EP4677368A1 - Messwandler mit einem flexiblen spannungssensor - Google Patents

Messwandler mit einem flexiblen spannungssensor

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Publication number
EP4677368A1
EP4677368A1 EP24721915.7A EP24721915A EP4677368A1 EP 4677368 A1 EP4677368 A1 EP 4677368A1 EP 24721915 A EP24721915 A EP 24721915A EP 4677368 A1 EP4677368 A1 EP 4677368A1
Authority
EP
European Patent Office
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carrier element
voltage
measuring
measuring transducer
voltage measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24721915.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert GRÜNLER
Peter Menke
Peter Milewski
Norbert Lüthy
Annette Wandel
Wojciech Olszewski
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.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP4677368A1 publication Critical patent/EP4677368A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/16—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices
    • G—PHYSICS
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    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/181—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using coils without a magnetic core, e.g. Rogowski coils
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    • G01R15/06—Voltage dividers having reactive components, e.g. capacitive transformer
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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/142—Arrangements for simultaneous measurements of several parameters employing techniques covered by groups G01R15/14 - G01R15/26
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/0356—Mounting of monitoring devices, e.g. current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/06—Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings
    • H02G5/066—Devices for maintaining distance between conductor and enclosure
    • H02G5/068—Devices for maintaining distance between conductor and enclosure being part of the junction between two enclosures

Definitions

  • the invention relates to a measuring transducer with a voltage sensor.
  • the invention relates to a measuring transformer which is designed to measure an alternating voltage in a switchgear, in particular in a gas-insulated switchgear.
  • the measuring transformer can also have a current sensor which is designed to measure an alternating current.
  • LPIT low-power instrument transformers
  • EP 2 810 087 Bl discloses a measuring transformer arrangement for monitoring one or more phase conductors with a voltage sensor and a current sensor.
  • the voltage sensor has a measuring electrode for detecting an electrical voltage, the measuring electrode being ring-shaped and having a receptacle in which a probe of the current sensor is positioned.
  • the receptacle is shaped as a recess in the measuring electrode and is arranged on the outer jacket side of the measuring electrode.
  • the measuring electrode and the probe are embedded in an insulating body, which is a supporting insulator of the phase conductor or the phase conductor.
  • the insulating body is produced, for example, in a casting process in which the measuring electrode and the probe are cast into a liquid insulating material which then hardens.
  • One problem with this is that the insulating material cools down. shrinks. This can lead to partial detachment of the insulating material from the measuring electrode, resulting in the risk of partial discharges.
  • the invention is based on the object of specifying an improved measuring transformer with a voltage sensor.
  • the object is achieved according to the invention by a measuring transducer having the features of claim 1.
  • a measuring transducer has an annular carrier element and a voltage sensor which has a mechanically flexible voltage measuring element arranged on the carrier element.
  • the ring-shaped carrier element stabilizes the mechanically flexible voltage measuring element and enables the voltage measuring element to be arranged in a ring around an electrical conductor in order to measure a voltage applied to the conductor.
  • the mechanical flexibility of the voltage measuring element means that the voltage measuring element can be easily adapted to the dimensions of the carrier element, or voltage measuring elements of the same design can be used for carrier elements of different diameters by adapting the length of a voltage measuring element to the diameter of the respective carrier element.
  • a mechanically rigid ring-shaped voltage measuring element must have a diameter that is tailored to the respective requirements.
  • the mechanical flexibility of the voltage measuring element enables improved casting of the voltage measuring element in a plastic (insulating material), since the voltage measuring element can adapt to the insulating material as it hardens due to its flexibility.
  • the voltage measuring element has an electrically insulating film strip to which an electrically conductive coating is applied on at least one side.
  • an electrically conductive coating can be applied to both sides of the film strip.
  • the electrical coating on one side of the film strip and an electrical conductor around which the carrier element is arranged form a primary capacitor.
  • the voltage applied to the conductor is then measured, for example, by measuring a displacement current through the primary capacitor, which is proportional to the first time derivative of the voltage applied to the primary capacitor.
  • both sides of the film strip have an electrically conductive coating, these coatings are electrically separated from one another by the film strip.
  • the two coatings form a secondary capacitor.
  • the voltage applied to the conductor can then alternatively be measured via the secondary capacitor by measuring a voltage between the two coatings using the voltage divider principle.
  • the film strip is as thin as possible, for example with a thickness of 50 pm, and has a high relative permittivity. A high relative permittivity results in a high capacitance of the secondary capacitor, which leads to a high voltage divider ratio. This is particularly advantageous in high-voltage applications because it avoids high measurement voltages that are potentially life-threatening and difficult to insulate on the secondary side.
  • the coating has on at least one side of the film strip a plurality of coating strips which are spaced apart from one another and run parallel to one another along the film strip.
  • the voltage measuring element has recesses. Recesses in the voltage measuring element advantageously allow the plastic to pass through these recesses when the measuring transducer is cast in a plastic (insulating material).
  • the voltage measuring element is arranged in a ring shape on an inner side of the carrier element. This makes it possible in particular for a coating of the film strip to face an electrical conductor around which the carrier element is arranged.
  • the carrier element and the voltage measuring element are materially connected to one another by gluing.
  • the voltage measuring element is force-fitted to the carrier element by at least one fastening element made of a dielectric material.
  • the carrier element is made of an electrically conductive material
  • the carrier element is made of a plastic, e.g. a polyphenylene ether, in which carbon fibers are embedded.
  • the carrier element can provide a dielectric shielding property for the measuring transducer.
  • the carrier element can electrically contact an outer coating (facing the carrier element) of the film strip, so that the carrier element and the outer coating of the film strip together provide dielectric shielding.
  • the carrier element can also form a secondary capacitance with an inner coating (facing away from the carrier element) of the film strip, which can be used to measure the voltage applied to a conductor around which the carrier element is arranged.
  • the carrier element consists of several, in particular two, ring-shaped components that are connected to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner. This facilitates the assembly of the measuring transducer, in particular if a current sensor (see below) is arranged on the carrier element in addition to the voltage sensor.
  • the measuring transducer has, in addition to the voltage sensor, a current sensor which is designed to measure an electric current and is arranged on the carrier element.
  • the current sensor has at least one Rogowski coil which runs around the carrier element.
  • Each Rogowski coil is arranged on the carrier element, for example via at least one holding element, wherein the holding element has a recess in which the Rogowski coil is arranged and is connected to the carrier element in a force-fitting and/or form-fitting manner.
  • the above-mentioned embodiments of the invention advantageously enable the measuring transducer to also be used for measuring a electric current through a conductor around which the carrier element is arranged.
  • the voltage sensor has at least one connection lug, via which the voltage measuring element can be electrically contacted and which projects outwards from the carrier element.
  • the carrier element and the voltage measuring element are cast in a plastic (insulating material), in particular in a casting resin.
  • the carrier element can be fixed in its position, for example in a switchgear.
  • the voltage measuring element can also be fixed to the carrier element by casting. If a current sensor is also arranged on the carrier element, the current sensor can also be fixed to the carrier element by casting.
  • FIG 1 is a sectional view of a gas-insulated switchgear
  • FIG 2 is a perspective sectional view of a
  • FIG 3 is a sectional view of an embodiment of the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention.
  • FIG 4 is a side view of a portion of the voltage measuring element shown in Figure 3,
  • FIG 5 is a sectional view of another embodiment of the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention.
  • FIG 6 is a sectional view of another embodiment of the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention.
  • FIG 7 is a sectional view of another embodiment of the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention.
  • FIG 8 is a sectional view of another embodiment of the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention.
  • FIG 9 is a side view of a portion of another embodiment of the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention.
  • FIG 10 is a side view of a portion of another embodiment of the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention.
  • FIG 11 shows an embodiment of a connection of the carrier element and the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention in a sectional view
  • FIG 12 shows a further embodiment of a connection of the carrier element and the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention in a sectional view
  • FIG 13 shows a further embodiment of a connection of the carrier element and the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention in a sectional view
  • FIG 14 is a plan view of a fastening element of the embodiment shown in Figure 13,
  • FIG 15 is a side view of the fastening element shown in Figure 14,
  • FIG 16 shows a further embodiment of a connection of the carrier element and the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention in a sectional view
  • FIG 17 shows a further embodiment of a connection of the carrier element and the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention in a sectional view
  • FIG 18 shows a further embodiment of a connection of the carrier element and the voltage measuring element of a measuring transformer according to the invention in a sectional view
  • FIG 19 shows an embodiment of a carrier element of a measuring transducer according to the invention in a perspective view
  • FIG 20 is a plan view of another
  • FIG 21 a plan view of another
  • FIG 22 is a plan view of a frame of a bushing in a switchgear assembly with three support elements of measuring transformers according to the invention fastened to the frame.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a gas-insulated switchgear 100.
  • the switchgear 100 has two encapsulation housings 101, 102 through which several electrical conductors 103, 104 are guided.
  • a bushing 105 is arranged between the encapsulation housings 101, 102.
  • the bushing 105 has an annular frame 106 which is arranged between two mutually facing flanges 107, 108 of the encapsulation housings 101, 102.
  • a measuring transformer 1 according to the invention is arranged on the frame 106 for each conductor 103, 104.
  • the measuring transducer 1 comprises a voltage sensor 3, which is designed to measure an electrical voltage applied to the conductor 103, and a current sensor 5, which is designed to measure an electrical current flowing in the conductor 102.
  • the measuring transducer 1 also comprises an annular carrier element 7, on which the voltage sensor 3 and the current sensor 5 are arranged.
  • the carrier element 7 runs around the conductor 103.
  • the voltage sensor 3 is arranged on an inner side of the carrier element 7 facing the conductor 103.
  • the current sensor 5 is arranged on an outer side of the carrier element 7 facing away from the conductor 103.
  • the carrier element 7 with the voltage sensor 3 and the current sensor 5 is cast in a plastic 9.
  • the plastic 9 is, for example, a cast resin.
  • the carrier element 7 is made of an electrically conductive material, in particular of a plastic, for example of a polyphenylene ether, in which carbon fibers are embedded.
  • the voltage sensor 3 has connection lugs 11 which lead to a arranged connector 109.
  • the current sensor 5 is connected to the connector 109 by connecting lines 13.
  • FIG 2 shows a perspective sectional view of a section of the measuring transducer 1.
  • the voltage sensor 3 has a mechanically flexible voltage measuring element 15 which runs in a ring shape on the inside of the carrier element 7 and is described in more detail below.
  • the current sensor 5 comprises two Rogowski coils 17 which run in a ring shape around the carrier element 7.
  • the carrier element 7 consists of two ring-shaped components 7.1, 7.2 which are connected to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner.
  • the Rogowski coils 17 are arranged on the carrier element 7 by means of several clamp-like holding elements 19 which have a recess 21 for each Rogowski coil 17 and also hold the components 7.1, 7.2 of the carrier element 7 together in a force-fitting and/or form-fitting manner, for example by means of a snap or latching connection.
  • the holding elements 19 are made of an electrically non-conductive material and are mechanically deformable in order to be connected to the components 7.1, 7.2 of the carrier element 7.
  • FIG 3) and Figure 4 (FIG 4) show an embodiment of the voltage measuring element 15.
  • the voltage measuring element 15 has an electrically insulating film strip 23, to which an electrically conductive coating 25 is applied on both sides.
  • the coating 25 on each side of the film strip 23 has two coating strips 25.1, 25.2 that are spaced apart from one another and run parallel to one another along the film strip 23.
  • Figure 3 shows the course of the voltage measuring element 15 around the conductor 103 in a sectional view.
  • the ends of the voltage measuring element 15 are not connected to one another, so that the voltage measuring element 15 forms an open ring around the conductor 103.
  • the connection lugs 11 are arranged at one end of the voltage measuring element 15 and are cut or punched from the coated film strip 23.
  • Figure 4 shows a section of the voltage measuring element 15 in the area of the connection lugs 11 in a side view.
  • the voltage measuring element 15 also has several slot-like recesses 27 which run in the film strip 23 in its longitudinal direction between the coating strips 25.1, 25.2 and allow the plastic 9 to pass through when it is cast.
  • the film strip 23 is as thin as possible, for example with a thickness of 50 ⁇ m, and with a high relative permittivity.
  • the conductor 103 and the inner coating 25 of the foil strip 23 facing the conductor 103 form a primary capacitor.
  • the inner coating 25 facing the conductor 103 and the outer coating 25 of the foil strip 23 facing away from the conductor 103 form a secondary capacitor.
  • the voltage measurement by means of the voltage measuring element 15 is carried out either by measuring a voltage between the inner coating 25 and the outer coating 25 of the foil strip 23 via the secondary capacitor according to the voltage divider principle or by measuring a displacement current through the primary capacitor which is proportional to the first time derivative of the voltage applied to the primary capacitor.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the voltage measuring element 15. This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 3 and 4 only in that the connection lugs 11 are each connected to one end of the coated film strip 23 by crimping in a crimping area 29.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the voltage measuring element 15. This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 3 and 4 only in that the connection lugs 11 are each connected by soldering in a soldering area 31 connected to one end of the coated film strip 23.
  • FIG -7 shows a further embodiment of the voltage measuring element 15. This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 3 and 4 only in that the voltage measuring element 15 has no connection lugs 11.
  • FIG 8) shows a further embodiment of the voltage measuring element 15. This embodiment differs from the embodiment shown in Figure 7 only in that the ends of the voltage measuring element 15 are electrically connected to one another in a connection region 32, wherein each coating strip 25.1, 25.2 of both the inner coating 25 and the outer coating 25 of the voltage measuring element 15 is electrically closed.
  • FIG 9) shows a section of another embodiment of the voltage measuring element 15.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 3 and 4 in that the coating 25 on each side of the film strip 23 has three coating strips 25.1, 25.2, 25.3 that are spaced apart from one another and run parallel to one another along the film strip 23. Accordingly, the voltage measuring element 15 has three connection lugs 11 (not shown in Figure 9). Furthermore, the voltage measuring element 15 has slot-like recesses 27 that run in the film strip 23 in its longitudinal direction between two adjacent coating strips 25.1, 25.2, 25.3.
  • FIG 10 shows a section of another embodiment of the voltage measuring element 15.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 3 and 4 in that the coating 25 of each side of the film strip 23 is designed to be continuous.
  • the voltage measuring element 15 again has slot-like recesses 27 which run in the film strip 23 in its longitudinal direction, but in this case also include recesses in the coatings 25.
  • Figures 11 to 18 show embodiments of the measuring transducer 1 with different connections of the carrier element 7 and the voltage measuring element 15. Components of the measuring transducer 1 that are not essential for these connections are not shown in Figures 11 to 18.
  • the voltage measuring element 15 is arranged in a recess 33 in the carrier element 7 that faces the conductor 103 and runs in a ring around the conductor 103.
  • the embodiments differ from one another in the way in which the voltage measuring element 15 is fixed in the recess 33.
  • FIG 11 shows a schematic sectional view of the carrier element 7, the voltage measuring element 15 and the conductor 103.
  • the voltage measuring element 15 is integrally connected to the carrier element 7 in the recess 33 by adhesive bonding.
  • FIG 12 shows a schematic sectional view of the carrier element 7, the voltage measuring element 15 and the conductor 103 according to a further embodiment.
  • the voltage measuring element 15 is connected to the carrier element 7 in a force-fitting manner by several plug-like fastening elements 35 made of a dielectric plastic.
  • Each fastening element 35 has a head section 35.1 and a plug section 35.2 protruding from the head section 35.1.
  • the head section 35.1 faces the conductor 103 and rests against the voltage measuring element 15.
  • the plug section 35.2 is guided through the voltage measuring element 15 and the carrier element 7 and fixes the voltage measuring element 15 to the carrier element 7.
  • FIG 13 shows a schematic sectional view of the carrier element 7, the voltage measuring element 15 and the conductor 103 according to a further embodiment.
  • the voltage measuring element 15 is also connected to the carrier element 7 in a force-fitting manner by several fastening elements 35 made of a dielectric plastic.
  • FIG 14 and Figure 15 show a fastening element 35 of the embodiment shown in Figure 13.
  • Figure 14 shows a top view of the fastening element 35
  • Figure 15 shows a side view of the fastening element 35.
  • the fastening element 35 has a beam section 35.3 and a plug-in section 35.2 protruding centrally from the beam section 35.3.
  • the beam section 35.1 faces the conductor 103, rests against the voltage measuring element 15 and extends essentially across the width of the voltage measuring element 15.
  • the plug-in section 35.2 is guided through the voltage measuring element 15 and the carrier element 7 and fixes the voltage measuring element 15 to the carrier element 7.
  • FIG 16 shows a schematic sectional view of the carrier element 7, the voltage measuring element 15 and the conductor 103 according to a further embodiment.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 13 to 15 only in that each fastening element 35 has two plug-in sections 35.2 which protrude from the beam section 35.3 at opposite end regions.
  • FIG 17 shows a schematic sectional view of the carrier element 7, the voltage measuring element 15 and the conductor 103 according to a further embodiment.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in Figures 13 to 15 only in that each fastening element 35 has three plug-in sections 35.2, whereby two plug-in sections 35.2 are opposite end regions protrude from the beam section 35.3 and the third plug section 35.2 protrudes centrally from the beam section 35.3.
  • FIG 18 shows a schematic sectional view of the carrier element 7, the voltage measuring element 15 and the conductor 103 according to a further embodiment.
  • the voltage measuring element 15 is connected to the carrier element 7 in a force-fitting manner by several fastening elements 35 made of a dielectric plastic.
  • Each fastening element 35 faces the conductor 103, extends over the entire width of the carrier element 7 and has curved end regions 35.4, each of which encompasses an edge region 7.3 of the carrier element 7, so that the fastening element 35 is clamped to the carrier element 7.
  • Figures 19 to 21 show embodiments of the carrier element 7 of a measuring transducer 1.
  • FIG 19 shows an embodiment of the carrier element 7, in which the carrier element 7 has a lateral slot 7.5 from which the connection lugs 11 of the voltage measuring element 15 are guided (in Figure 19 only one connection lug 11 is shown as an example).
  • FIG 20 shows an embodiment of the carrier element 7, in which the carrier element 7 has a connecting element 37 that protrudes from an outer side of an annular region 7.6 of the carrier element 7.
  • the connecting element 37 has webs 37.1 extending from the annular region 7.6 of the carrier element 7, the ends of which are connected to one another by a bridge 37.2.
  • the connecting element 37 makes it possible to fasten the carrier element 7 to another component, for example to the frame 106.
  • the carrier element 7 can thus be fixed for casting with the plastic 9.
  • Figure 21 shows an embodiment of the carrier element 7, in which the carrier element 7 has a plurality of connecting elements 37 which protrude from the outside of the annular region 7.6 of the carrier element 7 and are distributed over its circumference.
  • Unused connecting elements 37 can be removed as required, for example with a side cutter. This means that the carrier element 7 can be used for different installation positions without having to produce a carrier element 7 corresponding to the installation position for each installation position, which reduces the costs for producing the carrier elements 7.
  • FIG. 22 shows the frame 106 with three support elements 7 each fastened to the frame 106 by a connecting element 37.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messwandler (1) mit einem ringförmigen Trägerelement (7) und einem Spannungssensor (3), der ein an dem Trägerelement (7) angeordnetes, mechanisch flexibles Spannungsmesselement (15) aufweist.

Description

Beschreibung
MESSWANDLER MIT EINEM FLEXIBLEN SPANNUNGSSENSOR
Die Erfindung betri f ft einen Messwandler mit einem Spannungssensor .
Insbesondere betri f ft die Erfindung einen Messwandler, der zum Messen einer Wechselspannung in einer Schaltanlage , insbesondere in einer gasisolierten Schaltanlage eingerichtet ist . Der Messwandler kann ferner außerdem einen Stromsensor aufweisen, der zum Messen eines Wechselstroms eingerichtet ist .
Zur Strom- und Spannungsmessung werden beispielsweise große Spulen mit ferromagnetischen Kernen zur Strom- und Spannungsmessung verwendet . Diese sind j edoch groß und teuer . Es existieren bereits alternative Lösungen, so genannte Low- Power Instrument Trans former, abgekürzt LPIT . Diese verwenden beispielsweise eine Rogowski-Spule für die Wechselstrom- Messung und ein festes , zylindrisch gebogenes Blech für die Wechselspannungsmessung .
EP 2 810 087 Bl of fenbart eine Messwandleranordnung zum Überwachen eines oder mehrerer Phasenleiter mit einem Spannungssensor und einem Stromsensor . Der Spannungssensor weist eine Messelektrode zum Erfassen einer elektrischen Spannung auf , wobei die Messelektrode ringförmig ausgeformt ist und eine Aufnahme aufweist , in welcher eine Sonde des Stromsensors positioniert ist . Die Aufnahme ist als Ausnehmung in der Messelektrode ausgeformt und außenmantelseitig an der Messelektrode angeordnet . Die Messelektrode und die Sonde sind in einem I solierkörper eingebettet , welcher ein Stützisolator der Phasenleiter beziehungsweise des Phasenleiters ist . Der I solierkörper wird beispielsweise in einem Gussverfahren hergestellt , bei dem die Messelektrode und die Sonde in einen flüssigen Isolierstof f eingegossen werden, der anschließend aushärtet . Ein Problem dabei ist , dass der I solierstof f beim Abkühlen schrumpft . Dies kann es zu einer partiellen Ablösung des Isolierstof fes von der Messelektrode führen, woraus das Risiko von Teilentladungen resultiert .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , einen verbesserten Messwandler mit einem Spannungssensor anzugeben .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Messwandler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Ein erfindungsgemäßer Messwandler weist ein ringförmiges Trägerelement und einen Spannungssensor, der ein an dem Trägerelement angeordnetes , mechanisch flexibles Spannungsmesselement aufweist , auf .
Das ringförmige Trägerelement stabilisiert das mechanisch flexible Spannungsmesselement und ermöglicht , das Spannungsmesselement ringförmig um einen elektrischen Leiter herum anzuordnen, um eine an dem Leiter anliegende Spannung zu messen . Durch die mechanische Flexibilität des Spannungsmesselements kann das Spannungsmesselement in einfacher Weise an die Abmessungen des Trägerelements angepasst werden, beziehungsweise Spannungsmesselemente derselben Aus führung können für Trägerelemente unterschiedlicher Durchmesser verwendet werden, indem die Länge eines Spannungsmesselements dem Durchmesser des j eweiligen Trägerelements angepasst wird . Demgegenüber muss ein mechanisch starres ringförmiges Spannungsmesselement einen Durchmesser aufweisen, der auf die j eweiligen Anforderungen abgestimmt ist . Außerdem ermöglicht die mechanische Flexibilität des Spannungsmesselements ein verbessertes Eingießen des Spannungsmesselements in einen Kunststof f ( I solierstof f ) , da sich das Spannungsmesselement durch seine Flexibilität an den I solierstof f bei dessen Aushärten anpassen kann . Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Spannungsmesselement einen elektrisch isolierenden Folienstrei fen auf , auf den auf wenigstens einer Seite eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufgebracht ist . Insbesondere kann auf beide Seiten des Folienstrei fens eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufgebracht sein .
Die elektrische Beschichtung einer Seite des Folienstrei fens und ein elektrischer Leiter, um dem herum das Trägerelement angeordnet ist , bilden dabei einen Primärkondensator . Die Messung der an dem Leiter anliegenden Spannung erfolgt dann beispielsweise durch die Messung eines Verschiebungsstroms durch den Primärkondensator, der proportional zu der ersten zeitlichen Ableitung der an dem Primärkondensator anliegenden Spannung ist .
Wenn beide Seiten des Folienstrei fens eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen, sind diese Beschichtungen durch den Folienstrei fen elektrisch voneinander getrennt . In diesem Fall bilden die beiden Beschichtungen einen Sekundärkondensator . Die Messung der an dem Leiter anliegenden Spannung kann dann alternativ über den Sekundärkondensator durch die Messung einer Spannung zwischen den beiden Beschichtungen nach dem Spannungsteiler-Prinzip erfolgen . Der Folienstrei fen ist dabei möglichst dünn, beispielsweise mit einer Dicke von 50 pm, und mit einer hohen relativen Permittivität ausgeführt . Durch eine hohe relative Permittivität wird eine hohe Kapazität des Sekundärkondensators erreicht , was zu einem hohen Spannungsteiler-Verhältnis führt . Dies ist insbesondere bei Hochspannungsanwendungen sehr vorteilhaft , weil potenziell lebensgefährliche und sekundärseitig schwierig zu isolierende hohe Messspannungen vermieden werden .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Beschichtung auf wenigstens einer Seite des Folienstrei fens mehrere voneinander beabstandete , parallel zueinander entlang des Folienstrei fens verlaufende Beschichtungsstrei fen auf . Durch mehrere Beschichtungsstrei fen auf wenigstens einer Seite des Folienstrei fens kann die Spannungsmessung vorteilhaft mehrfach beziehungsweise redundant erfolgen .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Spannungsmesselement Ausnehmungen auf . Ausnehmungen in dem Spannungsmesselement ermöglichen beim Eingießen des Messwandlers in einen Kunststof f ( I solierstof f ) vorteilhaft ein Durchtreten des Kunststof fs durch diese Ausnehmungen .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Spannungsmesselement ringförmig an einer Innenseite des Trägerelements angeordnet . Dadurch wird insbesondere ermöglicht , dass eine Beschichtung des Folienstrei fens einem elektrischen Leiter zugewandt ist , um den herum das Trägerelement angeordnet ist .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das Trägerelement und das Spannungsmesselement durch Verkleben stof f schlüssig miteinander verbunden . Alternativ oder zusätzlich ist das Spannungsmesselement durch wenigstens ein aus einem dielektrischen Material gefertigtes Befestigungselement kraf tschlüssig an dem Trägerelement befestigt .
Derartige Befestigungen des Spannungsmesselements an dem Trägerelement ermöglichen zum einen, dass das Trägerelement mit dem Spannungsmesselement in einen Kunststof f
( I solierstof f ) eingegossen werden kann, ohne dass sich das Spannungsmesselement von seiner Position löst oder verschoben wird . Zum andern wird durch eine Befestigung des Spannungsmesselements an dem Trägerelement durch Verkleben oder durch aus einem dielektrischen Material gefertigte Befestigungselemente vermieden, dass die Befestigung zu erhöhten elektrischen Feldstärken führt , die zu elektrischen Durchschlägen führen können .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerelement aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt . Beispielsweise ist das Trägerelement aus einem Kunststof f , z . B . aus einem Polyphenylenether gefertigt , in den Kohlenstof f fasern eingelagert sind .
Durch die elektrisch leitfähige Ausbildung des Trägerelements kann das Trägerelement eine dielektrische abschirmende Eigenschaft des Messwandlers bewirken . Insbesondere kann das Trägerelement eine äußere ( dem Trägerelement zugewandte ) Beschichtung des Folienstrei fens elektrisch kontaktieren, so dass das Trägerelement und die äußere Beschichtung des Folienstrei fens zusammen eine dielektrische Abschirmung bewirken . Außerdem kann auch das Trägerelement mit einer inneren (von dem Trägerelement abgewandten) Beschichtung des Folienstrei fens eine Sekundärkapazität bilden, die zur Messung der an einem Leiter, um den herum das Trägerelement angeordnet ist , anliegenden Spannung verwendet werden kann .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Trägerelement aus mehreren, insbesondere aus zwei kraf tschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbundenen ringförmigen Komponenten . Dies erleichtert die Montage des Messwandlers , insbesondere wenn an dem Trägerelement zusätzlich zu dem Spannungssensor ein Stromsensor ( siehe unten) angeordnet wird .
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Messwandler zusätzlich zu dem Spannungssensor einen Stromsensor auf , der zum Messen eines elektrischen Stroms eingerichtet und an dem Trägerelement angeordnet ist . Beispielsweise weist der Stromsensor wenigstens eine Rogowskispule auf , die um das Trägerelement herum verläuft . Jede Rogowskispule ist beispielsweise über wenigstens ein Halteelement an dem Trägerelement angeordnet , wobei das Halteelement eine Aussparung, in der die Rogowskispule angeordnet ist , aufweist und mit dem Trägerelement kraf tschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist .
Die vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung ermöglichen vorteilhaft , den Messwandler auch zum Messen eines elektrischen Stroms durch einen Leiter zu verwenden, um den herum das Trägerelement angeordnet ist .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Spannungssensor wenigstens eine Anschluss fahne auf , über die das Spannungsmesselement elektrisch kontaktierbar ist und die nach außen von dem Trägerelement absteht .
Dies ermöglicht vorteilhaft die elektrische Kontaktierung des Spannungssensors über wenigstens eine von dem Trägerelement abstehende Anschluss fahne , so dass keine elektrischen Kontakte durch oder an das Trägerelement geführt werden müssen .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das Trägerelement und das Spannungsmesselement in einen Kunststof f ( I solierstof f ) , insbesondere in ein Gießharz eingegossen .
Durch das Eingießen kann das Trägerelement in seiner Lage , beispielsweise in einer Schaltanlage , fixiert werden .
Außerdem kann durch das Eingießen auch das Spannungsmesselement an dem Trägerelement fixiert werden . Wenn an dem Trägerelement außerdem ein Stromsensor angeordnet ist , kann durch das Eingießen auch der Stromsensor an dem Trägerelement fixiert werden .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Aus führungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden . Dabei zeigen :
FIG 1 eine Schnittdarstellung einer gasisolierten Schaltanlage , FIG 2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines
Abschnitts eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 3 eine Schnittdarstellung eines Aus führungsbeispiels des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 4 eine Seitenansicht eines Abschnitts des in Figur 3 gezeigten Spannungsmesselements ,
FIG 5 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 6 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 7 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 8 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 9 eine Seitenansicht eines Abschnitts eines weiteren Aus führungsbeispiels des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 10 eine Seitenansicht eines Abschnitts eines weiteren Aus führungsbeispiels des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 11 ein Aus führungsbeispiel einer Verbindung des Trägerelements und des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers in einer Schnittdarstellung, FIG 12 ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Verbindung des Trägerelements und des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers in einer Schnittdarstellung,
FIG 13 ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Verbindung des Trägerelements und des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers in einer Schnittdarstellung,
FIG 14 eine Draufsicht auf ein Befestigungselement des in Figur 13 gezeigten Aus führungsbeispiels ,
FIG 15 eine Seitenansicht des in Figur 14 gezeigten Befestigungselements ,
FIG 16 ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Verbindung des Trägerelements und des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers in einer Schnittdarstellung,
FIG 17 ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Verbindung des Trägerelements und des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers in einer Schnittdarstellung,
FIG 18 ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Verbindung des Trägerelements und des Spannungsmesselements eines erfindungsgemäßen Messwandlers in einer Schnittdarstellung,
FIG 19 ein Aus führungsbeispiel eines Trägerelements eines erfindungsgemäßen Messwandlers in einer perspektivischen Darstellung,
FIG 20 eine Draufsicht auf ein weiteres
Aus führungsbeispiel eines Trägerelements eines erfindungsgemäßen Messwandlers ,
FIG 21 eine Draufsicht auf ein weiteres
Aus führungsbeispiel eines Trägerelements eines erfindungsgemäßen Messwandlers , FIG 22 eine Draufsicht auf einen Rahmen einer Durchführung in einer Schaltanlage mit drei an dem Rahmen befestigten Trägerelementen erfindungsgemäßer Messwandler .
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen .
Figur 1 ( FIG 1 ) zeigt eine Schnittdarstellung einer gasisolierten Schaltanlage 100 . Die Schaltanlage 100 weist zwei Kapselungsgehäuse 101 , 102 auf , durch die mehrere elektrische Leiter 103 , 104 geführt sind . Zwischen den Kapselungsgehäusen 101 , 102 ist eine Durchführung 105 angeordnet . Die Durchführung 105 weist einen ringförmigen Rahmen 106 auf , der zwischen zwei einander zugewandten Flanschen 107 , 108 der Kapselungsgehäuse 101 , 102 angeordnet ist . An dem Rahmen 106 ist für j eden Leiter 103 , 104 ein erfindungsgemäßer Messwandler 1 angeordnet .
In Figur 1 ist nur der Messwandler 1 für den Leiter 103 sichtbar . Der Messwandler 1 umfasst einen Spannungssensor 3 , der zum Messen einer an dem Leiter 103 anliegenden elektrischen Spannung eingerichtet ist , und einen Stromsensor 5 , der zum Messen eines in dem Leiter 102 fließenden elektrischen Stroms eingerichtet ist . Ferner umfasst der Messwandler 1 ein ringförmiges Trägerelement 7 , an dem der Spannungssensor 3 und der Stromsensor 5 angeordnet sind . Das Trägerelement 7 verläuft um den Leiter 103 herum . Der Spannungssensor 3 ist an einer dem Leiter 103 zugewandten Innenseite des Trägerelements 7 angeordnet . Der Stromsensor 5 ist an einer von dem Leiter 103 abgewandten Außenseite des Trägerelements 7 angeordnet . Das Trägerelement 7 mit dem Spannungssensor 3 und dem Stromsensor 5 ist in einen Kunststof f 9 eingegossen . Der Kunststof f 9 ist beispielsweise ein Gießharz . Das Trägerelement 7 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt , insbesondere aus einem Kunststof f , beispielsweise aus einem Polyphenylenether, in den Kohlenstof f fasern eingelagert sind . Der Spannungssensor 3 weist Anschluss fahnen 11 auf , die zu einem an dem Rahmen 106 angeordneten Stecker 109 geführt sind. Der Stromsensor 5 ist durch Verbindungsleitungen 13 mit dem Stecker 109 verbunden.
Die Figur 2 (FIG 2) zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines Abschnitts des Messwandlers 1. Der Spannungssensor 3 weist ein mechanisch flexibles Spannungsmesselement 15 auf, das ringförmig an der Innenseite des Trägerelements 7 verläuft und unten näher beschrieben wird. Der Stromsensor 5 umfasst zwei Rogowskispulen 17, die ringförmig um das Trägerelement 7 herum verlaufen. Das Trägerelement 7 besteht aus zwei kraf tschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbundenen ringförmigen Komponenten 7.1, 7.2. Die Rogowskispulen 17 werden an dem Trägerelement 7 durch mehrere klammerartige Halteelemente 19 angeordnet, die für jede Rogowskispule 17 eine Aussparung 21 aufweisen und außerdem die Komponenten 7.1, 7.2 des Trägerelements 7 kraf tschlüssig und/oder formschlüssig Zusammenhalten, beispielsweise durch eine Schnapp- oder Rastverbindung. Die Halteelemente 19 sind aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff gefertigt und mechanisch verformbar, um mit den Komponenten 7.1, 7.2 des Trägerelements 7 verbunden zu werden.
Die Figur 3 (FIG 3) und Figur 4 (FIG 4) zeigen ein Ausführungsbeispiel des Spannungsmesselements 15. Das Spannungsmesselement 15 weist einen elektrisch isolierenden Folienstreifen 23 auf, auf den beidseitig jeweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung 25 aufgebracht ist. Dabei weist die Beschichtung 25 jeder Seite des Folienstreifens 23 zwei voneinander beabstandete, parallel zueinander entlang des Folienstreifens 23 verlaufende Beschichtungsstreifen 25.1, 25.2 auf. Figur 3 zeigt den Verlauf des Spannungsmesselements 15 um den Leiter 103 herum in einer Schnittdarstellung. Die Enden des Spannungsmesselements 15 sind nicht miteinander verbunden, so dass das Spannungsmesselement 15 einen offenen Ring um den Leiter 103 herum bildet. Die Anschlussfahnen 11 sind an einem Ende des Spannungsmesselements 15 angeordnet und aus dem beschichteten Folienstreifen 23 geschnitten oder gestanzt. Figur 4 zeigt einen Abschnitt des Spannungsmesselements 15 im Bereich der Anschluss fahnen 11 in einer Seitenansicht . Das Spannungsmesselement 15 weist ferner mehrere schlitzartige Ausnehmungen 27 auf , die in dem Folienstrei fen 23 in dessen Längsrichtung zwischen den Beschichtungsstrei fen 25 . 1 , 25 . 2 verlaufen und ein Durchtreten des Kunststof fs 9 bei dessen Vergießen ermöglichen . Der Folienstrei fens 23 ist möglichst dünn, beispielsweise mit einer Dicke von 50 pm, und mit einer hohen relativen Permittivität ausgeführt .
Der Leiter 103 und die dem Leiter 103 zugewandte innere Beschichtung 25 des Folienstrei fens 23 bilden einen Primärkondensator . Die dem Leiter 103 zugewandte innere Beschichtung 25 und die von dem Leiter 103 abgewandte äußere Beschichtung 25 des Folienstrei fens 23 bilden einen Sekundärkondensator . Die Spannungsmessung mittels des Spannungsmesselements 15 erfolgt entweder durch die Messung einer Spannung zwischen der inneren Beschichtung 25 und der äußeren Beschichtung 25 des Folienstrei fens 23 über den Sekundärkondensator nach dem Spannungsteiler-Prinzip oder durch die Messung eines Verschiebungsstroms durch den Primärkondensator, der proportional zu der ersten zeitlichen Ableitung der an dem Primärkondensator anliegenden Spannung ist .
Figur 5 ( FIG 5 ) zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel des Spannungsmesselements 15 . Dieses Aus führungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Aus führungsbeispiel lediglich dadurch, dass die Anschluss fahnen 11 j eweils durch Crimpen in einem Crimpbereich 29 mit einem Ende des beschichteten Folienstrei fens 23 verbunden sind .
Figur 6 ( FIG 6 ) zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel des Spannungsmesselements 15 . Dieses Aus führungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Aus führungsbeispiel lediglich dadurch, dass die Anschluss fahnen 11 j eweils durch Löten in einem Lötbereich 31 mit einem Ende des beschichteten Folienstreifens 23 verbunden sind .
Figur 7 (FIG 7) zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Spannungsmesselements 15. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass das Spannungsmesselement 15 keine Anschlussfahnen 11 aufweist.
Figur 8 (FIG 8) zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Spannungsmesselements 15. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass die Enden des Spannungsmesselements 15 in einem Verbindungsbereich 32 elektrisch miteinander verbunden sind, wobei jeder Beschichtungsstreifen 25.1, 25.2 sowohl der inneren Beschichtung 25 als auch der äußeren Beschichtung 25 des Spannungsmesselements 15 elektrisch geschlossen wird.
Figur 9 (FIG 9) zeigt einen Abschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des Spannungsmesselements 15. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Beschichtung 25 jeder Seite des Folienstreifens 23 drei voneinander beabstandete, parallel zueinander entlang des Folienstreifens 23 verlaufende Beschichtungsstreifen 25.1, 25.2, 25.3 aufweist. Entsprechend weist das Spannungsmesselement 15 drei (in Figur 9 nicht dargestellte) Anschlussfahnen 11 auf. Ferner weist das Spannungsmesselement 15 schlitzartige Ausnehmungen 27 auf, die in dem Folienstreifen 23 in dessen Längsrichtung zwischen jeweils zwei einander benachbarten Beschichtungsstreifen 25.1, 25.2, 25.3 verlaufen.
Figur 10 (FIG 10) zeigt einen Abschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des Spannungsmesselements 15. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Beschichtung 25 jeder Seite des Folienstreifens 23 durchgängig ausgebildet ist. Ferner weist das Spannungsmesselement 15 wiederum schlitzartige Ausnehmungen 27 auf, die in dem Folienstreifen 23 in dessen Längsrichtung verlaufen, in diesem Fall jedoch auch Ausnehmungen in den Beschichtungen 25 umfassen.
Die Figuren 11 bis 18 zeigen Ausführungsbeispiele des Messwandlers 1 mit voneinander verschiedenen Verbindungen des Trägerelements 7 und des Spannungsmesselements 15. In den Figuren 11 bis 18 sind für diese Verbindungen unwesentliche Komponenten des Messwandlers 1 nicht dargestellt. Bei jedem dieser Ausführungsbeispiele ist das Spannungsmesselement 15 in einer dem Leiter 103 zugewandten, ringförmig um den Leiter 103 verlaufenden Vertiefung 33 in dem Trägerelement 7 angeordnet. Die Ausführungsbeispiele unterscheiden sich voneinander durch die Art der Fixierung des Spannungsmesselements 15 in der Vertiefung 33.
Figur 11 (FIG 11) zeigt schematisch eine Schnittdarstellung des Trägerelements 7, des Spannungsmesselements 15 und des Leiters 103. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Spannungsmesselement 15 in der Vertiefung 33 durch Verkleben stoff schlüssig mit dem Trägerelement 7 verbunden.
Figur 12 (FIG 12) zeigt schematisch eine Schnittdarstellung des Trägerelements 7, des Spannungsmesselements 15 und des Leiters 103 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Spannungsmesselement 15 durch mehrere steckerartige, aus einem dielektrischen Kunststoff gefertigte Befestigungselemente 35 kraf tschlüssig mit dem Trägerelement 7 verbunden. Jedes Befestigungselement 35 weist einen Kopf abschnitt 35.1 und einen von dem Kopf abschnitt 35.1 abstehenden Steckabschnitt 35.2 auf. Der Kopf abschnitt 35.1 ist dem Leiter 103 zugewandt und liegt an dem Spannungsmesselement 15 an. Der Steckabschnitt 35.2 ist durch das Spannungsmesselement 15 und das Trägerelement 7 geführt und fixiert das Spannungsmesselement 15 an dem Trägerelement 7. Figur 13 (FIG 13) zeigt schematisch eine Schnittdarstellung des Trägerelements 7, des Spannungsmesselements 15 und des Leiters 103 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Spannungsmesselement 15 ebenfalls durch mehrere aus einem dielektrischen Kunststoff gefertigte Befestigungselemente 35 kraf tschlüssig mit dem Trägerelement 7 verbunden.
Figur 14 (FIG 14) und Figur 15 (FIG 15) zeigen ein Befestigungselement 35 des in Figur 13 gezeigten Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt Figur 14 eine Draufsicht auf das Befestigungselement 35 und Figur 15 zeigt eine Seitenansicht des Befestigungselements 35. Das Befestigungselement 35 weist einen Balkenabschnitt 35.3 und einen mittig von dem Balkenabschnitt 35.3 abstehenden Steckabschnitt 35.2 auf. Der Balkenabschnitt 35.1 ist dem Leiter 103 zugewandt, liegt an dem Spannungsmesselement 15 an und erstreckt sich im Wesentlichen über die Breite des Spannungsmesselements 15. Der Steckabschnitt 35.2 ist durch das Spannungsmesselement 15 und das Trägerelement 7 geführt und fixiert das Spannungsmesselement 15 an dem Trägerelement 7.
Figur 16 (FIG 16) zeigt schematisch eine Schnittdarstellung des Trägerelements 7, des Spannungsmesselements 15 und des Leiters 103 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 13 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass jedes Befestigungselement 35 zwei Steckabschnitte 35.2 aufweist, die an sich gegenüberliegenden Endbereichen von dem Balkenabschnitt 35.3 abstehen.
Figur 17 (FIG 17) zeigt schematisch eine Schnittdarstellung des Trägerelements 7, des Spannungsmesselements 15 und des Leiters 103 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 13 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass jedes Befestigungselement 35 drei Steckabschnitte 35.2 aufweist, wobei zwei Steckabschnitte 35.2 an sich gegenüberliegenden Endbereichen von dem Balkenabschnitt 35.3 abstehen und der dritte Steckabschnitt 35.2 mittig von dem Balkenabschnitt 35.3 absteht.
Figur 18 (FIG 18) zeigt schematisch eine Schnittdarstellung des Trägerelements 7, des Spannungsmesselements 15 und des Leiters 103 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Spannungsmesselement 15 durch mehrere aus einem dielektrischen Kunststoff gefertigte Befestigungselemente 35 kraf tschlüssig mit dem Trägerelement 7 verbunden. Jedes Befestigungselement 35 ist dem Leiter 103 zugewandt, erstreckt sich über die gesamte Breite des Trägerelements 7 und weist gebogen ausgebildete Endbereiche 35.4 auf, die jeweils einen Randbereich 7.3 des Trägerelements 7 umgreifen, so dass das Befestigungselement 35 an das Trägerelement 7 geklemmt ist.
Die Figuren 19 bis 21 zeigen Ausführungsbeispiele des Trägerelements 7 eines Messwandlers 1.
Figur 19 (FIG 19) zeigt ein Ausführungsbeispiel des Trägerelements 7, bei dem das Trägerelement 7 ein seitliches Langloch 7.5 aufweist, aus dem die Anschlussfahnen 11 des Spannungsmesselements 15 geführt sind (in Figur 19 ist beispielhaft nur eine Anschlussfahne 11 gezeigt) .
Figur 20 (FIG 20) zeigt ein Ausführungsbeispiel des Trägerelements 7, bei dem das Trägerelement 7 ein Verbindungselement 37 aufweist, das von einer Außenseite eines ringförmigen Bereichs 7.6 des Trägerelements 7 absteht. Das Verbindungselement 37 weist von dem ringförmigen Bereichs 7.6 des Trägerelements 7 ausgehende Stege 37.1 auf, deren Enden durch eine Brücke 37.2 miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 37 ermöglicht, das Trägerelement 7 an einem anderen Bauteil, beispielsweise an dem Rahmen 106 zu befestigen. Dadurch kann das Trägerelement 7 zum Vergießen mit dem Kunststoff 9 fixiert werden . Figur 21 ( FIG 21 ) zeigt ein Aus führungsbeispiel des Trägerelements 7 , bei dem das Trägerelement 7 mehrere Verbindungselemente 37 aufweist , die von der Außenseite des ringförmigen Bereichs 7 . 6 des Trägerelements 7 über dessen Umfang verteilt abstehen . Nicht genutzte Verbindungselemente 37 können bedarfsweise , beispielsweise mit einem Seitenschneider, entfernt werden . Dadurch kann das Trägerelement 7 für unterschiedliche Einbaulagen genutzt werden, ohne dass für j ede Einbaulage ein der Einbaulage entsprechendes Trägerelement 7 hergestellt werden muss , wodurch Kosten für die Herstellung der Trägerelemente 7 reduziert werden .
Figur 22 ( FIG 22 ) zeigt den Rahmen 106 mit drei an dem Rahmen 106 durch j eweils ein Verbindungselement 37 befestigten Trägerelementen 7 .
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Aus führungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Messwandler (1) mit einem ringförmigen Trägerelement (7) und einem Spannungssensor (3) , der ein an dem Trägerelement (7) angeordnetes, mechanisch flexibles Spannungsmesselement (15) aufweist.
2. Messwandler (1) nach Anspruch 1, wobei das Spannungsmesselement (15) einen elektrisch isolierenden Folienstreifen (23) aufweist, auf den auf wenigstens einer Seite eine elektrisch leitfähige Beschichtung (25) aufgebracht ist.
3. Messwandler (1) nach Anspruch 2, wobei auf beide Seiten des Folienstreifens (23) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (25) aufgebracht ist.
4. Messwandler (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Beschichtung (25) auf wenigstens einer Seite des Folienstreifens (23) mehrere voneinander beabstandete, parallel zueinander entlang des Folienstreifens (23) verlaufende Beschichtungsstreifen (25.1, 25.2, 25.3) aufweist .
5. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannungsmesselement (15) Ausnehmungen (27) aufweist .
6. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannungsmesselement (15) ringförmig an einer Innenseite des Trägerelements (7) angeordnet ist.
7. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (7) und das Spannungsmesselement (15) durch Verkleben stoff schlüssig miteinander verbunden sind.
8. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannungsmesselement (15) durch wenigstens ein aus einem dielektrischen Material gefertigtes Befestigungselement (35) kraf tschlüssig an dem Trägerelement (7) befestigt ist.
9. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (7) aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist.
10. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (7) aus mehreren, insbesondere aus zwei kraf tschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbundenen ringförmigen Komponenten (7.1, 7.2) besteht.
11. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Stromsensor (5) , der zum Messen eines elektrischen Stroms eingerichtet und an dem Trägerelement (7) angeordnet ist .
12. Messwandler (1) nach Anspruch 11, wobei der Stromsensor (5) wenigstens eine Rogowskispule (17) aufweist, die um das Trägerelement (7) herum verläuft.
13. Messwandler (1) nach Anspruch 12, wobei jede Rogowskispule (17) über wenigstens ein Halteelement (19) an dem Trägerelement (7) angeordnet ist, wobei das Halteelement (19) eine Aussparung (21) , in der die Rogowskispule (17) angeordnet ist, aufweist und mit dem Trägerelement (7) kraf tschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.
14. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spannungssensor (3) wenigstens eine Anschlussfahne (11) aufweist, über die das Spannungsmesselement (15) elektrisch kontaktierbar ist und die nach außen von dem Trägerelement (7) absteht.
15. Messwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (7) und das Spannungsmesselement (15) in einen Kunststoff (9) , insbesondere in ein Gießharz eingegossen sind.
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