WO2019206990A1 - Anordnung und verfahren zur messung von wechselströmen mit einer luftspule - Google Patents

Anordnung und verfahren zur messung von wechselströmen mit einer luftspule Download PDF

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WO2019206990A1
WO2019206990A1 PCT/EP2019/060503 EP2019060503W WO2019206990A1 WO 2019206990 A1 WO2019206990 A1 WO 2019206990A1 EP 2019060503 W EP2019060503 W EP 2019060503W WO 2019206990 A1 WO2019206990 A1 WO 2019206990A1
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transmission device
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Bernd Wittig
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Elpro Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/181—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using coils without a magnetic core, e.g. Rogowski coils
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/02—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/08—Circuits for altering the measuring range
    • G01R15/09—Autoranging circuits

Definitions

  • the invention relates to a measuring arrangement for measuring time-varying electrical currents (hereinafter alternating currents) with an air coil, a transmission device, wherein the transmission device has a processor and the transmission device is adapted to receive a measurement signal of the air coil.
  • the invention further relates to a method of measuring alternating currents in a conductor, comprising the steps of generating an input voltage in an air coil disposed around the conductor and generating an output signal e.g. in the form of an impressed current at the output of a transmission device.
  • Various methods are used in industry and the household to measure currents of AC-carrying conductors.
  • Arrangements with an air coil e.g. a Rogowski coil that achieves high accuracy in a wide dynamic range. They are manufactured in many different sizes, so that a wide range of applications is possible, from measurements directly on components on printed circuit boards to measurements on busbars or machine parts (bearing currents).
  • the voltages induced in the air-core coil, especially at low currents of the conductor through which the AC flows are so small that they have to be subsequently converted and processed.
  • the measuring arrangement can usually be calibrated by a trimming device, usually by a potentiometer, which can be reached from outside the measuring arrangement.
  • the document DE 10 2010 012 834 A1 describes a measuring arrangement for measuring alternating currents of a conductor through which current flows.
  • the measuring arrangement can be connected to an air coil, in particular a Rogowski coil.
  • the measuring arrangement has an integrator circuit for generating a detected alternating current proportional voltage signal and a voltage / current converter for generating an output current.
  • the output current is proportional to the voltage signal generated by the integrator circuit.
  • This measuring arrangement has disadvantages.
  • the entire processing is consistently analog (temperature dependence, offset, aging). Due to the selected output currents in the ampere range, a high power loss occurs in the overall process.
  • the measuring arrangement is to be calibrated to the rated current by means of a usually manually adjustable trimming device (vibration sensitivity).
  • the measuring arrangement according to the invention for measuring alternating currents has an air coil and a transmission device.
  • the transmission device is designed such that it receives a voltage signal of the air coil.
  • the transmission device has a processor.
  • the transmission means is adapted to generate a signal conditioned by the processor, the transmission means being further adapted to produce an output signal, the output signal being an impressed current.
  • the current flow through the conductor to be measured induces in the air coil a voltage which is proportional to the rate of change of the current. In the context of this writing is called proportional in phase and amplitude proportional. This induced voltage is so low (a few pV up to a few hundred mV) that it usually has to be boosted.
  • the output measured value is usually given with reference to the rated current and the rated frequency, eg 100 mV per 1000 A at 50 Hz.
  • the processing is carried out according to the invention digitally by a built-in the transmission device programmable processor, as well as the calibration to different currents to be measured.
  • any small current of the current-carrying conductor to be measured can be normalized.
  • the very low induced voltage is amplified and converted directly at the site of induction.
  • the interference immunity to the prior art is significantly increased.
  • there is no opening for calibration to different rated currents which increases the degree of protection of the measuring arrangement according to the invention.
  • the calibration is essentially independent of the length of the air coil, which allows optimization or minimization of the coil diameter, based on the current-carrying conductor and a resulting reduction in the position error.
  • digital signal processing is particularly stable in terms of aging, temperature dependence, offset drift and vibration.
  • the measuring arrangement according to the invention can advantageously have different measuring devices.
  • the transmission device according to the invention is also suitable to be connected to a shunt, a transformer voltage converter or a Hall converter.
  • the term air coil is therefore used in the context of this patent as a synonym for these measuring devices.
  • the air coil has high linearity in a wide dynamic range and thus achieves high accuracy.
  • the air coil may be a closed coil or have an opening mechanism to install the air coil later to a current-carrying conductor.
  • the transmission device has a filter device which is suitable for changing the measurement signal of the coil. In particular, the filter device minimizes interference and noise.
  • the transmission device has a device for adjusting the signal level which is suitable for changing the voltage signal of the air-core coil.
  • the device for optimum adjustment of the signal level between the air coil and the processor is arranged.
  • the transmission device has a control of the device for adjusting the signal level. The control is carried out by the processor.
  • the filter device is arranged between the air-core coil and the processor. In this way it is prevented that noise or interferences adulterate the measured current intensity of the conductor through which current flows.
  • the transmission device has a device for generating a digitally processable signal from the recorded voltage signal, which is suitable for generating a digitally processable signal from the recorded voltage signal.
  • a digitally processed signal may e.g. into a programmable logic controller (PLC), where the digitally-processed signal is available to the user for other applications, e.g. for power or / and energy measurement.
  • PLC programmable logic controller
  • the device for generating a digitally processable signal from the voltage signal between the air coil and Processor arranged and / or the device for generating a digitally processable signal from the voltage signal is part of the processor itself.
  • the transmission device has a memory in which the characteristic values relating to the properties of the coil can be stored.
  • the memory is part of the processor.
  • the transmission device has a device for generating an output signal which is suitable for generating an impressed output current from an intermediate value of the transmission device.
  • the output current may e.g. be directed to a measuring device, where it is available to the user for further use.
  • the device for generating an output signal is suitable for generating an impressed current.
  • an output signal may comprise a digital signal, an electrical signal and also a stream e.g. be an impressed current.
  • the device for generating an output signal is arranged behind the output of the processor.
  • the drive signal is a binary, modulated or analog signal.
  • a return to the processor is mounted behind the output of the device for generating an output signal.
  • the feedback returns the value of the output signal to the processor.
  • the processor is suitable for regulating the output signal on the basis of the value of the output signal fed back by the feedback to the processor.
  • the feedback to the processor detects the output signal and adjusts the binary, modulated or analog signal output by the processor. By the feedback of the output signal generated by the device for generating an output signal is checked whether the output signal corresponds to the internally calculated instantaneous value and adjusted if necessary.
  • the output signal is a Ausgansstrom.
  • the output signal is susceptible to interference with an electric field with 5 kV / m and / or a magnetic field with 200 mT in the immediate vicinity.
  • Not susceptible to interference in the sense of this patent specification means that the output signal remains substantially unchanged when an electric field of 5 kV / m and / or a magnetic field of 200 mT in the immediate vicinity to a transfer means and the measuring device connecting a transmission means such as a cable acts ,
  • the transmission device is suitable for outputting an output signal as an impressed current.
  • the output signal is sent to the measuring device, which processes the output signal.
  • An impressed current is immune to interference from electrical and magnetic fields. Even with electric fields of 5 kV / m and / or magnetic fields of 200 mT in the immediate vicinity of a cable connecting the transmission device and the measuring device, the output signal in the form of an impressed current is changed only slightly so that measurement information can be used without restriction. Unlike a low power voltage, an impressed current is not significantly disturbed even by large magnetic or electric fields. In contrast, an output signal in the form of a voltage can be subjected to massive changes in comparable fields.
  • the measuring device is arranged at a distance from the transmission device. This has the advantage that, in particular in the presence of large currents and / or voltages or electrical and / or magnetic fields in the vicinity of the air coil, the evaluation unit in the measuring device remains marginally influenced by the fields present in the vicinity of the air coil.
  • the transmission device is connected via a current-conducting cable with the measuring device.
  • the cable can be made flexibly flexible, so that it can be laid during installation in a simple manner.
  • the cable length is in this case to be chosen so large that the measuring device can be arranged with such a large distance from the transmission device that the present in the vicinity of the air coil electrical and / or magnetic field strengths are already significantly attenuated at the position of the measuring device.
  • a cable length or a distance between the measuring device and transmission device of at least 10 cm, preferably at least 20 cm and particularly preferably at least 50 cm is provided.
  • the transmission device is arranged at a small distance from the air-core coil.
  • the distance between the transmission device and the air coil or the length of a conductor arranged between the air coil and the transmission device is less than 10 cm, preferably less than 5 cm and particularly preferably less than 1 cm.
  • the air coil is connected directly to the transmission device without any additional conductor arranged between the air coil and the transmission device.
  • the transmission device is then connected directly to the air coil.
  • the air-core coil has a closure mechanism. This has the advantage that the measuring arrangement according to the invention for measuring currents and voltages can also be used retroactively in already installed and in operation electrical installations, without having to solve already existing conductor connections again.
  • the inventive method for measuring alternating currents in a current-carrying conductor has two steps.
  • an input voltage is generated in an air coil arranged around the current-carrying conductor.
  • the current-carrying conductor to be measured induces in the air-core coil a voltage which is proportional to the rate of change of the current.
  • This induced voltage is usually so low (several pV up to a few hundred mV) that it must be amplified.
  • the output measured value is usually given with reference to the nominal current and the nominal frequency, e.g. 100 mV per 1000 A at 50Hz.
  • the input voltage is detected at the input of a transmission device.
  • the amplification is performed digitally by a programmable processor built into the transmission device, as is the calibration to different nominal currents.
  • a programmable processor built into the transmission device, as is the calibration to different nominal currents.
  • the very low induced voltage is amplified and converted directly at the site of induction.
  • an impressed output current is generated at the output of a transmission device.
  • the input voltage is converted into a digitally processed signal.
  • a digitally processed signal may e.g. into a programmable logic controller (PLC), where the digitally-processed signal is available to the user for other applications, e.g. for power or / and energy measurement.
  • PLC programmable logic controller
  • the digitally processed signal comprises a digital value and / or a frequency value.
  • unwanted signal components of the input voltage are attenuated or suppressed before the conversion of the input voltage into a digitally processed signal.
  • the filter device minimizes interference and noise. In this way it is prevented that noise or interferences adulterate the measured current intensity of the conductor through which current flows.
  • the level of the input voltage is adjusted.
  • the amplitude of the input voltage generated by the air coil is modified by the signal level adjustment device to proportionally vary the input voltage produced by the air coil.
  • the adjustment of the level of the input voltage is controlled by the processor.
  • the characteristic values related to the properties of the coil are read from a memory.
  • the digitally processable signal is converted into a conditioned signal and / or output signal.
  • the characteristic values read out from the memory are used to convert the digitally processable signal into a processed signal and / or output signal.
  • the drive signal is a binary, modulated or analog signal.
  • the drive signal controls a device for generating an output signal.
  • the value of the output current is fed back to a processor.
  • the recirculated output current is measured. If necessary, the binary, modulated or analogue control signal is adjusted based on the measurement result.
  • a störunan In a further embodiment of the invention, a störunan lies signal to an electric field with 5 kV / m and / or a magnetic field with 200 mT in the immediate vicinity is output at the output of the transmission device.
  • an output signal is output as an impressed current from the transmission device.
  • the output signal is sent to the measuring device, which processes the output signal.
  • the Ausganssignal is passed from the transmission device to a distance from the transmission device arranged measuring device.
  • the output signal from the transmission device via a current-conducting cable is sent to the measuring device.
  • the cable can be made flexibly flexible, so that it can be laid during installation in a simple manner.
  • the cable length is to be chosen so large that the Measuring device can be arranged with such a large distance from the transmission device, that the present in the vicinity of the air coil electric and / or magnetic field strengths at the position of the measuring device are already significantly attenuated.
  • a cable length or a distance between the measuring device and transmission device of at least 10 cm, preferably at least 20 cm and particularly preferably at least 50 cm is provided.
  • the measurement signal generated by the air-core coil is fed directly into the transmission device.
  • the distance between the transmission device and the air coil or the length of a conductor arranged between the air coil and the transmission device is less than 10 cm, preferably less than 5 cm and particularly preferably less than 1 cm.
  • the air coil is connected directly to the transmission device without any additional conductor arranged between the air coil and the transmission device. The transmission device is then connected directly to the air coil.
  • FIG. 1 Measuring arrangement according to the invention for measuring alternating currents
  • FIG. 2 Measuring arrangement according to the invention for measuring alternating currents
  • Filter device device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal separate from the processor
  • Fig. 3 inventive measuring arrangement for the measurement of alternating currents
  • Filter device device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal as part of the processor
  • Fig. 4 inventive measuring arrangement for the measurement of alternating currents
  • Filter device device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal as part of the processor, with memory 5 shows a measuring arrangement according to the invention for measuring alternating currents with a filter device, memory integrated in the processor and feedback.
  • Fig. 6 inventive measuring arrangement for measuring alternating currents
  • FIG. 7 shows a measuring arrangement according to the invention for measuring alternating currents with filter device and device controlled by the processor for adjusting the signal level
  • the measuring arrangement 1 shows the measuring arrangement according to the invention for measuring alternating currents 1 of a conductor 10 through which current flows.
  • the measuring arrangement 1 has an air coil 2 and a transmission device 3.
  • the transmission device 3 is designed such that it can receive a measurement signal of the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a processor 4.
  • the transmission device 3 is suitable for generating a signal processed by the processor 4.
  • the transmission device 3 has a device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6.
  • the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6 is part of the processor 4.
  • the transmission device 3 has a device for generating an output signal 8.
  • the output current is usually given in relation to the current in the current-carrying conductor 10 and is proportional to this, e.g. 100 mA at 1000 A measured current.
  • the inventive method for measuring alternating currents in a current-carrying conductor 10 has two process steps.
  • an input voltage is generated in an air coil 2 arranged around the current-carrying conductor 10.
  • an impressed output current is generated at the output of a transmission device 3.
  • the input voltage is converted into a digitally processable signal that includes a digital value and / or a frequency value.
  • the embossed output current can then over a cable connection of 25 cm, for example a Meter supplied and stored there, used for power and / or energy measurement.
  • a measuring arrangement 1 according to the invention for measuring alternating currents with filter device 5 is shown in FIG. 2.
  • the measuring arrangement 1 has an air coil 2 and a transmission device 3.
  • the transmission device 3 is connected directly to the air coil and designed such that it can receive a measurement signal of the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a processor 4.
  • the transmission device 3 is suitable for generating a signal processed by the processor 4.
  • the transmission device 3 has a device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6.
  • a filter device 5 is arranged before the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6, a filter device 5 is arranged. In particular, the filter device 5 minimizes interference and noise. In this way it is prevented that noise or interfering radiation falsify the measured current intensity of the conductor 10 through which current flows.
  • the transmission device 3 has a device for generating an output signal 8.
  • the output current is usually given in relation to the current in the current-carrying conductor 10 and is proportional to this,
  • the inventive method for measuring alternating currents in a current-carrying conductor 10 has two process steps.
  • an input voltage is generated in an air coil 2 arranged around the current-carrying conductor 10 and fed into the transmission device connected directly to the air coil.
  • an impressed output current is generated at the output of a transmission device 3.
  • the filter device 5 unwanted signal components of the input voltage, such as noise and noise voltages, attenuated or suppressed.
  • the input voltage is converted into a digitally processable signal, the one digital value and / or a frequency value.
  • the impressed current is then conducted via a 2 m long cable to a measuring device.
  • the measuring arrangement 1 has an air coil 2 and a transmission device 3 connected to the air coil via a short cable of 5 cm.
  • the transmission device 3 is designed such that it can receive a measurement signal of the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a processor 4.
  • the transmission device 3 is suitable for generating a signal processed by the processor 4.
  • the transmission device 3 has a device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6.
  • the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6 is part of the processor 4. Before the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6, a filter device 5 is arranged.
  • the filter device 5 minimizes interference and noise. In this way it is prevented that noise or interfering radiation falsify the measured current intensity of the conductor 10 through which current flows.
  • the transmission device 3 has a device for generating an output signal 8. The output current is usually given in relation to the current in the current-carrying conductor 10 and is proportional to this.
  • the inventive method for measuring alternating currents in a current-carrying conductor 10 has two process steps.
  • an input voltage is generated in an air coil 2 arranged around the current-carrying conductor 10.
  • an impressed output current is generated at the output of a transmission device 3.
  • the filter device 5 unwanted signal components of the input voltage, such as noise and interference, attenuated or suppressed.
  • the input voltage is converted into a digitally processable signal that includes a digital value and / or a frequency value.
  • the output signal is then supplied to a remote measuring device, for example.
  • FIG. 4 shows a measuring arrangement 1 according to the invention for measuring alternating currents with filter device 5 and memory 7 integrated into processor 4.
  • Measuring arrangement 1 has an air coil 2 and a transmission device 3.
  • the transmission device 3 is designed such that it can receive a measurement signal of the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a processor 4.
  • the transmission device 3 is suitable for generating a signal processed by the processor 4.
  • the transmission device 3 has a device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6.
  • the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6 is part of the processor 4.
  • the memory 7 is part of the processor 4. In the memory 7, the characteristics of the air coil 2 and the transmission device 3 are stored.
  • a measured current of 32 A can correspond to an output signal of 100 mA, which is output by the device for generating an output signal 8.
  • a filter device 5 is arranged before the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6.
  • interference filtering and noise are minimized by the filter device 5.
  • the level of the voltage peaks can be determined, eg by software. In this way it is prevented that noise or interfering radiation falsify the measured current strengths of the current-carrying conductor 10.
  • the transmission device 3 has a device for generating an output signal 8.
  • the output signal is an impressed current.
  • the inventive method for measuring alternating currents in a current-carrying conductor 10 has two process steps. In the first method step, an input voltage is generated in an air coil 2 arranged around the current-carrying conductor 10. In the second method step, an impressed output current is generated at the output of a transmission device 3.
  • the filter device 5 unwanted signal components of the input voltage, such as noise and interference, attenuated or suppressed.
  • characteristic values of the air-core coil 2 and the transmission device 3 are stored in the memory 7. These characteristic values are read from the memory 7 by the processor 4, used by the processor 4 for conversion into a processed signal and / or output signal and processed by the processor 4.
  • the output signal can be normalized to any measured current output by the output signal generating device 8.
  • the input voltage is converted to a digitally processable signal that includes a digital value and / or a frequency value.
  • the output signal can then be supplied to a measuring device, for example.
  • Measuring arrangement 1 has an air coil 2 and a transmission device 3.
  • the transmission device 3 is designed such that it can receive a measurement signal of the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a processor 4.
  • the transmission device 3 is suitable for generating a signal processed by the processor 4.
  • the transmission device 3 has a device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6.
  • the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6 is part of the processor 4.
  • the memory 7 is part of the processor 4. In the memory 7, for example, characteristic values of the air coil 2 and the transmission device 3 can be stored. These characteristics are taken from the memory 7 read by the processor 4, used by the processor 4 for conversion into a processed signal and / or output signal and processed by the processor 4. In this way, the output signal can be normalized to any measured current provided by the device for generating an output signal
  • the transmission device 3 Before the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6, a filter device 5 is arranged. In particular, the filter device 5 minimizes interference and noise. In this way it is prevented that noise or interfering radiation falsify the measured current strengths of the current-carrying conductor 10. Behind the processor 4, the transmission device 3 has a device for generating an output signal 8.
  • the feedback 9 returns the value of the output signal to the processor 4.
  • the returned value of the output signal is processed and adjusted by the processor 4 output binary, modulated or analog signal.
  • the output signal generated by the device for generating an output signal 8 is checked whether the output signal is proportional to the measured current in the current-carrying conductor 10 and is adjusted accordingly.
  • the inventive method for measuring alternating currents in a current-carrying conductor 10 has two process steps.
  • an input voltage is generated in an air coil 2 arranged around the current-carrying conductor 10.
  • an output current is generated at the output of a transmission device 3.
  • unwanted signal components of the input voltage such as noise and interference, attenuated or suppressed.
  • characteristic values of the air-core coil 2 and the transmission device 3 are stored in the memory 7. These characteristics are read out of the memory 7 by the processor 4, by the processor 4 for conversion into a conditioned signal and / or output signal used and processed by the processor 4. In this way, the output signal can be normalized to any measured current output by the output signal generating device 8.
  • the input voltage is converted to a digitally processed signal that includes a digital value and / or a frequency value.
  • the value of the output current is fed back to the processor 4.
  • the returned value of the output current is processed and adjusted by the processor 4 output binary, modulated or analog signal.
  • the output current generated by the device for generating an output signal 8 is checked whether the output current is proportional to the current measured in the current-carrying conductor 10 and is adjusted accordingly.
  • the output signal can then be supplied to a measuring device, for example.
  • FIG. 6 shows an inventive measuring arrangement 1 for measuring alternating currents with filter device 5 and device for adjusting the signal level 11.
  • the measuring arrangement 1 has an air coil 2 and a transmission device 3.
  • the transmission device 3 is designed such that it can receive a measurement signal of the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a processor 4.
  • the transmission device 3 is suitable for outputting a signal processed by the processor 4.
  • the transmission device 3 has a device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6.
  • a filter device 5 is arranged before the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6, a filter device 5 is arranged. In particular, the filter device 5 minimizes interference and noise. In this way it is prevented that noise or interfering radiation falsify the measured current strengths of the current-carrying conductor 10.
  • a device for adjusting the signal level 1 1 is arranged, which adjusts the level of the input voltage generated by the air coil 2.
  • the amplitude The input voltage generated by the air coil 2 is changed by the device for adjusting the signal level 1 1 such that it amplifies the input voltage usually generated by the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a device for generating an output signal 8.
  • the inventive method for measuring alternating currents in a current-carrying conductor 10 has two process steps.
  • an input voltage is generated in an air coil 2 arranged around the current-carrying conductor 10.
  • an output current is generated at the output of a transmission device 3.
  • the filter means 5 unwanted signal components of the input voltage, e.g. Noise and interference, attenuated or suppressed.
  • a device for adjusting the signal level 11 is arranged, which adjusts the level of the input voltage generated by the air coil 2.
  • the amplitude of the input voltage generated by the air coil 2 is changed by the device for adjusting the signal level 1 1 such that it amplifies the input voltage usually generated by the air coil 2.
  • the input voltage is converted into a digitally processable signal that includes a digital value and / or a frequency value.
  • the output signal can then be e.g. be supplied to a measuring device.
  • FIG. 7 shows an inventive measuring arrangement 1 for measuring alternating currents with filter device 5 and device 4 for adjusting signal level 1 1 controlled by processor 4.
  • Measuring device 1 has an air coil 2 and a transmission device 3.
  • the transmission device 3 is designed such that it can receive a measurement signal of the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a processor 4.
  • the transmission device 3 is suitable for outputting a signal processed by the processor 4.
  • the transmission device 3 has a device for generating a digitally processable signal from an analog Measurement signal 6 on.
  • a filter device 5 is arranged before the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6, a filter device 5 is arranged before the device for generating a digitally processable signal from an analog measurement signal 6, a filter device 5 is arranged. In particular, the filter device 5 minimizes interference and noise.
  • a device for adjusting the signal level 11 is arranged, which adjusts the level of the input voltage generated by the air coil 2.
  • the device for adjusting the signal level 1 1 is controlled by the control of the device for adjusting the signal level 12.
  • the amplitude of the input voltage generated by the air coil 2 is changed by the device for adjusting the signal level 11 such that it amplifies the input voltage usually generated by the air coil 2.
  • the transmission device 3 has a device for generating an output signal 8.
  • the inventive method for measuring alternating currents in a current-carrying conductor 10 has two process steps.
  • an input voltage is generated in an air coil 2 arranged around the current-carrying conductor 10.
  • an output current is generated at the output of a transmission device 3.
  • filter device 5 unwanted signal components of the input voltage, such as noise and interference, attenuated or suppressed.
  • a device for adjusting the signal level 11 is arranged, which adjusts the level of the input voltage generated by the air coil 2.
  • the device for adjusting the signal level 11 is controlled by the control of the device for adjusting the signal level 12.
  • the amplitude of the input voltage generated by the air coil 2 is changed by the device for adjusting the signal level 1 1 so that they Usually amplified by the air coil 2 input voltage amplified.
  • the input voltage is converted into a digitally processed signal which includes a digital value and / or a frequency value.
  • the output signal can then be supplied to a measuring device, for example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Messung von Wechselströmen mit einer Luftspule und einer Übertragungseinrichtung, wobei die Übertragungseinrichtung einen Prozessor aufweist und die Übertragungseinrichtung geeignet ist, ein Messsignal der Luftspule zu empfangen, und wobei die Übertragungseinrichtung (3) geeignet ist, ein durch den Prozessor (4) aufbereitetes Signal auszugeben. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem Leiter mit den Verfahrensschritten Erzeugen einer Eingangsspannung in einer um den Leiter angeordneten Luftspule und Erzeugen eines Ausgangssignals am Ausgang einer Übertragungseinrichtung, wobei die Eingangsspannung in ein digital aufbereitetes Signal umgewandelt wird.

Description

ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR MESSUNG VON WECHSELSTRÖMEN MIT EINER LUFTSPULE
Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Messung von sich zeitlich ändernden elektrischen Strömen (nachfolgendend Wechselströmen) mit einer Luftspule, einer Übertragungseinrichtung, wobei die Übertragungseinrichtung einen Prozessor aufweist und die Übertragungseinrichtung geeignet ist, ein Messsignal der Luftspule zu empfangen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem Leiter mit den Verfahrensschritten Erzeugen einer Eingangsspannung in einer um den Leiter angeordneten Luftspule und Erzeugen eines Ausgangssignals z.B. in Form eines eingeprägten Stroms am Ausgang einer Übertragungseinrichtung.
Zur Messung von Stromstärken wechselstromdurchflossener Leiter werden in Industrie und Haushalt verschiedene Verfahren eingesetzt. Bewährt haben sich Anordnungen mit einer Luftspule, z.B. einer Rogowski-Spule, die in einem großen Dynamikbereich eine hohe Genauigkeit erreicht. Sie werden in vielen verschiedenen Baugrößen hergestellt, so dass von Messungen direkt an Bauteilen auf Leiterplatten bis hin zu Messungen an Stromschienen oder Maschinenteilen (Lagerströme) ein großer Anwendungsbereich möglich ist. Allerdings sind die in der Luftspule induzierten Spannungen insbesondere bei geringen Stromstärken des wechselstromdurchflossenen Leiters so klein, dass diese nachträglich umgewandelt und bearbeitet werden müssen. Zur Messung von unterschiedlichen Nennströmen eines stromdurchflossenen Leiters ist die Messanordnung üblicherweise kalibrierbar durch eine Trimmeinrichtung, üblicherweise durch ein Potentiometer, das von außerhalb der Messanordnung erreichbar ist.
Die Schrift DE 10 2010 012 834 A1 beschreibt eine Messanordnung zur Messung von Wechselströmen eines stromdurchflossenen Leiters. Die Messanordnung ist an eine Luftspule, insbesondere eine Rogowski-Spule, anschließbar. Die Messanordnung weist eine Integratorschaltung zur Erzeugung eines zum erfassten Wechselstrom proportionalen Spannungssignals sowie einen Spannungs/Stromwandler zur Erzeugung eines Ausgangsstroms auf. Der Ausgangsstrom ist proportional zum von der Integratorschaltung erzeugten Spannungssignal.
Diese Messanordnung weist Nachteile auf. Die gesamte Verarbeitung ist durchgängig analog (Temperaturabhängigkeit, Offset, Alterung). Aufgrund der gewählten Ausgangsströme im Ampere-Bereich entsteht im Gesamtprozess eine hohe Verlustleistung. Außerdem ist die Messanordnung durch eine üblicherweise von Hand zu verstellende Trimmeinrichtung (Vibrationsempfindlichkeit) auf den Nennstrom zu kalibrieren.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messanordnung bereitzustellen, die ein digital aufbereitetes Ausgangssignal liefert und deren Kalibrierung auf verschiedene Nennstromstärken programmierbar ist.
Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Messanordnung gemäß Anspruch 1 und das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen weist eine Luftspule sowie eine Übertragungseinrichtung auf. Die Übertragungseinrichtung ist derart gestaltet, dass sie ein Spannungssignal der Luftspule aufnimmt. Die Übertragungseinrichtung weist einen Prozessor auf. Die Übertragungseinrichtung ist geeignet, ein durch den Prozessor aufbereitetes Signal zu erzeugen, wobei die Übertragungseinrichtung weiterhin geeignet ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen, wobei das Ausgangssignal ein eingeprägter Strom ist.
Der Stromfluss durch den zu messenden Leiter induziert in die Luftspule eine Spannung, die proportional zur Änderungsrate des Stromes ist. Im Rahmen dieser Schrift heißt proportional phasentreu und amplitudenproportional. Diese induzierte Spannung ist so gering (einige pV bis zu einigen hundert mV), dass sie üblicherweise verstärkt werden muss. Der ausgegebene Messwert wird üblicherweise mit Bezug auf den Nennstrom und die Nennfrequenz angegeben, z.B. 100 mV pro 1000 A bei 50Hz.
Die Verarbeitung erfolgt erfindungsgemäß digital durch einen in die Übertragungseinrichtung eingebauten programmierbaren Prozessor, ebenso die Kalibrierung auf unterschiedliche zu messende Stromstärken. Somit kann auch ein beliebiger kleiner Strom des zu messenden stromdurchflossenen Leiters normiert werden. Die sehr niedrige induzierte Spannung wird direkt am Ort der Induktion verstärkt und gewandelt. Dadurch ist die Störfestigkeit gegenüber dem Stand der Technik bedeutend vergrößert. Ebenfalls ist keine Öffnung zur Kalibrierung auf unterschiedliche Nennströme vorhanden, was die Schutzart der erfindungsgemäßen Messanordnung erhöht.
Die Kalibrierung ist im Wesentlichen unabhängig von der Länge der Luftspule, was eine Optimierung bzw. Minimierung des Spulendurchmessers, bezogen auf den stromführenden Leiter und einer daraus resultierenden Reduzierung des Positionsfehlers ermöglicht. Nicht zuletzt ist die digitale Signalverarbeitung besonders stabil in Bezug auf Alterung, Temperaturabhängigkeit, Offsetdrift und Vibration.
Die erfindungsgemäße Messanordnung kann vorteilhafterweise verschiedene Messeinrichtungen aufweisen. Die erfindungsgemäße Übertragungseinrichtung eignet sich ebenso um an einen Shunt, eine transformatorische Spannungswandler oder einen Hall-Wandler angeschlossen zu werden. Der Begriff Luftspule wird daher im Rahmen dieser Patentschrift als Synonym für diese Messeinrichtungen verwendet.
Die Luftspule hat in einem großen Dynamikbereich eine hohe Linearität und erreicht damit eine hohe Genauigkeit. Die Luftspule kann eine geschlossene Spule sein oder einen Öffnungsmechanismus aufweisen, um die Luftspule auch nachträglich um einen stromdurchflossenen Leiter zu installieren. In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist die Übertragungseinrichtung eine Filtereinrichtung auf, die geeignet ist, das Messsignal der Spule zu verändern. Insbesondere werden durch die Filtereinrichtung Störeinstrahlungen sowie das Rauschen minimiert.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Übertragungseinrichtung eine Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels auf, die geeignet ist, das Spannungssignal der Luftspule zu verändern. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung zur optimalen Anpassung des Signalpegels zwischen Luftspule und Prozessor angeordnet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Übertragungseinrichtung eine Ansteuerung der Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels auf. Die Ansteuerung erfolgt dabei durch den Prozessor.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Filtereinrichtung zwischen der Luftspule und dem Prozessor angeordnet. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauschen bzw. Störeinstrahlungen die gemessene Stromstärke des stromdurchflossenen Leiters verfälschen.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die Übertragungseinrichtung eine Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus dem aufgenommenen Spannungssignal auf, die geeignet ist, aus dem aufgenommenen Spannungssignal ein digital verarbeitbares Signal zu generieren. Ein digital aufbereitetes Signal kann z.B. in eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) geleitet werden, wo das digital aufbereitete Signal dem Benutzer für weitere Anwendungen zur Verfügung steht, z.B. zur Leistungs- oder/und Energiemessung.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus dem Spannungssignal zwischen Luftspule und Prozessor angeordnet und/oder die Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus dem Spannungssignal ist ein Teil des Prozessors selbst.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist die Übertragungseinrichtung einen Speicher auf, in dem die auf die Eigenschaften der Spule bezogenen Kennwerte speicherbar sind. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Speicher Teil des Prozessors.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Übertragungseinrichtung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals auf, die geeignet ist, aus einem Zwischenwert der Übertragungseinrichtung einen eingeprägten Ausgangsstrom zu erzeugen. Der Ausgangsstrom kann z.B. in eine Messeinrichtung geleitet werden, wo er dem Benutzer für die weitere Verwendung zur Verfügung steht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals geeignet einen eingeprägten Strom zu erzeugen. Im Sinne der Erfindung kann ein Ausgangssignal ein digitales Signal, ein elektrisches Signal und auch ein Strom z.B. ein eingeprägter Strom sein.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals hinter dem Ausgang des Prozessors angeordnet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Ansteuersignal ein binäres, moduliertes oder analoges Signal.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist hinter dem Ausgang der Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals eine Rückführung zum Prozessor angebracht. Durch die Rückführung wird der Wert des Ausgangssignals zu dem Prozessor zurückgeführt. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Prozessor geeignet, anhand des durch die Rückführung zum Prozessor zurückgeführten Wertes des Ausgangssignales das Ausgangssignal zu regeln. Durch die Rückführung zu dem Prozessor wird das Ausgangssignal erfasst und das vom Prozessor ausgegebene binäre, modulierte oder analoge Signal angepasst. Durch die Rückführung wird der von der Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals erzeugte Ausgangssignal geprüft, ob das Ausgangssignal dem intern berechneten Momentanwert entspricht und gegebenenfalls angepasst. In einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das Ausgangssignal ein Ausgansstrom.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Ausgangssignal störunanfällig gegenüber einem elektrischen Feld mit 5kV/m und/oder einem magnetischen Feld mit 200 mT in unmittelbarer Umgebung. Störunanfällig im Sinne dieser Patentschrift heißt, dass das Ausgangssignal im Wesentlichen unverändert bleibt, wenn ein elektrisches Feld mit 5kV/m und /oder ein magnetisches Feld mit 200 mT in unmittelbarer Umgebung zu einem die Übertragungseinrichtung und die Messeinrichtung verbindenden eines Übertragungsmittels wie beispielsweise einem Kabel wirkt.
In einer weiterführenden Ausbildung der Erfindung ist die Übertragungseinrichtung geeignet ein Ausgangssignal als eingeprägten Strom auszugeben. Das Ausgangssignal wird an die Messeinrichtung gesendet, die das Ausgangssignal weiterverarbeitet. Ein eingeprägter Strom ist störunanfällig gegenüber elektrischen und magnetischen Feldern. Selbst bei elektrischen Feldern mit 5 kV/m und/oder magnetischen Feldern mit 200 mT in unmittelbarer Umgebung eines die Übertragungseinrichtung und die Messeinrichtung verbindenden Kabels wird das Ausgangssignal in Form eines eingeprägten Stroms nur so geringfügig verändert, dass Messinformation uneingeschränkt genutzt werden kann. Im Gegensatz zu einer Spannung geringer Leistung wird ein eingeprägter Strom selbst durch große magnetische oder elektrische Felder nicht wesentlich gestört. Demgegenüber kann ein Ausgangssignal in Form einer Spannung bei vergleichbaren Feldern massiven Veränderungen unterworfen sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Messeinrichtung beabstandet zur Übertragungseinrichtung angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei Vorliegen von großen Strömen und/oder Spannungen bzw. elektrischen und/oder magnetischen Feldern in der Umgebung der Luftspule die Auswerteeinheit in der Messeinrichtung marginal beeinflusst von den in der Umgebung der Luftspule vorhandenen Feldern bleibt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Übertragungseinrichtung über ein stromleitendes Kabel mit der Messeinrichtung verbunden. Optional kann das Kabel flexibel biegbar ausgestaltet sein, damit es bei der Installation in einfacher Weise verlegbar ist. Die Kabellänge ist hierbei so groß zu wählen, dass die Messeinrichtung mit einem so großen Abstand zur Übertragungseinrichtung angeordnet werden kann, dass die in der Umgebung der Luftspule vorliegenden elektrischen und/oder magnetischen Feldstärken an der Position der Messeinrichtung bereits deutlich abgeschwächt sind. Hierfür wird eine Kabellänge bzw. ein Abstand zwischen Messeinrichtung und Übertragungseinrichtung von mindestens 10 cm, bevorzugt mindestens 20 cm und besonders bevorzugt mindestens 50 cm vorgesehen.
Um einen Einfluss der in der Umgebung der Luftspule vorliegenden elektrischen und/oder magnetischen Feldstärken auf das durch die Luftspule erzeugte Messsignal möglichst gering zu halten, wird die Übertragungseinrichtung in einem geringen Abstand zur Luftspule angeordnet. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen Übertragungseinrichtung und Luftspule bzw. die Länge eines zwischen Luftspule und Übertragungseinrichtung angeordneten Leiters kleiner als 10 cm bevorzugt kleiner als 5 cm und besonders bevorzugt kleiner als 1 cm. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Luftspule unmittelbar ohne jeden zusätzlichen zwischen Luftspule und Übertragungseinrichtung angeordneten Leiter mit der Übertragungseinrichtung verbunden. Die Übertragungseinrichtung ist dann direkt an der Luftspule angeschlossen. In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung verfügt die Luftspule über einen Verschlussmechanismus. Dies hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Strömen und Spannungen auch nachträglich bei bereits installierte und in Betrieb befindliche elektrische Anlagen verwendet werden kann, ohne bereits existierende Stromleiterverbindungen wieder lösen zu müssen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter weist zwei Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter angeordneten Luftspule erzeugt. Der zu messende stromdurchflossene Leiter induziert in der Luftspule eine Spannung, die proportional zur Änderungsrate des Stromes ist. Diese induzierte Spannung ist üblicherweise so gering (einige pV bis zu einigen hundert mV), dass sie verstärkt werden muss. Der ausgegebene Messwert wird üblicherweise mit Bezug auf den Nennstrom und die Nennfrequenz angegeben, z.B. 100 mV pro 1000 A bei 50Hz. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Eingangsspannung am Eingang einer Übertragungseinrichtung erfasst. Die Verstärkung erfolgt erfindungsgemäß digital durch einen in die Übertragungseinrichtung eingebauten programmierbaren Prozessor, ebenso die Kalibrierung auf unterschiedliche Nennströme. Somit kann auch ein sehr geringer Strom des zu messenden stromdurchflossenen Leiters normiert werden. Die sehr niedrige induzierte Spannung wird direkt am Ort der Induktion verstärkt und gewandelt. Dadurch ist die Störfestigkeit gegenüber dem Stand der Technik bedeutend vergrößert. Ebenfalls ist keine Öffnung zur Kalibrierung auf unterschiedliche Nennströme vorhanden, was die Schutzart der erfindungsgemäßen Messanordnung erhöht. Im zweiten Verfahrensschritt wird am Ausgang einer Übertragungseinrichtung ein eingeprägter Ausgangsstrom erzeugt. Vorteilhafterweise wird die Eingangsspannung in ein digital aufbereitetes Signal umgewandelt. Ein digital aufbereitetes Signal kann z.B. in eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) geleitet werden, wo das digital aufbereitete Signal dem Benutzer für weitere Anwendungen zur Verfügung steht, z.B. zur Leistungs- oder/und Energiemessung.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung umfasst das digital aufbereitete Signal einen digitalen Wert und/oder einen Frequenzwert. In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden vor der Umwandlung der Eingangsspannung in ein digital aufbereitetes Signal unerwünschte Signalanteile der Eingangsspannung abgeschwächt oder unterdrückt. Insbesondere werden durch die Filtereinrichtung Störeinstrahlungen sowie das Rauschen minimiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauschen bzw. Störeinstrahlungen die gemessene Stromstärke des stromdurchflossenen Leiters verfälschen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird der Pegel der Eingangsspannung angepasst. Die Amplitude der von der Luftspule erzeugten Eingangsspannung wird durch die Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels derart modifiziert, dass sie die von der Luftspule erzeugte Eingangsspannung proportional verändert.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Anpassung des Pegels der Eingangsspannung durch den Prozessor gesteuert. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden aus einem Speicher die auf die Eigenschaften der Spule bezogenen Kennwerte ausgelesen. In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird das digital verarbeitbare Signal in ein aufbereitetes Signal und/oder Ausgangssignal umgewandelt.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung werden die aus dem Speicher ausgelesenen Kennwerte zur Umwandlung des digital verarbeitbaren Signals in ein aufbereitetes Signal und/oder Ausgangssignal genutzt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Ansteuersignal ein binäres, moduliertes oder analoges Signal. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung steuert das Ansteuersignal eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals an. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Wert des Ausgangsstroms zu einem Prozessor zurückgeführt. In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird der zurückgeführte Ausgangsstrom gemessen. Anhand des Messergebnisses wird das binäre, modulierte oder analoge Ansteuersignal gegebenenfalls angepasst.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird am Ausgang der Übertragungseinrichtung ein störunanfälliges Signal gegenüber einem elektrischen Feld mit 5 kV/m und/oder einem magnetischen Feld mit 200 mT in unmittelbarer Umgebung ausgegeben.
In einer weiterführenden Ausbildung der Erfindung wird von der Übertragungseinrichtung ein Ausgangssignal als eingeprägten Strom ausgegeben. Das Ausgangssignal wird an die Messeinrichtung gesendet, die das Ausgangssignal weiterverarbeitet. Dies hat den Vorteil, dass das Ausgangssignal selbst bei großen vorherrschenden elektrischen oder magnetischen Feldern weitestgehend unverändert bleibt und die Messinformation unverfälscht zur Messeinrichtung gelangt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Ausganssignal von der Übertragungseinrichtung zu einer von der Übertragungseinrichtung beabstandet angeordneten Messeinrichtung geleitet. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei Vorliegen von großen Strömen und/oder Spannungen bzw. elektrischen und/oder magnetischen Feldern in der Umgebung der Luftspule die Auswerteeinheit in der Messeinrichtung unbeeinflusst von den in der Umgebung der Luftspule vorhandenen Feldern bleibt.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Ausgangssignal von der Übertragungseinrichtung über ein stromleitendes Kabel zu der Messeinrichtung gesendet. Optional kann das Kabel flexibel biegbar ausgestaltet sein, damit es bei der Installation in einfacher Weise verlegbar ist. Die Kabellänge ist hierbei so groß zu wählen, dass die Messeinrichtung mit einem so großen Abstand zur Übertragungseinrichtung angeordnet werden kann, dass die in der Umgebung der Luftspule vorliegenden elektrischen und/oder magnetischen Feldstärken an der Position der Messeinrichtung bereits deutlich abgeschwächt sind. Hierfür wird eine Kabellänge bzw. ein Abstand zwischen Messeinrichtung und Übertragungseinrichtung von mindestens 10 cm, bevorzugt mindestens 20 cm und besonders bevorzugt mindestens 50 cm vorgesehen.
Um einen Einfluss der in der Umgebung der Luftspule vorliegenden elektrischen und/oder magnetischen Feldstärken auf das durch die Luftspule erzeugte Messsignal möglichst gering zu halten, wird das von der Luftspule erzeugte Messsignal direkt in die Übertragungseinrichtung gespeist. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen Übertragungseinrichtung und Luftspule bzw. die Länge eines zwischen Luftspule und Übertragungseinrichtung angeordneten Leiters kleiner als 10 cm bevorzugt kleiner als 5 cm und besonders bevorzugt kleiner als 1 cm. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Luftspule unmittelbar ohne jeden zusätzlichen zwischen Luftspule und Übertragungseinrichtung angeordneten Leiter mit der Übertragungseinrichtung verbunden. Die Übertragungseinrichtung ist dann direkt an der Luftspule angeschlossen.
Im folgendem wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen Fig. 2 Erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen mit
Filtereinrichtung, Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal getrennt vom Prozessor
Fig. 3 Erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen mit
Filtereinrichtung, Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal als Teil des Prozessors
Fig. 4 Erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen mit
Filtereinrichtung, Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal als Teil des Prozessors, mit Speicher Fig. 5 Erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen mit Filtereinrichtung, in den Prozessor integriertem Speicher und Rückführung.
Fig. 6 Erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen mit
Filtereinrichtung und Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels
Fig. 7 Eine erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen mit Filtereinrichtung und durch den Prozessor gesteuerten Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen 1 eines stromdurchflossenen Leiters 10. Die Messanordnung 1 weist eine Luftspule 2 sowie eine Übertragungseinrichtung 3 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist derart gestaltet, dass sie ein Messsignal der Luftspule 2 empfangen kann. Die Übertragungseinrichtung 3 weist einen Prozessor 4 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist geeignet, ein durch den Prozessor 4 aufbereitetes Signal zu erzeugen. Dazu weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 auf. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 Teil des Prozessors 4. Hinter dem Prozessor 4 weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 auf. Der Ausgangsstrom wird üblicherweise im Verhältnis zum Strom im stromdurchflossenen Leiter 10 angegeben und ist diesem proportional, z.B. 100 mA bei 1000 A gemessener Strom.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter 10 weist zwei Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter 10 angeordneten Luftspule 2 erzeugt. Im zweiten Verfahrensschritt wird am Ausgang einer Übertragungseinrichtung 3 ein eingeprägter Ausgangsstrom erzeugt. Vorteilhafterweise wird die Eingangsspannung in ein digital verarbeitbares Signal umgewandelt, das einen digitalen Wert und/oder einen Frequenzwert beinhaltet. Der eingeprägte Ausgangsstrom kann dann über eine Kabelverbindung von 25 cm z.B. einer Messeinrichtung zugeführt und dort gespeichert, zur Leistungs- oder/und Energiemessung herangezogen werden.
Eine erfindungsgemäße Messanordnung 1 zur Messung von Wechselströmen mit Filtereinrichtung 5 zeigt Fig. 2. Die Messanordnung 1 weist eine Luftspule 2 sowie eine Übertragungseinrichtung 3 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist direkt an die Luftspule angeschlossen und derart gestaltet, dass sie ein Messsignal der Luftspule 2 empfangen kann. Die Übertragungseinrichtung 3 weist einen Prozessor 4 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist geeignet, ein durch den Prozessor 4 aufbereitetes Signal zu erzeugen. Dazu weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 auf. Vor der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Filtereinrichtung 5 angeordnet. Insbesondere werden durch die Filtereinrichtung 5 Störeinstrahlungen sowie das Rauschen minimiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauschen bzw. Störeinstrahlungen die gemessene Stromstärke des stromdurchflossenen Leiters 10 verfälschen. Hinter dem Prozessor 4 weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 auf. Der Ausgangsstrom wird üblicherweise im Verhältnis zum Strom im stromdurchflossenen Leiter 10 angegeben und ist diesem proportional, z.B. 100 mA bei 1000 A gemessener Strom.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter 10 weist zwei Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter 10 angeordneten Luftspule 2 erzeugt und in die direkt an die Luftspule angeschlossene Übertragungseinrichtung gespeist. Im zweiten Verfahrensschritt wird am Ausgang einer Übertragungseinrichtung 3 ein eingeprägter Ausgangsstrom erzeugt. Durch die Filtereinrichtung 5 werden unerwünschte Signalanteile der Eingangsspannung, z.B. Rauschen und Störspannungen, abgeschwächt oder unterdrückt. Vorteilhafterweise wird die Eingangsspannung in ein digital verarbeitbares Signal umgewandelt, das einen digitalen Wert und/oder einen Frequenzwert beinhaltet. Der eingeprägte Strom wird dann über ein 2 m langes Kabel zu einer Messeinrichtung geleitet.
Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung von Wechselströmen 1 eines stromdurchflossenen Leiters 10 mit Filtereinrichtung 5. Die Messanordnung 1 weist eine Luftspule 2 sowie eine mit der Luftspule über ein kurzes Kabel von 5 cm verbundene Übertragungseinrichtung 3 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist derart gestaltet, dass sie ein Messsignal der Luftspule 2 empfangen kann. Die Übertragungseinrichtung 3 weist einen Prozessor 4 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist geeignet, ein durch den Prozessor 4 aufbereitetes Signal zu erzeugen. Dazu weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 auf. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 Teil des Prozessors 4. Vor der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Filtereinrichtung 5 angeordnet. Insbesondere werden durch die Filtereinrichtung 5 Störeinstrahlungen sowie das Rauschen minimiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauschen bzw. Störeinstrahlungen die gemessene Stromstärke des stromdurchflossenen Leiters 10 verfälschen. Hinter dem Prozessor 4 weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 auf. Der Ausgangsstrom wird üblicherweise im Verhältnis zum Strom im stromdurchflossenen Leiter 10 angegeben und ist diesem proportional.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter 10 weist zwei Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter 10 angeordneten Luftspule 2 erzeugt. Im zweiten Verfahrensschritt wird am Ausgang einer Übertragungseinrichtung 3 ein eingeprägter Ausgangsstrom erzeugt. Durch die Filtereinrichtung 5 werden unerwünschte Signalanteile der Eingangsspannung, z.B. Rauschen und Störeinstrahlungen, abgeschwächt oder unterdrückt. Vorteilhafterweise wird die Eingangsspannung in ein digital verarbeitbares Signal umgewandelt, das einen digitalen Wert und/oder einen Frequenzwert beinhaltet. Das Ausgangssignal wird dann z.B. einer entfernt angeordneten Messeinrichtung zugeführt.
Eine erfindungsgemäße Messanordnung 1 zur Messung von Wechselströmen mit Filtereinrichtung 5 und in den Prozessor 4 integriertem Speicher 7 zeigt Fig. 4. Die Messanordnung 1 weist eine Luftspule 2 sowie eine Übertragungseinrichtung 3 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist derart gestaltet, dass sie ein Messsignal der Luftspule 2 empfangen kann. Die Übertragungseinrichtung 3 weist einen Prozessor 4 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist geeignet, ein durch den Prozessor 4 aufbereitetes Signal zu erzeugen. Dazu weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 auf. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 Teil des Prozessors 4. Der Speicher 7 ist Teil des Prozessors 4. Im Speicher 7 sind die Kennwerte der Luftspule 2 und der Übertragungseinrichtung 3 gespeichert. Diese Kennwerte werden aus dem Speicher 7 durch den Prozessor 4 ausgelesen, durch den Prozessor 4 zur Umwandlung in ein aufbereitetes Signal und/oder Ausgangssignal genutzt und durch den Prozessor 4 verarbeitet. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal zu einem beliebigen gemessenen Strom normiert werden, z.B. kann ein gemessener Strom von 32 A einem Ausgangssignal von 100 mA entsprechen, das durch die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 ausgegeben wird. Vor der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Filtereinrichtung 5 angeordnet. Insbesondere werden durch die Filtereinrichtung 5 Störeinstrahlung sowie das Rauschen minimiert. Der Pegel der Spannungsspitzen kann festgelegt werden, z.B. durch eine Software. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauschen bzw. Störeinstrahlungen die gemessenen Stromstärken des stromdurchflossenen Leiters 10 verfälschen. Hinter dem Prozessor 4 weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 auf. Das Ausgangssignal ist ein eingeprägter Strom. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter 10 weist zwei Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter 10 angeordneten Luftspule 2 erzeugt. Im zweiten Verfahrensschritt wird am Ausgang einer Übertragungseinrichtung 3 ein eingeprägter Ausgangsstrom erzeugt. Durch die Filtereinrichtung 5 werden unerwünschte Signalanteile der Eingangsspannung, z.B. Rauschen und Störeinstrahlungen, abgeschwächt oder unterdrückt. Im Speicher 7 sind z.B. Kennwerte der Luftspule 2 und der Übertragungseinrichtung 3 gespeichert. Diese Kennwerte werden aus dem Speicher 7 durch den Prozessor 4 ausgelesen, durch den Prozessor 4 zur Umwandlung in ein aufbereitetes Signal und/oder Ausgangssignal genutzt und durch den Prozessor 4 verarbeitet. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal zu einem beliebigen gemessenen Strom normiert werden, das durch die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 ausgegeben wird. Die Eingangsspannung wird in ein digital verarbeitbares Signal umgewandelt, das einen digitalen Wert und/oder einen Frequenzwert beinhaltet. Das Ausgangssignal kann dann z.B. einer Messeinrichtung zugeführt werden.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Messanordnung 1 zur Messung von Wechselströmen mit Filtereinrichtung 5, in den Prozessor 4 integriertem Speicher 7 und Rückführung 9. Die Messanordnung 1 weist eine Luftspule 2 sowie eine Übertragungseinrichtung 3 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist derart gestaltet, dass sie ein Messsignal der Luftspule 2 empfangen kann. Die Übertragungseinrichtung 3 weist einen Prozessor 4 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist geeignet, ein durch den Prozessor 4 aufbereitetes Signal zu erzeugen. Dazu weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 auf. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 Teil des Prozessors 4. Der Speicher 7 ist Teil des Prozessors 4. Im Speicher 7 können z.B. Kennwerte der Luftspule 2 und der Übertragungseinrichtung 3 gespeichert sein. Diese Kennwerte werden aus dem Speicher 7 durch den Prozessor 4 ausgelesen, durch den Prozessor 4 zur Umwandlung in ein aufbereitetes Signal und/oder Ausgangssignal genutzt und durch den Prozessor 4 verarbeitet. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal zu einem beliebigen gemessenen Strom normiert werden, der durch die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals
8 ausgegeben wird. Vor der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Filtereinrichtung 5 angeordnet. Insbesondere werden durch die Filtereinrichtung 5 Störeinstrahlungen sowie das Rauschen minimiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauschen bzw. Störeinstrahlungen die gemessenen Stromstärken des stromdurchflossenen Leiters 10 verfälschen. Hinter dem Prozessor 4 weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 auf.
Durch die Rückführung 9 wird der Wert des Ausgangssignals zu dem Prozessor 4 zurückgeführt. Im Prozessor 4 wird der zurückgeführte Wert des Ausgangssignals verarbeitet und das vom Prozessor 4 ausgegebene binäre, modulierte oder analoge Signal angepasst. Durch die Rückführung 9 wird der von der Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 erzeugte Ausgangssignal geprüft, ob das Ausgangssignal entsprechend des im stromdurchflossenen Leiter 10 gemessenen Stroms proportional ist und wird entsprechend angepasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter 10 weist zwei Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter 10 angeordneten Luftspule 2 erzeugt. Im zweiten Verfahrensschritt wird am Ausgang einer Übertragungseinrichtung 3 ein Ausgangsstrom erzeugt. Durch die Filtereinrichtung 5 werden unerwünschte Signalanteile der Eingangsspannung, z.B. Rauschen und Störeinstrahlungen, abgeschwächt oder unterdrückt. Im Speicher 7 sind z.B. Kennwerte der Luftspule 2 und der Übertragungseinrichtung 3 gespeichert. Diese Kennwerte werden aus dem Speicher 7 durch den Prozessor 4 ausgelesen, durch den Prozessor 4 zur Umwandlung in ein aufbereitetes Signal und/oder Ausgangssignal genutzt und durch den Prozessor 4 verarbeitet. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal zu einem beliebigen gemessenen Strom normiert werden, das durch die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 ausgegeben wird. Die Eingangsspannung wird in ein digital aufbereitetes Signal umgewandelt, das einen digitalen Wert und/oder einen Frequenzwert beinhaltet. Durch die Rückführung 9 wird der Wert des Ausgangsstroms zu dem Prozessor 4 zurückgeführt. Im Prozessor 4 wird der zurückgeführte Wert des Ausgangsstroms verarbeitet und das vom Prozessor 4 ausgegebene binäre, modulierte oder analoge Signal angepasst. Durch die Rückführung 9 wird der von der Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 erzeugte Ausgangsstrom geprüft, ob der Ausgangsstrom entsprechend des im stromdurchflossenen Leiter 10 gemessenen Stroms proportional ist und wird entsprechend angepasst. Das Ausgangssignal kann dann z.B. einer Messeinrichtung zugeführt werden.
Eine erfindungsgemäße Messanordnung 1 zur Messung von Wechselströmen mit Filtereinrichtung 5 und Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 1 1 zeigt Fig. 6. Die Messanordnung 1 weist eine Luftspule 2 sowie eine Übertragungseinrichtung 3 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist derart gestaltet, dass sie ein Messsignal der Luftspule 2 empfangen kann. Die Übertragungseinrichtung 3 weist einen Prozessor 4 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist geeignet, ein durch den Prozessor 4 aufbereitetes Signal auszugeben. Dazu weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 auf. Vor der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Filtereinrichtung 5 angeordnet. Insbesondere werden durch die Filtereinrichtung 5 Störeinstrahlungen sowie das Rauschen minimiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauschen bzw. Störeinstrahlungen die gemessenen Stromstärken des stromdurchflossenen Leiters 10 verfälschen. Zwischen Filtereinrichtung 5 und der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 1 1 angeordnet, die den Pegel der von der Luftspule 2 erzeugten Eingangsspannung anpasst. Die Amplitude der von der Luftspule 2 erzeugten Eingangsspannung wird durch die Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 1 1 derart verändert, dass sie die üblicherweise von der Luftspule 2 erzeugte Eingangsspannung verstärkt. Hinter dem Prozessor 4 weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter 10 weist zwei Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter 10 angeordneten Luftspule 2 erzeugt. Im zweiten Verfahrensschritt wird am Ausgang einer Übertragungseinrichtung 3 ein Ausgangsstrom erzeugt. Durch die Filtereinrichtung 5 werden unerwünschte Signalanteile der Eingangsspannung, z.B. Rauschen und Störeinstrahlungen, abgeschwächt oder unterdrückt. Zwischen Filtereinrichtung 5 und der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 11 angeordnet, die den Pegel der von der Luftspule 2 erzeugten Eingangsspannung anpasst. Die Amplitude der von der Luftspule 2 erzeugten Eingangsspannung wird durch die Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 1 1 derart verändert, dass sie die üblicherweise von der Luftspule 2 erzeugte Eingangsspannung verstärkt. Vorteilhafterweise wird die Eingangsspannung in ein digital verarbeitbares Signal umgewandelt, das einen digitalen Wert und/oder einen Frequenzwert beinhaltet. Das Ausgangssignal kann dann z.B. einer Messeinrichtung zugeführt werden.
Eine erfindungsgemäße Messanordnung 1 zur Messung von Wechselströmen mit Filtereinrichtung 5 und durch den Prozessor 4 gesteuerten Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 1 1 zeigt Fig. 7. Die Messanordnung 1 weist eine Luftspule 2 sowie eine Übertragungseinrichtung 3 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist derart gestaltet, dass sie ein Messsignal der Luftspule 2 empfangen kann. Die Übertragungseinrichtung 3 weist einen Prozessor 4 auf. Die Übertragungseinrichtung 3 ist geeignet, ein durch den Prozessor 4 aufbereitetes Signal auszugeben. Dazu weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 auf. Vor der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Filtereinrichtung 5 angeordnet. Insbesondere werden durch die Filtereinrichtung 5 Störeinstrahlungen sowie das Rauschen minimiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauschen bzw. Störeinstrahlungen die gemessenen Stromstärken des stromdurchflossenen Leiters 10 verfälschen. Zwischen Filtereinrichtung 5 und der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 11 angeordnet, die den Pegel der von der Luftspule 2 erzeugten Eingangsspannung anpasst. Die Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 1 1 wird durch die Ansteuerung der Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 12 angesteuert. Die Amplitude der von der Luftspule 2 erzeugten Eingangsspannung wird durch die Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 11 derart verändert, dass sie die üblicherweise von der Luftspule 2 erzeugte Eingangsspannung verstärkt. Hinter dem Prozessor 4 weist die Übertragungseinrichtung 3 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals 8 auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter 10 weist zwei Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird eine Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter 10 angeordneten Luftspule 2 erzeugt. Im zweiten Verfahrensschritt wird am Ausgang einer Übertragungseinrichtung 3 ein Ausgangsstrom erzeugt. Durch die Filtereinrichtung 5 werden unerwünschte Signalanteile der Eingangsspannung, z.B. Rauschen und Störeinstrahlungen, abgeschwächt oder unterdrückt. Zwischen Filtereinrichtung 5 und der Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal 6 ist eine Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 11 angeordnet, die den Pegel der von der Luftspule 2 erzeugten Eingangsspannung anpasst. Die Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 11 wird durch die Ansteuerung der Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 12 angesteuert. Die Amplitude der von der Luftspule 2 erzeugten Eingangsspannung wird durch die Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels 1 1 derart verändert, dass sie die üblicherweise von der Luftspule 2 erzeugte Eingangsspannung verstärkt. Vorteilhafterweise wird die Eingangsspannung in ein digital aufbereitetes Signal umgewandelt, das einen digitalen Wert und/oder einen Frequenzwert beinhaltet. Das Ausgangssignal kann dann z.B. einer Messeinrichtung zugeführt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
Messanordnung
Luftspule
Übertragungseinrichtung
Prozessor
Filtereinrichtung
Vorrichtung zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus einem analogen Messsignal
Speicher
Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals
Rückführung
Stromdurchflossener Leiter
Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels
Ansteuerung der Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels

Claims

P AT E N T A N S P R Ü C H E
1. Messanordnung (1 ) zur Messung von Wechselströmen umfassend:
• eine Luftspule (2)
• eine Übertragungseinrichtung (3)
• wobei die Übertragungseinrichtung (3) einen Prozessor (4) aufweist, wobei die Übertragungseinrichtung (3) geeignet ist, ein Messsignal der Luftspule (2) zu empfangen, und
wobei die Übertragungseinrichtung (3) geeignet ist, ein durch den Prozessor (4) aufbereitetes Signal zu erzeugen,
wobei die Übertragungseinrichtung (3) geeignet ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen, wobei das Ausgangssignal ein eingeprägter Strom ist. 2. Messanordnung (1 ) zur Messung von Wechselströmen nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
die Übertragungseinrichtung (3) eine Filtereinrichtung (5) aufweist, die geeignet ist Störgrößen im Messsignal der Spule abzuschwächen,
wobei die Filtereinrichtung (5) zwischen der Luftspule (2) und dem Prozessor (4) angeordnet ist.
3. Messanordnung (1 ) zur Messung von Wechselströmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die Übertragungseinrichtung (3) eine Vorrichtung (6) zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus dem Messsignal aufweist, die geeignet ist, aus dem empfangenen Messsignal ein digital verarbeitbares Signal zu generieren, wobei die Vorrichtung (6) zur Generierung eines digital verarbeitbaren Signals aus dem Messsignal zwischen der Luftspule (2) und dem Prozessor (4) angeordnet ist und/oder die Vorrichtung (6) zur Generierung eines digitalen Signals aus dem Messsignal ein Teil des Prozessors (4) ist. 4. Messanordnung (1 ) zur Messung von Wechselströmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet, dass
die Übertragungseinrichtung (3) einen Speicher (7) aufweist, in dem auf die Eigenschaften der Spule und der Übertragungseinrichtung (3) bezogene Kennwerte speicherbar sind.
5. Messanordnung (1 ) zur Messung von Wechselströmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet, dass
die Übertragungseinrichtung (3) eine Vorrichtung (8) zur Erzeugung eines Ausgangssignals aufweist, wobei die Vorrichtung (8) zur Erzeugung eines
Ausgangssignals hinter dem Ausgang des Prozessors (4) angeordnet ist, wobei ein binäres, moduliertes oder analoges aufbereitetes Signal durch den Prozessor (4) erzeugbar ist, wobei des binäre, modulierte oder analoge aufbereitete Signal geeignet ist, durch die Vorrichtung (8) zur Erzeugung eines Ausgangssignals einen eingeprägten Strom zu generieren.
6. Messanordnung (1 ) zur Messung von Wechselströmen nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet, dass
hinter dem Ausgang der Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals (8) eine Rückführung (9) zum Prozessor (4) angeordnet ist,
wobei der Prozessor (4) geeignet ist, durch die Rückführung (9) des zum Prozessor (4) zurückgeführten Wertes des Ausgangssignals das Ausgangssignal zu regeln.
7. Messanordnung (1 ) zur Messung von Wechselströmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6
dadurch gekennzeichnet, dass
die Übertragungseinrichtung (3) eine Vorrichtung (1 1 ) zur Anpassung des Signalpegels aufweist, die geeignet ist, das Messsignal der Spule zu verstärken, wobei die Vorrichtung zur Anpassung des Signalpegels (11 ) zwischen der Luftspule
(2) und dem Prozessor (4) angeordnet ist und wobei die Übertragungseinrichtung
(3) eine Ansteuerung der Vorrichtung (12) zur Anpassung des Signalpegels aufweist, wobei die Ansteuerung durch den Prozessor (4) erfolgt. 8. Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter (10) umfassend die Verfahrensschritte:
• Erzeugen einer Eingangsspannung in einer um den stromdurchflossenen Leiter (10) angeordneten Luftspule (2)
• Erfassen der Eingangsspannung am Eingang einer Übertragungseinrichtung
(3)
• Erzeugen eines Ausgangssignals am Ausgang einer
Übertragungseinrichtung (3)
dadurch gekennzeichnet, dass
die Eingangsspannung in ein digital verarbeitbares Signal umgewandelt wird, wobei das Ausgangssignal ein eingeprägter Strom ist.
9. Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter (10) nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet, dass
das digital verarbeitbare Signal ein digitaler Wert und/oder ein Frequenzwert ist. 10. Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass
vor der Umwandlung der Eingangsspannung in ein digital verarbeitbares Signal unerwünschte Signalanteile der Eingangsspannung abgeschwächt oder unterdrückt werden. 1 1. Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter
(10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11
dadurch gekennzeichnet, dass
der Pegel der Eingangsspannung verstärkt wird,
wobei die Verstärkung des Pegels der Eingangsspannung durch den Prozessor (4) gesteuert wird.
12. Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11
dadurch gekennzeichnet, dass
aus einem Speicher (7) zur Luftspule (2) und zur Übertragungseinrichtung (3) gespeicherten Kennwerte ausgelesen werden
wobei das digital verarbeitbare Signal in ein aufbereitetes Signal und/oder Ausgangssignal umgewandelt wird und,
wobei die aus dem Speicher ausgelesenen Kennwerte zur Umwandlung des digital verarbeitbaren Signals in das aufbereitete Signal und/oder Ausgangssignal genutzt werden
13. Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter (10) nach Anspruch 12
dadurch gekennzeichnet, dass
das aufbereitete Signal des Prozessors (4) ein binäres, moduliertes oder analoges Signal ist, wobei das aufbereitete Signal eine Vorrichtung zur Erzeugung eines
Ausgangssignals (8) ansteuert.
14. Verfahren zur Messung von Wechselströmen in einem stromdurchflossenen Leiter (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wert des Ausgangssignals zu einem Prozessor (4) zurückgeführt wird, wobei der Wert des Ausgangssignals durch eine Nachführung des binären, modulierten oder analogen Signals geregelt wird.
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