EP4297055B1 - Messmodul für ein schaltgerät - Google Patents

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EP4297055B1
EP4297055B1 EP22180374.5A EP22180374A EP4297055B1 EP 4297055 B1 EP4297055 B1 EP 4297055B1 EP 22180374 A EP22180374 A EP 22180374A EP 4297055 B1 EP4297055 B1 EP 4297055B1
Authority
EP
European Patent Office
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measuring module
temperature
contact piece
module
contact
Prior art date
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EP22180374.5A
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English (en)
French (fr)
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EP4297055A1 (de
EP4297055C0 (de
Inventor
Andreas Konrad
Andreas Hofer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
K & N Schalterentwicklungsgesellschaft MBH
K and N Schalterentwicklungsgesellschaft mbH
Original Assignee
K & N Schalterentwicklungsgesellschaft MBH
K and N Schalterentwicklungsgesellschaft mbH
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Publication date
Application filed by K & N Schalterentwicklungsgesellschaft MBH, K and N Schalterentwicklungsgesellschaft mbH filed Critical K & N Schalterentwicklungsgesellschaft MBH
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Publication of EP4297055A1 publication Critical patent/EP4297055A1/de
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Publication of EP4297055C0 publication Critical patent/EP4297055C0/de
Publication of EP4297055B1 publication Critical patent/EP4297055B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/62—Heating or cooling of contacts

Definitions

  • the present invention relates to a measuring module for a switching device, in particular for a load-break switch, wherein the measuring module has at least one contact piece, preferably a plurality of contact pieces, particularly preferably three contact pieces, for at least thermally contacting at least one switch terminal of the switching device, the measuring module further comprising at least one temperature sensor for determining the temperature of the at least one contact piece, wherein the measuring module is designed to monitor the temperature of the at least one contact piece and to output an error message if a temperature increase of the at least one contact piece is detected which is greater than or equal to a rise limit value or shows a specific temporal progression.
  • thermography In preventative maintenance, infrared thermography is used to detect hazardous areas in electrical connections. It helps identify irregularities and problems early on, before major damage occurs. Thermography is used in switchgear in power plants, for detecting damaged cable ducts, and for inspecting transformers and control cabinets. A significant disadvantage of this method is the accessibility of the terminal connections to be inspected. If these are installed in machines or buildings inaccessible locations, they cannot be detected using this method. Furthermore, an image from a thermographic camera is only a snapshot and only reflects the current load condition. If the current flowing through an increased contact resistance is too low at the time of the test, it will not heat up and be recorded by the camera.
  • Another measure can be the regular visual inspection of the terminal connection and the surrounding area. These periodic inspections of the electrical systems can sometimes detect gradual increases in resistance at an early stage. Discoloration of the Plastic parts such as insulation material or even deformation can be detected. However, such visual inspections are complex and therefore expensive, and they also do not constitute ongoing or continuous monitoring.
  • Such warming can also be detected through the sense of smell or the visual perception of smoke, but only if it is already sufficiently large. This makes early detection almost impossible.
  • the JP H08 264077 A shows a circuit breaker that can detect deterioration of contact between contact parts to be opened and closed while the circuit breaker is in use.
  • the EP 3734633 A1 shows a relay with a housing in which switchable electrical contacts are arranged.
  • the temperature in the housing can be determined by means of a temperature sensor element, which can be attached to one of the electrical contacts, among other things. Switch terminals are not disclosed.
  • the JP H02 72520 A shows a device in which electrical contact between contact points is monitored using temperature sensors.
  • the temperature sensors are PTC thermistors.
  • the object of the present invention is to provide means which allow the continuous monitoring of terminal connections in switching devices or load break switches in order to prevent fires and to avoid the disadvantages mentioned above.
  • the core of the present invention for solving the stated problem is to provide a measuring module for switching devices, in particular load-break switches, which continuously monitors the temperature in the area of the terminal connections and can thus detect and report faulty contacts .
  • the invention provides a measuring module for a switching device, in particular for a load-break switch , wherein the at least one contact piece is geometrically designed such that it can be clamped into the at least one switch terminal of the switching device .
  • the contacting, or at least thermal contacting, of the respective switch terminal by the respective contact piece can be achieved by mechanical contacting, i.e., by arranging the respective contact piece on the respective switch terminal.
  • mechanical contacting i.e., by arranging the respective contact piece on the respective switch terminal.
  • the respective contact piece is clamped into the respective switch terminal, in particular together with a conductor, which can be, for example, an outer conductor or a further conductor.
  • the material of the respective contact piece is selected to ensure good thermal conductivity and, typically, also good electrical conductivity.
  • the respective contact piece can be made of metal, for example, copper or a copper alloy.
  • At least one, particularly preferably exactly one, temperature sensor is assigned to each contact piece.
  • a temperature sensor is assigned to several contact pieces, so that a temperature increase in one or more or all contact pieces can still be reliably detected, but without a clear assignment to a specific contact piece being possible.
  • the temperature of the respective switch terminal can be determined and monitored if this switch terminal is at least thermally contacted by the respective contact piece.
  • an error message is issued if the detected temperature rise exceeds a threshold.
  • this threshold can be specified and, in particular, adjusted by the user.
  • the rise limit can depend on the switching device type and/or the currents occurring. For example, tests on a switch-disconnector designed for a rated current of 63 A showed that, at the rated current, a rise limit in the range of 45°C to 60°C, particularly approximately 50°C, is a reliable indicator of inadequate clamping quality or excessively loose clamping. At currents higher than the rated current, higher temperature rises (than at the rated current) occurred with the same inadequate clamping quality, so that the aforementioned rise limit could also reliably detect excessively loose clamping in this case.
  • Testing for exceedance of the rise limit is simple, cost-effective, and reliable.
  • use cases could be conceivable in which the temporal profile of the temperature rise follows a certain curve or is discontinuous or can even be negative for a short time before becoming positive again. In this way, inadequate clamping can be detected particularly reliably and early on, depending on the application.
  • Algorithms can be stored in the measuring module which, for example, functionally evaluate, derive, integrate or compare the course of the temperature rise with stored curve shapes.
  • the error message can be output in a variety of ways.
  • the error message can be displayed using an optical function indicator on the measuring module or on a module housing of the measuring module, with light-emitting diodes, particularly preferably multi-color switchable light-emitting diodes, being preferred for such function indicators.
  • light-emitting diodes particularly preferably multi-color switchable light-emitting diodes, being preferred for such function indicators.
  • a preferred embodiment of the measuring module provides that the measuring module is configured to determine the temperature increase of the at least one contact piece compared to an ambient temperature and to output the error message only if the temperature increase compared to the ambient temperature is greater than or equal to the increase limit value or shows a specific temporal progression.
  • the ambient temperature near the measuring module or not too far away from it it may not actually be the temperature in the vicinity of the measuring module that is being determined, but rather in a location where completely different temperature conditions prevail.
  • the increase in temperature in the control cabinet or distribution box due to Sunlight is typically all contact pieces or switch terminals in the control cabinet or distribution box more or less affected to the same extent by the temperature increase.
  • the temperature increase of one of the contact pieces can therefore be compared with the temperature increase of another of the contact pieces of the same measuring module.
  • the measuring module it is provided that a plurality of contact pieces are provided, that a plurality of temperature sensors are provided for determining the respective temperature of the contact pieces, and that the measuring module is configured to use the temperature of at least one other of the contact pieces as the ambient temperature for determining the temperature increase of one of the contact pieces compared to the ambient temperature.
  • a particularly preferred embodiment of the measuring module provides that the measuring module comprises a communication interface in order to be able to receive temperature data from outside the measuring module and use it as the ambient temperature.
  • the ambient temperature is measured at at least one point outside the measuring module in a manner known per se, in particular by means of at least one thermometer and/or by means of at least one temperature sensor, wherein the at least one measurement result is transmitted to the measuring module by means of the communication interface.
  • the measuring module evaluates at least one received measurement result as the ambient temperature.
  • the at least one temperature sensor is formed by at least one thermistor, in particular an NTC thermistor. This means that the temperature sensor has an electrical resistance that changes reproducibly depending on the temperature, thus ensuring a high level of reliability.
  • NTC thermistors have a negative temperature coefficient, meaning they conduct electricity better at high temperatures than at low temperatures.
  • the implementation of at least one temperature sensor using at least one NTC thermistor is particularly advantageous because the temperature sensor functions particularly reliably at high or elevated temperatures, allowing an error message to be output particularly reliably to provide timely warning of an impending danger.
  • the at least one temperature sensor is in thermal contact with the at least one contact piece and is electrically insulated from the at least one contact piece.
  • Thermal contact is also to be understood here in the sense of a thermally conductive connection, so that a temperature or temperature change of the contact piece can be determined with sufficient accuracy.
  • a particularly preferred embodiment of the measuring module according to the invention provides that the at least one temperature sensor is embedded at least in sections in a thermally conductive and electrically insulating material, in particular in a resin or silicone.
  • the material, in particular resin or silicone can be cast in a liquid state, with the at least one temperature sensor being or being placed accordingly in the casting compound in order to subsequently be embedded at least in sections in the hardened casting compound.
  • Suitable materials are commercially available.
  • corresponding epoxy resins and silicones are available under the Electrolube label (registered trademark).
  • the at least one contact piece is set up for electrically contacting the at least one switch terminal of the switching device and that the measuring module has at least one measuring sensor for detecting at least one measured variable attributable to the respective contact piece and/or the corresponding switch terminal, wherein the at least one measured variable is preferably selected from the group comprising: electrical current, electrical voltage, electrical power, ohmic resistance, energy consumption, power factor, efficiency factor.
  • the power factor ⁇ (lambda), also known as the active power factor, is the ratio of the active power P to the apparent power S.
  • the power factor ⁇ can range between 0 and 1. Only for sinusoidal alternating quantities can the active power factor be defined as the ratio of the active power to the apparent power.
  • the active power factor is equal to the cosine of the phase shift angle ⁇ (phi).
  • Corresponding measuring sensors are known per se and can be easily integrated into the measuring module. At least one measuring sensor can be provided for several contact pieces, in particular for all contact pieces of the measuring module.
  • the electrical contact not only allows the determination of one or more electrical measured variables, but can also be used to supply power to the measuring module - via at least one switch terminal.
  • measured values can ultimately be determined that are attributable to the switching device or the corresponding switch terminal.
  • Another example of a measured quantity that can be attributed to a switch terminal and thus to a cable electrically connected to the switch terminal would be the magnitude of the current flowing through the respective cable.
  • the magnetic field generated by the current can be measured non-contact.
  • At least one spring contact is provided on a circuit board of the measuring module for electrically connecting the at least one contact piece to electronic components, which spring contact contacts the respective contact piece.
  • the at least one spring contact is preferably designed as a surface-mounted component.
  • the electronic components are known components such as integrated circuits, coils, capacitors, ohmic resistors, diodes, transistors, and the like.
  • Surface-mounted components are also known by the abbreviation SMD (surface-mounted devices) and allow, among other things, a particularly space-saving design.
  • This structure can be used in particular for the power supply and operation of the at least one temperature sensor as well as for the evaluation of the data generated by the at least one temperature sensor.
  • the operation of the above-mentioned measuring sensors or the evaluation of measurement data generated with these measuring sensors can also be realized using such a setup with electronic components.
  • the at least one spring contact can also serve or contribute to the thermal connection between the at least one temperature sensor and the at least one contact piece.
  • the at least one temperature sensor not only the at least one temperature sensor, but also the at least one spring contact is at least partially embedded in the heat-conducting and electrically insulating material.
  • heat conduction from the respective contact piece via the respective spring contact and the heat-conducting, electrically insulating material to the respective temperature sensor is possible.
  • the at least one contact piece is clamped in at least one switch terminal of the switching device with one or more conductors, for the clamping of which the respective switch terminal is provided.
  • the at least one contact piece is geometrically designed such that it can be clamped in the at least one switch terminal of the switching device. This means that the contact piece(s) can be geometrically matched to the switch terminals of the switching device.
  • a communication module can be provided for data transmission between the measuring module and a terminal device and vice versa. It is also conceivable that several measuring modules can communicate via the same communication module or via several communication modules. Accordingly, the invention provides a measuring device comprising at least one measuring module according to the invention and at least one communication module, which in terms of signal technology uses at least a, in particular wireless, communication channel with which at least one measuring module can be coupled in order to be able to mutually exchange data, wherein the at least one communication module preferably has a communication interface for communication with a network and/or a terminal device of a user.
  • the data to be exchanged can, in particular, be the measurement data of the respective measuring module.
  • setting data can also be transferred to the respective measuring module, for example, to change or specify the rise limit or to change or specify the predefined behavior of the temperature rise.
  • the network can be, for example, a LAN or WLAN, a mobile network, or a telephone network, whereby a connection to the Internet can be provided, in particular. Accordingly, a user can communicate remotely with the respective measuring module via the communication module. Furthermore, it is of course conceivable that at least one downstream or higher-level system, such as an automation system, is addressed via the network and automatically starts predefined processes (such as evaluation algorithms and/or power shutdowns and/or notification of specific locations or persons) when data, measurement results, or at least an error message are communicated to it via the network.
  • predefined processes such as evaluation algorithms and/or power shutdowns and/or notification of specific locations or persons
  • the at least one communication module has at least one temperature sensor for determining an ambient temperature and for this purpose is configured to transmit the ambient temperature to the at least one measuring module, and that the respective measuring module is configured to determine the temperature rise of the at least one contact piece relative to the ambient temperature and to output the error message only if the temperature rise relative to the ambient temperature is greater than or equal to the rise limit or exhibits a specific temporal progression.
  • a system comprising at least one measuring module according to the invention or a measuring device according to the invention and at least one switching device, wherein preferably the at least one measuring module is detachably connectable to the at least one switching device.
  • the switching device can in particular be designed as a load-break switch.
  • the at least one measuring module or at least essential parts of the at least one measuring module can also be integrated into the switching device.
  • Contact pieces in the sense of means for thermally contacting the at least one switch terminal can also be provided in the switching device.
  • the switching device or switch-disconnector typically comprises a switch housing and at least one input-side switch terminal (hereinafter also referred to as "input side") and at least one output-side switch terminal (hereinafter also referred to as “output side”), wherein the switching device is configured to selectively switch on or off an electrical connection between the at least one input-side switch terminal and the at least one output-side switch terminal.
  • the at least one input-side switch terminal can be provided, for example, for establishing an electrical connection with at least one outer conductor, so that in this case the respective input-side switch terminal could also be referred to as a phase terminal, with the term "phase" being used colloquially for outer conductors.
  • the at least one output-side switch terminal can be provided, for example, for establishing an electrical connection with at least one further electrical line.
  • the at least one contact piece of the at least one measuring module is clamped in at least one input-side switch terminal of the at least one switching device and/or in at least one output-side switch terminal of the at least one switching device and contacts these both thermally and electrically.
  • a measuring module is arranged or connected to the input-side switch terminals, as well as a measuring module to the output-side switch terminals.
  • the electrical contact can, as described above, serve to supply power to the respective measuring module, but also, if necessary, to determine the measured values assigned to the switch terminals. Thermal contacting allows the temperature in the area of the contact pieces to be controlled and thus the clamping quality on both the input and output sides.
  • a preferred embodiment of the system according to the invention provides that the respective measuring module has a module housing that is geometrically designed such that the module housing of the respective measuring module connects essentially flush with a housing of the respective switching device when the respective measuring module is detachably connected to the respective switching device.
  • a design is particularly advantageous in terms of good utilization of the relatively limited space when arranged in distribution boxes, as are used in low-voltage networks.
  • the flush connection increases safety for the user, as they can no longer touch the contact pieces, which may be live.
  • the flush connection results in an attractive, high-quality, uniform appearance, which, among other things, increases user acceptance.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a system 200 according to the invention comprising a measuring device 100 according to the invention (in Fig. 1 indicated by the dashed rectangle) and a switching device in the form of a load-break switch 2.
  • the measuring device 100 consists of a measuring module 1 according to the invention and a communication module 8, which is signal-transmitted by means of a wireless communication channel 9 (in Fig. 1 indicated by the dotted double arrow) and corresponding communication interfaces (not shown) for the communication channel 9 are coupled in order to be able to exchange data mutually, wherein the communication module 8 further has a communication interface (not shown) for communication with a network and/or a user's terminal.
  • the load-break switch 2 has a load-break switch housing 11 as well as three input-side switch terminals 4 and three output-side switch terminals 5, wherein the load-break switch is designed to selectively switch on or off an electrical connection between the input-side switch terminals 4 and the output-side switch terminals 5.
  • the measuring module 1 comprises a module housing 10 as well as three metal contact pieces 3 and three optical function indicators 13 arranged in the module housing 10, which are assigned to the contact pieces 3, wherein the function indicators 13 are preferably formed by light-emitting diodes.
  • the contact pieces 3 are geometrically designed such that they can be clamped into both the input-side switch terminals 4 and the output-side switch terminals 5.
  • Fig. 1 In this context, the arrow pointing from the measuring module 1 to the load-break switch 2 indicates the insertion of the contact pieces 3 into the output-side switch terminals 5.
  • the module housing 10 and the load-break switch housing 11 are geometrically designed such that the module housing 10 is essentially flush with the load-break switch housing 11 when the module housing 10 and the load-break switch housing 11 are detachably connected to one another, with the contact pieces 3 being inserted or pushed in accordingly far into the output-side switch terminals 5 - or alternatively into the input-side switch terminals 4. This results in a very compact arrangement of measuring module 1 and load break switch 2.
  • the measuring module 1 is shown in an open arrangement without cover in an axonometric view looking towards a bottom side or the side on which the contact pieces 3 are arranged. Fig. 2 and Fig. 3 shown. In the operating state of the measuring module 1, the module housing 10 is closed with the cover lid (not shown).
  • each contact piece 3 is assigned its own temperature sensor or thermistor 6, and therefore the temperature of each contact piece 3 can be measured individually.
  • the thermistors 6 are NTC thermistors, i.e. thermistors with a negative temperature coefficient.
  • the measuring module 1 is configured to monitor the temperature of the respective contact piece 3 and to output an error message if a temperature increase of the respective contact piece 3 is detected that is greater than or equal to a rise limit value or shows a predefined behavior.
  • the error message indicates insufficient clamping quality in the respective switch terminal 4, 5 contacted by the respective contact piece 3, whereby in the Fig. 1 illustrated arrangement of the measuring module 1 on the input side or at the input-side switch terminals 4, a deficient clamping quality is detected in the respective input-side switch terminal 4.
  • both the input-side switch terminals 4 and the output-side switch terminals 5 are actuated via screws 18. Accordingly, insufficient clamping quality is typically caused by an insufficient tightening torque of the screw 18 of the respective switch terminals 4, 5.
  • the application of a wide variety of algorithms to the measured temperature or temperature rise data to check whether the temperature rise exhibits a predefined behavior is of course also possible in principle in the illustrated embodiment.
  • the rise limit is predefined at 50°C, although the rise limit can also be changed by the user and thus adjusted as needed.
  • the adjustment can be conveniently carried out by the user via a terminal device, in particular via a mobile phone or a user's computer, e.g., using an app or web browser-based application, whereby the terminal device can communicate or exchange data with the measuring module 1, e.g., via the Internet and the communication module 8.
  • the error message is output via the function indicator 13 assigned to the respective contact piece 3.
  • the function indicator 13 assigned to the contact piece 3 in which the excessive temperature increase was detected emits an optical signal. Accordingly, a user can see at a glance where an error has occurred.
  • the corresponding error message is forwarded via the communication channel 9 to the communication module 8 and sent via the communication module 8 to the user's terminal device, so that the user does not need to be on site to be informed of the error.
  • a reference measurement is provided in the illustrated embodiment, wherein the measuring module 1 is configured to determine the temperature increase of the respective contact piece 3 compared to the ambient temperature and to only output the error message if the temperature increase compared to the ambient temperature is greater than or equal to the increase limit or exhibits a predefined behavior.
  • the reference measurement or ambient temperature measurement is carried out outside the measuring module 1 by means of the communication module 8.
  • the measuring module 1 can be arranged together with the load-break switch 2 in a distribution box (not shown), and the communication module 8 can also be arranged in the distribution box or outside the distribution box in its vicinity in order to be able to actually determine the temperature in the immediate vicinity of the measuring module 1 as the ambient temperature.
  • the communication module 8 accordingly has a temperature sensor for measuring the ambient temperature (not shown). These measurement data can be sent from the communication module 8 to the measuring module 1 and received by the latter via the communication channel 9 or the associated communication interfaces.
  • the measuring module 1 of the illustrated embodiment is designed to determine the temperature increase of one of the contact pieces 3 compared to the ambient temperature. Temperature of at least one other of the contact pieces 3 is to be used as the ambient temperature. This means that in this case, the reference measurement is carried out by comparing the temperatures of at least two different contact pieces 3.
  • the thermistors 6 are in thermal, but not electrical, contact with the associated contact pieces 3 to ensure interference-free measurement of the temperature of the contact pieces 3.
  • the thermistors 6 are each embedded or cast in a heat-conducting and electrically insulating epoxy resin 15, see. Fig. 2 .
  • the epoxy resin 15 it would be conceivable for the epoxy resin 15 to be contacted by the respective contact piece 3, at least in sections.
  • the contact pieces 3 are designed with an L-shaped cross-section, see. Fig. 3 Accordingly, it would be conceivable for one leg of the L-shape to rest flatly on the epoxy resin 15, at least in sections. The other leg is intended for placement in the respective switch terminal 4, 5.
  • the contact pieces 3 are designed not only for thermal contact, but also for electrical contact with the switch terminals 4, 5. This ensures the power supply of the measuring module 1, in particular an evaluation electronics of the measuring module 1 with electronic components 17 arranged on a circuit board 16, via the switch terminals 4, 5.
  • spring contacts 12 are provided that make contact with the contact pieces 3, see. Fig. 2 , which in turn are electrically connected to the printed circuit board 16 or, via this, to the electronic components 17.
  • Each contact piece 3 is assigned exactly one spring contact 12, with the spring contacts 12 serving as surface-mounted components are implemented on the circuit board 16.
  • the spring contacts 12 are also partially embedded or cast in the heat-conducting, electrically insulating material, ie in the epoxy resin 15, cf. Fig. 2 . This closes the thermal contact between the temperature sensors or thermistors 6 and the contact pieces 3, ie the thermal connection exists via the spring contacts 12 contacted by the contact pieces 3 and the epoxy resin 15, without the contact pieces 3 making surface contact with the epoxy resin 15, at least in sections.
  • the measuring module 1 has three current sensors 7, which are assigned to the three contact pieces 3.
  • the measured variable, the current intensity, attributable to the respective contact piece 3 or the respective switch terminal 4, 5 can be determined, whereby the current flows through the line 19 clamped in the respective switch terminal 4, 5 (for reasons of clarity, only one such line is indicated by a dash-dotted line) - and thus also via the respective switch terminal 4, 5.
  • the current measurement is carried out contactlessly, whereby the respective line 19 is guided through the corresponding current sensor 7, and the current sensor 7 measures the magnetic field generated by the current in a manner known per se, preferably using at least one Hall sensor (not shown), which in turn results in the current intensity.
  • the measurement results can be transmitted via the communication module 8 to the user's terminal device and/or via the network, e.g., to a higher-level automation system.
  • the function indicators 13 provide an optical signal, for example, a specific color. display if the measured current value is below or above a user-configurable threshold stored in measuring module 1. The user can in turn configure the parameters using their terminal device via the communication module 8 in measuring module 1.

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messmodul für ein Schaltgerät, insbesondere für einen Lasttrennschalter, wobei das Messmodul zumindest ein Kontaktstück, bevorzugt mehrere Kontaktstücke, besonders bevorzugt drei Kontaktstücke, zur zumindest thermischen Kontaktierung von zumindest einer Schalterklemme des Schaltgeräts aufweist, das Messmodul weiters umfassend zumindest einen Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des zumindest einen Kontaktstücks, wobei das Messmodul dazu eingerichtet ist, die Temperatur des zumindest einen Kontaktstücks zu überwachen und eine Fehlermeldung auszugeben, wenn ein Temperaturanstieg des zumindest einen Kontaktstücks festgestellt wird, der größer oder größer gleich einem Anstiegsgrenzwert ist oder einen bestimmten zeitlichen Verlauf zeigt.
    • STAND DER TECHNIK
  • Bei elektrischen Klemmverbindungen, wie sie vor allem bei Schaltgeräten bzw. Lasttrennschaltern, insbesondere in Niederspannungsverteilern bzw. Schaltkästen von Niederspannungsnetzwerken, vorkommen, kommt es immer wieder zu Komplikationen. Ursachen sind insbesondere die falsche Montage wie zum Beispiel eine Schraubklemme mit falsch angezogenem Drehmoment oder zu gering eingesteckte Steckklemmen, Unfälle am Gerät und damit einhergehende Beschädigungen an der Verbindung, oder aber auch Alterserscheinungen wie Korrosion, die die jeweilige Klemme schwächen können. Dabei kann es zu höheren Übergangswiderständen zwischen Leiter und Klemme kommen, die einen Anstieg der Temperatur am jeweiligen Übergang zur Folge haben, der bis hin zur Entzündung des Isoliermaterials des Leiters oder der Klemme führen kann. Auch in der Nähe befindliche leicht entzündliche Bauteile sind davon nicht ausgeschlossen. Die Brandgefahr bei solchen fehlerhaften Verbindungen ist sehr hoch, da sie meist von Schutzeinrichtungen wie Schmelzsicherungen oder Leitungsschutzschaltern nicht erfasst werden.
  • In der vorbeugenden Instandhaltung verwendet man zur Detektion von Gefahrenstellen in Elektroverbindungen die Infrarot-Thermografie. Mit ihrer Hilfe werden Unregelmäßigkeiten und Probleme frühzeitig erkannt, bevor es zu größeren Schäden kommt. Anwendung findet die Thermografie bei Schaltanlagen in Kraftwerken, bei der Detektion beschädigter Kabelkanäle sowie bei der Inspektion von Transformatoren und Schaltschränken. Ein wesentlicher Nachteil dieser Methode ist die Zugänglichkeit der zu kontrollierenden Klemmverbindungen. Sind diese in Maschinen oder Gebäuden unzugänglich verbaut, können sie mit dieser Methode nicht erfasst werden. Weiters ist ein Bild einer Thermografie Kamera nur eine Momentaufnahme und spiegelt nur den zurzeit befindlichen Belastungszustand wieder. Sollte zum Zeitpunkt der Prüfung ein zu geringer Strom über einen besagten erhöhten Übergangswiderstand fließen, so wird sich dieser nicht erwärmen und von der Kamera erfasst werden.
  • Eine weitere Maßnahme kann die regelmäßige Inaugenscheinnahme der Klemmverbindung aber auch der näheren Umgebung sein. Bei diesen periodischen Besichtigungen der elektrischen Anlagen können schleichende Erhöhungen der Widerstände mitunter frühzeitig erkannt werden. Oftmals ist eine Verfärbung an Kunststoffteilen wie Isolationsmaterial oder auch eine Verformung dieser zu erkennen. Allerdings sind solche Inaugenscheinnahmen aufwendig und damit teuer und stellen außerdem ebenfalls keine laufende bzw. kontinuierliche Überwachung dar.
  • Dabei können besagte Erwärmungen auch über den Geruchssinn oder die optische Wahrnehmung von Rauch wahrgenommen werden, allerdings nur sofern sie bereits hinreichend groß sind. D.h. ein frühzeitiges Erkennen ist hierdurch kaum möglich.
  • Die JP H08 264077 A zeigt einen Leitungsschutzschalter, der eine Verschlechterung der Kontaktierung von zu öffnenden und zu schließenden Kontaktteilen detektieren kann, während der Leitungsschutzschalter verwendet wird.
  • Die EP 3734633 A1 zeigt ein Relais mit einem Gehäuse, in welchem schaltbare elektrische Kontakte angeordnet sind. Mittels eines Temperatursensorelements kann die Temperatur im Gehäuse bestimmt werden, wobei das Temperatursensorelement u.a. an einem der elektrischen Kontakte befestigt sein kann. Schalterklemmen werden nicht offenbart.
  • Die JP H02 72520 A zeigt eine Vorrichtung, bei der ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktpunkten mittels Temperatursensoren überwacht wird. Bei den Temperatursensoren handelt es sich um PTC Thermistoren.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Mittel zur Verfügung zu stellen, die zur Vermeidung von Bränden die laufende Kontrolle von Klemmverbindungen bei Schaltgeräten bzw. Lasttrennschaltern erlauben und die oben genannten Nachteile vermeiden.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Kern der vorliegenden Erfindung zur Lösung der genannten Aufgabe ist es, ein Messmodul für Schaltgeräte, insbesondere Lasttrennschalter vorzusehen, das die Temperatur im Bereich der Klemmverbindungen laufend kontrolliert und so fehlerhafte Kontakte erkennen und melden kann. Konkret ist erfindungsgemäß ein Messmodul für ein Schaltgerät, insbesondere für einen Lasttrennschalter, vorgesehen, wobei das zumindest eine Kontaktstück geometrisch so ausgelegt ist, dass es in der zumindest einen Schalterklemme des Schaltgeräts mitklemmbar ist.
  • Typischerweise wird bei der Kontaktierung des jeweiligen Kontaktstücks mit der jeweiligen Schalterklemme nicht nur eine thermische Kontaktierung im Sinne einer thermisch leitenden Verbindung hergestellt, sondern auch eine elektrische Kontaktierung im Sinne einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen Kontaktstück und Schalterklemme.
  • Die Kontaktierung bzw. zumindest thermische Kontaktierung der jeweiligen Schalterklemme durch das jeweilige Kontaktstück kann durch mechanische Kontaktierung, d.h. Anordnung des jeweiligen Kontaktstücks an der jeweiligen Schalterklemme, erfolgen. Hierzu kann z.B. vorgesehen sein, dass das jeweilige Kontaktstück in der jeweiligen Schalterklemme, insbesondere gemeinsam mit einem Leiter, bei dem es sich z.B. um einen Außenleiter oder um eine weiterführende Leitung handeln kann, mitgeklemmt wird.
  • Die Materialwahl des jeweiligen Kontaktstücks ist dabei so, dass jedenfalls eine gute thermische Leitfähigkeit und typischerweise auch eine gute elektrische Leitfähigkeit gegeben ist. Insbesondere kann das jeweilige Kontaktstück aus Metall gefertigt sein, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.
  • Vorzugsweise ist jedem Kontaktstück zumindest ein, besonders bevorzugt genau ein, Temperatursensor zugeordnet. Denkbar wären aber auch besonders kostengünstige Ausführungsvarianten, bei denen ein Temperatursensor mehreren Kontaktstücken zugeordnet ist, sodass ein Temperaturanstieg bei einem oder mehreren oder allen Kontaktstücken weiterhin zuverlässig festgestellt werden kann, ohne dass jedoch eine eindeutige Zuordnung zu einem bestimmten Kontaktstück möglich ist.
  • Die exakte Anordnung des jeweiligen Temperatursensors kann variieren, wobei klarerweise eine hinreichende thermische Verbindung zum jeweiligen Kontaktstück jedenfalls gegeben ist.
  • Indem mittels des mindestens einen Temperatursensors die Temperatur des jeweiligen Kontaktstücks bestimmt und überwacht wird, kann die Temperatur der jeweiligen Schalterklemme bestimmt und überwacht werden, wenn diese Schalterklemme vom jeweiligen Kontaktstück zumindest thermisch kontaktiert ist.
  • Wenn dabei ein hinreichend großer Temperaturanstieg festgestellt wird, ist dies ein Indiz dafür, dass die Qualität der Klemmung in der jeweiligen Schalterklemme nicht mehr in ausreichendem Maße gegeben ist. Typischerweise hängt dies mit einer Lockerung der Klemmung zusammen, z.B. wenn eine oder mehrere Klemmschrauben ein zu geringes Anzugsmoment aufweisen, wodurch sich der elektrische Übergangswiderstand (zwischen einer geklemmten Leitung und der Schalterklemme) in der Schalterklemme erhöht. Wie eingangs erwähnt, können aber natürlich auch Alterungserscheinungen wie Korrosion für die Schwächung der Klemmung bzw. Klemmqualität verantwortlich sein.
  • Konkret wird eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben, wenn der festgestellte Temperaturanstieg größer als ein Anstiegsgrenzwert ist. Selbstverständlich kann dieser Anstiegsgrenzwert vorgebbar und insbesondere vom Benutzer anpassbar sein.
  • Der Anstiegsgrenzwert kann vom Schaltgerättyp und/oder den auftretenden Strömen abhängen. Beispielsweise konnte bei einem für einen Nennstrom von 63 A ausgelegten Lasttrennschalter in Versuchen festgestellt werden, dass beim Nennstrom ein Anstiegsgrenzwert im Bereich von 45°C bis 60°C, insbesondere von ca. 50°C, ein zuverlässiger Indikator für eine unzureichende Qualität der Klemmung bzw. für eine zu lockere Klemmung ist. Bei höheren, über dem Nennstrom liegenden Strömen traten bei gleicher unzureichender Qualität der Klemmung höhere Temperaturanstiege (als beim Nennstrom) auf, sodass mit dem genannten Anstiegsgrenzwert die zu lockere Klemmung auch in diesem Fall zuverlässig festgestellt werden konnte.
  • Die Prüfung auf Überschreitung des Anstiegsgrenzwerts ist einfach, kostengünstig umzusetzen und zuverlässig. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, nicht bloß nur einen einfachen Wert der Temperaturänderung bzw. des Temperaturanstiegs zu berücksichtigen, sondern den zeitlichen Temperaturverlauf mit unterschiedlichsten Algorithmen auszuwerten. Insbesondere ist es so möglich, einen bestimmten Temperaturverlauf über der Zeit, mit dem ein bestimmter zeitlicher Verlauf bzw. ein bestimmtes Verhalten des Temperaturanstiegs einhergeht, als kritisch oder gefährlich einzustufen. Beispielsweise wären Anwendungsfälle vorstellbar, bei denen der zeitliche Verlauf des Temperaturanstiegs einer bestimmten Kurve folgt oder unstetig ist oder kurzzeitig sogar negativ sein kann, um dann wieder positiv zu sein. Eine unzureichende Klemmung kann auf diese Weise anwendungsfallbezogen besonders zuverlässig frühzeitig erkannt werden. Entsprechend können Algorithmen im Messmodul hinterlegt sein, die z.B. den Verlauf des Temperaturanstiegs funktional auswerten, ableiten, integrieren oder mit hinterlegten Kurvenformen vergleichen.
  • Die Ausgabe der Fehlermeldung kann auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Fehlermeldung mittels eines optischen Funktionsindikators am Messmodul bzw. an einem Modulgehäuse des Messmoduls angezeigt werden, wobei sich für solche Funktionsindikatoren bevorzugt Leuchtdioden, besonders bevorzugt mehrfarbig umschaltbare Leuchtdioden, anbieten. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, eine akustische Fehlermeldung vorzusehen, wofür dann entsprechende Signalerzeugungsmittel, insbesondere zumindest ein Lautsprecher, vorgesehen sein müssen. Weiters ist es alternativ oder zusätzlich möglich, die Fehlermeldung über eine Kommunikationsschnittstelle an ein Kommunikationsmodul und mittels des Kommunikationsmoduls - oder aber alternativ auch direkt - an ein Endgerät, wie z.B. einen Computer oder ein Mobiltelefon, eines Benutzers, zu übertragen, sodass der Benutzer nicht vor Ort zu sein braucht, um die Fehlermeldung wahrzunehmen.
  • Grundsätzlich ist es natürlich nicht ausgeschlossen, dass eine Erhöhung der Umgebungstemperatur stattfindet, die wiederum auch eine Temperaturerhöhung des zumindest einen Kontaktstücks bzw. der jeweiligen Schalterklemme nach sich zieht. Beispielsweise kann eine solche Temperaturerhöhung von einer direkten Sonneneinstrahlung auf einen Schaltschrank oder einen Verteilerkasten verursacht sein, wobei im Schaltschrank oder Verteilerkasten das Schaltgerät und das zugeordnete Messmodul angeordnet sind. Um in einer solchen Situation Fehlalarme auszuschließen, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messmoduls vorgesehen, dass das Messmodul dazu eingerichtet ist, den Temperaturanstieg des zumindest einen Kontaktstücks gegenüber einer Umgebungstemperatur zu bestimmen und die Fehlermeldung nur dann auszugeben, wenn der Temperaturanstieg gegenüber der Umgebungstemperatur größer oder größer gleich dem Anstiegsgrenzwert ist oder einen bestimmten zeitlichen Verlauf zeigt.
  • Hierbei ist es sinnvoll, die Umgebungstemperatur in der Nähe des Messmoduls bzw. nicht zu weit entfernt vom Messmodul zu bestimmen, da es sonst vorkommen kann, dass tatsächlich nicht die Temperatur in der Umgebung des Messmoduls bestimmt wird, sondern an einem Ort, wo gänzlich andere Temperaturverhältnisse herrschen. Im oben genannten Beispiel des Schaltschranks oder Verteilerkastens, der von Sonneneinstrahlung betroffen ist, würde es sich beispielsweise anbieten, die Umgebungstemperatur im Schaltschrank oder in nächster Nähe des Schaltschranks zu bestimmen, um die durch die Sonneneinstrahlung bedingte Temperaturerhöhung auch bei der Umgebungstemperatur zumindest bis zu einem gewissen Grad zu erfassen.
  • Im oben erwähnten Beispiel der Erhöhung der Temperatur im Schaltschrank bzw. Verteilerkasten aufgrund von Sonneneinstrahlung sind typischerweise alle Kontaktstücke bzw. Schalterklemmen im Schaltschrank bzw. Verteilerkasten mehr oder weniger im gleichen Ausmaß von der Temperaturerhöhung betroffen. Für eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung einer Referenz- bzw. Relativmessung zu einer Umgebungstemperatur kann daher der Vergleich des Temperaturanstiegs eines der Kontaktstücke mit dem Temperaturanstieg eines anderen der Kontaktstücke desselben Messmoduls herangezogen werden. Entsprechend ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messmoduls vorgesehen, dass mehrere Kontaktstücke vorgesehen sind, dass mehrere Temperatursensoren zur Bestimmung der jeweiligen Temperatur der Kontaktstücke vorgesehen sind und dass das Messmodul dazu eingerichtet ist, zur Bestimmung des Temperaturanstiegs eines der Kontaktstücke gegenüber der Umgebungstemperatur die Temperatur von zumindest einem anderen der Kontaktstücke als Umgebungstemperatur heranzuziehen.
  • Um die Umgebungstemperatur besonders zuverlässig erfassen zu können und so die Relativmessung zur Umgebungstemperatur besonders sicher zu gestalten, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messmoduls vorgesehen, dass das Messmodul eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, um Temperaturdaten von außerhalb des Messmoduls empfangen und als Umgebungstemperatur verwenden zu können. D.h. die Umgebungstemperatur wird an zumindest einer Stelle außerhalb des Messmoduls in an sich bekannter Weise, insbesondere mittels zumindest eines Thermometers und/oder mittels zumindest eines Temperatursensors, gemessen, wobei das zumindest eine Messergebnis an das Messmodul mittels der Kommunikationsschnittstelle übertragen wird. Hierbei kann es sich um eine drahtlose und/oder eine drahtgebundene Datenübertragung handeln bzw. ist die Kommunikationsschnittstelle entsprechend für eine drahtlose und/oder drahtgebunden Kommunikation in an sich bekannter Weise (beispielsweise über LAN, WLAN, Funk oder WPAN bzw. Bluetooth) eingerichtet. Das Messmodul wertet sodann das zumindest eine empfangene Messergebnis entsprechend als Umgebungstemperatur aus.
  • Dabei ist es auch denkbar, mehrere Umgebungstemperaturmessungen an verschiedenen örtlichen Positionen durchzuführen, wobei die Messergebnisse vom Messmodul z.B. in geeigneter statistischer Weise, etwa durch Mittelwertbildung, ausgewertet werden können. Dies kann die Zuverlässigkeit der Umgebungstemperaturbestimmung erhöhen. Wiederum ist es dabei sinnvoll, dass die örtlichen Positionen nicht zu weit vom Messmodul entfernt sind, sodass tatsächlich die Temperatur in der Umgebung des Messmoduls - und nicht an einem völlig anderen Ort, wo beispielsweise ganz andere Sonneneinstrahlungsverhältnisse herrschen - bestimmt wird.
  • Grundsätzlich sind unterschiedlichste Ausführungsformen von Temperatursensoren denkbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messmoduls ist vorgesehen, dass der zumindest eine Temperatursensor durch zumindest einen Thermistor, insbesondere NTC-Thermistor, ausgebildet ist. D.h. der Temperatursensor weist einen elektrischen Widerstand auf, der sich in Abhängigkeit von der Temperatur reproduzierbar ändert, sodass grundsätzlich eine hohe Zuverlässigkeit gegeben ist.
  • NTC-Thermistoren weisen einen negativen Temperaturkoeffizienten auf, d.h. sie leiten bei hohen Temperaturen elektrisch besser als bei niedrigen Temperaturen. Die Ausbildung des zumindest einen Temperatursensors durch zumindest einen NTC-Thermistor ist insofern besonders vorteilhaft, da die Funktion des Temperatursensors besonders zuverlässig bei hohen bzw. erhöhten Temperaturen gegeben ist, sodass eine Fehlermeldung dann besonders zuverlässig ausgegeben werden kann, um eine drohende Gefahr rechtzeitig zuverlässig anzuzeigen.
  • Zur Sicherstellung einer möglichst ungestörten Funktionsweise des zumindest einen Temperatursensors und einer möglichst genauen Auswertung von dessen Messdaten ist es vorteilhaft, den zumindest einen Temperatursensor elektrisch unabhängig bzw. isoliert vom zumindest einen Kontaktstück bzw. von der zumindest einen Schalterklemme zu halten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messmoduls ist es daher vorgesehen, dass der zumindest eine Temperatursensor in thermischem Kontakt mit dem zumindest einen Kontaktstück steht und vom zumindest einen Kontaktstück elektrisch isoliert ist. Thermischer Kontakt ist auch hier im Sinne einer thermisch leitenden Verbindung zu verstehen, sodass eine Temperatur bzw. Temperaturänderung des Kontaktstücks mit hinreichender Genauigkeit bestimmt werden kann.
  • Um besagte elektrische Isolation einerseits und die genannte thermische Verbindung andererseits möglichst platzsparend und herstellungstechnisch günstig zu realisieren, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messmoduls vorgesehen, dass der zumindest eine Temperatursensor zumindest abschnittsweise in einem wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Material eingebettet ist, insbesondere in einem Harz oder Silikon. Zur Herstellung kann das Material, insbesondere Harz oder Silikon, in flüssigem Zustand vergossen werden, wobei der zumindest eine Temperatursensor entsprechend in der Vergussmasse platziert ist bzw. wird, um in weiterer Folge in der gehärteten Vergussmasse zumindest abschnittsweise eingebettet zu sein.
  • Hierfür geeignete Materialien, insbesondere Harze oder Silikone, sind kommerziell erhältlich. Beispielsweise sind entsprechende Epoxidharze und Silikone unter dem Label Electrolube (eingetragene Marke) erhältlich.
  • Zur Erhöhung der Funktionalität des Messmoduls ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messmoduls vorgesehen, dass das mindestens eine Kontaktstück zur elektrischen Kontaktierung der zumindest einen Schalterklemme des Schaltgeräts eingerichtet ist und dass das Messmodul zumindest einen Messsensor zum Erfassen zumindest einer dem jeweiligen Kontaktstück und/oder der korrespondierenden Schalterklemme zuzurechnenden Messgröße aufweist, wobei die zumindest eine Messgröße vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: elektrische Stromstärke, elektrische Spannung, elektrische Leistung, Ohmscher Widerstand, Energieverbrauch, Leistungsfaktor, Wirkfaktor.
  • Unter dem Leistungsfaktor λ (lambda), der auch als Wirkleistungsfaktor bezeichnet wird, versteht man in der elektrischen Wechselstromtechnik das Verhältnis vom Betrag der Wirkleistung P zur Scheinleistung S. Der Leistungsfaktor λ kann zwischen 0 und 1 liegen. Ausschließlich bei sinusförmigen Wechselgrößen kann der Wirkfaktor definiert werden aus dem Verhältnis der Wirkleistung zur Scheinleistung. Der Wirkfaktor ist gleich dem Cosinus des Phasenverschiebungswinkels φ (phi).
  • Entsprechende Messsensoren sind an sich bekannt und können problemlos in das Messmodul integriert werden. Dabei kann für mehrere Kontaktstücke, insbesondere für alle Kontaktstücke des Messmoduls, jeweils zumindest ein Messsensor vorgesehen sein.
  • Die elektrische Kontaktierung erlaubt nicht nur die Bestimmung von einer oder mehrerer elektrischer Messgrößen, sondern kann außerdem auch zur Stromversorgung des Messmoduls - über die zumindest eine Schalterklemme - verwendet werden.
  • Durch die Bestimmung von einer oder von mehreren Messgrößen, die dem jeweiligen Kontaktstück und damit der jeweiligen bzw. korrespondierenden Schalterklemme zuzurechnen sind, können letztlich Messgrößen bestimmt werden, die dem Schaltgerät bzw. die Leitungen, die an einer Eingangsseite oder einer Ausgangsseite durch Klemmung in den Schalterklemmen mit dem Schaltgerät verbunden sind, zuzuordnen sind, beispielsweise die an einer solchen Leitung anliegende elektrische Spannung. Ein weiteres Beispiel für eine Messgröße, die einer Schalterklemme und damit einer mit der Schalterklemme elektrisch verbundenen Leitung zuzurechnen ist, wäre die Größe des Stroms, der durch die jeweilige Leitung fließt, wobei zur Bestimmung der Stromstärke das durch den Strom erzeugte Magnetfeld berührungslos gemessen werden kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messmoduls ist vorgesehen, dass zur elektrischen Verbindung des zumindest einen Kontaktstücks mit elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte des Messmoduls zumindest ein Federkontakt vorgesehen ist, welcher das jeweilige Kontaktstück kontaktiert, wobei der zumindest eine Federkontakt vorzugsweise als oberflächenmontiertes Bauelement ausgeführt ist. Bei den elektronischen Bauteilen handelt es sich um an sich bekannte Bauteile wie z.B. integrierte Schaltkreise, Spulen, Kondensatoren, Ohmsche Widerstände, Dioden, Transistoren und dergleichen. Oberflächenmontierte Bauelemente sind auch unter dem Kürzel SMD (surface-mounted devices) bekannt und erlauben u.a. eine besonders platzsparende Bauweise.
  • Dieser Aufbau kann insbesondere zur Stromversorgung und zum Betrieb des mindestens einen Temperatursensors sowie zur Auswertung der mittels des mindestens einen Temperatursensors generierten Daten verwendet werden.
  • Darüberhinaus kann aber auch der Betrieb der oben genannten Messsensoren bzw. die Auswertung von Messdaten, die mit diesen Messsensoren generiert worden sind, mittels eines solchen Aufbaus mit elektronischen Bauteilen realisiert werden.
  • Schließlich kann der zumindest eine Federkontakt auch zur thermischen Verbindung zwischen dem zumindest einen Temperatursensor und dem zumindest einen Kontaktstück dienen bzw. beitragen.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass nicht nur der zumindest eine Temperatursensor, sondern auch der zumindest eine Federkontakt zumindest abschnittsweise im wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Material eingebettet ist. In diesem Fall ist Wärmeleitung vom jeweiligen Kontaktstück über den jeweiligen Federkontakt und das wärmeleitende, elektrisch isolierende Material zum jeweiligen Temperatursensor möglich. Wie bereits erwähnt, kann vorgesehen sein, dass bei Verwendung des Messmoduls das zumindest eine Kontaktstück in zumindest einer Schalterklemme des Schaltgeräts mit einem oder mehreren Leitern, zu deren Klemmung die jeweilige Schalterklemme vorgesehen ist, mitgeklemmt wird. Entsprechend ist es beim erfindungsgemäßen Messmodul vorgesehen, dass das zumindest eine Kontaktstück geometrisch so ausgelegt ist, dass es in der zumindest einen Schalterklemme des Schaltgeräts mitklemmbar ist. D.h. das oder die Kontaktstücke können auf die Schalterklemmen des Schaltgeräts geometrisch abgestimmt sein. Durch das Mitklemmen der Kontaktstücke kann darüberhinaus eine lösbare mechanische Verbindung zwischen dem Messmodul und dem Schaltgerät hergestellt werden.
  • Wie bereits erwähnt, kann zur Datenübertragung zwischen dem Messmodul und einem Endgerät und vice versa ein Kommunikationsmodul vorgesehen sein. Dabei ist es auch denkbar, dass mehrere Messmodule über dasselbe Kommunikationsmodul oder über mehrere Kommunikationsmodule kommunizieren können. Entsprechend ist erfindungsgemäß eine Messeinrichtung vorgesehen, die Messeinrichtung umfassend zumindest ein erfindungsgemäßes Messmodul sowie zumindest ein Kommunikationsmodul, welches signaltechnisch mittels zumindest eines, insbesondere drahtlosen, Kommunikationskanals mit dem zumindest einen Messmodul koppelbar ist, um Daten wechselseitig austauschen zu können, wobei das zumindest eine Kommunikationsmodul vorzugsweise eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einem Netzwerk und/oder einem Endgerät eines Benutzers aufweist.
  • Wie gesagt, kann es sich bei den auszutauschenden Daten insbesondere um die Messdaten des jeweiligen Messmoduls handeln. Andererseits können aber auch Einstellungsdaten an das jeweilige Messmodul übertragen werden, beispielsweise um den Anstiegsgrenzwert zu ändern bzw. vorzugeben oder das vordefinierte Verhalten des Temperaturanstiegs zu ändern bzw. vorzugeben.
  • Bei dem Netzwerk kann es sich z.B. um ein LAN oder WLAN oder um ein Mobilfunknetz oder Telefonnetz handeln, wobei insbesondere eine Verbindung mit dem Internet vorgesehen sein kann. Entsprechend kann ein Benutzer remote bzw. aus der Ferne mit dem jeweiligen Messmodul über das Kommunikationsmodul kommunizieren. Weiters ist es natürlich denkbar, dass zumindest ein weiterführendes bzw. übergeordnetes System, beispielsweise ein Automatisierungssystem, über das Netzwerk angesprochen wird und z.B. vordefinierte Prozesse (etwa Auswertealgorithmen und/oder Stromabschaltungen und/oder Benachrichtigung bestimmter Stellen bzw. Personen) automatisch startet, wenn ihm Daten, Messergebnisse oder zumindest eine Fehlermeldung über das Netzwerk mitgeteilt werden.
  • Wie bereits geschildert, kann eine Relativmessung zur Umgebungstemperatur vorgesehen sein, um falsche Fehlermeldungen auszuschließen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messeinrichtung ist es entsprechend vorgesehen, dass das zumindest eine Kommunikationsmodul zumindest einen Temperatursensor zur Bestimmung einer Umgebungstemperatur aufweist und dazu eingerichtet ist, die Umgebungstemperatur an das zumindest eine Messmodul zu übertragen, und dass das jeweilige Messmodul dazu eingerichtet ist, den Temperaturanstieg des zumindest einen Kontaktstücks gegenüber der Umgebungstemperatur zu bestimmen und die Fehlermeldung nur dann auszugeben, wenn der Temperaturanstieg gegenüber der Umgebungstemperatur größer oder größer gleich dem Anstiegsgrenzwert ist oder einen bestimmten zeitlichen Verlauf zeigt. Indem die Bestimmung der Umgebungstemperatur somit außerhalb des jeweiligen Messmoduls erfolgt, kann eine hohe Zuverlässigkeit erzielt werden.
  • Weiters ist es, wie bereits gesagt, denkbar, dass mehrere Messmodule mit demselben Kommunikationsmodul kommunizieren. In diesem Fall kann eine kostengünstige Umgebungstemperaturbestimmung für all diese Messmodule durch einmalige Bereitstellung des Kommunikationsmoduls erfolgen.
  • Analog zum oben Gesagten ist erfindungsgemäß ein System vorgesehen, das System umfassend zumindest ein erfindungsgemäßes Messmodul oder eine erfindungsgemäße Messeinrichtung sowie zumindest ein Schaltgerät, wobei vorzugsweise das zumindest eine Messmodul mit dem zumindest einen Schaltgerät lösbar verbindbar ist.
  • Das Schaltgerät kann insbesondere als Lasttrennschalter ausgebildet sein.
  • Weiters ist denkbar, dass das zumindest eine Messmodul oder zumindest wesentliche Teile des zumindest einen Messmoduls auch im Schaltgerät integriert sein können, wie z.B. Messsensoren sowie Auswerte- und Kommunikationselektronik. Ebenso können Kontaktstücke im Sinne von Mittel zur thermischen Kontaktierung der zumindest einen Schalterklemme auch im Schaltgerät vorgesehen sein.
  • Das Schaltgerät bzw. der Lasttrennschalter umfasst typischerweise ein Schaltergehäuse und zumindest eine eingangsseitige Schalterklemme (im Folgenden auch als "Eingangsseite" bezeichnet) sowie zumindest eine ausgangsseitige Schalterklemme (im Folgenden auch als "Ausgangsseite" bezeichnet), wobei das Schaltgerät dazu eingerichtet ist, eine elektrische Verbindung zwischen der zumindest einen eingangsseitigen Schalterklemme und der zumindest einen ausgangsseitigen Schalterklemme wahlweise ein- oder auszuschalten.
  • Die zumindest eine eingangsseitige Schalterklemme kann z.B. zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit zumindest einem Außenleiter vorgesehen sein, sodass man in diesem Fall die jeweilige eingangsseitige Schalterklemme auch als Phasenklemme bezeichnen könnte, wobei die Bezeichnung Phase umgangssprachlich für Außenleiter verwendet wird. Die zumindest eine ausgangsseitige Schalterklemme kann z.B. zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit zumindest einer weiterführenden elektrischen Leitung vorgesehen sein.
  • Um insbesondere eine kompakte Anordnung zu realisieren, ist es analog zum oben Gesagten bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems vorgesehen, dass zur lösbaren Verbindung das mindestens eine Kontaktstück des mindestens einen Messmoduls in zumindest einer eingangsseitigen Schalterklemme des zumindest einen Schaltgeräts und/oder in zumindest einer ausgangsseitigen Schalterklemme des zumindest einen Schaltgeräts mitgeklemmt ist und diese sowohl thermisch als auch elektrisch kontaktiert.
  • D.h. es sind Fälle denkbar, wo sowohl ein Messmodul an den eingangsseitigen Schalterklemmen angeordnet bzw. mitgeklemmt ist als auch ein Messmodul an den ausgangsseitigen Schalterklemmen. Die elektrische Kontaktierung kann dabei, wie weiter oben bereits geschildert, der Stromversorgung des jeweiligen Messmoduls dienen, aber ggf. auch der Bestimmung von den Schalterklemmen zuzuordnenden Messgrößen. Die thermische Kontaktierung erlaubt die Kontrolle der Temperatur im Bereich der Kontaktstücke und damit der Klemmqualität sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Ausgangsseite.
  • Um die Kompaktheit der Anordnung zu maximieren, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems vorgesehen, dass das jeweilige Messmodul ein Modulgehäuse aufweist, das geometrisch so ausgelegt ist, dass das Modulgehäuse des jeweiligen Messmoduls im Wesentlichen bündig an ein Gehäuse des jeweiligen Schaltgeräts anschließt, wenn das jeweilige Messmodul mit dem jeweiligen Schaltgerät lösbar verbunden ist. Insbesondere bei der Anordnung in Verteilerkästen, wie sie in Niederspannungsnetzen Verwendung finden, ist eine derartige Auslegung im Sinne einer guten Ausnutzung des relativ knappen Raumes vorteilhaft. Darüberhinaus wird durch den bündigen Anschluss die Sicherheit für den Benutzer erhöht, da dieser nicht mehr die Kontaktstücke, die ggf. unter Spannung stehen können, berühren kann. Schließlich ergibt sich durch den bündigen Anschluss ein formschönes, wertig anmutendes, einheitliches Erscheinungsbild, was u.a. die Akzeptanz beim Benutzer erhöht.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes System mit einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung, die ein erfindungsgemäßes Messmodul umfasst, und einem Lasttrennschalter in einer schematischen Darstellung
    Fig. 2
    das Messmodul aus Fig. 1 in geöffneter Anordnung ohne Abdeckungsdeckel in einer axonometrischen Darstellung, wobei aus Klarheitsgründen Kontaktstücke nicht dargestellt sind
    Fig. 3
    eine Darstellung wie Fig. 2, wobei die Kontaktstücke dargestellt sind
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 200 umfassend eine erfindungsgemäße Messeinrichtung 100 (in Fig. 1 durch das strichlierte Rechteck angedeutet) und ein Schaltgerät in Form eines Lasttrennschalters 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Messeinrichtung 100 aus einem erfindungsgemäßen Messmodul 1 und einem Kommunikationsmodul 8, welche signaltechnisch mittels eines drahtlosen Kommunikationskanals 9 (in Fig. 1 durch den punktierten Doppelpfeil angedeutet) und entsprechende Kommunikationsschnittstellen (nicht dargestellt) für den Kommunikationskanal 9 gekoppelt sind, um Daten wechselseitig austauschen zu können, wobei das Kommunikationsmodul 8 weiters eine Kommunikationsschnittstelle (nicht dargestellt) zur Kommunikation mit einem Netzwerk und/oder einem Endgerät eines Benutzers aufweist.
  • Der Lasttrennschalter 2 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Lasttrennschaltergehäuse 11 auf sowie drei eingangsseitige Schalterklemmen 4 und drei ausgangsseitige Schalterklemmen 5, wobei der Lasttrennschalter dazu eingerichtet ist, eine elektrische Verbindung zwischen den eingangsseitigen Schalterklemmen 4 und den ausgangsseitigen Schalterklemmen 5 wahlweise ein- oder auszuschalten.
  • Das Messmodul 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Modulgehäuse 10 auf sowie drei Kontaktstücke 3 aus Metall und drei im Modulgehäuse 10 angeordnete optische Funktionsindikatoren 13, die den Kontaktstücken 3 zugeordnet sind, wobei die Funktionsindikatoren 13 vorzugsweise durch Leuchtdioden ausgebildet sind. Die Kontaktstücke 3 sind geometrisch so ausgelegt, dass sie sowohl in den eingangsseitigen Schalterklemmen 4 als auch in den ausgangsseitigen Schalterklemmen 5 mitklemmbar sind. In Fig. 1 ist in diesem Zusammenhang durch den vom Messmodul 1 zum Lasttrennschalter 2 weisenden Pfeil das Einführen der Kontaktstücke 3 in die ausgangsseitigen Schalterklemmen 5 angedeutet. Durch das Mitklemmen der Kontaktstücke 3 in den ausgangsseitigen Schalterklemmen 5 wird eine lösbare Verbindung zwischen dem Messmodul 1 und dem Lasttrennschalter 2 hergestellt, wobei die Kontaktstücke 3 die ausgangsseitigen Schalterklemmen 5 sowohl thermisch als auch elektrisch kontaktieren. Dabei sind das Modulgehäuse 10 und das Lasttrennschaltergehäuse 11 geometrisch so ausgelegt, dass das Modulgehäuse 10 im Wesentlichen bündig an das Lasttrennschaltergehäuse 11 anschließt, wenn das Modulgehäuse 10 und das Lasttrennschaltergehäuse 11 miteinander lösbar verbunden sind, wobei die Kontaktstücke 3 entsprechend weit in die ausgangsseitigen Schalterklemmen 5 - oder alternativ in die eingangsseitigen Schalterklemmen 4 - eingeführt bzw. eingeschoben sind. Entsprechend ergibt sich eine sehr kompakte Anordnung von Messmodul 1 und Lasttrennschalter 2.
  • Das Messmodul 1 ist in geöffneter Anordnung ohne Abdeckungsdeckel in einer axonometrischen Ansicht mit Blick auf eine Unterseite bzw. auf jene Seite, an der die Kontaktstücke 3 angeordnet sind, in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt. Im Betriebszustand des Messmoduls 1 ist das Modulgehäuse 10 mit dem Abdeckungsdeckel (nicht dargestellt) geschlossen.
  • In Fig. 2 sind die Kontaktstücke 3 aus Klarheitsgründen nicht dargestellt, sodass hier drei Temperatursensoren, die durch drei Thermistoren 6 ausgebildet sind, zur Bestimmung der Temperatur des jeweiligen Kontaktstücks 3 besonders gut zu erkennen sind. D.h. im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Kontaktstück 3 ein eigener Temperatursensor bzw. Thermistor 6 zugeordnet, und kann daher die Temperatur jedes Kontaktstücks 3 individuell gemessen werden.
  • Bei den Thermistoren 6 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um NTC-Thermistoren, also um Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizient.
  • Das Messmodul 1 ist dazu eingerichtet, die Temperatur des jeweiligen Kontaktstücks 3 zu überwachen und eine Fehlermeldung auszugeben, wenn ein Temperaturanstieg des jeweiligen Kontaktstücks 3 festgestellt wird, der größer oder größer gleich einem Anstiegsgrenzwert ist oder ein vordefiniertes Verhalten zeigt.
  • Die Fehlermeldung zeigt eine nicht ausreichende Klemmqualität in der jeweiligen, vom jeweiligen Kontaktstück 3 kontaktierten Schalterklemme 4, 5 an, wobei bei der in Fig. 1 illustrierten Anordnung des Messmoduls 1 an der Eingangsseite bzw. an den eingangsseitigen Schalterklemmen 4 eine mangelnde Klemmqualität in der jeweiligen eingangsseitigen Schalterklemme 4 festgestellt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die eingangsseitigen Schalterklemmen 4 als auch die ausgangsseitigen Schalterklemmen 5 über Schrauben 18 betätigt. Entsprechend wird eine nicht ausreichende Klemmqualität typischerweise durch ein zu niedriges Anzugsmoment der Schraube 18 der jeweiligen Schalterklemmen 4, 5 verursacht. Dies hat wiederum einen erhöhten Übergangswiderstand in der jeweiligen Schalterklemme 4, 5 zwischen dieser und einer in dieser geklemmten Leitung 19 (aus Klarheitsgründen nur für eine der Schalterklemmen 4, 5 mittels strichpunktierter Linie angedeutet) zur Folge, was bei Stromfluss eine entsprechende Erwärmung nach sich zieht und damit zum gemessenen Temperaturanstieg des in der betreffenden Schalterklemme 4, 5 mitgeklemmten Kontaktstücks 3.
  • Die Anwendung von unterschiedlichsten Algorithmen auf die gemessenen Temperatur- bzw. Temperaturanstiegsdaten zur Überprüfung, ob der Temperaturanstieg ein vordefiniertes Verhalten zeigt, ist selbstverständlich auch beim dargestellten Ausführungsbeispiel prinzipiell möglich, doch wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel aufgrund der Einfachheit vorrangig besagter Vergleich mit dem Anstiegsgrenzwert angestellt. Dabei ist der Anstiegsgrenzwert mit 50°C vordefiniert, wobei der Anstiegsgrenzwert aber vom Benutzer auch geändert und so bedarfsweise angepasst werden kann. Die Anpassung kann dabei für den Benutzer bequem über ein Endgerät, insbesondere über ein Mobiltelefon oder einen Computer des Benutzers, z.B. mittels einer App oder Webbrowser basierten Anwendung, erfolgen, indem das Endgerät z.B. über das Internet und das Kommunikationsmodul 8 mit dem Messmodul 1 kommunizieren bzw. Daten austauschen kann.
  • Die Ausgabe der Fehlermeldung erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel einerseits über den zum jeweiligen Kontaktstück 3 zuzurechnenden Funktionsindikator 13. D.h. jener Funktionsindikator 13, der dem Kontaktstück 3 zugeordnet ist, bei dem der zu hohe Temperaturanstieg festgestellt worden ist, gibt ein optisches Signal. Entsprechend kann ein Benutzer auf einen Blick erkennen, wo ein Fehler aufgetreten ist. Weiters wird im dargestellten Ausführungsbeispiel die entsprechende Fehlermeldung über den Kommunikationskanal 9 an das Kommunikationsmodul 8 weitergeleitet und über das Kommunikationsmodul 8 an das Endgerät des Benutzers gesendet, sodass dieser nicht vor Ort zu sein braucht, um über den Fehler informiert zu werden.
  • Um einen Fehlalarm aufgrund einer Erwärmung, die auf eine Erhöhung einer Umgebungstemperatur - etwa durch lokal besonders starke Sonneneinstrahlung - zurückzuführen ist, auszuschließen, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Referenzmessung vorgesehen, wobei das Messmodul 1 dazu eingerichtet ist, den Temperaturanstieg des jeweiligen Kontaktstücks 3 gegenüber der Umgebungstemperatur zu bestimmen und die Fehlermeldung nur dann auszugeben, wenn der Temperaturanstieg gegenüber der Umgebungstemperatur größer oder größer gleich dem Anstiegsgrenzwert ist oder ein vordefiniertes Verhalten zeigt. Die Referenzmessung bzw. Umgebungstemperaturmessung erfolgt dabei außerhalb des Messmoduls 1 mittels des Kommunikationsmoduls 8. Beispielsweise kann das Messmodul 1 gemeinsam mit dem Lasttrennschalter 2 in einem Verteilerkasten (nicht dargestellt) angeordnet sein, und kann das Kommunikationsmodul 8 ebenfalls im Verteilerkasten oder außerhalb des Verteilerkastens in dessen Nähe angeordnet sein, um als Umgebungstemperatur tatsächlich die Temperatur in unmittelbarer Umgebung des Messmoduls 1 bestimmen zu können.
  • Das Kommunikationsmodul 8 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechend einen Temperatursensor zur Messung der Umgebungstemperatur auf (nicht dargestellt). Diese Messdaten können vom Kommunikationsmodul 8 an das Messmodul 1 gesendet und von diesem empfangen werden, und zwar über den Kommunikationskanal 9 bzw. die zugehörigen Kommunikationsschnittstellen.
  • Falls Messdaten von außerhalb des Messmoduls 1 für die Umgebungstemperatur - sei es über das Kommunikationsmodul 8 oder über zumindest einen sonstigen separaten Umgebungstemperatursensor - nicht zur Verfügung stehen, ist das Messmodul 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels dazu eingerichtet, zur Bestimmung des Temperaturanstiegs eines der Kontaktstücke 3 gegenüber der Umgebungstemperatur die Temperatur von zumindest einem anderen der Kontaktstücke 3 als Umgebungstemperatur heranzuziehen. D.h. die Referenzmessung erfolgt in diesem Fall durch Vergleich der Temperaturen von zumindest zwei verschiedenen Kontaktstücken 3.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die Thermistoren 6 in thermischen, nicht jedoch in elektrischem Kontakt mit den zugehörigen Kontaktstücken 3, um eine störungsfreie Messung der Temperatur der Kontaktstücke 3 sicherzustellen. Hierzu sind die Thermistoren 6 jeweils in ein wärmeleitendes und elektrisch isolierendes Epoxidharz 15 eingebettet bzw. eingegossen, vgl. Fig. 2.
  • Grundsätzlich wäre es denkbar, dass das Epoxidharz 15 vom jeweiligen Kontaktstück 3 zumindest abschnittsweise flächig kontaktiert wird. Konkret sind die Kontaktstücke 3 mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet, vgl. Fig. 3. Entsprechend wäre es denkbar, dass ein Schenkel der L-Form zumindest abschnittsweise flächig auf dem Epoxidharz 15 aufliegt. Der andere Schenkel ist jedenfalls zur Anordnung in der jeweilige Schalterklemme 4, 5 vorgesehen.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktstücke 3 nicht nur zur thermischen Kontaktierung, sondern auch zur elektrischen Kontaktierung der Schalterklemmen 4, 5 ausgelegt. Hierdurch kann die Stromversorgung des Messmoduls 1, insbesondere einer Auswerteelektronik des Messmoduls 1 mit auf einer Leiterplatte 16 angeordneten elektronischen Bauteilen 17, über die Schalterklemmen 4, 5 gewährleistet werden. Um die hierfür notwendige elektrische Verbindung der Kontaktstücke 3 mit den elektronischen Bauteilen 17 bereitzustellen, sind die Kontaktstücke 3 kontaktierende Federkontakte 12 vorgesehen, vgl. Fig. 2, die wiederum mit der Leiterplatte 16 bzw. über diese mit den elektronischen Bauteilen 17 elektrisch verbunden sind. Jedem Kontaktstück 3 ist dabei genau ein Federkontakt 12 zugeordnet, wobei die Federkontakte 12 als oberflächenmontierte Bauelemente auf der Leiterplatte 16 ausgeführt sind.
  • Darüberhinaus sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die Federkontakte 12 abschnittsweise ebenfalls im wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Material, d.h. im Epoxidharz 15, eingebettet bzw. eingegossen, vgl. Fig. 2. Hierdurch wird der thermische Kontakt zwischen den Temperatursensoren bzw. Thermistoren 6 und den Kontaktstücken 3 geschlossen, d.h. die thermische Verbindung besteht über die von den Kontaktstücken 3 kontaktierten Federkontakte 12 und das Epoxidharz 15, ohne dass die Kontaktstücke 3 das Epoxidharz 15 zumindest abschnittsweise flächig kontaktieren.
  • Weiters weist das Messmodul 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Stromsensoren 7 auf, die den drei Kontaktstücken 3 zugeordnet sind. Mittels des jeweiligen Stromsensors 7 kann die dem jeweiligen Kontaktstück 3 bzw. der jeweiligen Schalterklemme 4, 5 zuzurechnende Messgröße Stromstärke bestimmt werden, wobei der Strom durch die in der jeweiligen Schalterklemme 4, 5 geklemmte Leitung 19 (aus Klarheitsgründen ist nur eine solche Leitung durch eine strichpunktierte Linie angedeutet) - und damit auch über die jeweilige Schalterklemme 4, 5 - fließt. Die Strommessung erfolgt dabei berührungslos, wobei die jeweilige Leitung 19 durch den korrespondierenden Stromsensor 7 hindurch geführt ist und der Stromsensor 7 das durch den Strom erzeugte Magnetfeld in an sich bekannter Weise, vorzugsweise mittels zumindest eines Hall-Sensors (nicht dargestellt), misst, woraus sich wiederum die Stromstärke ergibt.
  • Die Messergebnisse können über das Kommunikationsmodul 8 an das Endgerät des Benutzers und/oder über das Netzwerk z.B. an ein übergeordnetes Automatisierungssystem übermittelt werden. Weiters ist es denkbar, dass die Funktionsindikatoren 13 ein optisches Signal, beispielsweise eine bestimmte Farbe, anzeigen, wenn der gemessene Stromwert unter oder über einem vom Benutzer parametrierbaren, im Messmodul 1 hinterlegten Schwellwert liegt. Die Parametrierung kann vom Benutzer wiederum mittels seines Endgeräts über das Kommunikationsmodul 8 im Messmodul 1 vorgenommen werden.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Messmodul
    2
    Lasttrennschalter
    3
    Kontaktstück
    4
    Eingangsseitige Schalterklemme
    5
    Ausgangsseitige Schalterklemme
    6
    Thermistor
    7
    Stromsensor
    8
    Kommunikationsmodul
    9
    Kommunikationskanal
    10
    Modulgehäuse
    11
    Lasttrennschaltergehäuse
    12
    Federkontakt
    13
    Funktionsindikator
    15
    Epoxidharz
    16
    Leiterplatte
    17
    Elektronisches Bauteil
    18
    Schraube
    19
    Leitung
    100
    Messeinrichtung
    200
    System

Claims (14)

  1. Messmodul (1) für ein Schaltgerät, insbesondere für einen Lasttrennschalter (2), wobei das Messmodul (1) zumindest ein Kontaktstück (3), bevorzugt mehrere Kontaktstücke (3), besonders bevorzugt drei Kontaktstücke (3), zur zumindest thermischen Kontaktierung von zumindest einer Schalterklemme (4, 5) des Schaltgeräts (2) aufweist,
    das Messmodul (1) weiters umfassend zumindest einen Temperatursensor (6) zur Bestimmung der Temperatur des zumindest einen Kontaktstücks (3),
    wobei das Messmodul (1) dazu eingerichtet ist,
    die Temperatur des zumindest einen Kontaktstücks (3) zu überwachen und eine Fehlermeldung auszugeben, wenn ein Temperaturanstieg des zumindest einen Kontaktstücks (3) festgestellt wird, der größer oder größer gleich einem Anstiegsgrenzwert ist oder einen bestimmten zeitlichen Verlauf zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kontaktstück (3) geometrisch so ausgelegt ist, dass es in der zumindest einen Schalterklemme (4, 5) des Schaltgeräts (2) mitklemmbar ist.
  2. Messmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmodul (1) dazu eingerichtet ist, den Temperaturanstieg des zumindest einen Kontaktstücks (3) gegenüber einer Umgebungstemperatur zu bestimmen und die Fehlermeldung nur dann auszugeben, wenn der Temperaturanstieg gegenüber der Umgebungstemperatur größer oder größer gleich dem Anstiegsgrenzwert ist oder einen bestimmten zeitlichen Verlauf zeigt.
  3. Messmodul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kontaktstücke (3) vorgesehen sind, dass mehrere Temperatursensoren (6) zur Bestimmung der jeweiligen Temperatur der Kontaktstücke (3) vorgesehen sind und dass das Messmodul (1) dazu eingerichtet ist, zur Bestimmung des Temperaturanstiegs eines der Kontaktstücke (3) gegenüber der Umgebungstemperatur die Temperatur von zumindest einem anderen der Kontaktstücke (3) als Umgebungstemperatur heranzuziehen.
  4. Messmodul (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmodul (1) eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, um Temperaturdaten von außerhalb des Messmoduls (1) empfangen und als Umgebungstemperatur verwenden zu können.
  5. Messmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor durch zumindest einen Thermistor (6), insbesondere NTC-Thermistor, ausgebildet ist.
  6. Messmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor (6) in thermischem Kontakt mit dem zumindest einen Kontaktstück (3) steht und vom zumindest einen Kontaktstück (3) elektrisch isoliert ist.
  7. Messmodul (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor (6) zumindest abschnittsweise in einem wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Material (15) eingebettet ist, insbesondere in einem Harz oder Silikon.
  8. Messmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktstück (3) zur elektrischen Kontaktierung der zumindest einen Schalterklemme (4, 5) des Schaltgeräts (2) eingerichtet ist und dass das Messmodul (1) zumindest einen Messsensor (7) zum Erfassen zumindest einer dem jeweiligen Kontaktstück (3) und/oder der korrespondierenden Schalterklemme (4, 5) zuzurechnenden Messgröße aufweist, wobei die zumindest eine Messgröße vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: elektrische Stromstärke, elektrische Spannung, elektrische Leistung, Ohmscher Widerstand, Energieverbrauch, Leistungsfaktor, Wirkfaktor.
  9. Messmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Verbindung des zumindest einen Kontaktstücks (3) mit elektronischen Bauteilen (17) auf einer Leiterplatte (16) des Messmoduls (1) zumindest ein Federkontakt (12) vorgesehen ist, welcher das jeweilige Kontaktstück (3) kontaktiert, wobei der zumindest eine Federkontakt (12) vorzugsweise als oberflächenmontiertes Bauelement ausgeführt ist.
  10. Messeinrichtung (100) umfassend zumindest ein Messmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie zumindest ein Kommunikationsmodul (8), welches signaltechnisch mittels zumindest eines, insbesondere drahtlosen, Kommunikationskanals (9) mit dem zumindest einen Messmodul (1) koppelbar ist, um Daten wechselseitig austauschen zu können, wobei das zumindest eine Kommunikationsmodul (8) vorzugsweise eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einem Netzwerk und/oder einem Endgerät eines Benutzers aufweist.
  11. Messeinrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kommunikationsmodul (8) zumindest einen Temperatursensor zur Bestimmung einer Umgebungstemperatur aufweist und dazu eingerichtet ist, die Umgebungstemperatur an das zumindest eine Messmodul (1) zu übertragen, und dass das jeweilige Messmodul (1) dazu eingerichtet ist, den Temperaturanstieg des zumindest einen Kontaktstücks (3) gegenüber der Umgebungstemperatur zu bestimmen und die Fehlermeldung nur dann auszugeben, wenn der Temperaturanstieg gegenüber der Umgebungstemperatur größer oder größer gleich dem Anstiegsgrenzwert ist oder einen bestimmten zeitlichen Verlauf zeigt.
  12. System (200) umfassend zumindest ein Messmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eine Messeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 11 sowie zumindest ein Schaltgerät (2), wobei vorzugsweise das zumindest eine Messmodul (1) mit dem zumindest einen Schaltgerät (2) lösbar verbindbar ist.
  13. System (200) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur lösbaren Verbindung das mindestens eine Kontaktstück (3) des mindestens einen Messmoduls (1) in zumindest einer eingangsseitigen Schalterklemme (4) des zumindest einen Schaltgeräts (2) und/oder in zumindest einer ausgangsseitigen Schalterklemme (5) des zumindest einen Schaltgeräts (2) mitgeklemmt ist und diese sowohl thermisch als auch elektrisch kontaktiert.
  14. System (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Messmodul (1) ein Modulgehäuse (10) aufweist, das geometrisch so ausgelegt ist, dass das Modulgehäuse (10) des jeweiligen Messmoduls (1) im Wesentlichen bündig an ein Gehäuse (11) des jeweiligen Schaltgeräts (2) anschließt, wenn das jeweilige Messmodul (1) mit dem jeweiligen Schaltgerät (2) lösbar verbunden ist.
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JPH0272520A (ja) * 1988-09-07 1990-03-12 Fuji Electric Co Ltd 接点寿命検出装置
JP3711153B2 (ja) * 1995-03-24 2005-10-26 寺崎電気産業株式会社 回路遮断器
DE202011110166U1 (de) * 2011-02-18 2013-01-18 Schneider Electric Sachsenwerk Gmbh Kühivorrichtung für eine elektrische Schaltanlage insbesondere derMittel- und Hochspannungstechnik
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