WO2017050443A1 - Leiteranordnung - Google Patents

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WO2017050443A1
WO2017050443A1 PCT/EP2016/062788 EP2016062788W WO2017050443A1 WO 2017050443 A1 WO2017050443 A1 WO 2017050443A1 EP 2016062788 W EP2016062788 W EP 2016062788W WO 2017050443 A1 WO2017050443 A1 WO 2017050443A1
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conductor
measuring
arrangement
power
electrical
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/062788
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Volz
Original Assignee
Multi-Holding Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks
    • H01B7/324—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks comprising temperature sensing means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

Definitions

  • the present invention relates to a conductor arrangement according to claim 1.
  • Photovoltaic systems like any other electrical system, have a certain operational risk.
  • the most frequent causes of failure are defective bypass diodes, poorly executed or ailing electrical contacts within the junction box as well as failing solar connectors over time.
  • Cross-assembly means the mating of various connectors, which at first glance mechanically fit into each other, but at second glance do not have matching mechanical tolerances and / or unsuitable contact material pairings. In part, this quickerverbau is done unintentionally, for example, if unaware plug plagiarism was used. Failed solar plugs show increased contact resistance after a while, making them hot. As a result, the contact resistance increases faster and faster until the contact breaks and ignites an arc. This arc is a dangerous ignition source for fires. As a remedy, arc monitoring systems are used.
  • an object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
  • a solution is to be provided for the monitoring of solar modules or other technical equipment, which allows early warning.
  • the warning should be made before any detection of the arc or excessive heating of the technical device. This object is achieved by the electrical conductor arrangement of claim 1.
  • the electrical conductor arrangement comprises at least one electrical power conductor with a front end and a rear end, wherein the power conductor, in particular with the front end, is electrically conductively connected to an electrical component such that electrical energy can be conducted away from the electrical component or fed to the electrical component, and a temperature sensing element in communication with the power conductor having a first measuring conductor and a second measuring conductor, which first measuring conductors and which second measuring conductors are electrically conductively connected to one another at a measuring point.
  • the temperature sensing element is configured to provide a voltage corresponding to a temperature present at the measurement site. Said power conductor and the temperature sensing element are integrated together in the conductor arrangement.
  • the temperature sensing element By integrating the temperature sensing element into the conductor assembly, the temperature sensing element can be easily guided to the location at which the temperature is to be measured advantageously.
  • the voltage can be tapped at many points in the guide arrangement.
  • the measuring conductors extend over substantially the same length as the at least one power conductor.
  • the power conductor comprises a plurality of strands.
  • at least one of the measuring conductors is integrated in the cable core, wherein in particular the measuring conductor is covered by a lacquer layer and is therefore designed to be electrically insulated from the power conductor.
  • Other types of insulation such as a thin plastic layer or a fabric are also conceivable.
  • the electrical component is a solar panel or a robot or a vehicle.
  • the electrical component can also be another electrical component, such as a plug arrangement.
  • the temperature sensing element is configured such that a fault condition in and / or on the electrical component can be detected. But other fault conditions can be detected, such as a heating over the length of the conductor arrangement.
  • the electrical conductor arrangement is preferably a cable, wherein both the at least one power conductor and the temperature sensing element are an integral part of the cable.
  • the electrical conductor arrangement can also be a busbar, wherein both the at least one power conductor and the temperature sensing element are an integral part of the busbar.
  • the first measuring conductor is said power conductor and the second measuring conductor is an auxiliary conductor.
  • the auxiliary conductor is arranged in addition to the power conductor in the conductor arrangement.
  • the second measuring conductor and the power conductor are made of the same material, wherein the electrical resistance of the measuring conductor and the electrical resistance of the power conductor during operation due to temperature characteristics of the conductors change, in particular, be different from each other.
  • a voltage can be tapped between the measuring line and the power conductor, it being possible to determine an error state, in particular an elevated temperature, based on the voltage.
  • the materials have a temperature-dependent electrical resistance, so that the voltage tapped between the measuring conductor and the power conductor is not only current but also temperature-dependent. As a result, it can be concluded that the temperature in the area of the measuring point. This voltage depends only on the type of power conductor and can always be measured when there is a current flow in the power conductor.
  • the second measuring conductor and the power conductor are made of different material.
  • the difference in material is such that the temperature sensing element can be provided in the form of a thermocouple, the power conductor acting as a first thermocouple conductor and the second measuring conductor as a second thermocouple conductor.
  • a thermocouple is provided in which the first thermocouple conductor of said power conductor and the second thermocouple conductor is an auxiliary conductor.
  • the auxiliary conductor is arranged in addition to the power conductor in the conductor arrangement.
  • a thermoelectric voltage can form at a different temperature between the front end and the rear end.
  • this superposition voltage which can also be referred to as a thermal voltage
  • the temperature at the measuring point is thus interrogated at the electrical measuring point between the measuring conductor and the power conductor in the form of the voltage U.
  • the auxiliary conductor is formed after the second embodiment by a different material than the power conductor.
  • the determination of the temperature can preferably take place absolutely when the current flowing in the power conductor is known. If this current is not known, the voltage can only be detected relatively, but this still allows a conclusion on a temperature increase. However, if there is a need for an absolute value, then an alternating current between the measuring conductor and power conductor can be modulated, which is then known and thus can be calculated from the AC signal at the measuring point, the absolute temperature and the current in the power conductor.
  • This first embodiment has the advantage that the power conductor not only serves for the transmission of electrical energy, but at the same time can be used as a measuring conductor or as a leg of the thermocouple.
  • the first embodiment is also advantageous because the voltage of the measurement signal is greater because of the addition of the thermoelectric voltage and the voltage drop across the power conductor.
  • a strand or a strand group of the power conductor is connected to the auxiliary conductor.
  • the second measuring conductor or the auxiliary conductor is electrically insulated from said power conductor except for the area of the measuring point.
  • the second measuring conductor or the auxiliary conductor is electrically insulated from said power conductor except for the area of the measuring point.
  • the area of the measuring point For example, with a paint layer.
  • the power conductor is preferably located at the measuring point and the second measuring conductor or auxiliary conductor via a frictional and / or cohesive and / or positive connection electrically conductively connected to each other.
  • the second measuring conductor or the auxiliary conductor is led away from the power conductor in the running direction of the power conductor before the measuring point, such that the end of the auxiliary conductor, which is part of the measuring point, forms a free end, which is substantially freely placed.
  • the auxiliary conductor is led away through the insulation of the power conductor to the outside.
  • the free end of the auxiliary conductor is electrically conductively connected to the power conductor in connection.
  • the second measuring conductor or the auxiliary conductor is directly connected to the power conductor.
  • the second measuring conductor or the auxiliary conductor is indirectly connected to the power conductor via an electrically conductive bridging piece between the measuring point and the power conductor.
  • the variant with the bridging piece has the advantage that, depending on the length of the bridging piece, the free placement of the measuring point away from the longitudinal direction of the guide arrangement can be improved.
  • the first measuring conductor and the second measuring conductor are arranged in addition to the power conductor in the conductor arrangement.
  • the conductor arrangement comprises the power conductor and two measuring conductors.
  • the first measuring conductor and the second measuring conductor are made of the same material, wherein the electrical resistance of the first measuring conductor and the electrical resistance of the second measuring conductor change during operation due to temperature characteristics of the conductors, in particular become different from one another.
  • the first measuring conductor and the second measuring conductor are made of different material. The material difference is such that a thermocouple can be provided, the first measuring conductor acting as a first thermocouple conductor and the second measuring conductor as a second thermocouple conductor.
  • a thermocouple can be provided, the first measuring conductor acting as a first thermocouple conductor and the second measuring conductor as a second thermocouple conductor.
  • the first measuring conductor or thermocouple conductor is electrically insulated from the second measuring conductor or thermocouple conductor apart from the region of the measuring point and the two thermocouple conductors are electrically insulated from the power conductor.
  • the measuring conductors or the thermocouple conductors are electrically conductively connected to one another via a non-positive and / or materially bonded and / or positive-locking connection.
  • the second embodiment is advantageous in that the measurement error is lower because the voltage drop across the power conductor need not be taken into account. Also, the evaluation can be easier.
  • the arrangement of the individual conductors in the conductor arrangement can be varied, it is possible in particular
  • thermocouple conductors that at least one of the measuring conductors or thermocouple conductors is guided coaxially to the power conductor;
  • thermocouple conductors winds around the power conductor in a helical manner
  • thermocouple conductors is parallel to the measuring conductors or thermocouple conductors
  • Power conductor extends; and or
  • thermocouple conductors that at least one of the measuring conductors or thermocouple conductors is twisted or intertwined with the power conductor; and or a shield surrounds the measuring conductors or thermocouple conductors and / or the power conductor; and or
  • thermocouple conductors an insulation surrounds the measuring conductors or thermocouple conductors and / or the power conductor.
  • the measuring conductor or the thermocouple conductor is arranged coaxially to the power conductor. This particular in the first embodiment.
  • the power conductor is preferably designed as a solid wire or as a stranded wire with fine wire or ultrafine wire.
  • the measuring point is preferably in the region of the front end of the power conductor.
  • the cross section of the power conductor is greater by a factor in the range of 1 to 1300, in particular 48 to 130, than the cross section of the measuring conductors. Other factors are also conceivable.
  • the cross section of the power conductor in the range of 0.75 mm A 2 to 10 mm A 2.
  • Other areas are also conceivable.
  • the power conductor is preferably made of a material which conducts the electrical current well, in particular of copper or a copper alloy.
  • the auxiliary conductor or the two thermal conductors are preferably made of constantan, for example 53..57% Cu, 43..45% Ni, 0.5..1.2% Mn, ⁇ 0.5% Fe, or a constantan alloy or from Nickel-chromium alloy. Alternatively, nickel, iron and aluminum can be used in conjunction with copper.
  • the two measuring conductors each have a measuring interface, via which the thermal voltage can be tapped off.
  • the measuring interface can be designed in various ways.
  • the corresponding conductors or strands thereof are led out of the insulation to the outside or the conductors or strands can be contacted by a contact element of a measuring device which penetrates the insulation.
  • An arrangement comprises a connector having a connector housing and a contact element and a conductor arrangement as described above, wherein the front end of the power conductor is electrically conductively connected to the contact element, and wherein the measuring point is in thermal contact with the connector housing or on the connector housing and / / or is in thermal and / or electrical contact with the contact element.
  • the contact element may be formed, for example, for receiving a pin as a socket or for receiving a socket as a pin.
  • the connector can therefore be designed as a socket side or as a pin side.
  • the measuring point is inside or outside the connector housing or in the wall of the connector housing. Due to the appropriate positioning of the measuring point, the temperature can be recorded at different points.
  • the arrangement may, for example, be electrically connected to a junction box, in particular for a photovoltaic module. This means that the junction box comprises at least one of said arrangements.
  • a junction box arrangement in particular for a photovoltaic module, comprises a junction box, at least one conductor arrangement as described above, at least one electrical conductor element, and at least one interface.
  • the electrical conductor element is preferably arranged in the interior of the junction box.
  • An external electrical element can be connected to the interface.
  • the external element may be, for example, a solar cable or another junction box.
  • the electrical conductor elements are electrically conductively connected to a solar panel for carrying away electrical energy.
  • the at least one conductor arrangement according to the above description is, preferably via the power conductor, with the at least one electrical conductor element in an electrically conductive connection and the conductor arrangement opens into the interface in which the power conductor is electrically conductively connected to the external electrical element.
  • the conductor arrangement as described above thus forms the connecting link between the conductor elements in the connection box and the interface to which a cable for carrying away the energy or another electrical element can be connected.
  • the electrical conductor elements may be, for example, a printed circuit board arranged in the junction box, a printed circuit board and / or baffles. Other types of conductor elements are also conceivable.
  • the power conductor of the junction box is in electrically conductive connection with these conductor elements.
  • the power conductor is connected via a cohesive and / or non-positive and / or positive connection with the at least one electrical conductor element in contact.
  • the electrical conductor element may comprise at least one electrical freewheeling element, such as a freewheeling diode or a cool bypass switch.
  • Said interface, to which the external electrical element is connectable, is in a first variant arranged away from the junction box and in communication with the conductor assembly connector with at least one connector housing and an electrical contact element, wherein the conductor arrangement from the inside of the junction box to the outside is guided and is in electrical contact with the electrical contact element in the connector housing.
  • the measuring point is preferably in the region of the connector.
  • the power conductor is in electrical contact with the electrical contact element of the connector in electrical contact.
  • the said external electrical element can then be electrically conductively connected to the contact element.
  • the measuring point with the connector housing in thermal Contact is applied to the connector housing and / or is in thermal and / or electrical contact with the contact element.
  • Said interface according to the first variant may have the shape of the arrangement described above with the connector housing and the electrical contact element.
  • Said interface, to which the external electrical element is connectable is in a second variant integrally formed on the junction box mating face with a contact element, wherein the conductor arrangement is guided in the interior of the junction box to the mating face, wherein the front end of the power conductor to the contact element electrically conductively connected, and wherein the measuring point is preferably in the region of the mating face.
  • the measuring point is therefore in the area in which a cable is connected to the junction box.
  • the power conductor is in electrical contact with the electrical contact element of the connector in electrical contact.
  • the said external electrical element can then be electrically conductively connected to the contact element.
  • Said interface according to the second variant may have the shape of the arrangement described above with the connector housing and the electrical contact element, wherein the connector housing forms an integral part of the junction box.
  • the connector housing according to the first variant in the second variant forms an integral part of the junction box.
  • the rear end of the conductor arrangement is preferably in electrical connection with the electrical conductor elements of the junction box.
  • the contact element may be formed in two variants for receiving a pin as a socket or for receiving a socket as a pin.
  • the measuring interface at which the thermoelectric voltage can be tapped from the Thermoelemenleitern, inside the junction box.
  • a measuring element is preferably arranged in the interior of the junction box. The measuring element may be part of the conductor arrangement, for example.
  • the measuring point at which the two measuring conductors are electrically connected to each other preferably inside or outside the connector housing or in the wall of the connector housing.
  • the arrangement of the measuring point in the region of the connector housing, the temperature can be optimally measured from the transition of the electrical conductor element of the junction box to the contact element of the connector.
  • the measuring point is preferably inside or outside the connector face or the junction box or in the wall of the junction box.
  • a sensor unit with at least one temperature sensor which is configured to measure the temperature of the freewheel element and to provide corresponding temperature data
  • a communication element which is configured to pass the measured temperature data to remote evaluation units arranged
  • the diode itself may be the temperature sensor due to the temperature dependence of the forward voltage.
  • temperature data measured by the temperature sensor and the voltage provided by said temperature detection element can be combined to detect a fault condition.
  • a method for measuring the temperature with the conductor arrangement described above is characterized in that the voltage between the measuring point and the temperature detecting element in the region of the measuring interface or at the rear end is measured and that the temperature is determined on the basis of this voltage.
  • the power conductor in which the power conductor is used as a measuring conductor, results in a superposition of the thermoelectric voltage with the voltage drop in the power conductor. This voltage drop must be taken into account when evaluating the voltage or when determining the temperature.
  • Predetermined desired data with respect to the voltage are preferably storable in a database and the measured data are comparable with these desired data.
  • the measurement data from the different conductor arrangements are also comparable to one another.
  • the voltage measured by the temperature detection element can be stored in the database and can then be used as desired data. By such a relative comparison, irregularities in operation can be detected very easily.
  • an evaluation program can be provided, which is trained by an operator in the initial phase. For example, the evaluation program is taught so that it stores the regular shading of the solar module seen over a day.
  • junction box When evaluating the voltage of the above junction box it is sufficient for one of the interfaces or for one of the connectors to provide a conductor arrangement for the voltage.
  • the other side of the cable can for example be monitored by an adjacent junction box.
  • the monitored connector is simultaneously monitored by two junction boxes, with the voltage drop at the temperature sensing element on the first side adding up and subtracting from the measurement signal on the other (second) side.
  • the latter can be observed in particular in the said training of the temperature sensing element as a thermocouple.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a conductor arrangement according to a first
  • Fig. 2 is a schematic representation of a conductor arrangement according to a second
  • Fig. 4 shows an electrical circuit in a junction box with a
  • Fig. 5a-5h different conductor cross sections of a possible conductor arrangement
  • Fig. 6 is an electrical circuit of Fig. 4. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
  • FIGS. 1 and 2 show two embodiments of an electrical conductor arrangement 1.
  • the electrical conductor arrangement 1 comprises at least one power conductor 3 and a temperature detection element 6 for providing a voltage which corresponds to a measured temperature.
  • the power conductor 3 has a front end 4 and a rear end 5 and, in particular, can be electrically conductively connected to the front end 4 with an electrical component 2.
  • the power conductor 3 may be provided with a connector 14 or be connected directly to the electrical component 2.
  • the electrical component 2 may be, for example, a photovoltaic module.
  • the electrical component 2 can be designed in various ways.
  • the temperature sensing element 6 has a first measuring conductor 7 and a second measuring conductor 8.
  • the first measuring conductor 7 and the second measuring conductor 8 are made of different materials and are electrically conductively connected to one another at a measuring point 9.
  • the temperature detection element 6 serves to provide a voltage, in particular a thermal voltage U or a voltage drop of the power conductor, which corresponds to a temperature T present at the measuring point 9.
  • the power conductor 3 and the temperature detection element 6 are integrated in the conductor arrangement 1.
  • a one-piece conductor arrangement 1 which comprises the power conductor 3 and the temperature detection element 6, is provided.
  • the power conductor 3 and the temperature sensing element 6 are surrounded by an insulation 10, which may also be referred to as a jacket.
  • the first measuring conductor 7 is the said power conductor 3.
  • the second measuring conductor 8 is an auxiliary conductor, which is arranged in addition to the power conductor 3 in the conductor arrangement 1.
  • the conductor arrangement 1 thus consists essentially of the power conductor 3, which is at the same time said first measuring conductor 9, and the second measuring conductor 8.
  • the power conductor 3 and the second measuring conductor 8 are connected to one another at the measuring point 7.
  • a strand from the power conductor 3 to the measuring point 9 are led away.
  • the second measuring conductor 8 is electrically insulated from said power conductor 3 except for the area of the measuring point 9.
  • the power conductor 3 and the second measuring conductor 8, here in the form of the auxiliary conductor are electrically conductively in contact with one another via a non-positive and / or materially bonded and / or positive connection.
  • the second measuring conductor 8 can be led away from the power conductor 3 in front of the measuring point 9 in the running direction of the power conductor 3.
  • the routing is in particular such that the end of the auxiliary conductor 8, which is part of the measuring point 9, forms a free end 11 which is freely placeable with respect to the power conductor 3 or the conductor arrangement 1 within the scope of its mobility.
  • the measuring point 9 can be arranged application-specific.
  • the second temperature sensing element 8 or the auxiliary conductor are in the region of the measuring point 9 directly to the power conductor 3 in connection.
  • the second temperature sensing element 8 or the power conductor 3 may be indirectly connected to the power conductor 3 via an electrically conductive bridging piece 12 between the measuring point 9 and the power conductor 3.
  • the measuring point 9 can be placed more advantageously to the power conductor 3.
  • the first embodiment according to FIG. 1 is thus characterized in that only a single measuring conductor 8 is provided and the other measuring conductor 7 is provided directly by the power conductor 3.
  • FIG. 2 shows a second embodiment in which the first measuring conductor 7 and the second measuring conductor 8 are arranged in addition to the power conductor 3 in the conductor arrangement 1.
  • the second embodiment is therefore characterized in that two measuring conductors 7,
  • the first measuring conductor 7 is separate from the second measuring conductor 8
  • the two measuring conductors 8 are also in electrical isolation to the power conductor 3.
  • the two measuring conductors 7, 8 via a frictional and / or cohesive and / or positive connection electrically conductively connected to each other.
  • the measuring point 9 is preferably in the region of the front end 4 of the power conductor 3. Furthermore, in both embodiments, a measuring interface 13 is arranged between the measuring point 9 and the rear end 5, via which the thermal voltage U can be tapped off.
  • the measuring interface 13 can be designed in various ways. For example, it is conceivable to lead the respective ends of the two measuring conductors 7, 8 or strands out of the insulation 10 so that the voltage can be tapped off at these led-out sections. Alternatively, it is also conceivable that a measuring tip penetrates the insulation and thus establishes an electrical contact with the respective measuring conductor 7, 8.
  • a connector 14 with a connector housing 15 and a contact element 16 is arranged in the region of the front end of the conductor arrangement 1.
  • the contact element 16 may be formed as a socket side or as a pin side.
  • the front end 4 of the power conductor 3 is electrically conductively connected to the contact element 16.
  • the measuring point 9 is connected to the connector housing 15 and / or to the contact element 16 in thermal and / or electrical contact.
  • the conductor assembly can be connected to an electrical component 2.
  • the contact element 16, which is arranged in the connector housing 15, may be formed as a pin or socket.
  • the measuring point 9 for detecting the temperature can be arranged inside or outside the connector housing 15. Alternatively, the measuring point 9 can also lie in the wall of the connector housing 15. It is advantageous if the measuring point 9 is always arranged at the same location within a system, so that simply comparable thermoelectric voltages are achieved.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a possible application of the conductor arrangement 1. Identical parts are provided with the same reference numerals. It is a simplified circuit between the conductor assembly 1 and a connector 14. The conductor assembly 1 is in electrical contact with the connector 14 in contact. In the circuit while the current I in the power conductor. 3 measured and further the thermoelectric voltage U between power conductor 3 and the second measuring conductor 8 is measured.
  • the conductor arrangement 1 can be designed according to one of the embodiments described above.
  • FIG. 4 schematically shows a junction box circuit for a photovoltaic module. As explained above, the conductor arrangement can also be used with other electrical components or component groups.
  • the connection box 19 comprises electrical conductor elements 17 and optional electrical freewheeling elements 18. Here, three freewheeling elements 18 are arranged.
  • the freewheeling elements 18 may be for example a freewheeling diode or a cool bypass switch, as they are known from the prior art.
  • the freewheeling elements 17 are in this case electrically connected to a photovolta
  • the junction box 19 comprises two interfaces 20, 27. At least one of the two interfaces 20, 27 is provided with a conductor arrangement 1 according to the above description. In the embodiment shown, only the rights of the two interfaces 20 comprises the conductor arrangement 1.
  • the conductor arrangement 1 is a binding element between the electrical conductor elements 17 of the junction box 19 and the connector 14 to which an external electrical element, here a cable 26, to Guiding the energy connects, arranged.
  • the external electrical element could also be another junction box.
  • a power conductor 28 is arranged here, which is in electrical connection with the electrical conductor elements 17 of the junction box 19.
  • the power conductor 28 also has a connector 14 here.
  • both interfaces 20, 27, each with a conductor arrangement 1 in which case the connection box 19 is equipped with two measuring points for measuring the temperature.
  • both interfaces 20, 27 may be provided with the inventive conductor arrangement.
  • the conductor arrangement 1 is one of the junction box led out cable, which is provided at the end with the connector 14.
  • the connector may be formed according to FIG.
  • the connector comprises a connector housing 20 and at least one electrical contact element 16, which are in electrical contact with the power conductor 3 in contact.
  • the measuring point 9 lies in the region of the connector 14 or the contact element 16. That is, with respect to the conductor assembly 1, that both the power conductor 3 and the measuring conductor 8 or the measuring conductors are out of the junction box 7.8 to the connector.
  • the connector 14 preferably forms an integral part of the housing of the junction box.
  • the interface forms a mating face integrally formed on the junction box.
  • the conductor arrangement 1 opens in the region of the mating face, which likewise comprises a contact element 16, to which the power conductor 3 can be electrically conductively connected.
  • the measuring point 9 also lies in the area of the connector 14.
  • the measuring interface 13, on which the thermoelectric voltage can be tapped, is preferably in the interior of the junction box 19 in both variants.
  • a measuring element is arranged in the interior of the junction box, which can then evaluate or further process the measured voltage.
  • connection box 19 may be a sensor unit 21 with at least one temperature sensor, which is provided for measuring the temperature of the freewheeling elements 18 and is configured to provide corresponding temperature data.
  • the sensor unit is arranged as a lying in the region of the freewheeling element 18 component.
  • a communication element 22 may be arranged in the interior of the junction box 19. The communication element 22 is configured to relay the measured temperature data of the sensor unit 21 or the measured thermoelectric voltage at the measuring point 9 to remote evaluation units.
  • the measured temperature data Particularly preferably, the communication element 22 comprises the said measuring unit 13 for the voltage U.
  • the measuring unit 13 can also be external to the communication element 22 and be in communication therewith with suitable communication channels.
  • the temperature data measured by the sensor unit and the thermal voltage provided by said temperature detection element 6 can be combined to detect a fault condition.
  • FIGS. 5a to 5h Various possible configurations of a cross section of the conductor arrangement 1 are shown in FIGS. 5a to 5h. Of course, other configurations are possible.
  • the second measuring conductor extends parallel or helically around the power conductor 3.
  • the second measuring conductor 8 is electrically isolated from the power conductor 3 is arranged. Furthermore, the second measuring conductor 8 and the power conductor 3 are completely surrounded by an insulation 10.
  • the first embodiment of the conductor arrangement 1 is shown.
  • the first thermal conductor element 7, which will not be provided by the power conductor 3 would also be routed in the insulation 10 in an analogous manner to the second measuring conductor 8.
  • the power conductor 3 is formed here as a solid cross-section.
  • FIG. 5b another configuration is shown.
  • the power conductor 3 is shown here as a stranded conductor and the second measuring conductor 8 is integrated in the strand package.
  • the first sensing conductor 7 could be housed in the Litzenpakte.
  • the individual conductors are electrically insulated from each other and are surrounded by a common insulation 10 on the outside.
  • FIG. 5c shows a very similar construction to FIG. 5b, the here Cross-section of the conductor arrangement 1, in particular of the power conductor 3 is greater.
  • FIGS. 5d to 5f show combined strand packs, wherein at least one of the thermo conductors 7, 8 is part of such a litz stack.
  • the thermal conductor is guided coaxially in a stranded packet.
  • FIGS. 5 g and 5 h show further embodiments of the conductor arrangement 1. Here additionally a shield 25 is present.
  • FIGS. 5a to 5h show that the conductor structure can be very variable.
  • FIG. 6 shows a series connection of a junction box circuit for a photovoltaic module according to FIG. 4.

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Abstract

Eine elektrische Leiteranordnung (1) umfasst mindestens ein elektrischer Leistungsleiter (3) mit einem vorderen Ende (4) und einem hinteren Ende (5), wobei der Leistungsleiter (3), insbesondere mit dem vorderen Ende (4), derart mit einem Elektrobauteil (2) elektrisch leitend in Verbindung steht, dass elektrische Energie vom Elektrobauteil (2) wegführbar bzw. zum Elektrobauteil (2) zuführbar ist, und ein mit dem Leistungsleiter (3) in Verbindung stehendem Temperaturerfassungselement (6) mit einem ersten Messleiter (7) und einem zweiten Messleiter (8), welcher erste Messleiter (7) und welcher zweite Messleiter (8) an einer Messstelle (9) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei das Temperaturerfassungselement (6) zur Bereitstellung von einer Spannung (U), die einer an der Messstelle (9) vorliegenden Temperatur (T) entspricht, konfiguriert ist, und wobei der besagte Leistungsleiter (3) und das Temperaturerfassungselement (6) in der Leiteranordnung (1) integriert sind.

Description

TITEL LEITERANORDNUNG
TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiteranordnung nach Anspruch 1.
STAND DER TECHNIK
Photo oltaik- Anlagen haben, wie jede andere elektrische Anlage, ein gewisses Betriebsrisiko. Die häufigsten Ausfallursachen sind defekte Bypassdioden, mangelhaft ausgeführte oder marode elektrische Kontakte innerhalb der Anschlussdose sowie im Laufe der Zeit versagende Solarstecker.
Häufige Gründe für den Ausfall der Solarstecker sind mangelhaft ausgeführte Crimpungen und Kreuzverbau von Steckern. Kreuzverbau bedeutet das Zusammenstecken von verschiedenen Steckern, welche auf dem ersten Blick mechanisch ineinander passen, aber auf den zweiten Blick nicht zusammen passende mechanische Toleranzen und/oder ungeeignete Kontaktmaterialpaarungen haben. Zum Teil ist dieser Kreuzverbau unbeabsichtigt erfolgt, zum Beispiel wenn unwissend Stecker-Plagiate verwendet wurden. Versagende Solarstecker zeigen nach einer Weile einen erhöhten Kontaktwiderstand, wodurch sie heiß werden. Dadurch wächst der Kontaktwiderstand immer schneller, bis der Kontakt abreisst und ein Lichtbogen zündet. Dieser Lichtbogen ist eine gefährliche Zündquelle für Brände. Zur Abhilfe werden Lichtbogenüberwachungsanlagen eingesetzt. Diese greifen jedoch sehr spät in der Schadenskette und sind technisch aufwendig, zeitkritisch, weil sie sehr schnell nach der Ausbildung eines Lichtbogens abschalten müssen, und auch fehleranfällig. Aber auch in anderen Gebieten der elektrischen Leiteranordnungen entstehen im Zusammenhang mit Fehlerzuständen ebenfalls ähnliche Probleme, wobei auch hier die Erkennung von Fehlerzuständen, die zu einer Erhöhung der Temperatur führen, wichtig ist.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von den genannten Problemen ist unter anderen eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll für die Überwachung von Solarmodulen oder anderen technischen Einrichtung eine Lösung bereitgestellt werden, welche zeitlich früh eine Warnung ermöglicht. Insbesondere soll die Warnung vor einer allfälligen Detektion des Lichtbogens oder einer übermässigen Erwärmung der technischen Einrichtung erfolgen. Diese Aufgabe löst die elektrische Leiteranordnung von Anspruch 1.
Die elektrische Leiteranordnung umfasst mindestens ein elektrischer Leistungsleiter mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, wobei der Leistungsleiter, insbesondere mit dem vorderen Ende, derart mit einem Elektrobauteil elektrisch leitend in Verbindung steht, dass elektrische Energie vom Elektrobauteil wegführbar bzw. zum Elektrobauteil zuführbar ist, und ein mit dem Leistungsleiter in Verbindung stehendem Temperaturerfassungselement mit einem ersten Messleiter und einem zweiten Messleiter, welcher erste Messleiter und welcher zweite Messleiter an einer Messstelle miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Das Temperaturerfassungselement ist zur Bereitstellung von einer Spannung, die einer an der Messstelle vorliegenden Temperatur entspricht, konfiguriert bzw. ausgebildet bzw. bereitgestellt. Der besagte Leistungsleiter und das Temperaturerfassungselement sind gemeinsam in der Leiteranordnung integriert.
Durch die Integration des Temperaturerfassungselementes in die Leiteranordnung kann das Temperaturerfassungselement einfach an die Stelle, bei welcher die Temperatur vorteilhaft zu messen ist, geführt werden. Darüber hinaus kann die Spannung an vielen Stellen in der Leitanordnung abgegriffen werden. Vorzugsweise erstrecken sich die Messleiter über im Wesentlichen die gleiche Länge wie der mindestens eine Leistungsleiter.
Vorzugsweise umfasst der Leistungsleiter mehrere Litzen. Besonders bevorzugt ist mindestens einer der Messleiter in der Kabelseele integriert, wobei insbesondere der Messleiter durch eine Lackschicht ummantelt ist und daher vom Leistungsleiter elektrisch isoliert ausgebildet ist. Andere Arten der Isolation wie beispielsweise eine dünne Kunststoffschicht oder ein Gewebe sind auch denkbar. Vorzugsweise ist das Elektrobauteil eine Solarpaneele oder ein Roboter oder ein Fahrzeug. Das Elektrobauteil kann aber auch ein anderes Elektrobauteil, wie beispielsweise eine Steckeranordnung, sein.
Vorzugsweise ist das Temperaturerfassungselement derart konfiguriert, dass ein Fehlerzustand im und/oder am Elektrobauteil erkennbar ist. Es können aber auch andere Fehlerzustände erkannt werden, wie beispielsweise eine Erwärmung über die Länge der Leiteranordnung.
Die elektrische Leiteranordnung ist vorzugsweise ein Kabel, wobei sowohl der mindestens eine Leistungsleiter als auch das Temperaturerfassungselement integralen Bestandteil des Kabels sind.
Die elektrische Leiteranordnung kann auch eine Stromschiene sein, wobei sowohl der mindestens eine Leistungsleiter als auch das Temperaturerfassungselement integralen Bestandteil der Stromschiene sind.
In einer ersten Ausführungsform ist der erste Messleiter der besagte Leistungsleiter und der zweite Messleiter ist ein Hilfsleiter. Der Hilfsleiter ist dabei zusätzlich zum Leistungsleiter in der Leiteranordnung angeordnet.
In einer ersten Ausbildung der ersten Ausführungsform sind der zweite Messleiter und der Leistungsleiter aus dem gleichen Material, wobei der elektrische Widerstand des Messleiters und der elektrische Widerstand des Leistungsleiters sich während des Betriebes aufgrund von Temperatureigenschaften von den Leitern verändern, insbesondere unterschiedlich zueinander werden.
Mit anderen Worten gesagt: Beim Stromfluss durch den Leistungsleiter ist zwischen dem Messleitung und dem Leistungsleiter eine Spannung abgreifbar, wobei basierend auf der Spannung ein Fehlerzustand, insbesondere eine erhöhte Temperatur feststellbar ist. Die Materialien weisen einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand auf, so dass die zwischen Messleiter und Leistungsleiter abgegriffene elektrische Spannung nicht nur ström- sondern auch temperaturabhängig ist. Hierdurch kann auf die Temperatur im Bereich der Messstelle geschlossen werden. Diese Spannung ist nur von der Art des Leistungsleiters abhängig und kann bei Stromfluss im Leistungsleiter immer gemessen werden.
In einer zweiten Ausbildung der ersten Ausführungsform sind der zweite Messleiter und der Leistungsleiter aus unterschiedlichem Material. Der Materialunterschied ist dabei derart, dass das Temperaturerfassungselement in der Gestalt eines Thermoelementes bereitstellbar ist, wobei der Leistungsleiter als ersten Thermoelementleiter und der zweite Messleiter als zweiter Thermoelementleiter wirken. Mit anderen Worten gesagt ist ein Thermoelement vorgesehen, bei dem der erste Thermoelementleiter der besagte Leistungsleiter und der zweite Thermoelementleiter ein Hilfsleiter ist. Der Hilfsleiter ist dabei zusätzlich zum Leistungsleiter in der Leiteranordnung angeordnet. Bei dem elektrischen Kontakt unterschiedlicher Materialien kann sich bei unterschiedlicher Temperatur zwischen vorderem Ende und hinterem Ende eine Thermospannung ausbilden. Diese überlagert die im Zusammenhang mit der ersten Ausbildung beschriebene Spannung, wodurch sich die Amplitude der zwischen Messleiter und Leistungsleiter gemessenen Spannung erhöhen kann. Insbesondere ist diese Überlagerungsspannung, welche auch als Thermospannung bezeichnet werden kann, auch ohne Stromfluss messbar, nämlich dann wenn sich das vordere Ende und das hintere Ende auf unterschiedlicher Temperatur befinden. Bezüglich beiden Ausbildungen wird also an der elektrischen Messstelle zwischen Messleiter und Leistungsleiter wird in Form der Spannung U die Temperatur an der Messstelle abgefragt. Zum einen dient dazu der temperaturabhängige Leitungswiderstand nach der ersten Ausbildung und zum anderen ist der Hilfsleiter nach der zweiten Ausbildung durch ein anderes Material als der Leistungsleiter ausgebildet. Dadurch ergibt sich als Messspannung die Summe aus Thermospannung und Spannungsabfall am Leitungswiderstand.
Die Ermittlung der Temperatur kann vorzugsweise absolut erfolgen, wenn der im Leistungsleiter fliessende Strom bekannt ist. Sofern dieser Strom nicht bekannt ist, kann die Spannung nur relativ erfasst werden, was aber immer noch einen Rückschluss auf eine Temperaturerhöhung zulässt. Sofern dennoch das Bedürfnis eines absoluten Wertes besteht, so kann ein Wechselstrom zwischen Messleiter und Leistungsleiter aufmoduliert werden, wobei dieser dann bekannt ist und damit kann aus dem Wechselspannungssignal an der Messstelle die absolute Temperatur sowie der Strom im Leistungsleiter berechnet werden.
Diese erste Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Leistungsleiter nicht nur zur Übertragung von elektrischer Energie dient, sondern zugleich als Messleiter bzw. als Schenkel des Thermoelementes einsetzbar ist.
Die erste Ausführungsform ist zudem vorteilhaft, weil die Spannung des Messsignals grösser ist wegen der Addierung von der Thermospannung und vom Spannungsabfall über den Leistungsleiter.
Beispielsweise ist in dieser ersten Ausführungsform denkbar, dass eine Litze oder eine Litzengruppe des Leistungsleiters mit dem Hilfsleiter verbunden wird.
Vorzugsweise ist in der ersten Ausführungsform der zweite Messleiter bzw. der Hilfsleiter vom besagten Leistungsleiter abgesehen vom Bereich der Messstelle elektrisch isoliert. Beispielsweise mit einer Lackschicht.
Vorzugsweise stehen in der ersten Ausführungsform bei der Messstelle der Leistungsleiter und der zweite Messleiter bzw. Hilfsleiter über eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung elektrisch leitend miteinander in Verbindung. Vorzugsweise wird in der ersten Ausführungsform der zweite Messleiter bzw. der Hilfsleiter in Laufrichtung des Leistungsleiters vor der Messstelle vom Leistungsleiter weggeführt, derart, dass das Ende des Hilfsleiter, welches Teil der Messstelle ist, ein freies Ende bildet, welches im Wesentlichen frei platzierbar ist. Vorzugsweise ist der Hilfsleiter durch die Isolation des Leistungsleiters nach aussen weggeführt. Vorzugsweise steht das freie Ende des Hilfsleiters elektrisch leitend mit dem Leistungsleiter in Verbindung.
In einer ersten Variante steht der zweite Messleiter bzw. der Hilfsleiter direkt mit dem Leistungsleiter in Verbindung. In einer zweiten Variante steht der zweite Messleiter bzw. der Hilfsleiter indirekt über ein elektrisch leitendes Überbrückungsstück zwischen Messstelle und Leistungsleiter mit dem Leistungsleiter in Verbindung.
Die Variante mit dem Überbrückungsstück hat den Vorteil, dass je nach Länge des Überbrückungsstückes die freie Platzierung der Messstelle weg von der Längsrichtung der Leitanordnung verbessert werden kann.
In einer zweiten Ausführungsform sind der erste Messleiter und der zweite Messleiter zusätzlich zum Leistungsleiter in der Leiteranordnung angeordnet. Die Leiteranordnung umfasst in dieser zweiten Ausführungsform also den Leistungsleiter und zwei Messleiter.
In einer ersten Ausbildung der zweiten Ausfuhrungsform sind der erste Messleiter und der zweite Messleiter aus dem gleichen Material, wobei der elektrische Widerstand des ersten Messleiters und der elektrische Widerstand des zweiten Messleiters sich während des Betriebes aufgrund von Temperatureigenschaften der Leiter verändern, insbesondere unterschiedlich zueinander werden. Bezüglich der Auswertung wird auf obige Beschreibung im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform verwiesen. In einer zweiten Ausbildung der zweiten Ausführungsform sind der erste Messleiter und der zweite Messleiter aus unterschiedlichem Material. Der Materialunterschied ist dabei derart, dass ein Thermoelement bereitstellbar ist, wobei der erste Messleiter als ersten Thermoelementleiter und der zweite Messleiter als zweiter Thermoelementleiter wirken. Bezüglich der Auswertung wird auf obige Beschreibung im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform verwiesen.
Vorzugsweise ist in der zweiten Ausführungsform der erste Messleiter bzw. Thermoelementleiter vom zweiten Messleiter bzw. Thermoelementleiter abgesehen vom Bereich der Messstelle elektrisch isoliert und die beiden Thermoelementleiter vom Leistungsleiter elektrisch isoliert sind.
Vorzugsweise stehen in der zweiten Ausführungsform bei der Messstelle die Messleiter bzw. die Thermoelementleiter über eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung elektrisch leitend miteinander in Verbindung.
Die zweite Ausführungsform ist vorteilhaft, dass der Messfehler geringer ausfällt, weil der Spannungsabfall über den Leistungsleiter nicht berücksichtigt werden muss. Auch kann sich die Auswertung einfacher gestalten.
Unter Bezugnahme auf alle Ausführungsformen werden in der Folge weitere bevorzugte Ausführungen angeben.
Die Anordnung der einzelnen Leiter in der Leiteranordnung kann verschiedenartig sein, es ist insbesondere möglich,
dass mindestens einer der Messleiter bzw. Thermoelementleiter koaxial zum Leistungsleiter geführt wird; und/oder
dass sich mindestens einer der Messleiter bzw. Thermoelementleiter sich schraubenlinienförmig um den Leistungsleiter herum wickelt; und/oder
dass mindestens einer der Messleiter bzw. Thermoelementleiter sich parallel zum
Leistungsleiter erstreckt; und/oder
dass mindestens einer der Messleiter bzw. Thermoelementleiter mit dem Leistungsleiter verdrillt oder verflochten ist; und/oder dass eine Abschirmung die Messleiter bzw. Thermoelementleiter und/oder den Leistungsleiter umgibt; und/oder
dass eine Isolation die Messleiter bzw. Thermoelementleiter und/oder den Leistungsleiter umgibt.
Besonders bevorzugt ist der Messleiter bzw. der Thermoelementleiter koaxial zum Leistungsleiter angeordnet. Dies insbesondere in der ersten Ausfuhrungsform.
Vorzugsweise ist der Leistungsleiter als Volldraht oder als Litze mit Feindraht oder Feinstdraht ausgebildet.
Vorzugsweise liegt die Messstelle in allen Ausführungsformen im Bereich des vorderen Endes des Leistungsleiters. Vorzugsweise ist der Querschnitt des Leistungsleiters um einen Faktor im Bereich von 1 bis 1300, insbesondere 48 bis 130, grösser ist als der Querschnitt der Messleiter. Andere Faktoren sind auch denkbar.
Vorzugsweise ist der Querschnitt des Leistungsleiters im Bereich von 0.75 mmA2 bis 10 mmA2. Andere Bereiche sind auch denkbar.
Der Leistungsleiter ist vorzugsweise aus einem den elektrischen Strom gut leitenden Material, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Der Hilfsleiter bzw. die beiden Thermoleiter sind vorzugsweise aus Konstantan, beispielsweise 53..57%Cu, 43..45%Ni,0,5..1,2%Mn,<0,5%Fe, oder einer Konstantanlegierung oder aus Nickel- Chrom-Legierung. Alternativ können auch Nickel, Eisen und Aluminium in Verbindung mit Kupfer eingesetzt werden.
Vorzugsweise ist zwischen der Messstelle und dem hinteren Ende der Leiteranordnung die beiden Messleiter je eine Messschnittstelle angeordnet, über welche die Thermospannung abgreifbar ist.
Die Messschnittstelle kann verschiedenartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann der entsprechende Leiter oder Litzen davon aus der Isolation nach aussen geführt werden oder die Leiter bzw. Litzen können durch ein Kontaktelement einer Messvorrichtung, das die Isolation durchdringt, kontaktierbar sein. Eine Anordnung umfasst einen Steckverbinder mit einem Steckverbindergehäuse sowie einem Kontaktelement und eine Leiteranordnung nach obiger Beschreibung, wobei das vordere Ende des Leistungsleiters mit dem Kontaktelement elektrisch leitend in Verbindung steht, und wobei die Messstelle mit dem Steckverbindergehäuse in thermischen Kontakt steht oder am Steckverbindergehäuse anliegt und/oder mit dem Kontaktelement in thermischen und/oder elektrischen Kontakt steht.
Das Kontaktelement kann beispielsweise für die Aufnahme eines Stiftes als Buchse oder für die Aufnahme einer Buchse als Stift ausgebildet sein. Der Steckverbinder kann also als Buchsenseite oder als Stiftseite ausgebildet sein.
Vorzugsweise liegt die Messstelle innerhalb oder ausserhalb des Steckverbindergehäuses oder in der Wandung des Steckverbindergehäuses. Durch die entsprechende Positionierung der Messstelle kann die Temperatur an unterschiedlichen Stellen erfasst werden. Die Anordnung kann beispielsweise elektrisch leitend mit einer Anschlussdose, insbesondere für ein Photovoltaikmodul, verbunden sein. Das heisst die Anschlussdose umfasst mindestens eine der besagten Anordnungen.
Eine Anschlussdosenanordnung, insbesondere für ein Photovoltaikmodul, umfasst eine Anschlussdose, mindestens eine Leiteranordnung nach obiger Beschreibung, mindestens ein elektrisches Leiterelement, und mindestens eine Schnittstelle. Das elektrische Leiterelement ist vorzugsweise im Inneren der Anschlussdose angeordnet.
An die Schnittstelle ist ein externes elektrisches Element anschliessbar. Das externe Element kann beispielsweise ein Solarkabel oder eine weitere Anschlussdose sein. Die elektrischen Leiterelemente sind mit einer Solarpaneele zur Wegführung von elektrischer Energie elektrisch leitend in Verbindung bringbar. Die mindestens eine Leiteranordnung nach obiger Beschreibung steht, vorzugsweise über den Leistungsleiter, mit dem mindestens einen elektrischen Leiterelement elektrisch leitend in Verbindung und die Leiteranordnung mündet in die Schnittstelle, in welcher der Leistungsleiter mit dem externen elektrischen Element elektrisch leitend verbindbar ist. Die Leiteranordnung nach obiger Beschreibung bildet also das Verbindungsglied zwischen den Leiterelementen in der Anschlussdose und der Schnittstelle, an welche ein Kabel zur Wegführung der Energie oder ein anderes elektrisches Element angeschlossen werden kann. Die elektrischen Leiterelemente können beispielsweise eine in der Anschlussdose angeordnete Platine, eine Leiterplatte und/oder Leitbleche sein. Andere Arten von Leiterelementen sind auch denkbar. Mit diesen Leiterelementen steht insbesondere der Leistungsleiter der Anschlussdose in elektrisch leitender Verbindung. Der Leistungsleiter steht über eine stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung mit dem mindestens einen elektrischen Leiterelement in Kontakt.
Das elektrische Leiterelement kann mindestens ein elektrisches Freilaufelement, wie eine Freilaufdiode oder ein Cool Bypass Switch, umfassen.
Die besagte Schnittstelle, an welche das externe elektrische Element anschliessbar ist, ist in einer ersten Variante ein entfernt von der Anschlussdose angeordneter und mit der Leiteranordnung in Verbindung stehender Steckverbinder mit mindestens einem Steckverbindergehäuse und einem elektrischen Kontaktelement, wobei die Leiteranordnung vom Inneren der Anschlussdose nach aussen geführt wird und mit dem elektrischen Kontaktelement im Steckverbindergehäuse in elektrischem Kontakt steht. Die Messstelle liegt vorzugsweise im Bereich des Steckverbinders. Der Leistungsleiter steht elektrisch leitend mit dem elektrischen Kontaktelement des Steckverbinders in elektrischem Kontakt. Das besagte externe elektrische Element kann dann mit dem Kontaktelement elektrisch leitend verbunden werden.
Besonders bevorzugt steht die Messstelle mit dem Steckverbindergehäuse in thermischen Kontakt bzw. liegt am Steckverbindergehäuse an und/oder steht mit dem Kontaktelement in thermischen und/oder elektrischem Kontakt.
Die besagte Schnittstelle nach der ersten Variante kann die Gestalt der oben beschriebenen Anordnung mit dem Steckverbindergehäuse sowie dem elektrischen Kontaktelement aufweisen.
Die besagte Schnittstelle, an welche das externe elektrische Element anschliessbar ist, ist in einer zweiten Variante ein an der Anschlussdose integral angeformtes Steckgesicht mit einem Kontaktelement, wobei die Leiteranordnung im Innern der Anschlussdose zum Steckgesicht geführt wird, wobei das vordere Ende des Leistungsleiters mit dem Kontaktelement elektrisch leitend in Verbindung steht, und wobei die Messstelle vorzugsweise im Bereich des Steckgesichts liegt. Die Messstelle liegt also in dem Bereich, in welchem ein Kabel an das Anschlussdosengehäuse angeschlossen wird. Hierdurch kann die Temperatur im Bereich des Übergangs zwischen dem externen elektrischen Element und der Leiteranordnung gut erfasst werden. Der Leistungsleiter steht elektrisch leitend mit dem elektrischen Kontaktelement des Steckverbinders in elektrischem Kontakt. Das besagte externe elektrische Element kann dann mit dem Kontaktelement elektrisch leitend verbunden werden.
Die besagte Schnittstelle nach der zweiten Variante kann die Gestalt der oben beschriebenen Anordnung mit dem Steckverbindergehäuse sowie dem elektrischen Kontaktelement aufweisen, wobei das Steckverbindergehäuse einen integralen Teil der Anschlussdose bildet.
Mit anderen Worten gesagt, bildet das Steckverbindergehäuse nach der ersten Variante in der zweiten Variante einen integralen Bestandteil der Anschlussdose.
In beiden Varianten steht das hintere Ende der Leiteranordnung vorzugsweise mit den elektrischen Leiterelementen der Anschlussdose elektrisch leitend in Verbindung. Das Kontaktelement kann in beiden Varianten für die Aufnahme eines Stiftes als Buchse oder für die Aufnahme einer Buchse als Stift ausgebildet sein. Vorzugsweise liegt die Messschnittstelle, an welcher die Thermospannung von den Thermoelemenleitern abgegriffen werden kann, im Inneren der Anschlussdose. Für die Messung der Thermospannung ist vorzugsweise ein Messelement im Inneren der Anschlussdose angeordnet. Das Messelement kann beispielsweise Teil der Leiteranordnung sein.
In der ersten Variante liegt die Messstelle, an welcher die beiden Messleiter elektrisch miteinander verbunden sind, vorzugsweise innerhalb oder ausserhalb des Steckverbindergehäuses oder in der Wandung des Steckverbindergehäuses. Durch die Anordnung der Messstelle im Bereich des Steckverbindergehäuses kann die Temperatur vom Übergang des elektrischen Leiterelements der Anschlussdose zum Kontaktelement des Steckverbinders optimal gemessen werden.
In der zweiten Variante liegt die Messstelle vorzugsweise innerhalb oder ausserhalb des Steckverbindergesichts bzw. der Anschlussdose oder in der Wandung der Anschlussdose.
Vorzugsweise ist im Inneren der Anschlussdose nach den beiden Ausführungsformen eine Sensoreinheit mit mindestens einem Temperatursensor, der zur Messung der Temperatur des Freilaufelementes und zur Bereitstellung von entsprechenden Temperaturdaten konfiguriert ist, und einem Kommunikationselement, das zur Weitergabe der gemessenen Temperaturdaten an entfernte Auswerteeinheiten konfiguriert ist, angeordnet sind. Alternativ zur Sensoreinheit kann die Diode selbst durch die Temperaturabhängigkeit der Durchlass-Spannung der Temperatursensor sein. Vorzugsweise sind vom Temperatursensor gemessenen Temperaturdaten und die vom besagten Temperaturerfassungselement bereitgestellte Spannung für die Erkennung eines Fehlerzustandes kombinierbar.
Ein Verfahren zur Messung der Temperatur mit der oben beschriebenen Leiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung zwischen der Messstelle und den Temperaturerfassungselement im Bereich der Messschnittstelle bzw. am hinteren Ende gemessen wird und dass anhand dieser Spannung die Temperatur bestimmt wird. In der Ausführung, in welcher der Leistungsleiter als Messleiter eingesetzt wird, ergibt sich eine Überlagerung der Thermospannung mit dem Spannungsabfall im Leistungsleiter. Dieser Spannungsabfall muss bei der Auswertung der Spannung bzw. bei der Bestimmung der Temperatur berücksichtigt werden.
Vorgegebene Solldaten bezüglich der Spannung sind vorzugsweise in einer Datenbank speicherbar und die Messdaten sind mit diesen Solldaten vergleichbar.
Falls mehrere Leiteranordnungen vorgesehen sind, sind auch die Messdaten von den verschiedenen Leiteranordnungen untereinander vergleichbar.
Alternativ oder zusätzlich lassen sich in der Datenbank die durch das Temperaturerfassungselement gemessene Spannung speichern und können dann als Solldaten eingesetzt werden. Durch einen solchen relativen Vergleich können Unregelmässigkeiten im Betrieb sehr einfach erkannt werden.
Falls die Leiteranordnung in einem Solarmodul eingesetzt wird, kann ein Auswerteprogramm vorgesehen sein, das von einem Operator in der Anfangsphase angelernt wird. Beispielsweise wird das Auswerteprogramm dahingehend angelernt, dass es die regelmässige Verschattung des Solarmoduls über einen Tag gesehen abspeichert.
Bei der Auswertung der Spannung der oben genannten Anschlussdose genügt es für eine der Schnittstellen bzw. für einen der Steckverbinder eine Leiteranordnung für die Spannung vorzusehen. Die andere Kabelseite kann beispielsweise von einer benachbarten Anschlussdose überwacht werden.
Es können aber auch beide Schnittstellen bzw. Steckverbinder überwacht werden, wobei dann die Signalauswertung vereinfacht wird. Der observierte Steckverbinder wird von zwei Anschlussdosen gleichzeitig überwacht, wobei sich der Spannungsabfall am Temperaturerfassungselement auf der ersten Seite addiert und sich auf der anderen (zweiten) Seite vom Messsignal subtrahiert. Letzteres ist insbesondere bei der genannten Ausbildung des Temperaturerfassungselementes als Thermoelement zu beobachten. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Leiteranordnung gemäss einer ersten
Ausf hrungsform;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Leiteranordnung gemäss einer zweiten
Ausführungsform;
Fig. 3 eine elektrische Schaltung mit einer Leiteranordnung nach einer der vorhergehenden Figuren;
Fig. 4 eine elektrische Schaltung in einer Anschlussdose mit einer
Leiteranordnung nach einer der vorhergehenden Figuren;
Fig. 5a-5h verschiedene Leiterquerschnitte einer möglichen Leiteranordnung; und Fig. 6 eine elektrische Schaltung nach Figur 4. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Figuren 1 und 2 werden zwei Ausführungsformen einer elektrischen Leiteranordnung 1 gezeigt. Die elektrische Leiteranordnung 1 umfasst mindestens einen Leistungsleiter 3 und ein Temperaturerfassungselement 6 zur Bereitstellung einer Spannung, die einer gemessenen Temperatur entspricht.
Der Leistungsleiter 3 weist ein vorderes Ende 4 und ein hinteres Ende 5 auf und kann insbesondere mit dem vorderen Ende 4 mit einem Elektrobauteil 2 elektrisch leitend in Verbindung gebracht werden. Hierzu kann der Leistungsleiter 3 mit einem Steckverbinder 14 versehen sein oder direkt mit Elektrobauteil 2 verbunden werden. Das Elektrobauteil 2 kann beispielsweise ein Photovoltaikmodul sein. Somit kann über den Leistungsleiter 3 elektrische Energie vom Elektrobauteil 2 weggeführt beziehungsweise zum Elektrobauteil 2 zugeführt werden. Das Elektrobauteil 2 kann verschiedenartig ausgebildet sein. Das Temperaturerfassungselement 6 weist einen ersten Messleiter 7 und einen zweiten Messleiter 8 auf. Der erste Messleiter 7 und der zweite Messleiter 8 sind aus unterschiedlichem Material und stehen an einer Messstelle 9 elektrisch leitend miteinander in Verbindung. Das Temperaturerfassungselement 6 dient zur Bereitstellung einer Spannung, insbesondere einer Thermospannung U oder ein Spannungsabfall des Leistungsleiters, die einer an der Messstelle 9 vorliegenden Temperatur T entspricht. Der Leistungsleiter 3 und das Temperaturerfassungselement 6 sind in der Leiteranordnung 1 integriert. Es wird also im Wesentlichen eine einstückige Leiteranordnung 1, welche den Leistungsleiter 3 und das Temperaturerfassungselement 6 umfasst, bereitgestellt. In der gezeigten Ausführungsform werden der Leistungsleiter 3 und das Temperaturerfassungselement 6 durch eine Isolation 10, die auch als Mantel bezeichnet werden kann, umgeben. In der ersten Ausführungsform gemäss der Figur 1 ist der erste Messleiter 7 der besagte Leistungsleiter 3. Der zweite Messleiter 8 ist ein Hilfsleiter, welcher zusätzlich zum Leistungsleiter 3 in der Leiteranordnung 1 angeordnet ist. Die Leiteranordnung 1 besteht also im Wesentlichen aus dem Leistungsleiter 3, welcher zugleich der besagte erste Messleiter 9 ist, und dem zweiten Messleiter 8. Der Leistungsleiter 3 und der zweite Messleiter 8 stehen an der Messstelle 7 miteinander in Verbindung. Hierzu kann beispielsweise eine Litze vom Leistungsleiter 3 zur Messstelle 9 weggeführt werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Leistungsleiter 3, der ohnehin vorhanden ist, nicht nur der Übertragung der Leistung dient, sondern auch als Messleiter eingesetzt werden kann. Der zweite Messleiter 8 ist vom besagten Leistungsleiter 3 abgesehen vom Bereich der Messstelle 9 elektrisch isoliert. Beispielsweise ist es denkbar, den zweiten Messleiter 8 in der Isolation 10 getrennt vom Leistungsleiter 3 anzuordnen. Bei der Messstelle 9 besteht der Leistungsleiter 3 und der zweite Messleiter 8, hier in der Gestalt des Hilfsleiters, über eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung elektrisch leitend miteinander in Kontakt.
Der zweite Messleiter 8 kann in dieser ersten Ausführungsform in Laufrichtung des Leistungsleiters 3 gesehen vor der Messstelle 9 vom Leistungsleiter 3 weggeführt werden. Die Wegführung ist dabei insbesondere derart, dass das Ende des Hilfsleiters 8, welches Teil der Messstelle 9 ist, ein freies Ende 11 bildet, welches bezüglich des Leistungsleiters 3 beziehungsweise der Leiteranordnung 1 im Rahmen dessen Bewegbarkeit frei platzierbar ist. Hierdurch kann die Messstelle 9 anwendungsspezifisch angeordnet werden.
In einer ersten Variante der ersten Ausführungsform stehen das zweite Temperaturerfassungselement 8 bzw. der Hilfsleiter im Bereich der Messstelle 9 direkt mit dem Leistungsleiter 3 in Verbindung. In dieser Variante wird, wie oben erläutert, beispielsweise eine Litze vom Leistungsleiter 3 weggeführt.
Alternativ können in einer zweiten Variante das zweite Temperaturerfassungselement 8 bzw. der Leistungsleiter 3 indirekt über ein elektrisch leitendes Überbrückungsstück 12 zwischen der Messstelle 9 und dem Leistungsleiter 3 mit dem Leistungsleiter 3 in Verbindung stehen. Je nach Länge dieses Überbrückungsstückes 12 kann die Messstelle 9 vorteilhafter zum Leistungsleiter 3 platziert werden.
Die erste Ausführungsform gemäss der Figur 1 ist also dadurch gekennzeichnet, dass nur ein einziger Messleiter 8 vorgesehen ist und der andere Messleiter 7 durch den Leistungsleiter 3 direkt bereitgestellt wird.
Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausfuhrungsform bei welcher der erste Messleiter 7 und der zweite Messleiter 8 zusätzlich zum Leistungsleiter 3 in der Leiteranordnung 1 angeordnet sind. Die zweite Ausführungsform ist also dadurch gekennzeichnet, dass zwei Messleiter 7,
8 und der Leistungsleiter 3 separat voneinander in der Leiteranordnung 1 angeordnet sind.
Der erste Messleiter 7 ist vom zweiten Messleiter 8 abgesehen vom Bereich der Messstelle
9 elektrisch isoliert angeordnet. Darüber hinaus stehen die beiden Messleiter 8 ebenfalls in elektrischer Isolierung zum Leistungsleiter 3. Bei der Messstelle 9 sind die beiden Messleiter 7, 8 über eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung elektrisch leitend miteinander in Verbindung.
Bei beiden Ausführungsformen gemäss den Figuren 1 und 2 liegt die Messstelle 9 vorzugsweise im Bereich des vorderen Endes 4 des Leistungsleiters 3. Weiter ist in beiden Ausführungsformen zwischen der Messstelle 9 und dem hinteren Ende 5 eine Messschnittstelle 13 angeordnet, über welche die Thermospannung U abgreifbar ist. Die Messschnittstelle 13 kann verschiedenartig ausgebildet sein. Beispielsweise ist es denkbar die jeweiligen Enden der beiden Messleiter 7, 8 oder Litzen aus der Isolation 10 herauszuführen, sodass die Spannung an diesen herausgeführten Abschnitten abgreifbar ist. Alternativ ist es auch denkbar, dass eine Messspitze die Isolation durchdringt und so einen elektrischen Kontakt mit dem jeweiligen Messleiter 7, 8 herstellt.
In der gezeigten Ausführungsform der Figuren 1 und 2 ist im Bereich des vorderen Endes der Leiteranordnung 1 ein Steckverbinder 14 mit einem Steckverbindergehäuse 15 und einem Kontaktelement 16 angeordnet. Das Kontaktelement 16 kann als Buchseseite oder als Stiftseite ausgebildet sein. Das vordere Ende 4 des Leistungsleiters 3 steht mit dem Kontaktelement 16 elektrisch leitend in Verbindung. Die Messstelle 9 steht mit dem Steckverbinder gehäuse 15 und/oder mit dem Kontaktelement 16 im thermischen und/oder elektrischen Kontakt. Über den Steckverbinder 14 kann die Leiteranordnung mit einem Elektrobauteil 2 verbunden werden. Das Kontaktelement 16, welches im Steckverbindergehäuse 15 angeordnet ist, kann als Stift oder Buchse ausgebildet sein.
Die Messstelle 9 zur Erfassung der Temperatur kann innerhalb oder ausserhalb des Steckverbindergehäuses 15 angeordnet sein. Alternativ kann die Messstelle 9 auch in der Wandung des Steckverbindergehäuses 15 liegen. Vorteilhaft ist es, wenn die Messstelle 9 innerhalb eines Systems immer am gleichen Ort angeordnet ist, so dass einfach vergleichbare Thermospannungen erreicht werden.
In der Figur 3 wird eine schematische Darstellung einer möglichen Anwendung der Leiteranordnung 1 dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es handelt sich dabei um eine vereinfachte Schaltung zwischen der Leiteranordnung 1 und einem Steckverbinder 14. Die Leiteranordnung 1 steht dabei mit dem Steckverbinder 14 elektrisch leitend in Kontakt. In der Schaltung wird dabei der Strom I im Leistungsleiter 3 gemessen und weiter wird die Thermospannung U zwischen Leistungsleiter 3 und dem zweiten Messleiter 8 gemessen. Die Leiteranordnung 1 kann gemäss einer der oben beschriebenen Ausführungen ausgebildet sein. In der Figur 4 wird schematisch eine Anschlussdosenschaltung für ein Photovoltaikmodul gezeigt. Wie oben erläutert kann die Leiteranordnung auch bei anderen elektrischen Bauteilen oder Bauteilgruppen eingesetzt werden. Die Anschlussdose 19 umfasst elektrische Leiterelemente 17 und optionale elektrisches Freilaufelemente 18. Hier sind drei Freilaufelemente 18 angeordnet. Die Freilaufelemente 18 können beispielsweise eine Freilaufdiode oder ein Cool Bypass Switch sein, so wie diese aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die Freilaufelemente 17 stehen dabei mit einem Photovoltaikmodul 23 beziehungsweise mit dessen Solarzellen 24 elektrisch leitend in Verbindung.
Die Anschlussdose 19 umfasst zwei Schnittstellen 20, 27. Mindestens eine der beiden Schnittstellen 20, 27 ist dabei mit einer Leiteranordnung 1 gemäss der obigen Beschreibung versehen. In der gezeigten Ausführungsform umfasst nur die Rechte der beiden Schnittstellen 20 die Leiteranordnung 1. Die Leiteranordnung 1 ist dabei als Bindeelement zwischen den elektrischen Leiterelementen 17 der Anschlussdose 19 und dem Steckverbinder 14, an dem sich ein externes elektrisches Element, hier ein Kabel 26, zur Wegführung der Energie anschliesst, angeordnet. Das externe elektrische Element könnte auch eine weitere Anschlussdose sein.
Auf der linken Seite im Bereich der Schnittstelle 27 ist ein hier ein Leistungsleiter 28 angeordnet, welcher mit den elektrischen Leiterelemente 17 der Anschlussdose 19 in elektrischer Verbindung steht. Der Leistungsleiter 28 weist hier ebenfalls ein Steckverbinder 14 auf.
Es können auch beide Schnittstellen 20, 27 mit je einer Leiteranordnung 1 vorgesehen werden, wobei dann die Anschlussdose 19 mit zwei Messstellen zur Messung der Temperatur ausgerüstet sind. In der alternativen Ausführungsform können also beide Schnittstellen 20, 27 mit der erfindungsgemässen Leiteranordnung versehen sein.
In einer ersten Variante ist die Leiteranordnung 1 ein aus der Anschlussdose herausgeführtes Kabel, welches an dessen Ende mit dem Steckverbinder 14 versehen ist. Der Steckverbinder kann gemäss der Figur 3 ausgebildet sein. Der Steckverbinder umfasst ein Steckverbindergehäuse 20 und mindestens ein elektrisches Kontaktelement 16, welches mit dem Leistungsleiter 3 elektrisch leitend in Kontakt sind. Die Messstelle 9 liegt dabei im Bereich des Steckverbinders 14 oder des Kontaktelementes 16. Das heisst bezüglich der Leiteranordnung 1, dass sowohl der Leistungsleiter 3 als auch der Messleiter 8 oder die Messleiter 7,8 aus der Anschlussdose zum Steckverbinder geführt werden. An diesen Steckverbinder 14, insbesondere an das Kontaktelement 16, lässt sich dann ein externes elektrisches Element, wie ein Kupferkabel 26 oder eine weitere Anschlussdose, anschliessen.
In einer zweiten Variante bildet der Steckverbinder 14 bildet vorzugsweise einen integralen Bestandteil des Gehäuses der Anschlussdose. In diesem Fall kann gesagt werden, dass die Schnittstelle ein an der Anschlussdose integral angeformtes Steckgesicht bildet. Die Leiteranordnung 1 mündet dabei im Bereich des Steckgesichtes, welches ebenfalls ein Kontaktelement 16 umfasst, zu welchen der Leistungsleiter 3 elektrisch leitend verbunden werden kann. Hierdurch kann der Steckverbinder 14, insbesondere über das Kontaktelement 16 mit dem externen Leiter 26, welches typischerweise ein Kabel mit einem Steckverbinder 14 ist, direkt kontaktiert werden. Die Messstelle 9 liegt dabei ebenfalls in Bereich des Steckverbinders 14.
Die Messschnittstelle 13, an welcher die Thermospannung abgeriffen werden kann, ist bei beiden Varianten vorzugsweise im Innenraum der Anschlussdose 19. Vorzugsweise ist ein Messelement im Inneren der Anschlussdose angeordnet, welches dann die gemessene Spannung auswerten oder weiterverarbeiten kann.
Des Weiteren kann die Anschlussdose 19 eine Sensoreinheit 21 mit mindestens einem Temperatursensor, der zur Messung der Temperatur der Freilaufelemente 18 vorgesehen ist und zur Bereitstellung von entsprechenden Temperaturdaten konfiguriert ist. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit als ein im Bereich des Freilaufelementes 18 liegendes Bauteil angeordnet. Alternativ ist es auch möglich, die Diode 18 selbst als Temperatur- Sensoreinheit zu verwenden. Zudem kann ein Kommunikationselement 22 im Inneren der Anschlussdose 19 angeordnet sein. Das Kommunikationselement 22 ist zur Weitergabe der gemessenen Temperaturdaten der Sensoreinheit 21 bzw. der gemessenen Thermospannung an der Messstelle 9 an entfernte Auswerteeinheiten konfiguriert. Die gemessen Temperaturdaten Besonders bevorzugt umfasst das Kommunikationselement 22 die besagte Messeinheit 13 für die Spannung U. Die Messeinheit 13 kann aber auch extern zum Kommunikationselement 22 sein und mit dieser mit geeigneten Kommunikationskanälen in Verbindung stehen.
Besonders bevorzugt können die von der Sensoreinheit gemessenen Temperaturdaten und die vom besagten Temperaturerfassungselement 6 bereitgestellte Thermospannung für die Erkennung eines Fehlerzustandes kombinierbar sein.
In den Figuren 5a bis 5h werden verschiedene mögliche Konfigurationen eines Querschnittes der Leiteranordnung 1 gezeigt. Selbstverständlich sind auch weitere Konfigurationen möglich.
In der Figur 5a erstreckt sich der zweite Messleiter parallel oder schraubenlinienförmig um den Leistungsleiter 3. Der zweite Messleiter 8 ist dabei elektrische isoliert vom Leistungsleiter 3 angeordnet. Des Weiteren werden der zweite Messleiter 8 und der Leistungsleiter 3 durch eine Isolation 10 vollständig umgeben. Hier wird die erste Ausführung der Leiteranordnung 1 gezeigt. In einer zweiten Ausführung würde das erste Thermoleiterelement 7, welches nicht durch den Leistungsleiter 3 bereitgestellt werden wird, ebenfalls in der Isolation 10 in analoger Weise zum zweiten Messleiter 8 geführt. Der Leistungsleiter 3 ist hier als Vollquerschnitt ausgebildet.
In der Figur 5b wird eine weitere Konfiguration gezeigt. Im Unterschied zur Figur 5 a wird hier der Leistungsleiter 3 als Litzenleiter gezeigt und der zweite Messleiter 8 ist im Litzenpaket integriert. Gleichermassen könnte auch, wenn der Leistungsleiter 3 nicht das Temperaturerfassungselement bereitstellt, der erste Messleiter 7 im Litzenpakte untergebracht sein. Auch hier sind die einzelnen Leiter untereinander elektrisch isoliert ausgebildet und werden durch eine gemeinsame Isolation 10 aussenseitig umgeben.
Die Figur 5c zeigt eine sehr ähnliche Ausbildung wie die Figur 5b, wobei hier der Querschnitt der Leiteranordnung 1 , insbesondere des Leistungsleiters 3 grösser ist.
Die Figuren 5d bis 5f zeigen kombinierte Litzenpakete, wobei mindestens einer der Thermoleiter 7, 8 Teil eines solchen Litzenpaketes ist. In der Figur 5f wird der Thermoleiter koaxial in einem Litzenpaket geführt.
In den Figuren 5 g und 5h werden weitere Ausführungen der Leiteranordnung 1 dargestellt. Hier zusätzlich noch eine Abschirmung 25 vorhanden.
Die Figuren 5a bis 5h zeigen, dass der Leiteraufbau sehr variabel sein kann.
Die Figur 6 zeigt sodann eine Reihenschaltung einer Anschlussdosenschaltung für ein Photo voltaikmodul gemäss der Figur 4.
BEZUGSZEICHENLISTE
Leiteranordnung 20 erste Schnittstelle
Elektrobauteil 21 Sensoreinheit
Leistungsleiter 22 Kommunikationselement vorderes Ende 23 Photovoltaikmodul hinteres Ende 24 Solarzellen
Temperaturerfassungselement 25 Abschirmung
erster Messleiter 26 Kabel
zweiter Messleiter 27 zweite Schnittstelle
Messstelle 28 Leistungsleiter
Isolation U Thermospannung freies Ende I Strom
Überbrückungsstück T Temperatur
Messschnittstelle
Steckverbinder
Steckverbindergehäuse
Kontaktelement
elektrische Leiterelemente
Freilaufelement
Anschlussdose

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Elektrische Leiteranordnung ( 1 ) umfassend
mindestens ein elektrischer Leistungsleiter (3) mit einem vorderen Ende (4) und einem hinteren Ende (5), wobei der Leistungsleiter (3), insbesondere mit dem vorderen Ende (4), derart mit einem Elektrobauteil (2) elektrisch leitend in Verbindung steht, dass elektrische Energie vom Elektrobauteil (2) wegführbar bzw. zum Elektrobauteil (2) zuführbar ist, und
ein mit dem Leistungsleiter (3) in Verbindung stehendem Temperaturerfassungselement (6) mit einem ersten Messleiter (7) und einem zweiten Messleiter (8), welcher erste Messleiter (7) und welcher zweite Messleiter (8) an einer Messstelle (9) miteinander elektrisch leitend verbunden sind,
wobei das Temperaturerfassungselement (6) zur Bereitstellung von einer Spannung (U), die einer an der Messstelle (9) vorliegenden Temperatur (T) entspricht, konfiguriert ist, und
wobei der besagte Leistungsleiter (3) und das Temperaturerfassungselement (6) in der Leiteranordnung (1) integriert sind.
2. Leiteranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messleiter (7) der besagte Leistungsleiter (3) und der zweite Messleiter (8) ein Hilfsleiter ist, welcher zusätzlich zum Leistungsleiter in der Leiteranordnung (1) angeordnet ist.
3. Leiteranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messleiter (8) und der Leistungsleiter (3) aus dem gleichen Material sind, wobei der elektrische Widerstand des Messleiters (8) und der elektrische Widerstand des Leistungsleiters (3) sich während des Betriebes aufgrund von Temperatureigenschaften von den Leitern verändern, insbesondere unterschiedlich zueinander werden.
4. Leiteranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messleiter (8) und der Leistungsleiter (3) aus unterschiedlichem Material sind, derart, dass ein Thermoelement bereitstellbar ist, wobei der Leistungsleiter (3) als ersten Thermoelementleiter und der zweite Messleiter (8) als zweiter Thermoelementleiter wirken.
5. Leiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messleiter (8) vom besagten Leistungsleiter (3) abgesehen vom Bereich der Messstelle (9) elektrisch isoliert ist;
und/oder
dass bei der Messstelle (9) der Leistungsleiter (3) und der Messleiter (8) über eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen.
6. Leiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsleiter (8) in Laufrichtung des Leistungsleiters (3) vor der Messstelle (9) gesehen weggeführt wird, derart, dass das Ende des Hilfsleiter (8), welches Teil der Messstelle (9) ist, ein freies Ende (11) bildet, welches im Wesentlichen frei platzierbar ist.
7. Leiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messleiter bzw. der Hilfsleiter (8) direkt mit dem Leistungsleiter (3) in Verbindung steht oder, dass der Messleiter bzw. der Hilfsleiter (8) indirekt über ein elektrisch leitendes Überbrückungsstück (12) zwischen Messstelle (9) und Leistungsleiter (3) mit dem Leistungsleiter (3) in Verbindung steht.
8. Leiteranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messleiter (7) und der zweite Messleiter (8) zusätzlich zum Leistungsleiter (3) in der Leiteranordnung (1) angeordnet sind.
9. Leiteranordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Messleiter (7) und der zweite Messleiter (8) aus dem gleichen Material sind, wobei der elektrische Widerstand des ersten Messleiters (7) und der elektrische Widerstand des zweiten Messleiters (8) sich während des Betriebes aufgrund von Temperatureigenschaften von den Leitern verändern, insbesondere unterschiedlich zueinander werden; oder
oder dass der erste Messleiter (7) und der zweite Messleiter (8) aus unterschiedlichem Material sind, derart, dass ein Thermoelement bereitstellbar ist, wobei der erste Messleiter (7) als ersten Thermoelementleiter und der zweite Messleiter (8) als zweiter Thermoelementleiter wirken.
10. Leiteranordnung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messleiter (7) vom zweiten Messleiter (8) abgesehen vom Bereich der Messstelle (9) elektrisch isoliert ist, und dass die beiden Messleiter (7, 8) vom Leistungsleiter (3) elektrisch isoliert sind; und/oder
dass bei der Messstelle (9) die beiden Messleiter (7, 8) über eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen.
11. Leiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens einer der Messleiter (7, 8) koaxial zum Leistungsleiter (3) geführt wird; und/oder
dass sich mindestens einer der Messleiter (7, 8) sich schraubenlinienförmig um den Leistungsleiter (3) herum wickelt; und/oder
dass mindestens einer der Messleiter (7, 8) sich parallel zum Leistungsleiter (3) erstreckt; und/oder
dass mindestens einer der Messleiter (7, 8) mit dem Leistungsleiter (3) verdrillt oder verflochten ist; und/oder
dass eine Abschirmung die Messleiter (7, 8) und/oder den Leistungsleiter (3) umgibt; und/oder
dass eine Isolation die Messleiter (7, 8) und/oder den Leistungsleiter (3) umgibt.
12. Leiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle (9) im Bereich des vorderen Endes (4) des Leistungsleiters (3) liegt, oder dass die Messstelle (9) zwischen den beiden Enden des Leistungsleiters (3) liegt.
13. Leiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Leistungsleiters (3) um einen Faktor im Bereich von 1 bis 1300, insbesondere 48 bis 130, grösser ist als der Querschnitt der Messleiter und/oder dass der Querschnitt des Leistungsleiters (3) im Bereich von 0.75 mmA2 bis 10 mmA2 ist.
14. Leiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Messstelle (9) und dem hinteren Ende (5) die beiden Messleiter (7, 8) je eine Messschnittstelle (13) umfassen, über welche die Spannung bzw. Thermospannung (U) abgreifbar ist.
15. Anordnung umfassend einen Steckverbinder (14) mit einem Steckverbindergehäuse (15) sowie mindestens einem elektrischen Kontaktelement (16) und eine Leiteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vordere Ende (4) des Leistungsleiters (3) mit dem Kontaktelement (16) elektrisch leitend in Verbindung steht, und wobei die Messstelle (9) mit dem Steckverbindergehäuse (15) in thermischen Kontakt steht oder am Steckverbindergehäuse anliegt und/oder dem Kontaktelement (16) in thermischen und/oder elektrischem Kontakt steht.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle (9) innerhalb oder ausserhalb des Steckverbindergehäuses (15) oder in der Wandung des Steckverbinder gehäuses (15) liegt.
17. Anschlussdosenanordnung, insbesondere für ein Photovoltaikmodul, umfassend eine Anschlussdose (19),
mindestens eine Leiteranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mindestens ein elektrisches Leiterelement (17), und
mindestens eine Schnittstelle (20, 27), an welche ein externes elektrische Element, wie ein Leiter (26) oder eine weitere Anschlussdose, anschliessbar ist,
wobei die elektrischen Leiterelemente (17) mit einer Solarpaneele (2) zur Wegführung von elektrischer Energie elektrisch leitend in Verbindung bringbar sind, und wobei die mindestens eine Leiteranordnung (1), insbesondere mit dem Leistungsleiter (3), mit dem mindestens einen elektrischen Leiterelement (17) elektrisch leitend in Verbindung steht und in die Schnittstelle (20, 27) mündet, in welcher der Leistungsleiter (3) mit dem externen elektrisch Element elektrisch leitend verbindbar ist.
18. Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schnittstelle (20, 27) ein entfernt von der Anschlussdose angeordneter und mit der Leiteranordnung (1) in Verbindung stehender Steckverbinder (14) mit einem Steckverbindergehäuse (15) sowie mit mindestens einem elektrischen Kontaktelement (16) ist, wobei das vordere Ende (4) des Leistungsleiters (3) mit dem Kontaktelement (16) elektrisch leitend in Verbindung steht, und wobei die Messstelle (9) vorzugsweise im Bereich des Steckverbindergehäuses angeordnet ist;
und/oder
dass die Schnittstelle (20, 27) ein an der Anschlussdose integral angeformtes Steckgesicht mit mindestens einem elektrischen Kontaktelement (16) ist, wobei die Leiteranordnung (1) im Innern der Anschlussdose zum Steckgesicht geführt wird, wobei das vordere Ende (4) des Leistungsleiters (3) mit dem Kontaktelement (16) elektrisch leitend in Verbindung steht, und wobei die Messstelle (9) vorzugsweise im Bereich des Steckgesichts liegt.
19. Anschlussdosenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Messschnittstelle (13) im Inneren der Anschlussdose liegt; und/oder dass im Inneren der Anschlussdose (19) eine Sensoreinheit (21) mit mindestens einem Temperatursensor, der zur Messung der Temperatur des mindestens einen Freilaufelementes (18) und zur Bereitstellung von entsprechenden Temperaturdaten konfiguriert ist, und einem Kommunikationselement (22), das zur Weitergabe der gemessenen Temperaturdaten an entfernte Auswerteeinheiten konfiguriert ist, angeordnet sind.
20. Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die der Sensoreinheit (21) gemessenen Temperaturdaten und die vom besagten Thermoelement (6) bereitgestellte Thermospannung für die Erkennung eines Fehlerzustandes kombinierbar sind.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0867890A1 (de) * 1997-03-26 1998-09-30 Nefit Fasto B.V. Elektrisches Kabel und Verwendung eines derartigen Kabels

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0867890A1 (de) * 1997-03-26 1998-09-30 Nefit Fasto B.V. Elektrisches Kabel und Verwendung eines derartigen Kabels

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3933369A1 (de) * 2020-07-03 2022-01-05 Lapp Engineering AG Kabel

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