EP0893806A2 - Stromwandleranordnung mit einer Nebenstrombahn sowie deren Verwendung - Google Patents

Stromwandleranordnung mit einer Nebenstrombahn sowie deren Verwendung Download PDF

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EP0893806A2
EP0893806A2 EP98250262A EP98250262A EP0893806A2 EP 0893806 A2 EP0893806 A2 EP 0893806A2 EP 98250262 A EP98250262 A EP 98250262A EP 98250262 A EP98250262 A EP 98250262A EP 0893806 A2 EP0893806 A2 EP 0893806A2
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current
current transformer
conductor
main
circuit breaker
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Wolfgang Müller
Klaus Neidhardt
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions

Definitions

  • the invention relates to a current transformer arrangement with a a current transformer penetrating primary conductor, which as a component a secondary flow path of a main current conductor is.
  • a current transformer arrangement of this type is e.g. through the US 5,223,790.
  • the main current path is included with the insertion of a conductive block and one of them outgoing bypass flow interrupted.
  • the branch line serves as the primary conductor of an inductive current transformer.
  • the invention is based on the object a current transformer arrangement suitable for low-voltage circuit breakers using a bypass path and while maintaining the previous straight connection rails create.
  • the invention ensures that the previously used and inexpensive to produce connecting rails with rectangular cross section can be used and only to be provided with two attachment points for the bypass are. Simple features such as through holes or screw holes are sufficient for this.
  • Alignment of the central part of the primary conductor transverse to the direction the current in the connection rail is so extensive Insensitivity to the magnetic field of the connection rail achieves a reliable function of the current transformer arrangement is guaranteed in the entire measuring range, as in Operation of a low-voltage circuit breaker occurs.
  • bypass path can be made from one Flat material exist, the foot parts by cranking of the flat material are formed.
  • the current transformer arrangement is according to the invention usable for alternating current as well as for direct current, since it obviously only depends on the appropriate one Arrange current transformers on the primary conductor.
  • the use is therefore part of the invention a current transformer arrangement of the type specified in the Version with a compensation converter for a DC circuit breaker.
  • the advantage is an essential one Space saving, as it was previously because of the large construction volume special DC converter, e.g. H. based on Hall elements, this current transformer was required outside the actual circuit breaker in the associated To accommodate switchgear.
  • the invention allows DC circuit breaker under extensive Using the main components of AC circuit breakers a standard design because the current transformer arrangement according to the invention in the for conventional inductive Current transformers provided in the switch housing Assembly room is easy to accommodate.
  • Figure 1 shows a current transformer arrangement in connection with a connecting rail of a low-voltage circuit breaker in a schematic perspective representation.
  • Figures 2 and 3 illustrate embodiments of Connections of a branch line to a main conductor.
  • Figure 4 is schematically simplified one for direct current Low-voltage circuit breaker provided with a Current transformer arrangement shown according to the invention.
  • the current transformer arrangement 1 has one Main conductor 2 on the by a common rail a low-voltage circuit breaker 3 ( Figure 4) is formed is.
  • the main current conductor 2 accordingly has a rectangular cross-sectional shape with two opposite Narrow sides 4 and also opposite one another Broad sides 4.
  • On one of the broad sides 5 of the main current conductor 2 is a branch circuit 6 attached to the primary conductor a current transformer 7 forms.
  • the current transformer 7 is a current transformer unit working according to the compensation principle, as for example in DE 37 41 028 A1, DE 38 35 100 A1, DE 38 35 101 A1 or DE 41 30 999 is.
  • the secondary current path 6 has as the primary conductor of the current transformer 7 a middle part 10, which extends transversely to the one Arrow marked flow direction 11 of the current in the main conductor 2 extends. From the middle part 10 go angled Connecting legs 12 and 13 made with a foot part 14 are provided. Fasteners 15 for mechanical and electrical connection of the branch circuit 6 with the main conductor 2 are to simplify the illustration indicated by its center line, as for the purposes of the invention different fasteners, such as screws, Rivets or the like can be used. Likewise through its center line a connection element 16 is indicated, which for Connection of the middle part 10 to the connecting leg 12 is provided.
  • the further connecting leg 13 and that Middle part 10 are shown in one piece in the figure, can however divided in the same way and by a corresponding one Connection means 16 may be connected.
  • a subdivision the secondary flow path 6 is in at least two assemblies expedient to the assembly of the current transformer 7 on the middle part 10 to facilitate.
  • the foot parts 14 and 20 require the support surfaces 17 provided in itself no special configuration, but can formed by the normal surface of the main conductor 2 be. This is especially the case if the main current conductor 2 one for safe contact with the named Suitable parts of the foot, e.g. H. the usual silver plating, having.
  • the foot part 14 is formed in one piece with the connecting leg 12 is a composite design according to of Figure 3 can be selected.
  • the connecting leg ends here 12 without bending and rests on a separate one Foot part 20 that as a sleeve, socket or columnar spacer can be trained.
  • FIG. 2 shows the base part 14 and the main current conductor 2 penetrating rivet
  • Figure 3 one in a blind hole screwed screw shows.
  • the rivet connection 3 also in the arrangement according to FIG Figure 3 are used and vice versa a screw connection in the arrangement according to FIG. 2.
  • the DC circuit breaker 3 is using standard components constructed as for AC circuit breakers to be available. This includes in particular a housing 21, switch contact systems 22, associated arc quenching chambers 23, a drive device 24 for actuation the switch contact systems 22 and an electronic trigger 25 to release a latch to separate the To effect switching contacts.
  • the electronic trigger 25 is supplied with a current signal from the current transformer 7 is provided on the lower main conductor 2 is arranged. The supply of the current signal is indicated in FIG. 4 by a dash-dotted line 26.
  • the current transformer arrangement 1 is in a pocket-like recess 27 used in standard circuit breakers on the back wall to accommodate an inductive Current transformer is present. This placement of the Current transformer arrangement 1 is due to its small dimensions compared to previously for direct current in circuit breakers systems used.

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Abstract

Eine Stromwandleranordnung (1) weist einen Hauptstromleiter (2) und eine daran elektrisch und mechanisch befestigte Nebenstrombahn (6) mit einem als Primärleiter eines Stromwandlers (7) dienenden Mittelteil (10) auf. Der Mittelteil 10 erstreckt sich quer zur Fließrichtung (11) des Stromes im Hauptstromleiter (2). Fußteile (14) an Verbindungsschenkeln (12, 13) dienen zur Befestigung der Nebenstrombahn (6) an dem Hauptstromleiter (2) an Auflagestellen (17). In Verbindung mit einem nach dem Kompensationsprinzip arbeitenden Stromwandler (7) eignet sich die Stromwandleranordnung (1) für Gleichstrom-Leistungsschalter, die unter Verwendung von Standard-Baugruppen von Wechselstrom-Leistungsschaltern aufgebaut sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromwandleranordnung mit einem einen Stromwandler durchsetzenden Primärleiter, der als Bestandteil einer Nebenstrombahn eines Hauptstromleiters ausgebildet ist.
Eine Stromwandleranordnung dieser Art ist z.B. durch die US 5,223,790 bekanntgeworden. Die Hauptstrombahn ist dabei unter Einfügung eines leitfähigen Blockes und eines von diesem ausgehenden Nebenstrombahn unterbrochen. Die Nebenstrombahn dient als Primärleiter eines induktiven Stromwandlers.
Stromwandler und unter Verwendung von Stromwandlern aufgebaute komplexe Stromwandleranordnungen werden in der gesamten Energietechnik für eine Reihe unterschiedlicher Zwecke benötigt. Beispielsweise enthalten Niederspannungs-Leistungsschalter in jedem Pol einen Stromwandler, dessen Sekundarstrom in einem elektronischen Überstromauslöser ausgewertet wird. Für solche Stromwandleranordnungen ist eine kostengünstige Ausgestaltung z. B. durch die DE 35 04 423 A1 oder die DE 44 16 105 A1 bekanntgeworden. Ein wesentliches Merkmal dieser Stromwandleranordnungen besteht darin, daß als Primärleiter eines induktiven oder eines nach dem Rogowski-Prinzip arbeitenden Stromwandlers eine Anschlußschiene des Leistungsschalters dient. Diese Anschlußschiene ist als ein massiver länglicher Körper aus Kupfer mit im wesentlichen durchgehend gleichem rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Die Größe dieses Querschnittes ist beträchtlich, da Leistungsschalter der betreffenden Art für Bemessungsströme zwischen etwa 630 und 6300A ausgelegt werden. Die Anschlußschiene erstreckt sich etwa rechtwinklig zur Rückseite des Leistungsschalters und durchsetzt eine taschenartige Ausnehmung, in welcher der zugehörige Stromwandler untergebracht ist.
Es wurde bereits erkannt, daß es vorteilhaft erscheint, abweichend von der vorstehend beschriebenen bekannten Bauweise eine Stromwandleranordnung mit einem Nebenstromweg einzusetzen, weil dies die Möglichkeit bieten würde,sehr viel kleinere Stromwandler als bisher einzusetzen und hierdurch Raum und Kosten einzusparen (US 4,240,059 A). Ein solches Vorhaben ist aber bei einem Niederspannungs-ieistungsschalter auf der Basis einer Stromwandleranordnung der eingangs beschriebenen Art (US 5,223,790 A) nicht sinnvoll zu verwirklichen, weil die dort angegebenen Gestaltung des Hauptstromleiters in einer Bemessung für Niederspannungs-Leistungsschalter nur zu Kosten herstellbar wäre, die weit über dem Aufwand für die bisherigen geraden Anschlußschienen mit rechteckigem Querschnitt liegen. Damit käme der Vorteil eines kleineren Stromwandlers nicht zur Wirkung.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zu Grunde, eine für Niederspannungs-Leistungsschalter geeignete Stromwandleranordnung unter Verwendung eines Nebenstrompfades und unter Beibehaltung der bisherigen geraden Anschlußschienen zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
  • der Hauptstromleiter eine rechteckige Querschnittsform mit gegenüberliegenden Schmalseiten und Breitseiten aufweist und durch eine Anschlußschiene eines Niederspannungs-Leistungsschalters gebildet ist,
  • daß der Primärleiter einen sich quer zu der Fließrichtung des Stromes im Hauptstromleiter erstreckenden Mittelteil sowie hiervon ausgehende Verbindungsschenkel mit je einem Fußteil aufweist, und
  • daß die Fußteile der beiden Verbindungsschenkel an dem Hauptstromleiter mechanisch und elektrisch leitend an Auflageflächen befestigt sind, die an einer der Breitseiten im Abstand voneinander und in der Fließrichtung des Stromes versetzt angeordnet sind.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die bisher gebräuchlichen und preiswert herstellbaren Anschlußschienen mit rechteckigem Querschnitt weiter verwendbar sind und lediglich mit zwei Befestigungsstellen für die Nebenstrombahn zu versehen sind. Es genügen hierfür einfache Merkmale, wie Durchgangs- oder Schraubenlöcher. Zugleich wird durch angegebene Ausrichtung des Mittelteiles des Primärleiters quer zur Richtung des Stromes in der Anschlußschiene eine so weitgehende Unempfindlichkeit gegen das Magnetfeld der Anschlußschiene erzielt, daß eine zuverlässige Funktion der Stromwandleranordnung im gesamten Meßbereich gewährleistet ist, wie er im Betrieb eines Niederspannungs-Leistungsschalters vorkommt.
Im Rahmen der Erfindung kann die Nebenstrombahn aus einem Flachmaterial bestehen, wobei die Fußteile durch Abkröpfung des Flachmaterials gebildet sind.
Im Prinzip ist die Stromwandleranordnung nach der Erfindung sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom verwendbar, da es offensichtlich nur darauf ankommt, den jeweils geeigneten Stromwandler auf dem Primärleiter anzuordnen. Jedoch hat es sich erwiesen, daß nach dem Kompensationsprinzip arbeitende Stromwandlereinheiten für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet sind, weil sie insbesondere Gleichströme erfassen können. Bestandteil der Erfindung ist daher die Verwendung einer Stromwandleranordnung der angegebenen Art in der Ausführung mit einem Kompensationswandler für einen Gleichstrom-Leistungsschalter. Der Vorteil besteht in einer wesentlichen Platzersparnis, da es bisher wegen des großen Bauvolumens spezieller Gleichstromwandler, z. H. auf der Basis von Hallelementen, erforderlich war, diese Stromwandler außerhalb des eigentlichen Leistungsschalters in der zugehörigen Schaltanlage unterzubringen. Demgegenüber erlaubt es die Erfindung, Gleichstrom-Leistungsschalter unter weitgehender Verwendung der Hauptkomponenten von Wechselstrom-Leistungsschaltern einer Standard-Bauart herzustellen, da die Stromwandleranordnung nach der Erfindung in dem für übliche induktive Stromwandler im Schaltergehäuse konstruktiv vorgesehenen Montageraum problemlos unterzubringen ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt eine Stromwandleranordnung in Verbindung mit einer Anschlußschiene eines Niederspannungs-Leistungsschalters in einer schematischen perspektivischen Darstellung.
Die Figuren 2 und 3 veranschaulichen Ausführungsbeispiele von Verbindungen einer Nebenstrombahn mit einem Hauptstromleiter.
In der Figur 4 ist schematisch vereinfacht ein für Gleichstrom vorgesehener Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Stromwandleranordnung nach der Erfindung gezeigt.
Die Stromwandleranordnung 1 gemäß der Figur 1 weist einen Hauptstromleiter 2 auf, der durch eine übliche Anschlußschiene eines Niederspannungs-Leistungsschalters 3 (Figur 4) gebildet ist. Dementsprechend besitzt der Hauptstromleiter 2 eine rechteckige Querschnittsform mit zwei gegenüberliegenden Schmalseiten 4 und gleichfalls einander gegenüberliegenden Breitseiten 4. An einer der Breitseiten 5 des Hauptstromleiters 2 ist eine Nebenstrombahn 6 befestigt, die den Primärleiter eines Stromwandlers 7 bildet. Der Stromwandler 7 ist eine nach dem Kompensationsprinzip arbeitende Stromwandlereinheit, wie sie beispielsweise in der DE 37 41 028 A1, DE 38 35 100 A1, DE 38 35 101 A1 oder DE 41 30 999 beschrieben ist.
Die Nebenstrombahn 6 besitzt als Primärleiter des Stromwandlers 7 einen Mittelteil 10, der sich quer zu der durch einen Pfeil gekennzeichneten Fließrichtung 11 des Stromes im Hauptstromleiter 2 erstreckt. Von dem Mittelteil 10 gehen abgewinkelte Verbindungsschenkel 12 und 13 aus, die mit einem Fußteil 14 versehen sind. Befestigungselemente 15 zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Nebenstrombahn 6 mit dem Hauptstromleiter 2 sind zur Vereinfachung der Darstellung durch ihre Mittellinie angedeutet, da für die Zwecke der Erfindung unterschiedliche Befestigungselemente, wie Schrauben, Niete oder dgl. verwendbar sind. Gleichfalls durch seine Mittellinie ist ein Verbindungselement 16 angedeutet, das zur Verbindung des Mittelteiles 10 mit dem Verbindungsschenkel 12 vorgesehen ist. Der weitere Verbindungsschenkel 13 und das Mittelteil 10 sind in der Figur einstückig dargestellt, können jedoch in gleicher Weise geteilt und durch ein entsprechendes Verbindungsmittel 16 verbunden sein. Eine Unterteilung der Nebenstrombahn 6 in wenigstens zwei Baugruppen ist zweckmäßig, um die Montage des Stromwandlers 7 auf dem Mittelteil 10 zu erleichtern.
Für die Größe des Stromes, der über die Nebenstrombahn 6 fließt, ist neben der GröBe ihres Querschnittes im Verhältnis zum Hauptstromleiter 2 der Abstand der Fußteile 14 (Figuren 1 und 2) bzw. von Fußteilen 20 (Figur 3) maßgebend. Zur Auflage der Fußteile 14 bzw. 20 vorgesehene Auflageflächen 17 bedürfen an sich keiner besonderen Ausgestaltung, sondern können durch die normale Oberfläche des Hauptstromleiters 2 gebildet sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Hauptstromleiter 2 eine zur sicheren Kontaktgabe mit den genannten Fußteilen geeignete Beschaffenheit, z. H. die übliche Versilberung, aufweist.
Wahrend in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 und 2 das Fußteil 14 einstückig mit dem Verbindungsschenkel 12 ausgebildet ist, kann auch eine zusammengesetzte Bauform gemäß der Figur 3 gewählt werden. Hierbei endet der Verbindungsschenkel 12 ohne Abwinklung und ruht auf einem gesonderten Fußteil 20, das als hülsen-, buchsen- oder säulenartiges Abstandsstück ausgebildet sein kann.
Als Beispiel für ein geeignetes Befestigungsmittel 15 zeigt die Figur 2 einen das Fußteil 14 und den Hauptstromleiter 2 durchsetzenden Niet, wahrend die Figur 3 eine in ein Sackloch eingedrehte Schraube zeigt. Offensichtlich kann die Nietverbindung gemäß der Figur 3 auch bei der Anordnung gemäß der Figur 3 eingesetzt werden und umgekehrt eine Schraubverbindung bei der Anordnung gemäß der Figur 2.
Anhand der Figur 4 wird nun eine vorteilhafte Verwendung einer Stromwandleranordnung 1 gemäß den Figuren 1, 2 und 3 bei einem Gleichstrom-Leistungsschalter 3 erläutert. Der Gleichstrom-Leistungsschalter 3 ist unter Verwendung von Standard-Bauteilen aufgebaut, wie sie für Wechselstrom-Leistungsschalter zu Verfügung stehen. Hierzu gehören insbesondere ein Gehäuse 21, Schaltkontaktsysteme 22, zugehörige Lichtbogenlöschkammern 23, eine Antriebsvorrichtung 24 zur Betätigung der Schaltkontaktsysteme 22 sowie ein elektronischer Auslöser 25 zur Freigabe einer Verklinkung, um die Trennung der Schaltkontakte zu bewirken. Der elektronische Auslöser 25 wird mit einem Stromsignal beaufschlagt, das von dem Stromwandler 7 bereitgestellt wird, der auf dem unteren Hauptstromleiter 2 angeordnet ist. Die Zuführung des Stromsignals ist in der Figur 4 durch eine strichpunktierte Linie 26 angedeutet. Die Stromwandleranordnung 1 befindet sich in einer taschenartigen Ausnehmung 27, die bei Standard-Leistungsschaltern an deren Rückwand zur Unterbringung eines induktiven Stromwandlers vorhanden ist. Diese Unterbringung der Stromwandleranordnung 1 wird durch ihre geringen Abmessungen im Vergleich zu bisher für Gleichstrom bei Leistungsschaltern eingesetzten Systemen ermöglicht.

Claims (4)

  1. Stromwandleranordnung (1) mit einem einen Stromwandler (7) durchsetzenden Primärleiter, der als Bestandteil einer Nebenstrombahn (6) eines Hauptstromleiters (2) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Hauptstromleiter (2) eine rechteckige Querschnittsform mit gegenüerliegenden Schmalseiten (4) und Breitseiten (5) aufweist und durch eine Anschlußschiene eines Niederspannungs-Leistungsschalters (2) gebildet ist,
    daß die Nebenstrombahn (2) als Primärleiter des Stromwandlers (7) einen sich quer zu der Fließrichtung (11) des Stromes im Hauptstromleiter (2) erstreckenden Mittelteil (10) sowie hiervon ausgehende Verbindungsschenkel (12, 13) und je ein den Verbindungsschenkel stützendes Fußteil (14; 15) aufweist, und
    daß die Fußteile (14; 15) der beiden Verbindungsschenkel (12, 13) an dem Hauptstromleiter (2) mechanisch und elektrisch leitend an Auflageflächen (17) befestigt sind, die an einer der Breitseiten (5) im Abstand voneinander und in der Fließrichtung (11) des Stromes versetzt angeordnet sind.
  2. Stromwandleranordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Nebenstrombahn (6) aus einem Flachmaterial besteht und daß die Fußteile (14) durch Abkropfung des Flachmaterials gebildet sind.
  3. Stromwandleranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Stromwandler (7) eine nach dem Kompensationsprinzip arbeitende Stromwandlereinheit ist.
  4. Verwendung einer Stromwandleranordnung nach Anspruch 3 bei einem Leistungsschalter in einem Gleichstromnetz.
EP98250262A 1997-07-21 1998-07-20 Stromwandleranordnung mit einer Nebenstrombahn sowie deren Verwendung Withdrawn EP0893806A3 (de)

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