2c fließenden Ströme sowie eine Schaltvorrichtung 18 zu erkennen.
6 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 16 umfassend den elektrischen Schaltschrank 3 aus 5 mit Standfuß 23, sowie das zuvor beschriebene und dargestellte, erfindungsgemäße Modul 1 in eingebautem Zustand.
Insbesondere ist in 6 zu erkennen, wie das Modul 1 im elektrischen Schaltschrank angeordnet ist und wie die zusätzlichen, ortsvariablen Kontaktelemente 5d und 5e an die weiteren Stromschienen 2d und 2e angebunden sind.
Besonders gut ist weiters zu erkennen, wie die Antennen 19a und 19b durch die Wand des elektrischen Stromverteilerschrankes 3 geführt sind.
In 7 ist eine Schnittdarstellung an der in 6 eingezeichneten Stelle C des erfindungsgemäßen Systems 16 dargestellt. Der Schnitt zeigt insbesondere, wie das erfindungsgemäße Modul 1 über die Kontaktelemente 5a, 5b und 5c welche an den Anschlusseinheiten 9a, 9b und 9c angeordnet sind, an den Stromschienen 2a, 2b und 2c befestigt sind und diese stromleitend kontaktieren.
Ebenfalls erkennbar ist, wie die zusätzlichen Kontaktelemente 5d und 5e an den weiteren Stromschienen 2d und 2e angebracht und mit dem Gehäuse 4 ortsvariabel über elektrische Leiter verbunden sind.
8 zeigt eine Detailansicht CC der Anschlusseinheit 9a samt Kontaktelement 5a, das mit der im elektrischen Schaltschrank 3 angeordnete Stromschiene 2a elektrisch leitend in Kontakt gebracht und an dieser fixiert ist. Ebenfalls gut erkennbar ist, wie das Kontaktelement 5a an der Anschlusseinheit 9a und diese selbst am Gehäuse 4 verbunden ist, sodass über diese Verbindung das Modul 1 im elektrischen Schaltschrank 3 fixiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Modul
2a: Stromschiene
2b: Stromschiene
2c: Stromschiene
2d: weitere Stromschiene
2e: weitere Stromschiene
3: Stromverteilerschrank
4: Gehäuse
5a: Kontaktelement
5b: Kontaktelement
5c: Kontaktelement
5d: zusätzliches Kontaktelement
5e: zusätzliches Kontaktelement
6: Datenverarbeitungseinheit
7: Gateway-Einheit
8: Spannungsversorgungseinheit
9a: Anschlusseinheit
9b: Anschlusseinheit
9c: Anschlusseinheit
10a: Spannungssensor
10b: Spannungssensor
10c: Spannungssensor
11: weitere Sensoreinheit
12a: Seitenwand
12b: Seitenwand
12c: Seitenwand
12d: Seitenwand
13a: Stirnwand
13b: Stirnwand
14: Akku
15: öffenbare Seitenwand
16: System
17a: Vorrichtung
17b: Vorrichtung
17c: Vorrichtung
18: Schaltvorrichtung
19a: Antenne
19b: Antenne
20a: Sicherung
20b: Sicherung
20c: Sicherung
21a: Hutschiene
21b: Hutschiene
21c: Hutschiene
22a: Befestigungsbügel
22b: Befestigungsbügel
22c: Befestigungsbügel
23: Standfuß

Claims

Modul (1) zur Überwachung von elektrischen Strömen fließend durch Stromschienen (2a,2b,2c) eines Stromverteilerschranks (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (1) ein Gehäuse (4), sowie - zumindest drei Kontaktelemente (5a,5b,5c), - eine Datenverarbeitungseinheit (6), - eine Gateway-Einheit (7) und - eine Spannungsversorgungseinheit (8), die mit zumindest einem der zumindest drei Kontaktelemente (5a, 5b, 5c) in elektrisch leitender Verbindung steht, umfasst, wobei - die zumindest drei Kontaktelemente (5a,5b,5c) zur Kontaktierung mit den Stromschienen (2a,2b,2c) vorgesehen sind - die Spannungsversorgungseinheit (8) dazu eingerichtet ist, die Datenverarbeitungseinheit (6) und die Gateway-Einheit (7) mit einer Betriebsspannung zu versorgen und - die Datenverarbeitungseinheit (6) mit der Gateway-Einheit (7) mittels physischer Datenübertragungsstrecke verbunden ist oder über eine drahtlose Datenübertragungstrecke verbindbar ist und dazu eingerichtet ist, Daten bezüglich der Stromschienen (2a,2b,2c) des Stromverteilerschranks (3) durchfließende elektrische Ströme über drahtlose Datenübertragungsstrecken zu empfangen, wobei - die Spannungsversorgungseinheit (8) und die Datenverarbeitungseinheit (6) innerhalb des Gehäuses (4) angeordnet sind.
Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (5a,5b,5c) dazu eingerichtet sind, das Gehäuse (4) an den Stromschienen (2a,2b,2c) zu befestigen.
Modul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlusseinheit (9a), vorzugsweise außen, am Gehäuse (4) angeordnet ist, an welcher die zumindest drei Kontaktelemente (5a,5b,5c), vorzugsweise lösbar befestigt sind.
Modul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei Anschlusseinheiten (9a,9b,9c), vorzugsweise außen, am Gehäuse (4) angeordnet sind und an jeder der drei Anschlusseinheiten (9a,9b,9c) jeweils ein Kontaktelement (5a,5b,5c), vorzugsweise lösbar, befestigt ist.
Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) drei Spannungssensoren (10a,10b,10c) angeordnet sind, welche über physische Datenübertragungsstrecken mit der Datenverarbeitungseinheit (6) verbunden sind oder über eine drahtlose Datenübertragungstrecke mit der Datenverarbeitungseinheit (6) verbindbar sind und jeder dieser zumindest drei Spannungssensoren (10a,10b,10c) mit je einem der zumindest drei Kontaktelemente (5a,5b,5c) in elektrisch leitender Verbindung steht.
Modul (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (6), die Gateway-Einheit (7) und die Spannungsversorgungseinheit (8) sowie ggfs. die Spannungssensoren (10a,10b,10c) im Gehäuse (4) befestigt sind.
Modul (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) eine weitere Sensoreinheit (11) angeordnet ist, welche über eine physische Datenübertragungsstrecke mit der Datenverarbeitungseinheit (6) verbunden ist oder über eine drahtlose Datenübertragungstrecke mit der Datenverarbeitungseinheit (6) verbindbar ist und durch die Spannungsversorgungseinheit (8) mit einer Betriebsspannung versorgt wird, wobei die weitere Sensoreinheit (11) zumindest einen der Sensoren aus einer Gruppe von Sensoren umfassend einen Leistungssensor, einen Temperatursensor und einen Luftfeuchtigkeitssensor umfasst.
Modul (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) quaderförmig ausgebildet ist und vier Seitenwände (12a,12b,12c,12d) sowie zwei Stirnwände (13a,13b) aufweist und vorzugsweise die Abmessungen des Gehäuses (4) die Maße Breite x Höhe x Tiefe = 100 x 660 x 200 mm nicht überschreitet.
Modul (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateway-Einheit (7) ein Endgerät für ein Mobilkommunikationssystem ist.
Modul (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) ein mit der Spannungsversorgungseinheit (8) stromspeisend verbundener Akku (14) vorgesehen ist.
Modul (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Akku (14) dazu eingerichtet ist, ein im Gehäuse (4) angeordnetes akustisches und/oder optisches Alarmsystem zu speisen.
Modul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (6) und/oder die Gateway-Einheit (7) und/oder die Spannungsversorgungseinheit (8) und/oder gegebenenfalls die weitere Sensoreinheit (11) und/oder vorzugsweise die Spannungssensoren (10a), (10b) und (10c) an einer öffenbaren Seitenwand (15) des Gehäuses (4) befestigt ist/sind.
Modul (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die öffenbare Seitenwand (15) jener Seitenwand (12d) gegenüber liegt, an welcher die Anschlusseinheit (9a) bzw. die Anschlusseinheiten (9a,9b,9c) befestigt ist bzw. sind.
Modul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, zur Kontaktierung mit den weiteren Stromschienen (2d, 2e), in Bezug auf das Gehäuse (4) ortsvariabel angeordnete, zusätzliche Kontaktelemente (5d, 5e) vorgesehen sind.
System (16) umfassend: - ein Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, - einen elektrischen Stromverteilerschrank (3) umfassend drei Stromschienen (2a,2b,2c), - pro Stromschiene (2a,2b,2c) zumindest eine Vorrichtung (17a,17b,17c) zur Messung und Übermittlung von Daten bezüglich elektrischer Ströme.
System (16) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverteilerschrank (3) zwei weitere Stromschienen (2d,2e) umfasst.
System (16) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverteilerschrank (3) eine Schaltvorrichtung (18) umfasst, welche - im Stromverteilerschrank (3) angeordnet ist, - mit den Stromschienen (2a,2b,2c) des Stromverteilerschranks (3) in elektrisch leitender Verbindung steht und - dazu eingerichtet ist, nach Empfang eines Schaltsignals von der Datenverarbeitungseinheit (6) den Stromfluss von und zu den Stromschienen (2a,2b,2c) zu unterbrechen oder zu ermöglichen, sowie weiters die Datenverarbeitungseinheit (6) dazu eingerichtet ist, ein Schaltsignal zu erzeugen und/oder von der Gateway-Einheit (7) mittels physischer Datenübertragungsstrecke oder drahtloser Datenübertragungsstrecke zu empfangen und mittels physischer Datenübertragungsstrecke oder drahtloser Datenübertragungsstrecke an die Schaltvorrichtung (18) zu senden und in dieser einen Schaltvorgang auszulösen, der den elektrischen Stromfluss von und zu den Stromschienen (2a, 2b, 2c) eines Stromverteilerschranks (3) unterbricht oder ermöglicht.
System (16) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateway-Einheit (7) dazu eingerichtet ist, das Schaltsignal von einem externen Gerät, vorzugsweise drahtlos, zu empfangen und mittels der physischen Datenübertragungsstrecken oder drahtloser Datenübertragungsstrecke an die Datenverarbeitungseinheit (6) zu übermitteln.
System (16) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorrichtung (17a,17b,17c) zur Messung und Übermittlung von Daten bezüglich elektrischer Ströme - im Stromverteilerschrank (3) angeordnet ist, und - dazu eingerichtet ist, Daten bezüglich elektrischer Ströme fließend durch Stromschienen (2a,2b,2c) des Stromverteilerschranks (3) zu erfassen und mittels physischer Datenübertragungsstrecken oder drahtloser Datenübertragungsstrecken an die Datenverarbeitungseinheit (6) zu übermitteln.
System (16) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) des Moduls (1) die drei, vorzugsweise einen Abstand von 185mm zueinander aufweisenden Stromschienen (2a,2b,2c) des Stromverteilerschrankes (3) in Querrichtung zu deren Verlauf überdeckt und je eines der zumindest drei Kontaktelemente (5a,5b,5c) je eine der zumindest drei Stromschienen (2a,2b,2c) des Stromverteilerschranks (3) kontaktiert.
System (16) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (1) mittels der zumindest drei Kontaktelemente (5a,5b,5c) an den zumindest drei Stromschienen (2a,2b,2c) des Stromverteilerschranks (3) befestigt ist.
System (16) nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverteilerschrank (3) eine Durchführung durch die Außenwand des Stromverteilerschranks (3) umfasst, durch welche Antennen (19a, 19b) der Gateway-Einheit (7) führbar bzw. geführt sind.