WO2014114616A1 - Strommessgerät für stromschienen - Google Patents

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WO2014114616A1
WO2014114616A1 PCT/EP2014/051082 EP2014051082W WO2014114616A1 WO 2014114616 A1 WO2014114616 A1 WO 2014114616A1 EP 2014051082 W EP2014051082 W EP 2014051082W WO 2014114616 A1 WO2014114616 A1 WO 2014114616A1
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current
busbar
ammeter
measuring device
auxiliary conductor
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PCT/EP2014/051082
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Gerhard Wolff
Horst Fitzner
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G01R1/203—Resistors used for electric measuring, e.g. decade resistors standards, resistors for comparators, series resistors, shunts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used

Definitions

  • the present invention relates to a current meter for measuring a current through a bus bar, in particular for measuring a large current.
  • Current measuring method is known to measure a current through a busbar.
  • current transformers or Hall generators are used, which can perform the measurement without intervention in the current-carrying conductor.
  • a reliable determination of the current through the conductor is possible at any time.
  • current clamps are known, which encompass the busbar and with a
  • Busbars of any nominal cross sections are
  • the current transformers convert the alternating current flowing through the bus bar into a normalized output signal, e.g. 1 A or 5 A.
  • Output signal is usually a constant current.
  • This current is typically amplified by a transformer ratio and, within limits specified for the transducer between 0 ohms and a maximum load, corresponds linearly to the current flowing through the busbar.
  • the current transformers are typically fixed and are not suitable for mobile use. These current transformers are not suitable for the detection of direct currents. Therefore, the DC measurement
  • a shunt resistor connected in series is used and the voltage across it determined in order to conclude the current through the busbar.
  • the conductors may have dimensions that the use of conventional current transformer only at great expense
  • the invention is therefore the object of a
  • a current measuring device for measuring a current through a busbar, in particular for measuring a large current, with two terminal contacts, with which an electrical and mechanical connection of the ammeter with the busbar
  • Measuring device for measuring a current through the
  • the ammeter is permanently mounted for measurements on the busbar and does not need to be held in hand and read.
  • the two terminal contacts can be designed in different ways,
  • the length of the auxiliary conductor as well as its conductor cross-section and its material determine in relation to the cross section of the busbar the current distribution factor after the
  • the measuring device is designed to measure any currents, ie both direct currents and alternating currents.
  • the current measuring device is designed to measure any currents, ie both direct currents and alternating currents.
  • the output of the particular stream can in principle be done in any way. Accordingly, the Output device as optical and / or acoustic
  • the output device may be designed to output a current value through the busbar. This can be the
  • Output device have a display over which an output of a numerical value is possible.
  • an output can be made when a predetermined limit is exceeded, for example by an optical and / or acoustic signal.
  • Ammeter with a plurality of thresholds and be executed with a stepped display.
  • a stepped display Preferably
  • the current measuring device can perform an absolute or a relative determination of the current through the busbar. For example, only a comparison of the current through the auxiliary conductor can be performed with a comparison value, for example, with a previously measured current through the auxiliary conductor or with a predetermined
  • measured values at a measuring point can be compared with previous measured values.
  • the current through the busbar can be determined absolutely.
  • Ammeter designed such that the terminal contacts are designed as spring terminals. This allows for easy attachment of the ammeter at the
  • the ammeter can, for example, by overcoming the spring force of the spring clips on the
  • Busbar be pushed. Due to the spring force of the spring clips, the ammeter is held to the busbar, and it automatically becomes a reliable one electrical connection of the spring terminals made with the busbar. An actuation of the spring clips for attachment to the power rail is not required, resulting in no manual activities in the immediate
  • an insulated handle or gripping region for attachment to the busbar is formed on the ammeter.
  • the ammeter may have two handles for attachment with two hands.
  • Clamping areas of the terminal contacts can be produced.
  • the power meter can easily on the
  • the terminal contacts are designed as spring terminals.
  • the terminal contacts are made so adjustable or slidably held on the base housing that the distance between the clamping areas of the base housing is variable. This is what the power meter can do
  • the current measuring device has an adjusting device for adaptation to different types of busbars.
  • busbar resistance of the busbar depends on their dimensions and the material used, so that the ammeter by adjusting even with various types
  • the current measuring device on an insulating housing, wherein the
  • Auxiliary conductor is disposed in the insulating housing and the terminal contacts are guided by the insulating housing.
  • the current measuring device can be easily and safely touched on the insulating, for example for
  • Ammeter configured such that the auxiliary conductor made of a material having a substantially same
  • Resistance as the material of the busbar to be measured is executed. Because the changes in resistance values equally affect the busbar and the auxiliary conductor act, temperature changes can be compensated without much effort. This avoids measurement errors due to temperature changes. Preferably is for
  • auxiliary conductor made of aluminum is selected with sufficient accuracy.
  • the auxiliary conductor is made of aluminum or copper. Both materials are good conductors and can be easily processed to make the auxiliary conductor and between the electrodes
  • Electricity meter designed such that the measuring device has a current transformer.
  • the current transformer is particularly suitable for the measurement of alternating currents.
  • Current transformer can preferably surround the auxiliary conductor.
  • Electricity meter designed such that the measuring device has a Hall sensor.
  • the Hall sensor is suitable for measuring DC currents as well as for measuring
  • the Hall sensor is preferably mounted adjacent to the auxiliary conductor.
  • the Hall sensor is annular
  • auxiliary conductor formed and surrounds the auxiliary conductor, or he is on a ring structure which surrounds the auxiliary conductor,
  • Ammeter designed such that the measuring device has a passage for the auxiliary conductor
  • Auxiliary conductor passes through the passage.
  • Ammeter designed such that the auxiliary conductor passes through the passage several times. Thus, even small currents can be reliably detected by the auxiliary conductor.
  • the current measuring device to a locking device for
  • the ammeter can be mechanically locked to the power rail, so that slippage of the ammeter on the power rail is prevented at the selected position. In particular, thus accidental slipping due
  • Fig. 1 is a schematic view of the structure of a
  • Fig. 2 is a schematic side view of
  • Fig. 3 is an exemplary view of the current measuring device of FIG. From its top with a user interface and 1 with the busbar
  • Figures 1 to 3 relate to an inventive
  • Embodiment is a copper rail.
  • the current measuring device 1 has a base housing 3, which is designed as an insulating housing. Accordingly, that is
  • Basic housing 3 made of an insulating material, which is an insulating plastic in this embodiment.
  • the base housing 3 is an insulating paper case, for example made of Pertinax. In this case, the current measuring device 1 with the
  • Basic housing 3 has its own insulation resistance, the intended use in the
  • the ammeter 1 further has two terminal contacts 4 for attachment to the busbar 2.
  • Clamping contacts 4 is an electrical and mechanical connection of the ammeter 1 to the busbar 2 produced.
  • the terminal contacts 4 are designed as spring terminals, the terminal contacts 4 a gas-tight
  • Spring terminals 4 have a clamping area 5, which with a clamping spring 6 is executed.
  • the terminal contacts 4 are guided by the base housing 3.
  • the clamping region 5 of the spring terminals 4 is spaced from the base housing 3 in such a way that the connection of the
  • Ammeter 1 with the busbar 2 by the terminals of the busbar 2 between the base housing 3 and the clamping portions 5 of the spring terminals 4 can be produced.
  • the ammeter 1 can be pushed over the spring force of the spring terminals 4 on the busbar 2 and attached thereto.
  • an insulated handle is formed on the base housing 3, which is not shown in the figures.
  • the spring terminals 4 are held in a manner not shown so slidably on the base housing 3 that the
  • an auxiliary conductor 7 is arranged, which connects the spring terminals 4. In a state attached to the busbar 2, the auxiliary conductor 7 thus runs parallel to the busbar 2.
  • the auxiliary conductor 7 and the spring terminals 4 are made of copper in this embodiment.
  • the current measuring device 1 has a measuring device 10 for measuring a current through the auxiliary conductor 7.
  • the measuring device 10 has a Hall sensor for measuring direct currents as well as for measuring alternating currents.
  • the Hall sensor is connected to a ring structure 11, the
  • the measuring device 10 further comprises a signal conditioning unit 12, which prepares the output signal of the Hall sensor, and a
  • Auxiliary conductor 7 measures and from this the current through the
  • Busbar 2 determined.
  • Interface 14 is connected to the signal evaluation unit 13 to output the determined current through the bus bar 2.
  • the current through the bus bar 2 is determined in detail as follows.
  • Busbar 2 is predetermined by the distance of the spring terminals 4.
  • the cross section of the bus bar 2 is set with a selection button 25 described later.
  • the current measuring device 1 performs in this embodiment, an absolute determination of the current through the busbar 2 by.
  • Ammeter 1 and an internal interface 16 to
  • the user interface 20 is controlled via the internal interface 16.
  • the user interface 20 includes an optical
  • Output device 21 with a 10-stage display on the basis of the current through the busbar 2 an output is performed.
  • Warning threshold can be set via a dial 23.
  • About the output device 21 is a dial 23.
  • Warning threshold A warning light 24 is used to indicate that maintenance is required.
  • a selection button 25 is used to adjust the ammeter 1 and to adapt to different types of busbars. 2
  • the ammeter 1 also has on its upper side a power supply terminal 26 and a
  • Plug connector 27 for connecting to the external interface 14 on.
  • the ammeter 1 is switched on or off via a main switch 28.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strommessgerät (1) zum Messen eines Stroms durch eine Stromschiene (2), insbesondere zum Messen eines großen Stroms, mit zwei Klemmkontakten (4), mit denen eine elektrische und mechanische Verbindung des Strommessgeräts (1) mit der Stromschiene (2) herstellbar ist, einem Hilfsleiter (7), der die Klemmkontakte (4) parallel zu der Stromschiene (2) verbindet, und einer Messeinrichtung (10) zum Messen eines Stroms durch den Hilfsleiter (7), und einer Ausgabeeinrichtung (21), wobei das Strommessgerät (1) ausgeführt ist, aus dem von der Messeinrichtung (10) gemessenen Strom den Strom durch die Stromschiene (2) zu bestimmen, und über die Ausgabeeinrichtung (21) basierend auf dem Strom durch die Stromschiene (2) eine Ausgabe durchzuführen.

Description

Strommessgerät für Stromschienen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strommessgerät zum Messen eines Stroms durch eine Stromschiene, insbesondere zum Messen eines großen Stroms.
In der Technik sind verschieden berührungslose
Strommessverfahren bekannt, um einen Strom durch eine Stromschiene zu messen. Bei diesen Strommessverfahren werden beispielsweise Stromwandler oder Hall-Generatoren verwendet, die ohne Eingriff in den stromführenden Leiter die Messung durchführen können. Somit ist jederzeit eine zuverlässige Bestimmung des Stroms durch den Leiter möglich. Für temporäre Messungen sind Stromzangen bekannt, welche die Stromschiene umgreifen und mit einer
entsprechenden Auswerteeinheit einen Strom durch die
Stromschiene bestimmen können.
Für die Erfassung von Wechselstromistwerten durch
Stromschienen beliebiger Nennquerschnitte werden
üblicherweise Stromwandler verwendet, die an mechanische Abmessungen der Stromschienen sowie an zu erwartende
Nennströme angepasst sind. Die Stromwandler wandeln den durch die Stromschiene fließenden Wechselstrom in ein normiertes Ausgangssignal um, z.B. 1 A oder 5 A. Das
Ausgangssignal ist üblicherweise ein Konstantstrom. Dieser Strom ist typischerweise durch ein Wandlerverhältnis untersetzt und entspricht innerhalb von für den Wandler angegebenen Grenzen zwischen 0 Ohm und einer maximalen Bürde linear dem durch die Stromschiene fließenden Strom. Die Stromwandler werden typischerweise fest montiert und sind für einen mobilen Einsatz nicht geeignet. Für die Erfassung von Gleichströmen sind diese Stromwandler nicht geeignet. Daher wird zur Gleichstrommessung
beispielsweise ein in Reihe geschalteter Shuntwiderstand eingesetzt und die Spannung darüber bestimmt, um daraus auf den Strom durch die Stromschiene zu schließen.
Für große Betriebsströme, zum Beispiel bei
Verbindungsstromschienen zwischen Neutralleiter- und
Schutzleitersammelschienen in Starkstromverteilungen, können die Leiter Abmessungen aufweisen, die die Verwendung herkömmlicher Stromwandler nur unter großem Aufwand
ermöglichen, oder deren Verwendung sogar ausschließen. Auch die Verwendung von Stromzangen ist für Stromschienen mit Querschnitten oberhalb der für die Stromzange maximalen Abmessungen nicht möglich. Auch ist für dauerhaften Einsatz die Strommessung mit Stromzangen von der Handhabung
ungünstig, da die Stromzange stets in einer Hand gehalten und der jeweilige Messwert abgelesen werden muss. Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein
Strommessgerät der oben genannten Art anzugeben, welches mit geringem Aufwand sowie ohne Betriebsunterbrechung von Anlagen die Erfassung von Strömen ermöglicht, das
universell verwendbar ist und das einfach in der Handhabung ist .
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Erfindungsgemäß ist somit ein Strommessgerät zum Messen eines Strom durch eine Stromschiene vorgesehen, insbesondere zum Messen eines großen Stroms, mit zwei Klemmkontakten, mit denen eine elektrische und mechanische Verbindung des Strommessgeräts mit der Stromschiene
herstellbar ist, einem Hilfsleiter, der die Klemmkontakte parallel zu der Stromschiene verbindet, einer
Messeinrichtung zum Messen eines Stroms durch den
Hilfsleiter, und einer Ausgabeeinrichtung, wobei das
Strommessgerät ausgeführt ist, aus dem von der
Messeinrichtung gemessenen Strom den Strom durch die
Stromschiene zu bestimmen, und über die Ausgabeeinrichtung basierend auf dem Strom durch die Stromschiene eine Ausgabe durchzuführen .
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, ein
Strommessgerät bereitzustellen, welches mit geringem
Aufwand sowie ohne die Notwendigkeit einer
Betriebsunterbrechung von Maschinen oder Anlagen die
Erfassung von Strömen ermöglicht, indem das Strommessgerät mit den Klemmkontakten an beliebigen Stromschienen
angebracht werden kann. Damit ist das Strommessgerät dauerhaft für Messungen an der Stromschiene angebracht und muss nicht in der Hand gehalten und abgelesen werden. Neben der Nutzung einer im Sinn der Anlagen-EMV fachgerechten Überwachung von ZEP-Brücken in geerdeten
Niederspannungsanlagen sind vielfältige Anwendungen
möglich, beispielsweise in Photovoltaik- oder
Windkraftanwendungen, Messungen in aktiven Leitern im
Betrieb oder auch in Hochspannungsanlagen. In dem Strommessgerät wird der Hilfsleiter zu der
Stromschiene parallel geschaltet, wobei die
Parallelschaltung durch die Verwendung des Strommessgeräts immer eine vorgegebene Länge der Stromschiene betrifft. Damit ist die Erfassung des Stroms durch die Stromschiene einfach möglich, da in dem Strommessgerät der Hilfsleiter bekannt und die relevante Länge der Stromschiene genau definiert sind. Die beiden Klemmkontakte greifen auf dem
dazwischenliegenden Teil der Stromschiene eine dem durch die Stromschiene fließenden Strom folgende Spannung ab. Diese Spannung treibt einen Strom durch den Hilfsleiter. Dieser Strom ist reziprok proportional dem Strom durch die Stromschiene. Dies gilt zumindest unter Vernachlässigung von HF-Effekten. Dies trifft für einen Großteil der
bestimmungsgemäßen Anwendungen des Strommessgeräts zu, da üblicherweise Ströme mit Frequenzen von 0 Hz bis hin zu wenigen kHz gemessen werden. Die beiden Klemmkontakte können auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein,
beispielsweise als Schraubklemmen. Vorzugsweise sind die Klemmkontakte zur Herstellung einer gasdichten
Kontaktierung der Stromschiene ausgeführt. Die Länge des Hilfsleiters sowie dessen Leiterquerschnitt und dessen Material bestimmen im Verhältnis zum Querschnitt der Stromschiene den Stromaufteilungsfaktor nach dem
Kirchhoff λ sehen Knotensatz von 1845. Besonders bevorzugt ist die Messeinrichtung ausgeführt, beliebige Ströme zu messen, d.h. sowohl Gleichströme wie auch Wechselströme. Somit kann das Strommessgerät
universell für die Messung unterschiedlicher Ströme
verwendet werden. Insbesondere können Ströme durch
Verbindungsstromschienen von Neutralleiter- und
Schutzleitersammelschienen erfasst und ausgewertet werden.
Die Ausgabe des bestimmten Stroms kann prinzipiell auf beliebige Art erfolgen. Entsprechend kann die Ausgabeeinrichtung als optische und/oder akustische
und/oder elektrische Ausgabeeinrichtung ausgeführt sein. Die Ausgabeeinrichtung kann zur Ausgabe eines Stromwertes durch die Stromschiene ausgeführt sein. Dazu kann die
Ausgabeeinrichtung ein Display aufweisen, über das eine Ausgabe von einem Zahlenwert möglich ist. Alternativ kann eine Ausgabe erfolgen, wenn ein vorgegebener Grenzwert überschritten wird, beispielsweise durch ein optisches und/oder akustisches Signal. Weiterhin kann das
Strommessgerät mit einer Mehrzahl Grenzwerte und mit einer gestuften Anzeige ausgeführt sein. Vorzugsweise ist
Ausgabeeinrichtung als elektrisches Interface zur
elektrischen Ausgabe des bestimmten Stroms ausgeführt. Das Strommessgerät kann eine absolute oder eine relative Bestimmung des Stroms durch die Stromschiene durchführen. So kann beispielsweise lediglich ein Vergleich des Stroms durch den Hilfsleiter mit einem Vergleichswert durchgeführt werden, beispielsweise mit einem zuvor gemessenen Strom durch den Hilfsleiter oder mit einem vorgegebenen
Vergleichswert. Somit können Messwerte an einem Messpunkt mit vorhergehenden Messwerten verglichen werden. Alternativ kann der Strom durch die Stromschiene absolut bestimmt werden .
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das
Strommessgerät derart ausgeführt, dass die Klemmkontakte als Federklemmen ausgeführt sind. Dies ermöglicht eine einfache Anbringung des Strommessgeräts an der
Stromschiene. Das Strommessgerät kann beispielsweise unter Überwindung der Federkraft der Federklemmen auf die
Stromschiene aufgeschoben werden. Durch die Federkraft der Federklemmen wird das Strommessgerät an der Stromschiene gehalten, und es wird automatisch eine zuverlässige elektrische Verbindung der Federklemmen mit der Stromschiene hergestellt. Eine Betätigung der Federklemmen zum Anbringen an der Stromschiene ist nicht erforderlich, wodurch keine manuellen Tätigkeiten im unmittelbaren
Gefahrenbereich der Stromschiene erforderlich sind und die Handhabung des Strommessgeräts besonders sicher ist. Die Anbringung des Strommessgeräts kann ohne Werkzeug
durchgeführt werden, was dessen Benutzung erleichtert.
Vorzugsweise ist an dem Strommessgerät ein isolierter Griff oder Griffbereich zur Anbringung an der Stromschiene ausgebildet. Alternativ kann das Strommessgerät zwei Griffe zur Anbringung mit zwei Händen aufweisen. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das
Strommessgerät ein Grundgehäuse auf, und die Klemmkontakte weisen einen Klemmbereich auf, der derart von dem
Grundgehäuse beabstandet ist, dass die Verbindung des
Strommessgeräts mit der Stromschiene durch das Klemmen der Stromschiene zwischen dem Grundgehäuse und den
Klemmbereichen der Klemmkontakte herstellbar ist.
Entsprechend kann das Strommessgerät einfach auf die
Stromschiene aufgeschoben und daran angebracht werden.
Besonders bevorzugt sind die Klemmkontakte als Federklemmen ausgeführt.
Vorzugsweise sind die Klemmkontakte derart verstellbar ausgeführt oder verschiebbar an dem Grundgehäuse gehalten dass der Abstand der Klemmbereiche von dem Grundgehäuse veränderbar ist. Damit kann das Strommessgerät an
Stromschienen mit unterschiedlichen Abmessungen,
insbesondere mit unterschiedlichen Dicken, angebracht werden. Besonders bevorzugt wird die Verstellung von dem Strommessgerät erfasst, um daraus Abmessungen der
Stromschiene zu ermitteln.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Strommessgerät eine Einsteileinrichtung zur Anpassung an unterschiedliche Arten von Stromschienen auf. Der
Widerstand der Stromschiene hängt von ihren Abmessungen und dem verwendeten Material ab, so dass das Strommessgerät durch die Anpassung auch bei verschiedenartigen
Stromschienen eine zuverlässige Messung des Stroms
durchführen kann. Somit kann auch eine einfache Ausgabe eines absoluten Stromwertes durch die Stromschiene
erfolgen . In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Strommessgerät ein Isoliergehäuse auf, wobei der
Hilfsleiter in dem Isoliergehäuse angeordnet ist und die Klemmkontakte durch das Isoliergehäuse geführt sind.
Entsprechend kann das Strommessgerät einfach und sicher an dem Isoliergehäuse angefasst werden, beispielsweise zur
Anbringung an der Stromschiene, und darüber bedient werden. Besonders bevorzugt weist das Strommessgerät mit dem
Isoliergehäuse eine ihm eigene Isolationsfestigkeit auf, die einen bestimmungsgerechten Einsatz in der
Überspannungskategorie der zu messenden Stromschiene ermöglicht .
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das
Strommessgerät derart ausgeführt, dass der Hilfsleiter aus einem Material mit einem im Wesentlichen gleichen
Temperaturkoeffizienten bezüglich seines elektrischen
Widerstandes wie das Material der zu messenden Stromschiene ausgeführt ist. Da die Änderungen der Widerstandswerte gleichermaßen auf die Stromschiene und den Hilfsleiter wirken, können Temperaturänderungen ohne großen Aufwand ausgeglichen werden. So werden Messfehler aufgrund von Temperaturänderungen vermieden. Vorzugsweise wird für
Anlagen mit Stromschienen aus Aluminium eine spezielle Variante mit einem Hilfsleiter aus Aluminium gewählt. Für den Einsatz in Anlagen mit Verbundschienen aus Kupfer und Aluminium, z.B. CUPONAL, Fa. Standard Produkte
Schwanenmühle GmbH, wird bei ausreichender Messgenauigkeit vorzugsweise eine Ausführung mit einem Hilfsleiter aus Aluminium gewählt. Vorzugsweise ist der Hilfsleiter aus Aluminium oder Kupfer ausgeführt. Beide Materialien sind gute Leiter und lassen sich leicht verarbeiten, um den Hilfsleiter zu fertigen und zwischen den Elektroden
anzubringen .
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das
Strommessgerät derart ausgeführt, dass die Messeinrichtung einen Stromwandler aufweist. Der Stromwandler ist besonders gut für die Messung von Wechselströmen geeignet. Der
Stromwandler kann vorzugsweise den Hilfsleiter umgreifen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das
Strommessgerät derart ausgeführt, dass die Messeinrichtung einen Hallsensor aufweist. Der Hallsensor ist sowohl zur Messung von Gleichströmen wie auch zur Messung von
Wechselströmen geeignet. Es ergibt sich eine
allstromsensitive Messeinrichtung. Der Hallsensor ist vorzugsweise benachbart zu dem Hilfsleiter angebracht.
Besonders bevorzugt ist der Hallsensor ringförmig
ausgebildet und umgreift den Hilfsleiter, oder er ist an einer Ringstruktur, die den Hilfsleiter umgreift,
angebracht . In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das
Strommessgerät derart ausgeführt, dass die Messeinrichtung einen Durchlass für den Hilfsleiter aufweist, und der
Hilfsleiter durch den Durchlass verläuft.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das
Strommessgerät derart ausgeführt, dass der Hilfsleiter mehrfach durch den Durchlass verläuft. Somit können bereits kleine Ströme durch den Hilfsleiter zuverlässig erfasst werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Strommessgerät eine Verriegelungseinrichtung zur
mechanischen Verriegelung auf der Stromschiene auf. Durch die Verriegelungseinrichtung kann das Strommessgerät mechanisch an der Stromschiene verriegelt werden, so dass ein Verrutschen des Strommessgeräts auf der Stromschiene an der gewählten Position verhindert wird. Insbesondere kann somit ein versehentliches Verrutschen infolge
unbeabsichtigter Krafteinwirkungen oder Vibrationen
verhindert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines
Strommessgeräts gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung mit einer Stromschiene in einer
Draufsicht, Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des
Strommessgeräts aus Fig. 1 mit der Stromschiene, und
Fig. 3 eine beispielhafte Ansicht des Strommessgeräts aus Fig. von seiner Oberseite mit einer Benutzerschnittstelle und 1 mit der Stromschiene
Die Figuren 1 bis 3 betreffen ein erfindungsgemäßes
Strommessgerät 1 zum Messen eines Stroms durch eine
Stromschiene 2. Die Stromschiene 2 in diesem
Ausführungsbeispiel ist eine Kupferschiene.
Das Strommessgerät 1 weist ein Grundgehäuse 3 auf, das als Isoliergehäuse ausgeführt ist. Entsprechend ist das
Grundgehäuse 3 aus einem Isolierstoff gefertigt, der in dieser Ausführungsform ein isolierender Kunststoff ist. In einer alternativen Ausführungsform ist das Grundgehäuse 3 ein isolierendes Hartpapier-Gehäuse, beispielsweise aus Pertinax. Dabei weist das Strommessgerät 1 mit dem
Grundgehäuse 3 eine ihm eigene Isolationsfestigkeit auf, die einen bestimmungsgerechten Einsatz in der
Überspannungskategorie der zu messenden Stromschiene 2 ermöglicht .
Das Strommessgerät 1 weist weiterhin zwei Klemmkontakte 4 zur Anbringung an der Stromschiene 2 auf. Mit den
Klemmkontakten 4 ist eine elektrische und mechanische Verbindung des Strommessgeräts 1 mit der Stromschiene 2 herstellbar. Die Klemmkontakte 4 sind als Federklemmen ausgeführt, wobei die Klemmkontakte 4 eine gasdichte
Kontaktierung der Stromschiene 2 ermöglichen. Die
Federklemmen 4 weisen einen Klemmbereich 5 auf, der mit einer Klemmfeder 6 ausgeführt ist. Die Klemmkontakte 4 sind durch das Grundgehäuse 3 geführt.
Der Klemmbereich 5 der Federklemmen 4 ist derart von dem Grundgehäuse 3 beabstandet, dass die Verbindung des
Strommessgeräts 1 mit der Stromschiene 2 durch das Klemmen der Stromschiene 2 zwischen dem Grundgehäuse 3 und den Klemmbereichen 5 der Federklemmen 4 herstellbar ist.
Entsprechend kann das Strommessgerät 1 unter Überwindung der Federkraft der Federklemmen 4 auf die Stromschiene 2 aufgeschoben und daran angebracht werden. Dazu ist an dem Grundgehäuse 3 ein isolierter Griff ausgebildet, der in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Federklemmen 4 sind auf nicht gezeigte Weise derart verschiebbar an dem Grundgehäuse 3 gehalten, dass der
Abstand der Klemmbereiche 5 von dem Grundgehäuse 3
veränderbar ist, um eine Anbringung an Stromschienen 2 mit unterschiedlichen Dicken zu ermöglichen.
In dem Grundgehäuse 3 ist ein Hilfsleiter 7 angeordnet, der die Federklemmen 4 verbindet. In einem an die Stromschiene 2 angebrachten Zustand verläuft der Hilfsleiter 7 somit parallel zu der Stromschiene 2. Der Hilfsleiter 7 und die Federklemmen 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel aus Kupfer gefertigt.
Ferner weist das Strommessgerät 1 eine Messeinrichtung 10 zum Messen eines Stroms durch den Hilfsleiter 7 auf. Die Messeinrichtung 10 weist einen Hallsensor zur Messung von Gleichströmen wie auch zur Messung von Wechselströmen auf. Der Hallsensor ist an einer Ringstruktur 11, die den
Hilfsleiter 7 umgreift, angebracht. Entsprechend verläuft der Hilfsleiter 7 durch einen Durchlass in der Mitte der Ringstruktur 11. Die Messeinrichtung 10 umfasst weiterhin eine Signalaufbereitungseinheit 12, die das Ausganssignal des Hallsensors aufbereitet, und eine
Signalauswertungseinheit 13, die den Strom durch den
Hilfsleiter 7 misst und daraus den Strom durch die
Stromschiene 2 bestimmt. Ein externes elektrisches
Interface 14 ist mit der Signalauswertungseinheit 13 verbunden, um den bestimmten Strom durch die Stromschiene 2 auszugeben .
Der Strom durch die Stromschiene 2 wird im Detail wie folgt bestimmt. Die Länge des Hilfsleiters 7 sowie dessen
Leiterquerschnitt und Material bestimmen im Verhältnis zum Querschnitt und Material der Stromschiene 2 den
Stromaufteilungsfaktor nach dem Kirchhoff λ sehen Knotensatz von 1845. Die Länge des betrachteten Abschnitts der
Stromschiene 2 ist durch den Abstand der Federklemmen 4 vorgegeben. Der Querschnitt der Stromschiene 2 wird mit einem später beschriebenen Auswahlknopf 25 eingestellt.
In der Parallelschaltung aus Stromschiene 2 und Hilfsleiter 7 fällt zwischen den Federklemmen 4 eine Spannung ab, die dem durch die Stromschiene 2 fließenden Strom folgt ab. Diese Spannung treibt einen Strom durch den Hilfsleiter 7, der mit der Messeinrichtung 10 gemessen wird. Dieser Strom ist reziprok proportional dem Strom durch die Stromschiene 2, wodurch sich der Strom durch die Stromschiene 2
bestimmen lässt. Das Strommessgerät 1 führt in diesem Ausführungsbeispiel eine absolute Bestimmung des Stroms durch die Stromschiene 2 durch. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind in dem Grundgehäuse 3 zusätzlich eine Hilfsenergieversorgung 15 für das
Strommessgerät 1 sowie ein internes Interface 16 zur
Visualisierung angeordnet.
Außerdem weist das Strommessgerät 1 an der den Federklemmen 4 entgegen liegenden Seite des Grundgehäuses 3 eine
Benutzerschnittstelle 20 auf, die in Fig. 3 dargestellt ist. Die Benutzerschnittstelle 20 wird über das interne Interface 16 angesteuert.
Die Benutzerschnittstelle 20 umfasst eine optische
Ausgabeeinrichtung 21 mit einer 10-stufigen Anzeige, über die basierend auf dem Strom durch die Stromschiene 2 eine Ausgabe durchgeführt wird. Zusätzlich weist die
Benutzerschnittstelle 20 eine Warnleuchte 22 auf zur
Anzeige, dass eine Warnschwelle erreicht ist. Die
Warnschwelle kann über einen Vorwahlknopf 23 eingestellt werden. Über die Ausgabeeinrichtung 21 erfolgt eine
gestufte Anzeige des bestimmten Stroms durch die
Stromschiene 2 in Abhängigkeit von der eingestellten
Warnschwelle. Eine Warnleuchte 24 dient zur Anzeige, dass eine Wartung erforderlich ist. Ein Auswahlknopf 25 dient zur Einstellung des Strommessgeräts 1 und zur Anpassung an unterschiedliche Arten von Stromschienen 2.
Das Strommessgerät 1 weist ebenfalls an seiner Oberseite einen Stromversorgungsanschluss 26 und einen
Steckeranschluss 27 für das Verbinden mit dem externen Interface 14 auf. Das Strommessgerät 1 wird über einen Hauptschalter 28 ein- bzw. ausgeschaltet. Bezugs zeichenliste
Strommessgerät 1
Stromschiene 2 Grundgehäuse, Isoliergehäuse 3
Klemmkontakt, Federklemme 4
Klemmbereich 5
Klemmfeder 6
Hilfsleiter 7 Messeinrichtung 10
Ringstruktur 11
Signalaufbereitungseinheit 12
Signalauswertungseinheit 13
Externes Interface 14 Hilfsenergieversorgung 15
Internes Interface 16
Benutzerschnittstelle 20
Ausgabeeinrichtung 21
Warnleuchte 22 Vorwahlknopf 23
Warnleuchte 24
Auswahlknopf, Einsteileinrichtung 25
Stromversorgungsanschluss 26
Steckeranschluss 27 Hauptschalter 28

Claims

Patentansprüche
1. Strommessgerät (1) zum Messen eines Stroms durch eine Stromschiene (2), insbesondere zum Messen eines großen Stroms, mit
zwei Klemmkontakten (4), mit denen eine elektrische und mechanische Verbindung des Strommessgeräts (1) mit der Stromschiene (2) herstellbar ist,
einem Hilfsleiter (7), der die Klemmkontakte (4) parallel zu der Stromschiene (2) verbindet, und
einer Messeinrichtung (10) zum Messen eines Stroms durch den Hilfsleiter (7), und
einer Ausgabeeinrichtung (21),
wobei
das Strommessgerät (1) ausgeführt ist, aus dem von der Messeinrichtung (10) gemessenen Strom den Strom durch die Stromschiene (2) zu bestimmen, und
über die Ausgabeeinrichtung (21) basierend auf dem Strom durch die Stromschiene (2) eine Ausgabe
durchzuführen .
2. Strommessgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Klemmkontakte (4) als Federklemmen ausgeführt sind .
3. Strommessgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Strommessgerät (1) ein Grundgehäuse (3) aufweist, und
die Klemmkontakte (4) einen Klemmbereich (5)
aufweisen, der derart von dem Grundgehäuse (3) beabstandet ist, dass die Verbindung des Strommessgeräts (1) mit der Stromschiene (2) durch das Klemmen der Stromschiene (2) zwischen dem Grundgehäuse (3) und den Klemmbereichen (5) der Klemmkontakte (4) herstellbar ist.
4. Strommessgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Strommessgerät (1) eine Einsteileinrichtung (25) zur Anpassung an unterschiedliche Arten von Stromschienen
(2) aufweist.
5. Strommessgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Strommessgerät (1) ein Isoliergehäuse (3)
aufweist, wobei der Hilfsleiter (7) in dem Isoliergehäuse
(3) angeordnet ist und die Klemmkontakte (4) durch das Isoliergehäuse (3) geführt sind.
6. Strommessgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Hilfsleiter (7) aus einem Material mit einem im Wesentlichen gleichen Temperaturkoeffizienten bezüglich seines elektrischen Widerstandes wie das Material der zu messenden Stromschiene (2) ausgeführt ist.
7. Strommessgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Messeinrichtung (10) einen Stromwandler aufweist.
8. Strommessgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Messeinrichtung (10) einen Hallsensor aufweist.
9. Strommessgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) einen Durchlass für den
Hilfsleiter (7) aufweist, und der Hilfsleiter (7) durch den Durchlass verläuft.
10. Strommessgerät (1) nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Hilfsleiter (7) mehrfach durch den Durchlass verläuft .
11. Strommessgerät (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Strommessgerät (1) eine Verriegelungseinrichtung zur mechanischen Verriegelung auf der Stromschiene (2) aufweist .
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