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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Stromzähler, der ein Gehäuse mit
mindestens einer Einführungsklemme
und einer Durchführungsklemme
aufweist, die zur Aufnahme einer Anschlussschnur eines Leitungsnetzes
in der Lage sind, wobei jede Klemme mit einem Klemmbauteil für das Kabel versehen
ist, wobei das Gehäuse
angeordnet ist, um einen sich zwischen den zwei Klemmen erstreckenden
geradlinigen Kabeldurchgang festzulegen, wobei der Stromzähler auch
einen rund um den Kabeldurchgang angeordneten Stromwandler aufweist, wobei
ein Spannungsabgriff auf einer der Klemmen vorgesehen, und ein mit
dem Stromwandler und dem Spannungsabgriff verbundener elektronischer Schaltkreis
angeordnet ist, um die von denselben gemessenen Informationen zu
verarbeiten.
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Diese
Art von Stromzähler
ist gut bekannt und wird bei allen Stromzählanwendungen verwendet, so
z. B. bei Anwendungen in Haushalten oder in Industrieleitungsnetzen,
die z. B. mit Überwachungssystemen
des Leitungsnetzes verbunden sind. Die Strommessung wird allgemein
durch einen Stromwandler durchgeführt, der die Form eines Ringwulstes
aufweist, durch den der elektrische Leiter, das Kabel oder die Leitstange
hindurchgeht. Es ist leicht verständlich, dass diese Installation
auf Grund insbesondere der Länge
der Kabel nicht immer möglich
ist.
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Die
Hersteller von Stromzählern
haben daher zwei Arten von Geräten
konzipiert: einen Zähler für Durchgangskabel
und einen Zähler
für Nicht-Durchgangskabel.
In diesem letzteren Fall ist der Zähler auf jeder Phase mit einer
festen, inneren Drahtader ausgerüstet,
die eine Überbrückung zwischen
den entsprechenden Eingangs- und Durchführungsklemmen sicherstellt,
wobei diese Überbrückung den
Stromwandler durchquert. Die Tatsache, dass zwei verschiedene Geräte für dieselbe
Anwendung vorgeschlagen werden, ist für die Hersteller sehr kostspielig,
die ihre Produktion, ihre Lagerhaltung und ihre Artikelnummern für jeden
Stromstärkenbereich
verdoppeln müssen.
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Der
Gedanke, einen Stromzähler
für ein Nicht-Durchgangskabel in
einem Stromzähler
für ein Durchgangskabel
zu verwenden, kann nicht verwirklicht werden, da die Anschlussklemmen
genormte Querschnitte aufweisen, die den Querschnitten der Kabel,
Stangen oder Drahtadern entsprechen. Die Klemmen sind folglich zu
schmal, um gleichzeitig das Durchgangskabel und die Innenüberbrückung aufzunehmen.
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Außerdem sind
zwei Anwendungsvarianten vorhanden, in denen der Stromzähler in
einer bausteinartigen Version verwendet wird, d. h. er wird auf einer
standardisierten Montageschiene eines Rahmens für elektrische Verdrahtung in
einem Schaltschrank angebracht, oder wird in einer Einbauversion verwendet,
d. h. direkt auf einer Schaltschranktür angebracht, wobei der Bildschirm
des Zählers
von außerhalb
des Schrankes allgemein sichtbar ist. Für diese zwei Versionen haben
die Hersteller von Zählern
ebenfalls zwei verschiedene Artikelnummern von Zählern vorgesehen, da die Montagevorrichtung je
nach Anwendung unterschiedlich ist. Dadurch wird die Notwendigkeit
der Verdoppelung der Artikelnummern von bei den Herstellern verfügbaren Zählern noch
erhöht.
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In
der US- 5,420,799 ist ein Stromzähler
offenbart, der einen isolierten Tunnel aufweist, der einen Kabeldurchgang
ausbildet. In der WO 94/27157 ist eine metallische Lamelle mit geringer
Dicke beschrieben, die sich zwischen den Einführungs- und Durchführungsklemmen
eines Stromzählers
erstreckt.
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf die Beseitigung dieser Unannehmlichkeiten
ab, indem ein einziger Stromzähler
vorgeschlagen wird, der sowohl für Durchgangskabel
als auch für
Nicht-Durchgangskabel verwendet werden kann, der sowohl in der bausteinartigen
Version als auch in der Einbauversion montiert werden kann, wobei
die sich auf die Querschnitte der Anschlussklemmen beziehenden Normen
in Abhängigkeit
von dem Querschnitt der Kabel eingehalten werden.
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Dieses
Ziel wird durch einen Stromzähler
erreicht, bei dem die Einführungs-
und Durchführungsklemmen
in mindestens einer ihrer Wände
eine dem Klemmbauteil gegenüberliegende
Aussparung aufweisen, wobei der Stromzähler einen sich zwischen den
zwei Klemmen erstreckenden, elektrisch isolierten Tunnel aufweist,
der den geradlinigen Kabeldurchgang ausbildet, wobei der Zähler außerdem ein elektrisch
leitendes Teil aufweist, welches dauerhaft im Inneren des Tunnels
angeordnet ist und sich zwischen den Einführungs- und Durchführungsklemmen erstreckt,
um sie elektrisch zu verbinden, wobei eine Überbrückung ausgebildet wird, wobei
das leitende Teil aus einer metallischen Lamelle mit geringer Dicke
ausgebildet ist und einen Querschnitt aufweist, der denjenigen der
in den Klemmen vorgesehenen Aussparung ergänzt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht der Tunnel aus zwei koaxial eingepassten Halbtunneln,
die so angeordnet sind, dass sie einen ununterbrochenen und geradlinigen
Kabeldurchgang ausbilden, wobei die Halbtunnel einen dem Innendurchmesser
des Stromwandlers entsprechenden Außendurchmesser aufweisen.
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Die
Einführungs-
und Durchführungsklemmen
weisen vorteilhafterweise einen koaxial zu dem Tunnel angeordneten,
inneren metallischen Flansch auf, wovon mindestens eine Wand die
Aussparung aufweist, wobei der innere Flansch in einem aus den zwei
eingepassten Teilen ausgebildeten Klemmenkörper gelagert ist.
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Das
Klemmbauteil kann eine Klemmschraube, die in dem inneren Flansch
senkrecht zu der Achse des Kabeldurchgangs angebracht ist, und eine Klammer
aufweisen, die zwischen dem äußersten Ende
der Klemmschraube und der in der Klemme gelagerten elektrischen
Anschlussschnur positioniert ist.
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Der
Spannungsabgriff kann eine in dem inneren Flansch senkrecht zu der
Achse des Kabeldurchgangs angebrachte Stellschraube umfassen, die
angeordnet ist, um nach ihrem Festklemmen einen elektrischen Kontakt
mit der in der Klemme gelagerten Anschlussschnur herzustellen.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
weist der elektronische Schaltkreis mindestens eine gedruckte Schaltung
auf, die mittels außerhalb
des Tunnels vorgesehener Befestigungslaschen direkt auf dem Tunnel
befestigt ist.
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Diese
gedruckte Schaltung kann je nach Bedarf so angeordnet sein, dass
sie einen die galvanische Isolation sicherstellenden Stromwandler
aufnimmt.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Gehäuse
mehrere durch Einpassen montierte Teile, d. h. mindestens einen
Sockel und eine Abdeckhaube, wobei der Sockel eine Nut aufweist, die
angeordnet ist, um eine auf einem Rahmen für elektrische Verdrahtung vorgesehene
standardisierte Montageschiene aufzunehmen, und wobei die Abdeckhaube
Befestigungsbohrungen aufweist, die angeordnet sind, um die Montage
des Zählers
auf einer Schaltschranktür
zu ermöglichen.
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Dieser
Stromzähler
weist vorteilhafterweise eine Anzahl von Einführungs- und Durchführungsklemmen,
von Tunneln, von Stromwandlern und von Spannungsabgriffen auf, die
der Anzahl von Phasen des Leitungsnetzes entspricht, wobei die Stromwandler
zickzackförmig
versetzt angeordnet sind, und die elektronischen Schaltkreise auf
zwei parallel verlaufenden Platten von gedruckten Schaltungen verteilt
sind, die beiderseits der Tunnel angebracht sind, wodurch ermöglicht wird,
dass sie ein kompaktes Modul ausbilden.
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Zu
diesem Zweck weisen die Platten der gedruckten Schaltungen den Stromwandlern
gegenüberliegend
Ausschnitte auf, die den Wandlern ein teilweises Durchqueren ermöglichen,
um den Raumbedarf zu begrenzen.
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Die
vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der nachfolgenden
Beschreibung eines nicht begrenzenden Beispiels einer Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
besser verständlich,
wobei
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1 den
Stromzähler
gemäß der Erfindung in
einer perspektivischen Vorderansicht darstellt,
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2 und 3 Längsschnittansichten
des Zählers
von 1 sind, die zwei Verwendungsarten entsprechen,
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4 eine
perspektivische Unteransicht des Inneren des Zählers von 1 ist,
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5 eine
Querschnittsansicht des Zählers von 1 ist,
und
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6 eine
perspektivische Draufsicht des Zählers
von 1 ohne das Gehäuse
ist.
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren weist der Stromzähler 1 gemäß der Erfindung
ein Gehäuse 2, mindestens
eine ausgerichtete Einführungsklemme 3 und
eine Durchführungsklemme 4 auf,
die zur Aufnahme einer Anschlussschnur 5, 5' eines Leitungsnetzes
in der Lage sind. Bei dem veranschaulichten Beispiel weist der Zähler 1 vier
Paare von Klemmen 3, 4 auf und ist zur Verwendung
in einem vierphasigen Leitungsnetz bestimmt, welches von drei Phasenleitern
und einem Mittelleiter versorgt wird.
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Der
Zähler 1 weist
im Inneren seines Gehäuses 2 vier
geradlinige Kabeldurchgänge 7,
die sich zwischen den Anschlussklemmenpaaren 3, 4 erstrecken,
einen aus einem Ringwulst bestehenden Stromwandler 8, der
rund um jeden Kabeldurchgang 7 herum angeordnet ist, einen
auf jeder Einführungs- oder
Durchgangsklemme vorgesehenen Spannungsabgriff 9, und einen
mit dem Stromwandler 8 und den Spannungsabgriffen 9 verbundenen
elektronischen Schaltkreis 10 auf, um die von denselben
gemessenen Informationen zu verarbeiten.
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Jeder
Kabeldurchgang 7 ist durch einen elektrisch isolierten
Tunnel 70 begrenzt, der sich zwischen zwei entsprechenden
Anschlussklemmen 3 und 4 erstreckt. Aus Gründen der
Montage besteht der Tunnel 70 aus zwei koaxial eingepassten
Halbtunneln 71, 72, die so angeordnet sind, dass
sie einen ununterbrochenen und geradlinigen Kabeldurchgang 7 ausbilden.
Sie sind z. B. aus einem formgegossenen, synthetischen Werkstoff
hergestellt und weisen einander ergänzende Einpassungsformen auf.
In der Einpassungszone A weist der Halbtunnel 71 einen
dem Außendurchmesser
des Halbtunnels 72 entsprechenden Innendurchmesser auf.
Der Halbtunnel 72 nimmt auf seinem Außendurchmesser einen Stromwandler 8 auf,
wobei der letztere auf der Seite der Einpassungszone A durch das äußerste Ende 73 des
Halbtunnels 71, und auf der anderen Seite durch einen auf
dem Halbtunnel 72 vorgesehenen Radialanschlag 74 gegen
Axialverlagerung blockiert ist.
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Jede
Einführungs- 3 oder
Durchführungsklemme 4 weist
einen koaxial zu dem Tunnel 70 angeordneten, inneren metallischen
Flansch 30 auf, der zur Aufnahme der Anschlussschnur 5, 5' angeordnet ist,
wobei sein Durchmesser an denjenigen des Kabels angepasst ist. Das
Kabel 5, 5' ist
im Inneren des Flansches 30 mittels eines aus einer Klemmschraube 31 bestehenden
Klemmbauteils 30 arretiert, wobei dieselbe in ein Gewindeloch 32 eingeschraubt wird,
welches in dem Flansch 30 senkrecht zu der Achse des Kabeldurchgangs 7 vorgesehen
ist. Zwischen dem äußersten
Ende der Klemmschraube 31 und dem Anschlusskabel 5, 5' ist eine Klammer 33 vorgesehen,
um die Klemmfläche
zu vergrößern und die
Klemmung zu sichern.
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Auf
jeder Einführungsklemme 3 (siehe 2)
ist der Spannungsabgriff 9 vorgesehen, der aus einer Stellschraube
ausgebildet ist, die in ein in dem Flansch 30 senkrecht
zur Achse des Kabeldurchgangs 7 eingearbeitetes Gewindeloch 34 eingeschraubt
wird. Diese Stellschraube 9 ermöglicht die Einrichtung eines
elektrischen Kontaktes mit dem in der Klemme 3 aufgenommenen
Anschlusskabel 5, 5',
gegebenenfalls durch das Durchdringen des das Kabel umgebenden Isoliermaterials.
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Die
Einzigartigkeit des Stromzählers 1 gemäß der Erfindung
besteht in der Tatsache, dass er in jedem Tunnel 70 ein
elektrisch leitendes Teil 6 aufweist, welches sich zwischen
den Einführungs- 3 und Durchführungsklemmen 4 erstreckt,
um sie elektrisch zu verbinden, wobei eine Überbrückung ausgebildet wird. Es
ist dauerhaft in einer mindestens in den Flanschen 30 der
Klemmen 3 und 4 vorgesehenen Aussparung 35 der
Klemmschraube 31 gegenüberliegend
untergebracht. Zu diesem Zweck ist das leitende Teil 6 aus
einer metallischen Lamelle mit geringer Dicke ausgebildet und weist
einen Querschnitt auf, der denjenigen der Aussparung 35 ergänzt. Somit
ist das leitende Teil 6 so angeordnet, dass es den Querschnitt
des Kabeldurchgangs 7 weder im Inneren der Flansche 30 noch
im Inneren des Tunnels 70 verringert, der einen leicht
ovalen Querschnitt aufweist (siehe 5).
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Wie
in den Figuren dargestellt, ist die Aussparung 35 in die
untere Wand der Flansche 30 eingearbeitet und ist V-förmig. Sie
kann verschiedene Formen aufweisen, wobei das Wesentliche darin
besteht, dass der Querschnitt des Kabeldurchgangs nicht durch das
leitende Teil 6 verringert wird.
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Auf
diese Weise kann der Stromzähler 1 dank
dieser Konstruktion, und wie es an Hand von 2 und 3 klar
ersichtlich ist, mit einem Durchgangskabel 5 (siehe 2)
genauso gut wie mit einem Nicht-Durchgangskabel 5' (siehe 3)
verwendet werden. Bei der in 2 veranschaulichten Anwendung
weist das leitende Teil 6 keine Funktion auf, während es
bei der in 3 veranschaulichten Anwendung
die Sicherstellung des Stromflusses, und den Ersatz des zwischen
den zwei Einführungs- 3 und
Durchführungsklemmen 4 nicht
vorhandenen Kabels ermöglicht.
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Das
Hauptziel der Erfindung wird erreicht. Dennoch werden bei diesem
Stromzähler 1 gute Konstruktsideen
kombiniert, durch welche er viel kompakter wird, somit kleinere
Abmessungen aufweist, die an eine Montage bei der bausteinartigen Version
oder bei der Einbauversion anpassbar sind, wie dies gegenwärtig erläutert wird.
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In
Bezug auf die Montage weisen die Einführungs- 3 und Durchführungsklemmen 4 einen
aus zwei eingepassten Teilen 41 und 42 ausgebildeten Klemmenkörper 40,
d. h. einen unteren Teil 41 und einen oberen Teil 42 auf.
Es handelt sich um aus einem formgegossenen, synthetischen Werkstoff
hergestellte Teile, die in ihrer Einpassungszone einander ergänzende Einpassungsformen aufweisen.
Der Klemmenkörper 40 bildet
eine isolierende Hülle
um den metallischen Flansch 30 aus, und weist in seinem
oberen Teil 42 zwei in einer Flucht mit der Klemmschraube 31 und
der Spannungsabgriff-Stellschraube 9 angeordnete Öffnungen 43 und 44 auf, die
den Zugang eines Werkzeuges wie z. B. eines Schraubendrehers ermöglichen.
Der Klemmenkörper 40 stellt
außerdem
eine mechanische Verbindung mit dem Tunnel 70 sicher. Zu
diesem Zweck ist das entsprechende äußerste Ende der Halbtunnels 71 und 72 leicht
aufgeweitet und endet mit einem Umfangswulst 75, wobei
hinter demselben die Basis des oberen Teils 42 in Form
eines Axialanschlages anliegt. Der Klemmenkörper 40 stellt auch
die axiale Arretierung des leitenden Teils 6 mittels eines
auf dem unteren Teil 41 vorgesehenen Absatzes 45 sicher.
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Der
im Inneren des Stromzählers 1 vorgesehene
elektronische Schaltkreis 10 ist auf zwei Platten von gedruckten
Schaltungen 11 und 12 vorgesehen, die parallel
angeordnet, und mittels außerhalb
des Tunnels vorgesehener Befestigungslaschen 76 beiderseits
des Tunnels direkt befestigt sind. Die zwei Platten 11 und 12 sind
ausgeschnitten, damit sie zwischen den Stromwandlern 8 aufgenommen
werden können,
wobei die letzteren zickzackförmig
versetzt angeordnet sind, um die Breite der Einheit zu verringern.
Die Stromwandler 13 können
auf den Platten angeordnet sein, wenn eine galvanische Isolierung erforderlich
ist. Eine Platine 14 ist in dem Mittelteil des Stromzählers 1 vorgesehen,
um die verschiedenen Betätigungsknöpfe 15,
Leuchtdioden usw. zu tragen.
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Die
aus allen innenliegenden Teilen ausgebildete Einheit wird von dem
Gehäuse 2 abgedeckt, welches
mindestens aus einem Sockel 20 und aus einer Abdeckhaube 22 besteht,
die durch Einpassen zusammengesetzt, und mittels Schrauben oder
Nieten oder jede andere Befestigungseinrichtung befestigt sind.
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Der
als Träger
dienende Sockel 20 weist Innenformen auf, die zur Aufnahme
der entsprechenden inneren Teile, wie z. B. des unteren Teils 41 des Klemmenkörpers 40 und
der Stromwandler 8 in der Lage sind. Außen ist der Sockel 20 praktisch
eben und weist in seinem Mittelteil eine Nut 21 auf, die
angeordnet ist, um eine im Allgemeinen auf dem Rahmen für elektrische
Verdrahtung vorgesehene, standardisierte DIN-Montageschiene aufzunehmen,
wobei auf diese Weise die Montage des Zählers 1 in der bausteinartigen
Version ermöglicht
wird.
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Die
Abdeckhaube 22, welche die gesamten innenliegenden Teile
abdeckt, weist eine hervorstehende Stirnseite 24 auf, welche
die Platine 14 überlagert,
und in der zur Aufnahme der Betätigungsknöpfe 15 bestimmte Öffnungen 25 eingearbeitet sind.
Diese hervorstehende Stirnseite 24 weist einen praktisch
omegaförmigen
Bereich auf, dessen Laschen 26 an den oberen Teilen 42 der
Klemmenkörper 40 mittels
Befestigungsschrauben in den Öffnungen 46 befestigt
sind. Die Abdeckhaube 22 weist Si cherheitsabdeckungen 27 auf,
die auf den Stirnseiten der Einführungs- 3 und
der Durchführungsklemme 4 angeordnet
sind, die im Verhältnis
zu der hervorstehenden Stirnseite 24 zurückversetzt
sind. Die Sicherheitsabdeckungen 27 sind z. B. verplombt
und aus durchsichtigem Polycarbonat hergestellt. Die Abdeckhaube 22 weist
in den Sicherheitsabdeckungen 27 vorgesehene Befestigungsbohrungen 28 auf,
die auf diese Weise die Befestigung des Stromzählers 1 hinter einer
Schaltschranktür
in der Einbauversion ermöglichen.
In diesem Fall weist die Tür
einen rechteckigen Ausschnitt auf, der zur Aufnahme der hervorstehenden
Stirnseite 24 des Zählers
in der Lage ist.
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Die
Abdeckhaube 22 weist außerdem auf ihren Seiten eine
Schiene 23 und eine Nut mit entsprechender Form auf, wodurch
die Montage von mindestens zwei ähnlichen
Stromzählern 1 nebeneinander ermöglicht wird.
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Der
oben beschriebene Stromzähler 1 ist
mit geringsten Kosten herstellbar, wobei die Mehrheit der Teile
aus synthetischem Werkstoff formgegossen ist. Er kann schnell zusammengesetzt
und montiert werden, da alle Bauteile oder Teile von Bauteilen so
konzipiert sind, dass sie leicht aufeinandergesteckt werden können, wobei
manche gleichzeitig den mechanischen Halt anderer Bauteile sicherstellen.
Selbstverständlich
ist er mit leitenden Teilen 6 ausgerüstet, die dauerhaft im Inneren
eines jeden Tunnels 70 angeordnet sind und sich von einer
Einführungsklemme 3 zu
einer Durchführungsklemme 4 erstrecken,
die fest in der Aussparung 35 aufgenommen und durch den
Klemmenkörper 40 gegen
Axialverlagerung blockiert sind. Zu diesem Zweck weist das leitende
Teil 6 ein Profil auf, um praktisch dem durch den Tunnel 70 und
die Aussparungen 35 festgelegten Profil zu folgen, welches
insbesondere zwei Höhenänderungen
aufweist. Das Profil trägt
auch zur Vermeidung einer ungewollten Axialverlagerung des leitenden Teils 6 insbesondere
bei der Positionierung eines Durchgangskabels 5 bei.
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Der
erhaltene Stromzähler 1 weist
dank der Ausführungsform
und der Positionierung der verschiedenen Bauteile im Verhältnis zueinander
einen verringerten Raumbedarf auf. Zu seiner Verwendung genügt es, ihn
auf einer DIN-Schiene eines Rahmens für elektrische Verdrahtung in
einem Schaltschrank zu positionieren oder ihn hinter einer Schaltschranktür zu montieren,
und zwar jeweils mittels seiner Nut 21 oder seiner entsprechenden
Befestigungslöcher 28.
Für seine
Verdrahtung sind zwei Lösungen
möglich:
- 1. Wenn es sich bei dem Kabel 5 um
ein Durchgangskabel handelt, genügt
es, dieses ganz durch die entsprechenden Einführungs- 3 und Durchführungsklemmen 4 und
den Tunnel 70 hindurchzuführen, die Klemmschrauben 31 zu
arretieren, um die mechanische Verbindung sicherzustellen, und die
Feststellschraube 9 durch das Durchdringen des das Kabel
umgebenden Isoliermaterials sicherzustellen, wobei die Messung der Stromstärke durch
den Stromwandler 8 ebenfalls sichergestellt wird.
- 2. Wenn es sich bei dem Kabel 5' nicht um ein Durchgangskabel handelt,
genügt
es, die äußersten
Enden des Kabels abzuisolieren, sie in die entsprechenden Einführungs- 3 und
Durchführungsklemmen 4 einzuführen und
die Klemmschrauben 31 zu arretieren, um die mechanische Verbindung
sicherzustellen, wobei die Spannungsmessung durch den Flansch 30 selbst
sichergestellt wird. In diesem Fall wird die elektrische Stetigkeit
durch das mit den abisolierten äußersten
Enden des Kabels 5' in
Kontakt befindliche, leitende Teil 6 sichergestellt, wobei
die Messung der Stromstärke
durch den Stromwandler 8 auf diese Weise sichergestellt
wird.
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Aus
dieser Beschreibung geht klar hervor, dass die Erfindung das Erreichen
aller festgelegten Ziele ermöglicht.
Zusammenfassend ermöglicht
der Stromzähler 1 gemäß der Erfindung
alleine den Ersatz von vier Zählern
unterschiedlicher Art. Dadurch wird eine deutliche Verringerung
der Produktions- und Verwaltungskosten und eine Vereinfachung der Arbeit
der Elektroinstallateure ermöglicht.