WO2015162253A1 - Andockmodul für einen stromwandler zur vermeidung von überspannungen und stromwandler mit einem andockmodul - Google Patents

Andockmodul für einen stromwandler zur vermeidung von überspannungen und stromwandler mit einem andockmodul Download PDF

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WO2015162253A1
WO2015162253A1 PCT/EP2015/058903 EP2015058903W WO2015162253A1 WO 2015162253 A1 WO2015162253 A1 WO 2015162253A1 EP 2015058903 W EP2015058903 W EP 2015058903W WO 2015162253 A1 WO2015162253 A1 WO 2015162253A1
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docking module
voltage
input
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PCT/EP2015/058903
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Martin Jankowski
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Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
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    • G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core

Definitions

  • the invention relates to a docking module for a current transformer comprising an electronic circuit, preferably a protection circuit for the current transformer for preventing a secondary voltage at a secondary circuit of the
  • the invention further relates to a
  • circuit breakers when removing the meter including its shunt resistor, circuit breakers are known that the occurrence of unacceptably high secondary voltages
  • Embodiments are known which periodically, for example by means of a thermistor, or permanently, for example after
  • Relays can be designed so that they release the current transformer secondary circuit automatically and without much delay after the interruption has been eliminated.
  • such a device can be in one
  • Relay If the secondary voltage reaches a critical value, the relay will respond, closing a contact that will make a short circuit path, either only the rectifier or the series circuit of rectifiers and relays bridged.
  • a disadvantage of this known circuit breaker is that it has a high inertia, so that both the response, as well as the restoration of the normal operating condition after the decay of the unacceptably high secondary voltage, are executed delayed. Furthermore, such a circuit breaker, due to its size, difficult to accommodate in the secondary terminal box of the current transformer, is also expensive and is problematic in terms of
  • the invention is based on the object
  • Protection circuit for a current transformer in terms of higher reaction rate, higher load current, higher reliability, lower construction volume and lower manufacturing costs to develop.
  • the docking module is preferably located outside a current transformer and can be docked or coupled to the current transformer by means of mechanical fastening.
  • the docking module can be an electronic circuit for the current transformer and at least one electrical Connecting element for electrically coupling the circuit to the current transformer and for docking the docking module to the current transformer include.
  • the docking preferably comprises the mechanical fastening of the docking module to the current transformer.
  • the Current transformer (10) is located and can be docked or coupled to the current transformer (10) by means of mechanical fastening.
  • the current transformer can have at least one opening in an outer area, into which the at least one connecting element can be inserted.
  • the docking module comprises two electrical
  • Connecting elements in particular for providing a voltage or for transmitting a current over the
  • the short circuit may preferably be established when i) the circuit is designed as a protective circuit and ii) the voltage between the connecting elements has a threshold value
  • the docking module may also include a circuit that provides a function other than a protection circuit, such as a shunt resistor.
  • the present concept allows easy, efficient and unproblematic coupling or docking of the docking module to the current transformer.
  • Such a docking is particularly advantageous if the current transformer is subsequently implemented by the docking module Functionality should be extended. This means
  • the current transformer is to be extended by the functionality implemented in the docking module, then the current transformer can be retrofitted with the docking module.
  • the docking module can thus be used as
  • Retrofit module can be viewed.
  • the current transformer is essentially a short-circuited transformer, which is used for potential-free measurement of
  • Alternating currents is used. It is preferably used for power meters or energy meters.
  • the primary winding of the current transformer often consists of a single turn, for example, a copper rail, while the secondary winding has a higher number of turns. This means that at idle the voltage of the primary circuit is transformed to an even higher voltage in the secondary circuit.
  • the high voltage in the secondary circuit can lead to a
  • the circuit may be a protection circuit for the current transformer.
  • the protection circuit serves to prevent a secondary voltage at a secondary circuit of the current transformer from exceeding a secondary voltage threshold.
  • Secondary voltage threshold may be, for example, a preset value in the manufacture of the protection circuit or a value adjustable by an operator
  • the protection circuit may have a protective circuit input, preferably in the form of contact pins or a pair of terminals, which can be coupled to the secondary circuit of the current transformer, so that the secondary voltage at the
  • the protection circuit may further include one with the
  • Protection circuit input connected control unit, as well as connected to the protection circuit input switch unit, which is connected to the control unit controllable,
  • the control unit may be designed to be under
  • Secondary voltage threshold by the secondary voltage to provide a control signal to the switch unit The value of the secondary voltage associated with the
  • Amplitude an average value, instantaneous value or rms value of the secondary voltage.
  • the control unit can be in the form of an electronic
  • Circuit for example on a semiconductor basis, in particular in the form of an integrated circuit, to be implemented.
  • the switch unit can be designed to be under
  • control signal In response to the control signal provided by the control unit, short circuiting the protection circuit input.
  • the control signal may be on the line carrying the
  • Control unit connects to the switch unit, are provided in the form of a voltage which, when exceeded or in response to the exceeding of the Secondary voltage threshold changes its value, for example, from LOW to HIGH or vice versa.
  • the switching element assumes a low-resistance in the amount of less than 10 ⁇ , or 1 ⁇ , or 0.1 ⁇ , which thus to the protection circuit input
  • the switch unit may be called a semiconductor circuit
  • the semiconductor circuit may preferably be formed as a semiconductor switch or semiconductor relay. This can be a semiconductor switch on
  • Semiconductor basis implemented switch can be understood.
  • Semiconductor relay may be semiconductor based
  • EMR electromechanical relays
  • Semiconductor switches can be advantageously processed on printed circuit boards like ICs.
  • the circuit in particular the protection circuit, can be constructed on a circuit board, wherein the
  • Connecting element beyond the circuit board out and / or out of the docking module can protrude. This can be the
  • Connecting element may be formed as a tongue-shaped tab which protrudes from the housing or the docking module, wherein the tab in particular as a tongue-shaped
  • Bump of the circuit board is formed.
  • the docking module preferably comprises a housing in which the circuit, in particular the protection circuit,
  • the housing may consist of an electrically insulating material, for example special ceramic with high aluminum oxide, steatite, porcelain, glass, plastic, glass fiber reinforced or hydrophobic plastic. Due to the high currents expected in the event of a short circuit, a low contact resistance at the connection element is very important. Therefore, the tab can be coated on one or both sides with an electrically conductive material, in particular with a metal, preferably with gold, silver or copper.
  • an electrically conductive material in particular with a metal, preferably with gold, silver or copper.
  • the two-sided coatings of the tab can via a through-connection of the circuit board with each other
  • the advantage of the via is the improved electrical contact (both sides, top and bottom) with a corresponding element, preferably a secondary terminal, of the current transformer. Unless the
  • Coatings of the tab may not be interconnected, can with a tab or a
  • the connecting element can by means of a
  • Tensioning element preferably a screw to be pressed or pressed against the current transformer, wherein preferably the connecting element in a current transformer facing end portion has a notch.
  • the pressing of the connecting element to the current transformer can be used to establish or improve an electrical contact with the
  • Tensioning element can also serve for mooring, Anmontieren or applying the docking module to the current transformer.
  • the screw is loosened, ii) the connecting element is inserted into the complementary opening provided on the current transformer side, iii) the screw is tightened, whereby the electrical contact is made to the current transformer or the docking module is attached to the current transformer.
  • the housing has latching elements that are configured to cooperate with latching elements of the circuit board to form a latching mechanism for attaching the circuit board to the housing.
  • the latching mechanism By means of the latching mechanism, the circuit board can be pushed into the housing and locked there.
  • the locking mechanism is used in particular for producing a hard-to-detach, preferably non-detachable, mechanical connection of the circuit board to the housing.
  • Another aspect of the invention relates to a
  • the size of the protective circuit is much lower than that of conventional protective circuits
  • control unit may be directly connected to the protection circuit input.
  • Control unit and / or “switch unit” is coupled directly to the protection circuit input or connected thereto, wherein there are no electrical or mechanical elements between the component and the protection circuit input.
  • the protection circuit may include an overvoltage protection unit connected to the protection circuit input.
  • the limitation unit can have a
  • the voltage-dependent resistor has a constant value as long as the voltage applied to the limiting unit is below a threshold value. If the tension is the
  • the switching unit for larger Currents is designed as the limiting unit. Together, the components switching unit and limitation unit can take a larger current than any component on its own.
  • the limitation unit supports the control unit because by means of the parallel connection of
  • Limiting unit and control unit provided a defined voltage to the input of the control unit or
  • Damage to the control unit can be reduced by an excessive voltage at the input of the control unit.
  • the use of the limitation unit allows use of components for the control unit and
  • control unit which are not designed for high voltages, so that it can be used for low-cost components.
  • control unit may have a
  • Comparator unit which is adapted to provide the control signal to the switch unit, if an input voltage of the comparator unit exceeds a threshold value.
  • the control unit may further include one with the
  • Protective circuit input connected rectifier comprise for providing one of an amplitude of
  • the rectifier allows a reaction of the control unit during both negative and positive Half-waves of the secondary voltage, which allows a further reduction of the reaction time.
  • the comparator unit may include a comparator having a positive input, a negative input to which a voltage equal to about the input voltage of the comparator unit is applied, and an output providing the control signal.
  • the comparator unit may further comprise a voltage divider, wherein the positive input is connected to the input voltage of the comparator unit via the voltage divider.
  • the comparator unit may also include a Zener diode connected to the negative input for limiting a voltage applied to the negative input. This ensures that at the maximum the breakdown voltage of the Zener diode is applied to the negative input of the comparator.
  • the comparator unit may include a capacitor connected to the positive input.
  • the switch unit may comprise a plurality of MOSFETs.
  • the switch unit may comprise two MOSFETs arranged in a back-to-back circuit.
  • the drain terminals of the transistors may be connected to the terminals of the protection circuit input, respectively, and the gates may be connected to the control unit for supplying the Control signal connected.
  • the back-to-back circuit is advantageously usable for very high currents.
  • the back-to-back circuit is AC capable, as a current flow in both directions is possible.
  • the switch unit may in particular comprise a solid-state relay (SSR).
  • SSR solid-state relay
  • the switch unit may comprise a thyristor
  • a triac has up to its reverse voltage a very high internal resistance, so he does not measure the accuracy of the current transformer
  • the switch unit may comprise an optocoupler for coupling the control signal.
  • the switch unit relative to the control unit can be galvanically decoupled.
  • the limiting unit may comprise a transient absorption zener (TAZ) diode or transient voltage suppressor (TVS diode).
  • TTZ transient absorption zener
  • TVS diode transient voltage suppressor
  • Components such as secondary circuit, control unit or
  • the limiting unit may be a varistor and / or a gas absorber for the protection of the
  • the protection circuit may be housed directly on the current transformer, more precisely in the housing of the current transformer, preferably in a secondary terminal box of the current transformer. This can be a
  • Stromwandlergeophuse be designed such that it is the secondary terminal box, in which secondary circuit terminals of the current transformer are arranged, and a
  • Such accommodation of the protection circuit allows for a current transformer and protection circuit existing arrangement, due to the compact design, increased resistance to weathering.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first
  • Fig. 2 is a schematic Dar position of a second
  • Embodiment of the protection circuit in conjunction with a Stromwandle Fig. 3 is a schematic detail view of the second
  • Fig. 4 is a current-voltage diagram of a suppressor diode
  • Fig. 5a is a perspective view of a
  • Fig. 6 is a perspective view of the circuit
  • Fig. 7 is a perspective view of the docking module
  • Fig. 8a is a perspective view of a current transformer comprising the docking module
  • Fig. 8b is a perspective view of a current transformer comprising the docking module, with exposed insight into the docking module.
  • Fig. 6 shows a perspective view of the
  • FIG. 7 shows a perspective view of the docking module 22, wherein also the housing 26 of the docking module 22 can be seen.
  • the circuit 12 is on a circuit board 28
  • Circuit board 28 and out of the docking module 22 protrude, which can be seen in Fig. 7.
  • Fig. 7 Here are the
  • the connecting elements 28.3 are inserted into complementary openings 38 provided on the current transformer side, and
  • connection elements 28.3 are moored to the current transformer 10 or mounted.
  • Input 12.1 of the protection circuit 12 ago (the openings 38 are visible in Fig. 5a).
  • the current transformer 10 are screw terminals, which when tightening the screws 30, an electrical contact between the
  • connection cables 36 are in the current measuring transducer 10th already present, so that the connection cable 36 and / or the docking module 22 can be attached to the current transducer 10 at any time.
  • the retrofit module even before mounting the current measuring transducer 10 to the
  • the housing 26 has latching elements 26. 1, 26. 2, which are designed with latching elements 28. 1, 28. 2 of the circuit board 28
  • the housing 26 comprises in a lateral interior region and opening region a rib with a groove 26. 2, which
  • Housing 26 run.
  • the groove 26.2 is closed at the opening of the housing 26 with a groove end 26.1.
  • Circuit board 28 locking elements 28.1, 28.2, comprising a projecting dam 28.1 with a dam corner 28.2.
  • the latching elements groove end 26.1, 26.2 and 28.2 dam 28.1 Dammecke 28.2 are each formed in pairs.
  • Circuit board 28 receives the groove 26.2 of the housing 26 to the dam 28.1 of the circuit board 28, wherein the dam corner
  • the latching of the groove end 26.1 and the dam corner 28.2 forms the latching mechanism for attaching the circuit board 28 to the housing 26.
  • This latching mechanism prevents the detachment of the circuit board 28 from the housing 26 or the like
  • the docking module 22 and the current transformer 10 can be considered as a plug-in system.
  • a plug-in part and the openings 38 of the current transformer 10 provide a receiving area for
  • the receiving area 38 forms a longitudinal guide for the plug-in part 28.3, along which the plug-in part 23.8 is movable.
  • a releasable locking fixes the plug-in part 28.3 in a receiving area 38
  • the lock can be formed by spring means, or by holding elements, which are formed for example as magnetic elements.
  • the tabs 28.3, the spring means for example
  • omega-shaped springs or Coffin springs include or be designed as such, to a mechanical pressing of the tabs 28.3 to contact elements of the current transformer and thus on the one hand to ensure reliable electrical contact between tabs 28.3 and the contact elements of the current transformer, and on the other hand, the lock.
  • Tabs 28.3 in the receiving area 38 of the current transformer 10 directly hineinsteckbar and is removable, advantageously allows easy and unproblematic loosening of the docking module 22 from the current transformer 10 and a simple assembly of the two components with little effort, low effort and no special tools.
  • Fig. 8a shows a perspective view of the
  • Fig. 8b shows the arrangement comprising the current transformer 10 and the docking module 22, with an exposed view of the
  • thin-shell consisting of a metal receiving device for the connecting element 28.3, which has to the screws 30 through openings for inserting the screws 30 and on the opposite side to the openings threaded holes.
  • An inserted in an opening screw 30 can be screwed into the threaded bore by turning, whereby i) for establishing an electrical contact between the upper and / or lower coating of the connecting element 28.3 and the channel-shaped receiving device and ii) for mechanically attaching the docking module 22 to the
  • Fig. 1 shows a first embodiment of
  • Protection circuit 12 serves to prevent a
  • the protection circuit 12 comprises
  • Switch unit 18 which is connected to the control unit 16 controllably connected.
  • the control unit 16 is designed, in response to an exceeding of the secondary voltage threshold by the secondary voltage Us, a control signal to the
  • the switch unit 18 is configured to respond in response to the signal provided by the control unit 16 Control signal, the protection circuit input 12.1
  • Fig. 1 is further a current measuring device 20, the
  • Measuring the current through the secondary circuit 10.1 is formed. During measuring operation, the occurrence of a
  • Secondary circuit 10.1 is located on the control unit 16 a
  • the control unit 16 provides a control signal to the switch unit 18 which, for example, changes from LOW to HIGH.
  • the switching unit 18 reduces its internal resistance to approximately zero, thus short-circuiting the secondary circuit 10.1.
  • the protection circuit 12 according to the embodiment shown in Fig. 2 comprises a
  • Limiting unit 14 which is connected in parallel to the control unit 16 and the switch unit 18 and with the
  • Limiting unit 14, switching unit 18 and control unit 16 advantageously supplement and support one another with respect to the protective function for the current transformer 12.
  • the switching unit 18 is designed for larger currents than the limiting unit 14. Together, the components switching unit 18 and limiting unit 14 can endure a larger current than each component alone.
  • the limiting unit 14 supports the control unit 18 because a defined voltage is provided to the input of the control unit 18 by means of the parallel connection of the limiting unit 14 and the control unit 18.
  • suppressor diodes which are preferably used for the limiting unit 14, after reaching the breakdown voltage (see FIG. 4), have a finite one
  • Half-wave of the voltage at the secondary circuit 10.1 "scan" can. So as soon as the voltage is below a predetermined
  • FIG. 3 shows details of that shown in FIG.
  • control unit 16 includes a rectifier 16.1 and a
  • the comparator unit 16.2 comprises:
  • a comparator K having a positive input, a negative input to which a voltage equal to approximately the input voltage of the comparator unit 16.2 is applied, and an output which provides the control signal;
  • the limiting unit 14 comprises a suppressor diode D1.
  • a current-voltage characteristic of the suppressor diode D1 is shown schematically in FIG. It can be seen here that the suppressor diode D 1 operates bidirectionally in reverse operation. The transmission characteristic is irrelevant here. Distinct points of the characteristic are:
  • the switch unit 18 comprises two MOSFETs T 1, T 2 arranged in a back-to-back circuit.
  • the drain terminals of the transistors Tl, T2 are respectively connected to the terminals of the protection circuit input, and the gates are connected to the comparator K of the comparator unit 16.2 for supplying the control signal.
  • a short circuit is advantageously made automatically with the small and light semiconductors of the two N-channel FETs, which in the back-to-back circuit
  • the two transistors Tl, T2 short-circuit the alternating current through the secondary circuit 10.1 almost without power. This makes it possible to dissipate very high currents, such as a thermal rated short-time current, which is 60 times the nominal current of 5A, ie 300 A, for one second and a rated surge current which is 2.5 times the Rated short-time current, ie 750 A, is to be derived for a half-wave.
  • a thermal rated short-time current which is 60 times the nominal current of 5A, ie 300 A
  • a rated surge current which is 2.5 times the Rated short-time current, ie 750 A
  • the short circuit is carried out before the voltage exceeds a dangerous value.
  • a dangerous value corresponds to a quotient of rated power and secondary
  • the rectified voltage Ug is compared by the comparator K with the voltage at a Zener diode D2.
  • the current through the rectifier 22 charges the capacitor C, which provides the necessary voltage for the
  • the parameters of the components of the control unit 16 preferably the parameters of Rl, R2, R3, Dl and K,
  • the operating voltage of the comparator K is through the
  • Rectifier diodes disconnected from short circuit. If, after removal of the short circuit, too high a voltage remains at the secondary circuit 10.1, the process is repeated so that the turn-on voltage at the positive input of the comparator K can never be exceeded.
  • the turn-on voltage and turn-off voltage at the positive input of the comparator K are separated via R4 by a hysteresis of the comparator unit 16.2, so that no
  • Switching thresholds are determined by the Zener diode D2 and the set hysteresis. The ratio of
  • Resistors R2, R3 to the capacitor C determines the
  • This protection circuit 12 can be accommodated in the head of the current transformer 10 and firmly connected to the secondary circuit 10.1. Thus, the automatic works
  • connection cable to the protection circuit 12 can be interrupted at any point between the current transformer 10 and ammeter 20, directly or directly to the terminals of the current transformer 10 or the current measuring device 20th
  • the protection circuit 12 can also be inserted after completion of the current transformer 10 in the secondary circuit. That is, retrofitting the current transformer 10 with the
  • One way to reduce the cost and size is to the maximum current of the secondary circuit 10.1 by varying the material of the current transformer 10 to
  • FIGS. 5a, 5b show two views of one
  • the current transformer housing 10.2 includes
  • Secondary circuit 10.1 of the current transformer 10 is housed, and - A secondary terminal housing 10.3, called also
  • Secondary terminal box in which secondary terminals are housed, where the secondary voltage Us can be tapped.
  • the protective circuit 12 is housed or arranged in the current transformer housing 10.2, preferably in the secondary terminal box 10.3.
  • the protection circuit 12 is arranged directly or directly at the secondary terminals of the secondary circuit 10. The protection circuit is thus completely integrated in the housing 10 of the current transformer 10.
  • circuit board 28 circuit board, circuit board

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Andockmodul (22) für einen Stromwandler (10) umfassend: − eine elektronische Schaltung (12) und − mindestens ein elektrisches Verbindungselement (28.3) zum elektrischen Koppeln der Schaltung (12) mit dem Stromwandler (10) und zum Andocken des Andockmoduls (22) an den Stromwandler (10).

Description

ANDOCKMODUL FÜR EINEN STROMWANDLER ZUR VERMEIDUNG VON ÜBERSPANNUNGEN UND
STROMWANDLER MIT EINEM ANDOCKMODUL
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Andockmodul für einen Stromwandler umfassend eine elektronische Schaltung, vorzugsweise eine Schutzschaltung für den Stromwandler zum Verhindern, dass eine Sekundärspannung an einem Sekundärkreis des
Stromwandlers einen Sekundärspannungsschwellwert
überschreitet. Die Erfindung betrifft ferner einen
Stromwandler mit einem Andockmodul.
Hintergrund der Erfindung
Stromwandler arbeiten im Allgemeinen mit einer niederohmigen Bürde von weniger als einem Ohm, beispielsweise beim Einsatz eines Strommessgeräts im Sekundärkreis. Da die
Sekundärspannung proportional zur Bürde ist, kann bei einem leerlaufenden Sekundäranschluss die Spannung an den
Sekundärklemmen unzulässig hohe Werte annehmen. Um
diesbezüglich einen Schutz des Wandlers bei Unterbrechung seines sekundärseitigen Kurzschlusses zu erzielen,
beispielsweise bei Entfernung des Messgeräts einschließlich seines Shunt-Widerstands , sind Schutzschalter bekannt, die beim Auftreten unzulässig hoher Sekundärspannungen den
Kurzschluss wieder herstellen.
Die bei einem offenen Sekundärkreis des Stromwandlers entstehenden Spannungsspitzen können sehr hoch und damit lebensgefährlich sein und können zudem zur Zerstörung des Stromwandlers führen. Als Abhilfe sind Einrichtungen bekannt, die unverzögert, beispielsweise mittels Dioden oder Relais, oder verzögert kurzschließen. Für den verzögerten Kurzschluss sind
Ausführungen bekannt, die periodisch, beispielsweise mittels eines Thermistors, oder dauernd, beispielsweise nach
Erweichung eines Abstandhalters, kurzschließen.
Einrichtungen, die beim Abheben einer Sekundär-Abdeckung oder Abziehen eines Steckers kurzschließen, sind insofern
problematisch, als sie bei Unterbrechung an anderer Stelle des Sekundärkreises nicht wirken.
Relais können so ausgeführt sein, dass sie den Stromwandler- Sekundärkreis nach Beseitigung der Unterbrechung selbsttätig und ohne größere Verzögerung wieder freigeben.
Eine solche Einrichtung lässt sich allerdings in einem
Sekundärklemmenkasten eines Stromwandlers im Allgemeinen nicht unterbringen. Außerdem ist sie teuer und genügt
hinsichtlich der Betriebssicherheit und Wetterbeständigkeit nicht immer den hohen betrieblichen Anforderungen.
So ist aus der FR 1 178 783 ein Schutzschalter bekannt, bei welchem ein spannungsabhängiges Schaltungselement beim
Auftreten unzulässig hoher Sekundärspannungen einen von dem Stromwandler gespeisten Schalter betätigt. Parallel zur
Sekundärwicklung und zur Bürde des Wandlers liegt eine
Reihenschaltung von zwei antiparallel geschalteten
Gleichrichtern und einem als Thermorelais ausgebildeten
Relais. Falls die Sekundärspannung einen kritischen Wert erreicht, spricht das Relais an und schließt dabei einen Kontakt, der einen Kurzschlusspfad herstellt, der entweder nur die Gleichrichter oder die Reihenschaltung aus Gleichrichtern und Relais überbrückt.
Nachteilig bei diesem bekannten Schutzschalter ist, dass er eine hohe Trägheit besitzt, so dass sowohl das Ansprechen, als auch die Wiederherstellung des normalen Betriebszustandes nach Abklingen der unzulässig hohen Sekundärspannung, zeitverzögert ausgeführt werden. Ferner lässt sich ein solcher Schutzschalter, aufgrund seiner Größe, nur schwer im Sekundärklemmenkasten des Stromwandlers unterbringen, ist zudem teuer und ist problematisch hinsichtlich der
Betriebssicherheit .
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Schutzschaltung für einen Stromwandler hinsichtlich höherer Reaktionsgeschwindigkeit, höheren Belastungsstroms, höherer Betriebssicherheit, geringeren Bauvolumens und geringerer Herstellkosten weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Merkmale der Weiterbildungen können, soweit technisch sinnvoll, miteinander und mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombiniert werden.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Andockmodul für einen Stromwandler. Das Andockmodul befindet sich vorzugsweise außerhalb eines Stromwandlers und kann an den Stromwandler mittels mechanischem Befestigen angedockt oder angekoppelt werden. Das Andockmodul kann eine elektronische Schaltung für den Stromwandler und mindestens ein elektrisches Verbindungselement zum elektrischen Koppeln der Schaltung mit dem Stromwandler und zum Andocken des Andockmoduls an den Stromwandler umfassen.
Hierbei umfasst vorzugsweise das Andocken das mechanische Befestigen des Andockmoduls an den Stromwandler. Das
bedeutet, dass sich das Andockmodul (22) außerhalb des
Stromwandlers (10) befindet und an den Stromwandler (10) mittels mechanischem Befestigen andockbar oder ankoppelbar ist. Um das Andocken zu ermöglichen kann der Stromwandler in einem Außenbereich mindestens eine Öffnung aufweisen, in welche das mindestens eine Verbindungselement einsteckbar ist .
Vorzugsweise umfasst das Andockmodul zwei elektrische
Verbindungselemente, insbesondere zum Bereitstellen einer Spannung oder zum Übertragen eines Stroms über die
Verbindungselemente oder zum Herstellen eines Kurzschlusses zwischen den Verbindungselementen. Der Kurzschluss kann vorzugsweise dann hergestellt werden, wenn i) die Schaltung als eine Schutzschaltung ausgebildet ist und ii) die Spannung zwischen den Verbindungselementen einen Schwellwert
überschreitet .
Das Andockmodul kann auch eine Schaltung umfassen, die eine von einer Schutzschaltung verschiedene Funktion bereitstellt, beispielsweise einen Shunt-Widerstand .
Vorteilhafter Weise ermöglich das vorliegende Konzept ein leichtes, effizientes und unproblematisches Koppeln oder Andocken des Andockmoduls an den Stromwandler. Besonders vorteilhaft ist ein solches Andocken wenn der Stromwandler nachträglich um die in dem Andockmodul implementierte Funktionalität erweitert werden soll. Hierbei heißt
nachträglich, dass ein Nutzer zunächst einen Stromwandler hat, welcher die in dem Andockmodul implementierte
Funktionalität nicht aufweist; wenn der Stromwandler um die in dem Andockmodul implementierte Funktionalität erweitert werden soll, dann kann der Stromwandler mit dem Andockmodul nachgerüstet werden. Das Andockmodul kann damit als
Nachrüstmodul angesehen werden. Der Stromwandler ist im Wesentlichen ein kurzgeschlossener Transformator, der zum potentialfreien Messen von
Wechselströmen verwendet wird. Er dient vorzugsweise zur Speisung von Strommessgeräten oder Energiezählern. Die Primärwicklung des Stromwandlers besteht häufig aus einer einzigen Windung, beispielsweise einer Kupferschiene, während die Sekundärwicklung eine höhere Windungszahl hat. Das bedeutet, dass bei Leerlauf die Spannung des Primärkreises auf eine noch höhere Spannung im Sekundärkreis transformiert wird. Die hohe Spannung im Sekundärkreis kann zu einer
Personengefährdung oder zu einer Zerstörung des Stromwandlers führen .
Die Schaltung kann eine Schutzschaltung für den Stromwandler sein. Die Schutzschaltung dient zum Verhindern, dass eine Sekundärspannung an einem Sekundärkreis des Stromwandlers einen Sekundärspannungsschwellwert überschreitet. Der
Sekundärspannungsschwellwert kann beispielsweise einen bei der Herstellung der Schutzschaltung voreingestellter Wert oder einen durch eine Bedienperson einstellbaren Wert
aufweisen . Die Schutzschaltung kann einen Schutzschaltungseingang aufweisen, vorzugsweise in Form von Kontaktstiften oder eines Klemmenpaares, der an den Sekundärkreis des Stromwandlers koppelbar ist, so dass die Sekundärspannung an dem
Schutzschaltungseingang anliegt.
Die Schutzschaltung kann ferner eine mit dem
Schutzschaltungseingang verbundene Steuereinheit, sowie eine mit dem Schutzschaltungseingang verbundene Schaltereinheit, die mit der Steuereinheit ansteuerbar verbunden ist,
umfassen .
Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, unter
Ansprechen auf ein Überschreiten des
Sekundärspannungsschwellwerts durch die Sekundärspannung, ein Steuersignal an die Schaltereinheit bereitzustellen. Der Wert der Sekundärspannung, der mit dem
Sekundärspannungsschwellwert verglichen wird, kann eine
Amplitude, ein Mittelwert, Momentanwert oder Effektivwert der Sekundärspannung sein.
Die Steuereinheit kann in Form einer elektronischen
Schaltung, beispielsweise auf Halbleiterbasis, insbesondere in Gestalt eines integrierten Schaltkreises, implementiert sein.
Die Schaltereinheit kann dazu ausgebildet sein, unter
Ansprechen auf das von der Steuereinheit bereitgestellte Steuersignal, den Schutzschaltungseingang kurzzuschließen. Das Steuersignal kann auf der Leitung, welche die
Steuereinheit mit der Schaltereinheit verbindet, in Form einer Spannung bereitgestellt werden, die beim Überschreiten oder unter Ansprechen auf das Überschreiten des Sekundärspannungsschwellwerts ihren Wert ändert, beispielsweise von LOW auf HIGH oder umgekehrt.
Unter Kurzschließen des Schutzschaltungseingangs kann
verstanden werden, dass das Schaltelement einen niederohmigen Widerstand in Höhe von weniger als 10 Ω, oder 1 Ω, oder 0,1 Ω, annimmt, der somit an den Schutzschaltungseingang
geschaltet wird. Die Schaltereinheit kann als eine Halbleiterschaltung
ausgebildet sein. Die Halbleiterschaltung kann vorzugsweise als ein Halbleiterschalter oder Halbleiterrelais ausgebildet sein. Hierbei kann unter Halbleiterschalter ein auf
Halbleiterbasis implementierter Schalter verstanden werden. Unter Halbleiterrelais kann ein auf Halbleiterbasis
implementiertes Relais verstanden werden.
Gegenüber elektromechanischen Relais (EMR) bieten auf
Halbleiterbasis implementierte Schalter oder Relais eine Vielzahl von Vorteilen:
- Halbleiterschalter sind typischerweise kleiner als EMRs, wodurch sich eine deutliche Platzeinsparung auf
gedruckten Leiterplatten ergibt.
- Halbleiterschalter bieten eine bessere
Systemzuverlässigkeit, da sie keine beweglichen Bauteile haben oder Kontakte die sich abnutzen könnten.
- Halbleiterschalter schalten prellfrei.
- Halbleiterschalter bieten bessere System- Lebenszeitkosten, einschließlich einer einfacheren
Schaltung mit geringeren Anforderungen an
Stromversorgung und die Wärmeabfuhr. - Halbleiterschalter können Surface-Mount-Technologie
(SMT) nutzen, was geringere Bestückungskosten und eine einfache Leiterplattenmontage zur Folge hat.
- Halbleiterschalter können nicht durch Magnetfelder
beeinträchtigt werden.
- Halbleiterschalter sind unempfindlich gegenüber
mechanischen Einflüssen wie Schock und Vibration.
- Halbleiterschalter erzeugen keine elektromagnetischen Störungen und sind auch nicht empfindlich gegenüber diesen Einflüssen (EMV, EMI) .
- Halbleiterschalter können auf gedruckten Leiterplatten vorteilhaft wie ICs verarbeitet werden.
Die Schaltung, insbesondere die Schutzschaltung, kann auf einer Schaltungsplatine aufgebaut sein, wobei das
Verbindungselement über die Schaltungsplatine hinaus und/oder aus dem Andockmodul heraus ragen kann. Hierbei kann das
Verbindungselement als eine zungenförmige Lasche ausgebildet sein, die aus dem Gehäuse oder dem Andockmodul herausragt, wobei die Lasche insbesondere als eine zungenförmige
Ausbuchtung der Schaltungsplatine ausgebildet ist.
Das Andockmodul umfasst vorzugsweise ein Gehäuse, in welchem die Schaltung, insbesondere die Schutzschaltung,
untergebracht ist. Das Gehäuse kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, beispielsweise Spezialkeramik mit hohen Aluminiumoxidanteilen, Steatit, Porzellan, Glas, Kunststoff, glasfaserverstärkter oder hydrophober Kunststoff. Aufgrund der hohen Ströme, die bei einem Kurzschluss zu erwarten sind, ist ein niedriger Kontaktwiderstand an dem Verbindungselement sehr wichtig. Daher kann die Lasche einseitig oder beidseitig mit einem elektrisch leitenden Material, insbesondere mit einem Metall, vorzugsweise mit Gold, Silber oder Kupfer, beschichtet sein.
Die beidseitigen Beschichtungen der Lasche können über eine Durchkontaktierung der Schaltungsplatine miteinander
verbunden sein. Der Vorteil der Durchkontaktierung liegt in dem verbesserten elektrischen Kontakt (beidseitig, oben und unten) mit einem entsprechenden Element, vorzugsweise einem Sekundäranschluss , des Stromwandlers. Sofern die
Beschichtungen der Lasche gegebenenfalls nicht miteinander verbunden sind, können mit einer Lasche oder einem
Verbindungselement zwei elektrische Verbindungen
bereitgestellt werden.
Das Verbindungselement kann mittels eines
Anspannungselements, vorzugsweise einer Schraube, an den Stromwandler angepresst sein oder angepresst werden, wobei vorzugsweise das Verbindungselement in einem dem Stromwandler zugewandten Endbereich eine Kerbe aufweist. Das Anpressen des Verbindungselements an den Stromwandler kann zum Herstellen oder Verbessern eines elektrischen Kontakts mit dem
Stromwandler, vorzugsweise mit einem der Sekundäranschlüsse des Stromwandlers, dienen. Das Anziehen des
Anspannungselements kann auch zum Festmachen, Anmontieren oder Anlegen des Andockmoduls an den Stromwandler dienen.
Das Andocken umfasst das Herstellen oder Verbessern eines elektrischen Kontakts zwischen Verbindungselement und
Stromwandler. Zum Andocken des Andockmoduls ist vorzugsweise folgendes Vorgehen möglich: i) die Schraube wird gelockert, ii) das Verbindungelement wird in die komplementäre, auf der Stromwandler-Seite bereitstehende Öffnung eingeschoben, iii) die Schraube wird angezogen, wodurch der elektrische Kontakt zum Stromwandler hergestellt ist oder das Andockmodul an den Stromwandler anmontiert ist.
Vorzugsweise weist das Gehäuse Rastelemente auf, die dazu ausgebildet sind, mit Rastelementen der Schaltungsplatine zusammenzuwirken, um einen Rastmechanismus zum Befestigen der Schaltungsplatine an das Gehäuse zu bilden. Mittels des Rastmechanismus kann die Schaltungsplatine in das Gehäuse geschoben und dort verrastet werden. Der Rastmechanismus dient insbesondere zum Herstellen einer schwer lösbaren, vorzugsweise nicht lösbaren, mechanischen Verbindung der Schaltungsplatine mit dem Gehäuse.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen
Stromwandler, vorzugsweise einen Durchsteckwandler, an den ein Andockmodul gemäß obiger Beschreibung andockbar oder koppelbar ist.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass
- die Baugröße der Schutzschaltung gegenüber herkömmlichen Schutzschaltungen sehr viel geringer ist,
- ein Stromwandler mit integrierter Schutzschaltung
bereitgestellt werden kann, der sich bezüglich seiner Abmessungen nicht oder nur geringfügig von einem
herkömmlichen Stromwandler unterscheidet, und
- eine sehr geringe Reaktionszeit der Schutzschaltung
gewährleistet ist.
Weitere Vorteile der Erfindung hängen unter anderen mit der Realisierung von Steuereinheit und Schaltereinheit auf
Halbleiterbasis zusammen. Die Merkmale der nachfolgenden Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung können mit den obigen
Aspekten der Erfindung kombiniert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinheit direkt mit dem Schutzschaltungseingang verbunden sein.
Ferner kann die Schaltereinheit direkt mit dem
Schutzschaltungseingang verbunden sein.
Hierbei heißt „direkt verbunden", dass die Komponente
„Steuereinheit" und/oder „Schaltereinheit" unmittelbar an den Schutzschaltungseingang gekoppelt oder damit verbunden ist, wobei sich keine elektrischen oder mechanischen Elemente zwischen der Komponente und dem Schutzschaltungseingang befinden .
Die Schutzschaltung kann eine mit dem Schutzschaltungseingang verbundene Begrenzungseinheit für einen Überspannungsschutz umfassen. Die Begrenzungseinheit kann einen
spannungsabhängigen Widerstand umfassen. Der
spannungsabhängige Widerstand hat einen konstanten Wert, solange die an der Begrenzungseinheit anliegende Spannung unter einem Schwellwert liegt. Wenn die Spannung den
Schwellwert überschreitet, reduziert der Widerstand seinen
Wert, so dass sich der Strom durch den Widerstand erhöht und die am Widerstand anliegende Spannung den Schwellwert nicht überschreitet . Vorteilhafter Weise ergänzen und unterstützen sich
Begrenzungseinheit, Schalteinheit und Steuereinheit
gegenseitig bezüglich der Schutzfunktion für den
Stromwandler. Einerseits, weil die Schalteinheit für größere Ströme als die Begrenzungseinheit ausgelegt ist. Gemeinsam können die Komponenten Schalteinheit und Begrenzungseinheit einen größeren Strom ertragen als jede Komponente für sich allein .
Auf der anderen Seite unterstützt die Begrenzungseinheit die Steuereinheit, weil mittels der Parallelschaltung von
Begrenzungseinheit und Steuereinheit eine definierte Spannung an den Eingang der Steuereinheit bereitgestellt oder
ermöglicht wird. Damit kann die Wahrscheinlichkeit einer
Beschädigung der Steuereinheit durch eine überhöhte Spannung am Eingang der Steuereinheit reduziert werden.
Zudem ermöglicht die Verwendung der Begrenzungseinheit einen Einsatz von Komponenten für die Steuereinheit und
Schalteinheit, die nicht für hohe Spannungen ausgelegt sind, so dass dafür preiswerte Komponenten eingesetzt werden können . Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinheit eine
Komparatoreinheit umfassen, welche dazu ausgebildet ist, das Steuersignal an die Schaltereinheit bereitzustellen, falls eine Eingangsspannung der Komparatoreinheit einen Schwellwert überschreitet .
Die Steuereinheit kann ferner einen mit dem
Schutzschaltungseingang verbundenen Gleichrichter umfassen zum Bereitstellen einer von einer Amplitude der
Sekundärspannung abhängigen, insbesondere pulsierenden, Gleichspannung als Eingangsspannung der Komparatoreinheit.
Vorteilhafter Weise ermöglich der Gleichrichter eine Reaktion der Steuereinheit sowohl während negativer als auch positiver Halbwellen der Sekundärspannung, was eine weitere Verkürzung der Reaktionszeit ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Komparatoreinheit einen Komparator umfassen mit einem positiven Eingang, einem negativen Eingang an welchem eine Spannung in Höhe von etwa der Eingangsspannung der Komparatoreinheit anliegt, und einem Ausgang, welcher das Steuersignal bereitstellt. Die Komparatoreinheit kann ferner einen Spannungsteiler umfassen, wobei der positive Eingang mit der Eingangsspannung der Komparatoreinheit über den Spannungsteiler verbunden ist. Dadurch kann dem positiven Eingang des Komparators eine gemäß dem Teilungsverhältnis des Spannungsteilers reduzierte
Eingangsspannung zugeführt werden.
Die Komparatoreinheit kann auch eine Zener-Diode umfassen, die mit dem negativen Eingang verbunden ist, zum Begrenzen einer am negativen Eingang anliegenden Spannung. Damit ist gewährleistet, dass am negativen Eingang des Komparators maximal die Durchbruchsspannung der Zener-Diode anliegt.
Die Komparatoreinheit kann einen Kondensator umfassen, der mit dem positiven Eingang verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Schaltereinheit mehrere MOSFETs umfassen.
Vorteilhafter Weise kann die Schaltereinheit zwei in einer Back-to-Back Schaltung angeordnete MOSFETs umfassen. Hierbei können die Drain-Anschlüsse der Transistoren jeweils mit den Klemmen des Schutzschaltungseingangs verbunden sein, und die Gates können mit der Steuereinheit zum Zuführen des Steuersignals verbunden sein. Die Back-to-Back Schaltung ist vorteilhafter Weise für sehr hohe Ströme verwendbar. Zudem ist die Back-to-Back Schaltung wechselspannungsfähig, da ein Stromfluss in beide Richtungen möglich ist.
Die Schaltereinheit kann insbesondere einen Solid-State Relay (SSR) umfassen.
Alternativ kann die Schaltereinheit einen Thyristor,
vorzugsweise einen Triac, umfassen. Ein Triac hat bis zu seiner Sperrspannung einen sehr hohen Innenwiderstand, so dass er die Messgenauigkeit des Stromwandlers nicht
beeinflusst. Andererseits sinkt sein Innenwiderstand sehr schnell nach seiner Ansteuerung auf Werte << 1 Ω, so dass dann ein sekundärer Kurzschluss des Wandlers hergestellt wird .
Die Schaltereinheit kann einen Optokoppler zum Einkoppeln des Steuersignals umfassen. Damit wird kann die Schaltereinheit gegenüber der Steuereinheit galvanisch entkoppelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Begrenzungseinheit eine Suppressordiode (englisch: Transient Absorption Zener / TAZ- Diode, oder Transient Voltage Suppressor / TVS-Diode) umfassen. Die Suppressordiode bewirkt einen Schutz des
Schutzschaltungseingangs, sowie aller damit verbundenen
Komponenten wie Sekundärkreis, Steuereinheit oder
Schaltereinheit, vor kurzzeitigen Überspannungsimpulsen. Alternativ oder ergänzend kann die Begrenzungseinheit einen Varistor und/oder einen Gasabieiter zum Schutz des
Schutzschaltungseingangs vor kurzzeitigen
Überspannungsimpulsen umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Schutzschaltung unmittelbar an dem Stromwandler, genauer in dem Gehäuse des Stromwandlers, vorzugsweise in einem Sekundärklemmenkasten des Stromwandlers, beherbergt sein. Hierbei kann ein
Stromwandlergehäuse derart ausgebildet sein, dass es den Sekundärklemmenkasten, in welchem Sekundärkreisklemmen des Stromwandlers angeordnet sind, sowie ein
Sekundärkreisgehäuse, worin die Sekundärspule des
Stromwandlers angeordnet ist, umfasst.
Eine derartige Unterbringung der Schutzschaltung ermöglicht für eine aus Stromwandler und Schutzschaltung bestehende Anordnung, aufgrund der kompakten Bauweise, eine erhöhte Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche
Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Elemente. Die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können
miteinander kombiniert werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform der SchutzSchaltung im Zusammenspie mit einem Stromwandle
Fig. 2 eine schematische Dar Stellung einer zweiten
Ausführungsform der SchutzSchaltung im Zusammenspie mit einem Stromwandle Fig. 3 eine schematische Detail-Darstellung der zweiten
Ausführungsform der Schutzschaltung,
Fig. 4 ein Strom-Spannungs-Diagramm einer Suppressordiode, Fig. 5a eine perspektivische Darstellung eines
Stromwandlers ,
Fig. 5a eine Schnittdarstellung des Stromwandlers,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Schaltung, die
Teil eines Andockmoduls ist,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Andockmoduls, Fig. 8a eine perspektivische Darstellung eines Stromwandlers umfassend das Andockmodul, und
Fig. 8b eine perspektivische Darstellung eines Stromwandlers umfassend das Andockmodul, mit freigelegter Einsicht in das Andockmodul .
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung der als
Schutzschaltung ausgebildeten Schaltung 12, die Teil eines Andockmoduls 22 ist, welches zwei Verbindungselemente 28.3 aufweist. Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung des Andockmoduls 22, worin auch das Gehäuse 26 des Andockmoduls 22 erkennbar ist.
Die Schaltung 12 ist auf einer Schaltungsplatine 28
aufgebaut, wobei die Verbindungselemente 28.3 über die
Schaltungsplatine 28 und aus dem Andockmodul 22 heraus ragen, was in Fig. 7 erkennbar ist. Hierbei sind die
Verbindungselemente als zungenförmige Laschen 28.3
ausgebildet, die aus dem Gehäuse 26 des Andockmoduls 22 herausragen, wobei die Laschen 28.3 insbesondere als
zungenförmige Ausbuchtungen der Schaltungsplatine 28
ausgebildet sind. Hierbei sind die Laschen 28.3 beidseitig (obere Fläche und untere Fläche) vergoldet. Die Verbindungselemente 28.3 sind mittels Schrauben 30 an den Stromwandler 10 anpressbar, wobei die Verbindungselemente 28.3 in dem Stromwandler 10 zugewandten Endbereichen Kerben aufweisen. Zum Andocken des Andockmoduls 22 ist folgendes Vorgehen vorgesehen:
i) die Schrauben 30 werden gelockert,
ii) die Verbindungelemente 28.3 werden in komplementäre, auf der Stromwandler-Seite bereitstehenden Öffnungen 38 eingeschoben, und
iii) die Schrauben 30 werden angezogen, wodurch der
elektrische Kontakt zum Stromwandler 10 hergestellt ist und zugleich die Verbindungelemente 28.3 an den Stromwandler 10 festgemacht oder anmontiert werden.
In einem in den Öffnungen 38 des Stromwandlers 10
eingeschobenen Zustand der Verbindungelemente 28.3 stellen diese eine elektrische Verbindung zwischen den
Sekundäranschlüssen 10.1 des Stromwandlers 10 und einem
Eingang 12.1 der Schutzschaltung 12 her (die Öffnungen 38 sind in Fig. 5a erkennbar) . In dem Stromwandler 10 liegen Schraubenanschlüsse vor, welche beim Anziehen der Schrauben 30 einen elektrischen Kontakt zwischen den
Sekundäranschlüssen 10.1 des Stromwandlers 10 und den
Verbindungelementen 28.3 herstellen.
Durch die paarig angeordneten Schrauben 30 können das als Nachrüstmodul ausgebildete Andockmodul 22 von der einen Seite und die Verbindungskabel 36 zum Strommessgerät 20 auf der anderen Seite des Strommesswandlers 10 angebracht werden. Entsprechende Kontaktelemente (auf einer Seite zum
Andockmodul 22 hin und auf der Gegenseite zu den
Verbindungskabeln 36 hin) sind in dem Strommesswandler 10 bereits vorhanden, so dass die Verbindungskabel 36 und/oder das Andockmodul 22 jederzeit an den Strommesswandler 10 festgemacht werden können. So kann das Nachrüstmodul auch bereits vor der Montage des Strommesswandlers 10 an den
Strommesswandler 10 befestigt werden, was die Montage vor Ort erheblich erleichtert.
Oberhalb der Schrauben 30 sind Schieber 40 angeordnet (siehe Fig. 5a), die in einem eingeschobenen Zustand den Raum oberhalb der Schrauben 30 abdecken und das Eindringen von
Staub ins Innere des Andockmoduls 22 verhindern, und in einem ausgeschobenen Zustand einen Zugang zu den Schrauben 30 ermöglichen . Wie in Fig. 6 und Fig. 7 erkennbar ist, weist das Gehäuse 26 Rastelemente 26.1, 26.2 auf, die dazu ausgebildet sind, mit Rastelementen 28.1, 28.2 der Schaltungsplatine 28
zusammenzuwirken, um einen Rastmechanismus zum Befestigen der Schaltungsplatine 28 an das Gehäuse 26 zu bilden.
Das Gehäuse 26 umfasst in einem seitlichen Innenbereich und Öffnungsbereich eine Rippe mit einer Nut 26.2, die
vorzugsweise entlang oder parallel zu Seitenkanten des
Gehäuses 26 verlaufen. Die Nut 26.2 ist an der Öffnung des Gehäuses 26 mit einem Nutende 26.1 geschlossen. Komplementär zu den Rastelementen des Gehäuses 26 weist die
Schaltungsplatine 28 Rastelemente 28.1, 28.2 auf, umfassend einen überstehenden Damm 28.1 mit einer Dammecke 28.2. Vorzugsweise sind die Rastelemente Nutende 26.1, Nut 26.2 und Damm 28.1 mit Dammecke 28.2 jeweils paarweise ausgebildet. In einem in dem Gehäuse 26 eingeführten Zustand der
Schaltungsplatine 28 nimmt die Nut 26.2 des Gehäuses 26 den Damm 28.1 der Schaltungsplatine 28 auf, wobei die Dammecke
28.2 der Schaltungsplatine 28 hinter dem vorderen
verschlossenen Ende 26.1 der Nut verrastet.
Die Verrastung von Nutende 26.1 und Dammecke 28.2 bildet den Rastmechanismus zum Befestigen der Schaltungsplatine 28 an das Gehäuse 26. Dieser Rastmechanismus verhindert das Lösen der Schaltungsplatine 28 von dem Gehäuse 26 oder das
Herausnehmen der Schaltungsplatine 28 aus dem Gehäuse 26 und stellt damit eine feste, stabile, vorzugsweise nicht lösbare, mechanische Verbindung der Schaltungsplatine 28 mit dem
Gehäuse 26 dar.
Das Andockmodul 22 und der Stromwandler 10 können als ein Stecksystem aufgefasst werden. Hierbei bilden die Laschen
28.3 des Andockmoduls 22 ein Steckteil und die Öffnungen 38 des Stromwandlers 10 stellen einen Aufnahmebereich zum
Aufnehmen des Steckteils bereit. Der Aufnahmebereich 38 bildet eine Längsführung für das Steckteil 28.3, entlang welcher das Steckteil 23.8 bewegbar ist.
Bei dem Stecksystem fixiert eine lösbare Arretierung das Steckteil 28.3 in einem in dem Aufnahmebereich 38
eingeführten Zustand, vorzugsweise mittels einer
kraftschlüssigen, lösbaren Verbindung. Die Arretierung kann durch Federmittel, oder durch Halteelemente gebildet sein, die beispielsweise als Magnetelemente ausgebildet sind. Die Laschen 28.3 können die Federmittel, beispielsweise
omegaförmige Federn oder Coffin-Springs umfassen oder als solche ausgebildet sein, um ein mechanisches Anpressen der Laschen 28.3 zu Kontaktelementen des Stromwandlers und damit einerseits einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen Laschen 28.3 und den Kontaktelementen des Stromwandlers, und andererseits die Arretierung zu gewährleisten.
Das geschilderte Stecksystem, bei welchem das Steckteil
(Laschen 28.3) in den Aufnahmebereich 38 des Stromwandlers 10 unmittelbar hineinsteckbar und herausnehmbar ist, ermöglicht vorteilhafter Weise ein leichtes und unproblematisches Lösen des Andockmoduls 22 vom Stromwandler 10 und ein leichtes Zusammenfügen der beiden Komponenten mit wenigen Handgriffen, geringem Arbeitsaufwand und ohne Spezialwerkzeug.
Fig. 8a zeigt eine perspektivische Darstellung des
Stromwandlers 10, an welchem das Andockmodul 22 bereits angedockt ist. In dem gezeigten Zustand ist Andockmodul 22 fest an den Stromwandler 10 gepresst oder angedockt und kann nicht ohne weiteres von dem Stromwandler 10 getrennt werden, wodurch eine hohe mechanische Stabilität und
Betriebssicherheit des Stromwandlers 10 gewährleistet ist.
Fig. 8b zeigt die Anordnung umfassend den Stromwandler 10 und das Andockmodul 22, mit freigelegter Einsicht in das
Andockmodul 22. Hierbei ist erkennbar, wie der elektrische Kontakt zwischen dem Verbindungselement 28.3 und dem
Stromwandler 10 hergestellt wird.
In der Öffnung 38 befindet sich eine kanalförmige,
dünnschalige, aus einem Metall bestehende Aufnahmevorrichtung für das Verbindungselement 28.3, die zu den Schrauben 30 hin Öffnungen zum Einführen der Schrauben 30 und auf der zu den Öffnungen gegenüberliegenden Seite Gewindebohrungen aufweist. Eine in einer Öffnung eingeführte Schraube 30 kann in die Gewindebohrung mittels Drehen eingeschraubt werden, wodurch ein in der Aufnahmevorrichtung aufgenommenes und eingeklemmtes Verbindungselement 28.3 zusammengedrückt wird, i) zum Herstellen eines elektrischer Kontakts zwischen der oberen und/oder unteren Beschichtung des Verbindungselements 28.3 und der kanalförmigen Aufnahmevorrichtung und ii) zum mechanischen Befestigen des Andockmoduls 22 an den
Stromwandler 10.
Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der
Schutzschaltung 12 für einen Stromwandler 10. Die
Schutzschaltung 12 dient zum Verhindern, dass eine
Sekundärspannung Us an einem Sekundärkreis 10.1 des
Stromwandlers 10 einen Sekundärspannungsschwellwert
überschreitet .
Die Schutzschaltung 12 umfasst
- einen Schutzschaltungseingang 12.1, der an den
Sekundärkreis 10.1 des Stromwandlers 10 gekoppelt ist, so dass die Sekundärspannung Us an dem
Schutzschaltungseingang 12.1 anliegt,
- eine mit dem Schutzschaltungseingang 12.1 verbundene
Steuereinheit 16, und
- eine mit dem Schutzschaltungseingang 12.1 verbundene
Schaltereinheit 18, die mit der Steuereinheit 16 ansteuerbar verbunden ist.
Die Steuereinheit 16 ist dazu ausgebildet, unter Ansprechen auf ein Überschreiten des Sekundärspannungsschwellwerts durch die Sekundärspannung Us, ein Steuersignal an die
Schaltereinheit 18 bereitzustellen.
Die Schaltereinheit 18 ist dazu ausgebildet, unter Ansprechen auf das von der Steuereinheit 16 bereitgestellte Steuersignal, den Schutzschaltungseingang 12.1
kurzzuschließen.
In der Fig. 1 ist ferner ein Strommessgerät 20, das zum
Messen des Stroms durch den Sekundärkreis 10.1 ausgebildet ist. Während des Messbetriebs ist das Auftreten einer
Überspannung am Sekundärkreis 10.1 sehr unwahrscheinlich. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Überspannung oder überhöhten Sekundärspannung Us erhöht sich aber substantiell, sobald das Strommessgerät 20 vom Sekundärkreis 10.1
abgeklemmt wird, was in der Fig. 1 angedeutet ist.
Im Folgenden wird die Funktion der Schutzschaltung 12
erläutert .
Beim Auftreten einer überhöhten Sekundärspannung Us am
Sekundärkreis 10.1 liegt an der Steuereinheit 16 eine
Spannung an, welche einen voreingestellten
Sekundärspannungsschwellwert überschreitet. Unter Ansprechen auf diese Überschreitung stellt die Steuereinheit 16 ein Steuersignal an die Schaltereinheit 18 bereit, welches beispielsweise von LOW auf HIGH wechselt. Unter Ansprechen auf das Steuersignal reduziert die Schalteinheit 18 ihren Innenwiderstand auf annähernd Null und schließt damit den Sekundärkreis 10.1 kurz.
Die Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der
Schutzschaltung 12 für einen Stromwandler 10. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Schutzschaltung 12 gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eine
Begrenzungseinheit 14, die parallel zur Steuereinheit 16 und zur Schaltereinheit 18 geschaltet ist und mit dem
Sekundärkreis 10.1 verbunden ist. Vorteilhafter Weise ergänzen und unterstützen sich Begrenzungseinheit 14, Schalteinheit 18 und Steuereinheit 16 gegenseitig bezüglich der Schutzfunktion für den Stromwandler 12. Einerseits, weil die Schalteinheit 18 für größere Ströme als die Begrenzungseinheit 14 ausgelegt ist. Gemeinsam können die Komponenten Schalteinheit 18 und Begrenzungseinheit 14 einen größeren Strom ertragen als jede Komponente für sich allein .
Auf der anderen Seite unterstützt die Begrenzungseinheit 14 die Steuereinheit 18, weil mittels der Parallelschaltung von Begrenzungseinheit 14 und Steuereinheit 18 eine definierte Spannung an den Eingang der Steuereinheit 18 bereitgestellt wird.
Bekanntlich haben Suppressordioden, die bevorzugt für die Begrenzungseinheit 14 verwendet wird, nach Erreichen der Durchbruchspannung (siehe Fig. 4) noch einen endlichen
Innenwiderstand, so dass sie nur Dauerströme führen können, die niedriger als die üblichen sekundären Nennströme von Wandlern sind. Dies ist ein möglicher Grund dafür, dass bisher keine Schutzschaltungen bekannt sind, die allein aus Suppressordioden bestehen.
Die zum Kurzschließen der Schaltereinheit 18 benötigte kurze Zeit stellt eine vernachlässigbar kleine Trägheit der
Schutzschaltung 12 sicher, da die Steuereinheit 16 jede
Halbwelle der Spannung am Sekundärkreis 10.1 "abtasten" kann. Sobald also die Spannung wieder unter einen vorgegebenen
Grenzwert gesunken ist, wird in kürzester Zeit selbsttätig der durch die Schutzschaltung 12 hervorgerufene sekundärseitige Kurzschluss aufgehoben. Die Ansteuerung erfolgt periodisch.
Die Fig. 3 zeigt Details der in Fig. 2 dargestellten
Ausführungsform der Schutzschaltung 12. Demnach umfasst die Steuereinheit 16 einen Gleichrichter 16.1 und eine
Komparatoreinheit 16.2. Die Komparatoreinheit 16.2 umfasst:
- einen Komparator K mit einem positiven Eingang, einem negativen Eingang an welchem eine Spannung in Höhe von etwa der Eingangsspannung der Komparatoreinheit 16.2 anliegt, und einem Ausgang, welcher das Steuersignal bereitstellt ;
- einen Spannungsteiler R2, R3, wobei der positive Eingang mit der Eingangsspannung der Komparatoreinheit 16.2 über den Spannungsteiler R2, R3 verbunden ist;
- eine Zener-Diode D2, die mit dem negativen Eingang
verbunden ist, zum Begrenzen einer am negativen Eingang anliegenden Spannung;
- einen Kondensator C, der mit dem positiven Eingang
verbunden ist.
Die Begrenzungseinheit 14 umfasst eine Suppressordiode Dl. Eine Strom-Spannungs-Kennlinie der Suppressordiode Dl ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Hierin ist ersichtlich, dass die Suppressordiode Dl bidirektional im Rückwärtsbetrieb arbeitet. Die Durchlasskennlinie spielt hierbei keine Rolle. Markante Punkte der Kennlinie sind:
- UR äußerster Punkt der Sperrspannung (revers-stand-off voltage) ,
- UB Durchbruchspannung (break-down voltage) ,
- UC Begrenzungsspannung (clamping voltage) . Die Schaltereinheit 18 umfasst zwei in einer Back-to-Back Schaltung angeordnete MOSFETs Tl, T2. Hierbei sind die Drain- Anschlüsse der Transistoren Tl, T2 jeweils mit den Klemmen des Schutzschaltungseingangs verbunden, und die Gates sind mit dem Komparator K der Komparatoreinheit 16.2 zum Zuführen des Steuersignals verbunden.
Hierbei wird vorteilhafter Weise ein Kurzschluss automatisch mit den kleinen und leichten Halbleitern der zwei N-Kanal FETs hergestellt, die in der Back-to-Back Schaltung
angeordnet sind.
Die beiden Transistoren Tl, T2 schließen den Wechselstrom durch den Sekundärkreis 10.1 nahezu leistungsfrei kurz. Damit ist es möglich auch sehr hohe Ströme, wie beispielsweise einen thermischen Bemessungs-Kurzzeitstrom, welcher das 60- fache des Nennstroms von 5A, also 300 A, beträgt, für eine Sekunde abzuleiten und einen Bemessungs-Stoßstrom welcher das 2,5-fache des Bemessungs-Kurzzeitstroms, also 750 A, beträgt, für eine Halbwelle abzuleiten.
Der Kurzschluss wird ausgeführt, bevor die Spannung einen gefährlichen Wert überschreitet. Ein solcher Wert entspricht einem Quotienten von Bemessungsleistung und sekundärem
Bemessungsstrom des Messwandlers.
Gemäß Fig. 3 wird die gleichgerichtete Spannung Ug durch den Komparator K, mit der Spannung an einer Zener-Diode D2 verglichen. Der Strom durch den Gleichrichter 22 lädt den Kondensator C auf, der die notwendige Spannung für den
Komparator K und die Ansteuerung der Transistoren Tl, T2 bereitstellt . Sobald die Spannung am Eingang des Komparators K die
Schwellspannung des Komparators K erreicht, wird der
Sekundärkreis 10.1 kurzgeschlossen und der Kondensator C entlädt sich über Rl, R2, R3, Dl und K, bis die
Abschaltspannung am positiven Eingang des Komparators K wieder erreicht ist.
Wenn beispielsweise R4 sehr groß ist und zugleich R2, R3 gleich groß sind, dann ergibt sich ein
Sekundärspannungsschwellwert in doppelter Höhe der Zener-
Spannung. Die Parameter der Bauelemente der Steuereinheit 16, vorzugsweise die Parameter von Rl, R2, R3, Dl und K,
ermöglichen somit eine Festlegung des
Sekundärspannungsschwellwerts , insbesondere im Verhältnis zur Sekundärspannung Us .
Die Betriebsspannung des Komparators K ist durch die
Gleichrichterdioden vom Kurzschluss getrennt. Steht nach dem Entfernen des Kurzschlusses weiterhin eine zu hohe Spannung am Sekundärkreis 10.1 an, wird der Vorgang wiederholt, sodass die Einschaltspannung am positiven Eingang des Komparators K niemals überschritten werden kann.
Die Einschaltspannung und Ausschaltspannung am positiven Eingang des Komparators K sind über R4 durch eine Hysterese der Komparatoreinheit 16.2 getrennt, sodass keine
Undefinierten Schwingungen entstehen können. Die
Schaltschwellen werden durch die Zener-Diode D2 und die eingestellte Hysterese bestimmt. Das Verhältnis der
Widerstände R2, R3 zu dem Kondensator C bestimmt die
Häufigkeit des Schaltvorganges. Diese Schutzschaltung 12 kann in den Kopf des Stromwandlers 10 untergebracht werden und fest mit der Sekundärkreis 10.1 verbunden werden. Somit funktioniert der automatische
Kurzschluss immer, unabhängig davon, wo der Sekundärkreis 10.1 unterbrochen wird.
Bei der Unterbringung der Schutzschaltung 12 beispielsweise in einem Schaltschrank, welcher die Komponenten einer Anlage beherbergt, an welche der Stromwandler 10 für eine
Strommessung angeordnet ist, kann ein Verbindungskabel zur Schutzschaltung 12 an beliebiger Stelle zwischen Stromwandler 10 und Strommessgerät 20 unterbrochen werden, direkt oder unmittelbar an den Anschlüssen des Stromwandlers 10 oder des Strommessgerätes 20.
Die Schutzschaltung 12 kann auch nach Fertigstellung des Stromwandlers 10 in den Sekundärstromkreis eingefügt werden. Das heißt, ein Nachrüsten des Stromwandlers 10 mit der
Schutzschaltung 12 ist möglich.
Eine Möglichkeit zur Verringerung der Kosten und Baugröße besteht darin, den Maximalstrom des Sekundärkreises 10.1 durch Variation des Materials des Stromwandlers 10 zu
begrenzen. Durch angepasstes Kernmaterial kann der
magnetische Fluss begrenzt werden, wodurch auch der Strom im Sekundärkreis 10.1 begrenzt wird.
Die Fig. 5a, 5b zeigen zwei Ansichten eines
Stromwandlergehäuses 10.2, das einen Stromwandler 10
beherbergt. Das Stromwandlergehäuse 10.2 umfasst
- ein Sekundärkreisgehäuse 10.5, in welchem der
Sekundärkreis 10.1 des Stromwandlers 10 untergebracht ist, und - ein Sekundärklemmengehäuse 10.3, genannt auch
„Sekundärklemmenkasten" , in welchem Sekundärklemmen untergebracht sind, an denen die Sekundärspannung Us abgegriffen werden kann.
Die Schutzschaltung 12 ist in dem Stromwandlergehäuse 10.2, vorzugsweise im Sekundärklemmenkasten 10.3, untergebracht oder angeordnet. Die Schutzschaltung 12 ist direkt oder unmittelbar bei den Sekundärklemmen des Sekundärkreises 10. angeordnet. Die Schutzschaltung ist damit in dem Gehäuse 10 des Stromwandlers 10 vollständig integriert.
Bezugs zeichenliste
10 Stromwandler
10.1 Sekundärkreis des Stromwandlers
10.2 Stromwandlergehäuse
10.3 Sekundärklemmenkasten, Sekundärklemmengehäuse
10.4 Sekundärkreisklemmen
10.5 Sekundärkreisgehäuse
12 Schutzschaltung, elektronische Schaltung
12.1 Schutzschaltungseingang
14 Begrenzungseinheit
16 Steuereinheit
16.1 Gleichrichter
16.2 Komparatoreinheit
18 Schaltereinheit
20 Strommessgerät, Shunt-Widerstand
22 Andockmodul
26 Gehäuse des Andockmoduls 22
26.1 geschlossenes Nutende
26.2 Nut
28 Schaltungsplatine, Leiterplatte
28.1 Damm
28.2 Dammecke
28.3 elektrisches Verbindungselement, Lasche
30 Anspannungselement, Befestigungselement, Schraube
36 Verbindungskabel zum Strommessgerät 20
38 Öffnung zum Aufnehmen des Verbindungselements 28.3
40 Schieber
Dl Suppressordiode
D2 Zenerdiode
K Komparator
R1-R4 Widerstände T1,T2 Transistoren Ug Gleichspannung Us Sekundärspannung

Claims

Patentansprüche
1. Andockmodul (22) für einen Stromwandler (10) umfassend:
- eine elektronische Schaltung (12) und
- mindestens ein elektrisches Verbindungselement (28.3) zum elektrischen Koppeln der Schaltung (12) mit dem Stromwandler (10) und zum Andocken des Andockmoduls (22) an den Stromwandler (10),
wobei.
2. Andockmodul (22) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale:
- die Schaltung ist eine Schutzschaltung (12) zum
Verhindern, dass eine Sekundärspannung (Us) an einem
Sekundärkreis (10.1) des Stromwandlers (10) einen
Sekundärspannungsschwellwert überschreitet ;
- die Schaltung (12) ist auf einer Schaltungsplatine (28) aufgebaut .
3. Andockmodul (22) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale:
- das Andockmodul (22) umfasst ein Gehäuse (26), in
welchem die Schaltung (12) untergebracht ist;
- Rastelemente (26.1, 26.2) des Gehäuses (26) sind dazu ausgebildet, mit Rastelementen (28.1, 28.2) der
Schaltungsplatine (28) zusammenzuwirken, um einen
Rastmechanismus zum Befestigen der Schaltungsplatine (28) an das Gehäuse (26) zu bilden.
4. Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: - das Verbindungselement (28.3) ist mittels eines
Anspannungselements, vorzugsweise einer Schraube (30) , an dem Stromwandler (10) anpressbar zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem Stromwandler (10),
vorzugsweise mit mindestens einem der Sekundäranschlüsse
(10.1) des Stromwandlers (10), wobei insbesondere das Verbindungselement (28.3) in einem dem Stromwandler (10) zugewandten Endbereich eine Kerbe aufweist;
- das Andockmodul (22) umfasst zwei Verbindungselemente (28.3) .
5. Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale:
- das Verbindungselement (28.3) ragt aus dem Andockmodul (22) heraus;
- das Verbindungselement (28.3) ist als eine zungenförmige Lasche ausgebildet, die aus dem Gehäuse (26) oder dem Andockmodul (22) herausragt;
- die Lasche (28.3) ist als eine zungenförmige Ausbuchtung der Schaltungsplatine (28) ausgebildet;
- die Lasche (28.3) ist einseitig oder beidseitig mit
einem elektrisch leitenden Material beschichtet;
- die Lasche (28.3) ist mit einem Metall, vorzugsweise
Gold, Silber oder Kupfer, beschichtet.
6. Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Schutzschaltung (12) umfassend
- einen Schutzschaltungseingang (12.1), der an den
Sekundärkreis (10.1) des Stromwandlers (10) koppelbar ist, so dass die Sekundärspannung (Us) an dem
Schutzschaltungseingang (12.1) anliegt, - eine mit dem Schutzschaltungseingang (12.1) verbundene Steuereinheit (16), und
- eine mit dem Schutzschaltungseingang (12.1) verbundene Schaltereinheit (18), die mit der Steuereinheit (16) ansteuerbar verbunden ist,
wobei
- die Steuereinheit (16) dazu ausgebildet ist, unter
Ansprechen auf ein Überschreiten des
Sekundärspannungsschwellwerts durch die Sekundärspannung (Us) , ein Steuersignal an die Schaltereinheit (18) bereitzustellen,
- die Schaltereinheit (18) dazu ausgebildet ist, unter
Ansprechen auf das von der Steuereinheit (16)
bereitgestellte Steuersignal, den
Schutzschaltungseingang (12.1) kurzzuschließen, und
- die Schaltereinheit (18) als eine Halbleiterschaltung ausgebildet ist.
7. Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale:
- die Steuereinheit (16) ist direkt oder unmittelbar mit dem Schutzschaltungseingang (12.1) verbunden;
- die Schaltereinheit (18) ist direkt oder unmittelbar mit dem Schutzschaltungseingang (12.1) verbunden;
- die Schutzschaltung (12) umfasst eine mit dem
Schutzschaltungseingang (12.1) verbundene
Begrenzungseinheit (14) für einen Überspannungsschutz.
8. Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfasst: - eine Komparatoreinheit (16.2), welche dazu ausgebildet ist, das Steuersignal an die Schaltereinheit (18) bereitzustellen, falls eine Eingangsspannung der
Komparatoreinheit (16.2) einen Schwellwert
überschreitet ;
- einen mit dem Schutzschaltungseingang (12.1) verbundenen Gleichrichter (16.1) zum Bereitstellen einer von einer Amplitude der Sekundärspannung (Us) abhängigen,
vorzugsweise pulsierenden, Gleichspannung (Ug) als
Eingangsspannung der Komparatoreinheit (16.2).
9. Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komparatoreinheit (16.2) eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfasst:
- einen Komparator (K) mit einem positiven Eingang, einem negativen Eingang an welchem eine Spannung in Höhe von etwa der Eingangsspannung der Komparatoreinheit (16.2) anliegt, und einem Ausgang, welcher das Steuersignal bereitstellt ;
- einen Spannungsteiler (R2, R3) , wobei der positive
Eingang mit der Eingangsspannung der Komparatoreinheit (16.2) über den Spannungsteiler (R2, R3) verbunden ist;
- eine Zener-Diode (D2), die mit dem negativen Eingang
verbunden ist, zum Begrenzen einer am negativen Eingang anliegenden Spannung;
- einen Kondensator (C) , der mit dem positiven Eingang
verbunden ist.
10. Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinheit (18) eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfasst:
- mindestens einen MOSFET; - zwei in einer Back-to-Back Schaltung angeordnete MOSFETs (Tl, T2);
- einen Solid-State Relay (SSR) mit (i) einem MOSFET oder
(ii) mehreren MOSFETs in einer Parallelanordnung;
- einen Triac;
- einen Optokoppler zum Einkoppeln des Steuersignals.
11. Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinheit (14) eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfasst:
- eine Suppressordiode (Dl);
- einen Varistor;
- einen Gasabieiter.
12. Stromwandler (10) mit einem Andockmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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